Requisiti per la progettazione di strumentazione aeronautica

La formulazione dei requisiti aeronautici è il punto di partenza del processo di ottimizzazione. Se il velivolo deriva da una RFP (Request For Proposal) i requisiti sono solitamente specificati in questo documento. I requisiti consentono al progettista di elaborare una proposta tecnica adeguata alle necessità del cliente nei limiti dei vincoli economici e temporali.

In questa lezione introduciamo brevemente i vari requisiti; più avanti nel corso analizzeremo in dettaglio la struttura degli stessi (lezione: La struttura dei requisiti aeronautici).

I requisiti

I requisiti dopo essere stati analizzati ed eventualmente modificati e integrati da parte dell'azienda progettista, dovranno poi essere valutati e accettati dal cliente, per produrre poi il progetto preliminare e i documenti contrattuali.

I requisiti civili

I requisiti civili sono tutti quei requisiti non governativi che si aggiungono ai requisiti standard di una macchina. Solitamente sono formati dai MEP (Mission Equipment Package), ovvero strumentazioni per svolgere specifiche missioni, come search&rescue o simili. Altri esempi sono il supporto alle piattaforme petrolifere o i trasporti VIP che richiedono esigenti parametri di costo per ora di volo e alta disponibilità.

Una valutazione importante per questo tipo di requisiti è il loro impatto economico, che deve ovviamente essere il minor possibile.

Per i grandi velivoli da trasporto la configurazione avionica è standard e la possibilità di personalizzazione a discrezione del cliente limitata. Per questo motivo le aziende produttrici preparano dei "pacchetti" di configurazioni tra i quali il cliente può scegliere. Questo avviene soprattutto per i liners, mentre per gli elicotteri la configurazione è più flessibile (principalmente a causa della varietà di possibili scenari di impiego). Altra differenza è che mentre nei liners le personalizzazioni vengono solitamente installate dopo la produzione del veicolo standard, nel caso di un aeromobile ad ala rotante le personalizzazioni avvengono fin dal principio della produzione.

I requisiti militari

I requisiti militari possono richiedere adattamenti di velivoli esistenti per speciali esigenze, similmente alle richieste civili, o a volte anche velivoli completamente nuovi. Questo storicamente è successo soprattutto durante la guerra fredda, quando la spesa militare era molto alta. Oggi, con lo scopo di ridurre le spese, i nuovi velivoli vengono finanziati da collaborazioni internazionali (ad esempio europei) per contenere e condividere i costi.

Ovviamente i requisiti militari possono essere molto diversi e solitamente più stringenti rispetto a quelli civili. Ad esempio bisogna garantire delle garanzie di survivability, bisogna prevedere i sistemi d'arma, una grande disponibilità e affidabilità della macchina, e via dicendo.

Survivability

Possiamo distinguere tre tipi di survivability, ovvero la capacità dell'aereo o dell'elicottero di sopravvivere in assetto di guerra:

1. non farsi rilevare: punto chiave delle tecnologie stealth, consiste nell'adottare accorgimenti che evitino di essere riconosciuti e rilevati. Non solo a livello radar, ma anche a livello radio: tecniche di frequency hopping ad alta frequenza (>100 Hz) in modo che le comunicazioni non sia rilevate.
2. non farsi colpire: se rilevati evitare di essere colpiti da missili, quindi tutti i sistemi di chaff, flare, radar jamming, manovre automatiche diversive, ecc.
3. non precipitare: se colpiti, non precipitare. Oltre che la ovvia componente strutturale, anche studiare sistemi ridondanti, posizionati in luoghi diversi, ecc.
4. non morire: se si precipita, riuscire a salvarsi. Solitamente un problema strutturale (materiali urto-assorbenti, ecc.)

I requisiti dei costruttori

A volte, sono le stesse aziende costruttrici che avviano la costruzione di una nuova macchina, con specifiche dettate da ricerche di mercato, volte a individuare le esigenze del futuro. Un paio di esempi italiani sono l'elicottero AW139 e l'aereo AEM-346.

Rischio tecnico

Il prototipo di un RAH-66 Comanche, si notino le carenature per la modalità stealth.

Il rischio tecnico è un parametro importante nella fase preliminare del progetto di un sistema aeronautico. L'innovazione, componente fondamentale quando si sviluppa un nuovo velivolo, se estremizzata, può portare a complessi sistemi il cui costo e tempo di realizzazione cresce esponenzialmente. In casi estremi si può arrivare alla cancellazione del programma, perdendo cifre di denaro considerevoli. Un esempio è il programma Comanche, il quale è stato cancellato dopo 10 anni di sviluppo.

Il time-to-market aeronautico è negli ultimi anni in forte discesa e ad oggi alcuni velivoli come ad esempio il AW189 hanno un time-to-market di appena 2-3 anni. Ecco perché il rischio tecnologico deve essere ben calcolato e non bisogna cercare soluzioni eccessivamente complesse per problemi semplici.

Un caso tipico è il fly-by-wire. Ad oggi i vantaggi di quest'ultimo sono riservati ai grandi liners, mentre per i piccoli aerei e gli elicotteri non presentano grandissimi vantaggi che giustificano gli enormi costi e tempi di sviluppo. (ad eccezione della flight-envelope-protection)

Caratteristiche dei requisiti

Per quanto detto sopra, un buon requisito deve venir incontro alle esigenze del mercato o della RFP, ma deve anche avere un time-to-market accettabile. Inoltre, deve prevedere gli sviluppi futuri, quindi aumento di peso trasportabile, ma anche (nello specificio dell'avionica) CPU, memoria, utilizzo del bus, ecc.

Spesso è il documenti dei requisiti che determina il successo o il fallimento di un velivolo, per questo motivo è parte fondamentale dell'ottimizzazione. Ritardi o cancellazioni dovuti a requisiti errati o troppo complessi, possono comportare all'estremo la perdita totale dell'investimento economico.

Possiamo riassumere i requisiti di sicurezza che l'avionica deve garantire in:

• Sapere dove ci si trova (GPS, ILS, ecc.)
• Sapere dove sono gli ostacoli (GPWS, TCAS, ecc.)
• Sapere la situazione meteo (radar meteo)
• Prevenire la perdita di controllo (flight-envelope-protection)