44531 - ELABORAZIONE DATI PER LA NAVIGAZIONE L

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso di Elaborazione Dati per la Navigazione si propone di fornire agli studenti del terzo anno del corso di laurea in ingegneria aerospaziale la descrizione generale dell'avionica di un moderno velivolo, ed in particolare l'architettura del sistema di Navigazione Guida e Controllo (NGC). Sono illustrate le problematiche principali che un sistema di NGC deve affrontare, sia in relazione al controllo automatico del volo che alla navigazione aerea. Inoltre sono analizzate le peculiarità e le caratteristiche del sistema di NGC in funzione delle principali fasi di volo (crociera, avvicinamento, atterraggio). Sono analizzati singolarmente i sistemi che costituiscono le parti fondamentali di un sistema NGC: il velivolo e la sua dinamica, i sistemi di aumento della stabilità, l'autopilota, il sistema di guida e di navigazione, i sensori. L'accento è posto sulle modalità con cui il sistema NGC elabora i segnali dei dati di volo.
E' necessaria la conoscenza dei concetti e delle tecniche fondamentali dei controlli automatici, presentate nel corso dell'esame di Controlli Automatici L.

Contenuti

Generalità
Controllo automatico del volo e sistemi di navigazione: problematiche e definizioni. L'architettura funzionale generale di un sistema di Navigazione Guida e Controllo (NGC). Esempi.
Dinamica del velivolo
Richiami di meccanica e dinamica del volo. Deduzione del modello non lineare del moto di un velivolo. Le azioni aerodinamiche. Linearizzazione e separazione delle dinamiche longitudinale e latero-direzionale. Ulteriori approssimazioni.
Sistemi di Aumento della Stabilità (SAS)
Obiettivi ed architettura di un SAS. Il Flight-By-Wire (FBW). SAS per la dinamica longitudinale (barra di comando-velocità di beccheggio) e per la dinamica laterale (volantino-velocità di rollio). Esempi di progetto.
Autopiloti
Funzioni. Autopilota longitudinale: controllo dell'angolo di beccheggio; controllo di quota. Esempio di progetto. Autopilota latero-direzionale per il controllo del rollio; controllo di prua. Esempio di progetto.
Sistemi di guida
Flight Director. La cinematica della guida. Sistema di controllo per l'aggancio di una radiale VOR o del localizzatore dell'ILS. Sistema di inseguimento del sentiero di discesa Glide Slope di un ILS. La Flare. Esempi di progetto.
I sensori e la Data-Fusion
Caratteristiche ed errori tipici di un sensore generico. Sensori inerziali. Accelerometri e giroscopi: caratteristiche costruttive e funzionamento. Disposistivi per la materializzazione del riferimento verticale: orizzonte artificiale, Vertical Gyro (a piattaforma stabilizzata e strap down). Disposistivi per la materializzazione del riferimento orizzontale: bussola e telebussola, magnetometro, sistema giro-direzionale. L'atmosfera standard e l'utilizzo dei dati aria (pressione statica, dinamica, temperatura). I sensori dei dati aria: altimetro, anemometro, sensori per la misura degli angoli aerodinamici alfa e beta, Air Data Computer (ADC).
La fusione dei dati provenienti da diversi sensori. Algoritmi per il filtraggio. Attitude and Heading Reference Systems (AHRS).

Testi/Bibliografia

Dispense fornite dal docente.

R. P. G. Collinson, “Introduction to Avionics”, Chapman & Hall, London, 1996

D. Mc Lean, “Automatic Flight Control Systems”, Prentice Hall International, 1990

M. Kayton, W. R. Fried, “Avionics Navigation Systems”, 2nd ed., John Wiley & Sons, Inc., 1997

J. Roskam, “Airplane Flight Dynamics and Automatic Flight Controls”, Voll. I e II, Roskam Aviation, 2003

Metodi didattici

La didattica avverrà mediante lezioni frontali ed esercitazioni.

Le esercitazioni saranno svolte al calcolatore mediante software MATLAB/SIMULINK: lo scopo è sia quello di familiarizzare lo studente alle tecniche di progettazione di sistemi di controllo del volo assistite dal calcolatore sia di implementare modelli per la simulazione del controllo automatico del volo.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consisterà in una prova orale che potrà essere intergata con la presentazione di una tesina su un argomento a scelta dello studente tra quelli affrontati durante il corso.

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni saranno svolte mediante supporti quali: lavagna, proiettore, lavagna luminosa, computer.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Matteo Zanzi