PROVE DI VIBRAZIONE AL SUOLO E IDENTIFICAZIONE DELLA DINAMICA STRUTTURALE DELL'UAV VOLANTEX RANGER 2400

Questa tesi analizza la caratterizzazione modale sperimentale di un aeromobile a pilotaggio remoto leggero mediante prove di vibrazione a terra e analisi modale sperimentale. L'obiettivo del lavoro è sviluppare e applicare un flusso di lavoro riproducibile per l'analisi modale, in grado di progredire da un caso di riferimento controllato a configurazioni sperimentali sempre più rappresentative su una struttura leggera.La metodologia è stata inizialmente ricostruita a partire da un caso di riferimento di ala flessibile disponibile in letteratura. È stata sviluppata un'implementazione dedicata in Python per chiarire le fasi principali del processo di identificazione modale, tra cui la stima della risposta in frequenza, la valutazione della coerenza, la ricostruzione della risposta all'impulso, l'estrazione dei poli, l'analisi di stabilizzazione e l'interpretazione dei modi di vibrare.L'attività sperimentale è stata successivamente condotta in tre fasi principali. In primo luogo, sono state eseguite prove d'impatto preliminari su supporti in schiuma per verificare la catena di acquisizione e valutare la sensibilità delle misure rispetto alla disposizione dei sensori e al punto di eccitazione. In seguito, è stata eseguita una campagna di prove d'impatto in sospensione sull'UAV completo in configurazione di volo, con l'obiettivo di approssimare le condizioni al contorno di volo libero (free-free) e identificare i modi strutturali a bassa frequenza del velivolo. Infine, è stata condotta una campagna di eccitazione casuale tramite scuotitore (shaker) per fornire un'ulteriore verifica del contenuto modale a bassa frequenza identificato mediante le prove d'impatto.I risultati mostrano che il flusso di lavoro adottato è in grado di identificare un insieme coerente di modi strutturali che coinvolgono le ali, la fusoliera e i piani di coda. Il confronto tra le diverse acquisizioni conferma che il contenuto principale in frequenza può essere ricavato con una disposizione ridotta dei sensori, sebbene la configurazione più densa rimanga necessaria per un'interpretazione spaziale più affidabile dei modi di vibrare. La campagna con lo scuotitore supporta ulteriormente la coerenza del comportamento a bassa frequenza identificato

This thesis investigates the experimental modal characterization of a lightweight unmanned aerial vehicle through Ground Vibration Testing and Experimental Modal Analysis. The objective of the work is to develop and apply a reproducible modal analysis workflow capable of progressing from a controlled benchmark case to increasingly representative experimental configurations on a lightweight structure. The methodology was first reconstructed from a flexible-wing benchmark available in the literature. A dedicated Python-based implementation was developed to clarify the main steps of the modal-identification process, including frequency-response estimation, coherence assessment, impulse-response reconstruction, pole extraction, stabilization analysis, and mode-shape interpretation. The experimental activity was then carried out in three main stages. First, preliminary impact tests on foam supports were used to verify the acquisition chain and assess the sensitivity of the measurements to sensor layout and excitation location. Then, a suspended impact-testing campaign was performed on the complete UAV in a flight-compliant configuration, with the objective of approximating free--free boundary conditions and identifying the low-frequency structural modes of the aircraft. Finally, a shaker-based random-excitation campaign was conducted to provide an additional verification of the low-frequency modal content identified from impact testing. The results show that the adopted workflow is able to identify a consistent set of structural modes involving the wings, fuselage, and tail assembly. The comparison between the different acquisitions confirms that the main frequency content can be recovered with a reduced measurement layout, although the denser configuration remains necessary for a more reliable spatial interpretation of the mode shapes. The shaker-based campaign further supports the consistency of the identified low-frequency behaviour.