ANALYSIS, DEVELOPMENT AND FIELD TESTING OF A HIGH RANGE MULTI-OBJECTIVE VTOL PLATFORM

The rapid expansion of Unmanned Aerial Systems (UAS) has led to increased interest in VTOL (Vertical Take-Off and Landing) platforms, which combine the operational flexibility of multirotors with the energy efficiency of fixed-wing aircraft. However, existing solutions still face significant technologi-cal limitations, particularly in terms of aerodynamic efficiency, flight endurance, and payload capacity. As part of the MoSoRe project, co-funded by Regione Lombardia through the Call Hub R&I 2019 program, Imbal Carton Società Benefit a r.l. and Università degli Studi di Brescia collaborated on the design, development and prototyping of a VTOL aircraft aimed at transporting medical supplies (life-saving drugs, blood bags, tissues, and/or defibrillators) between hospital centers or to remote and hard-to-reach locations. The result was the Dragonfly DS-1, a UAS capable of more than 200 km range and 2 hours endurance. This research aims to develop and optimize the original prototype of the DS-1 to exceed 250 km of operational range and ensure an endurance of more than 2.5 hours. The study builds upon the outcomes of the MoSoRe project, optimizing key technological areas such as aerodynamics, power supply and propulsion, payload bay area. A multidisciplinary approach is adopted, integrating computa-tional fluid dynamics (CFD) simulations, structural analysis and real-world field testing. The ultimate objective is to validate an optimization approach by assessing the effectiveness of the applied strategies, contributing to the advancement of high-endurance VTOL design methodologies.

La rapida espansione degli Aeromobili a Pilotaggio Remoto (UAS) ha generato un crescente interesse verso le piattaforme VTOL (Vertical Take-Off and Landing), le quali combinano la flessibilità operativa dei multirotori con l’efficienza energetica dei velivoli ad ala fissa. Le soluzioni attualmente disponibili presentano tuttavia significative limitazioni tecnologiche, in particolare per quanto riguarda l’efficienza aerodinamica, l’autonomia di volo e la capacità di carico utile. Nel contesto del progetto MoSoRe, cofinanziato da Regione Lombardia tramite il programma Call Hub R&I 2019, Imbal Carton Società Benefit a r.l. e l’Università degli Studi di Brescia hanno collaborato alla progettazione, allo sviluppo e alla prototipazione di un velivolo VTOL destinato al trasporto di materiale medico (farmaci salvavita, sacche di sangue, tessuti e/o defibrillatori) tra centri ospedalieri oppure verso località remote e difficilmente raggiungibili. Il risultato è stato il Dragonfly DS-1, un UAS capace di superare i 200 km di autonomia e le 2 ore di endurance. La presente ricerca mira a sviluppare e ottimizzare il prototipo originale del DS-1 per superare i 250 km di raggio operativo e garantire un’endurance superiore alle 2,5 ore. Lo studio si basa sugli esiti del progetto MoSoRe, ottimizzando aree tecnologiche chiave quali aerodinamica, sistema di alimentazione e propulsione, e vano di carico. Viene adottato un approccio multidisciplinare che integra simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD), analisi strutturale e sperimentazione sul campo. L’obiettivo finale è validare un approccio di ottimizzazione valutando l’efficacia delle strategie applicate, contribuendo all’avanzamento delle metodologie di progettazione per piattaforme VTOL ad alta autonomia.