Strumentazione e flight testing con sensori ottici FBG = Instrumentation and flight testing with FBGs optical sensors

La presente tesi sperimentale, realizzata in collaborazione con il team ICARUS ed il centro interdipartimentale PHOTONEXT del Politecnico di Torino, ha come obiettivo quello di equipaggiare un aeromodello da competizione in materiale composito con un sistema di fibre ottiche dotate di sensori a reticolo di Bragg, e verificare l’idoneità di tale sistema ad essere utilizzato in volo mediante flight testing. In modo da ottenere delle "strutture intelligenti" in grado di controllare l’integrità e la salute strutturale del velivolo in tempo reale, diminuendo in questo modo costi e tempi di ispezione. In particolare verrà strumentata l’ala dell’aeromodello, mentre saranno eseguite delle prove di volo con il cono di coda strumentato e validato dal dott. ing. Cristian Secci. Saranno dapprima introdotti i sensori utilizzati per le misure, prodotti con il supporto del centro PHOTONEXT, utilizzando la tecnica di fusion splicing per implementare più sensori su una stessa fibra ottica. Dopodiché l’aeromodello impiegato, in particolare questo risulta essere un modello denominato Anubi, appartenente al team studentesco ICARUS, con il quale è stato ottenuto il nono posto alla competizione internazionale Air Cargo Challenge nel 2017. Vengono riportati nel presente documento anche i test atti alla scelta dell’incollaggio ottimale per i sensori, tali test sono stati svolti in collaborazione con il dott. Secci, la metodologia migliore è risultata essere quella dell’incollaggio a vuoto, che garantisce la perfetta aderenza tra sensore e superficie del materiale.. Prima di procedere al flight testing è riportata la procedura svolta per la costruzione e la strumentazione dell’ala in composito. Questa è stata strumentata con 16 sensori FBG, suddivisi in due linee di fibra ottica incollate sulle solette in carbonio del longherone sandwich, in particolare queste due fibre sono composte da due segmenti collegabilitra di loro in modo da poter scomporre l’ala del modello in più parti. Successivamente sono state effettuate numerose prove statiche in laboratorio per validare il sistema. Le prove statiche, così come le prove sulla scelta dell’incollaggio, sono state svolte presso il laboratorio L.A.Q. del DIMEAS. Si riportano infine i risultati ottenuti dalle prove di volo effettuate nel campo volo del gruppo di aeromodellismo "VOLARE SU TETTI" in provincia di Torino, questi risultano essere validi ed in conformità con quanto visto nelle prove statiche di laboratorio. Tutto ciò conferma la riuscita del processo di strumentazione del velivolo con fibre ottiche e sensori FBG presentato in questa tesi, dimostrando inoltre l’idoneità dei sensori FBG ad essere utilizzati in condizioni di volo, ben distanti quindi dall'ambiente di laboratorio ottimale.