La cabina di pilotaggio di un aereo è un luogo tipico per le apparecchiature avioniche, compresi i sistemi di controllo, monitoraggio, comunicazione, navigazione, meteo e anti-collisione. La maggior parte dei velivoli alimenta i propri apparati avionici usando sistemi elettrici a 14 o 28 volt DC; tuttavia, i velivoli più grandi e sofisticati (come gli aerei di linea o gli aerei militari da combattimento) hanno sistemi AC che operano a 400 Hz, 115 volt AC. Ci sono diversi grandi fornitori di avionica di volo, tra cui Panasonic Avionics Corporation, Honeywell (che ora possiede Bendix/King), Universal Avionics Systems Corporation, Rockwell Collins (ora Collins Aerospace), Thales Group, GE Aviation Systems, Garmin, Raytheon, Parker Hannifin, UTC Aerospace Systems (ora Collins Aerospace), Selex ES (ora Leonardo S.p.A.), Shadin Avionics e Avidyne Corporation.
Gli standard internazionali per le apparecchiature avioniche sono preparati dall’Airlines Electronic Engineering Committee (AEEC) e pubblicati dall’ARINC.
ComunicazioniModifica
Le comunicazioni collegano la cabina di pilotaggio a terra e la cabina ai passeggeri. Le comunicazioni a bordo sono fornite da sistemi di indirizzo pubblico e interfono dell’aereo.
Il sistema di comunicazione dell’aviazione VHF funziona sulla banda di 118.000 MHz a 136.975 MHz. Ogni canale è distanziato da quelli adiacenti di 8,33 kHz in Europa, 25 kHz altrove. Il VHF è usato anche per le comunicazioni in linea d’aria come quelle da aereo ad aereo e da aereo ad ATC. Si usa la modulazione d’ampiezza (AM) e la conversazione avviene in modalità simplex. La comunicazione tra aeromobili può avvenire anche utilizzando HF (specialmente per i voli transoceanici) o la comunicazione satellitare.
La navigazione aerea è la determinazione della posizione e della direzione su o sopra la superficie della Terra. L’avionica può utilizzare sistemi di navigazione satellitare (come GPS e WAAS), INS (sistema di navigazione inerziale), sistemi di navigazione radio a terra (come VOR o LORAN), o una loro combinazione. Alcuni sistemi di navigazione come il GPS calcolano automaticamente la posizione e la visualizzano all’equipaggio di volo su display di mappe mobili. I vecchi sistemi di navigazione a terra come VOR o LORAN richiedono che un pilota o navigatore tracci l’intersezione dei segnali su una mappa cartacea per determinare la posizione di un aereo; i sistemi moderni calcolano la posizione automaticamente e la mostrano all’equipaggio di volo su display a mappa mobile.
MonitoringEdit
I primi accenni di glass cockpit emersero negli anni ’70 quando gli schermi a tubo catodico (CRT), degni di volare, iniziarono a sostituire display elettromeccanici, indicatori e strumenti. Un cockpit “di vetro” si riferisce all’uso di monitor di computer invece di indicatori e altri display analogici. Gli aerei stavano ottenendo progressivamente più display, quadranti e cruscotti informativi che alla fine competevano per lo spazio e l’attenzione del pilota. Negli anni ’70, l’aereo medio aveva più di 100 strumenti e controlli nella cabina di pilotaggio. I cockpit di vetro hanno iniziato a nascere con il jet privato Gulfstream G-IV nel 1985. Una delle sfide chiave nei cockpit di vetro è bilanciare quanto controllo è automatizzato e quanto il pilota dovrebbe fare manualmente. In genere si cerca di automatizzare le operazioni di volo mantenendo il pilota costantemente informato.
Sistema di controllo del volo degli aereiModifica
Gli aerei hanno mezzi di controllo automatico del volo. Il pilota automatico fu inventato per la prima volta da Lawrence Sperry durante la prima guerra mondiale per far volare i bombardieri in modo abbastanza stabile da colpire obiettivi precisi da 25.000 piedi. Quando fu adottato per la prima volta dall’esercito americano, un ingegnere della Honeywell sedeva sul sedile posteriore con delle tronchesi per scollegare il pilota automatico in caso di emergenza. Oggi la maggior parte degli aerei commerciali sono dotati di sistemi di controllo del volo per ridurre l’errore del pilota e il carico di lavoro all’atterraggio o al decollo.
I primi semplici autopiloti commerciali erano usati per controllare la direzione e l’altitudine e avevano un’autorità limitata su cose come la spinta e le superfici di controllo del volo. Negli elicotteri, l’auto-stabilizzazione era usata in modo simile. I primi sistemi erano elettromeccanici. L’avvento del fly by wire e delle superfici di volo elettroattuate (piuttosto che il tradizionale sistema idraulico) ha aumentato la sicurezza. Come per i display e gli strumenti, i dispositivi critici che erano elettromeccanici avevano una vita finita. Con i sistemi critici per la sicurezza, il software è testato molto rigorosamente.
Sistemi del carburanteModifica
Il sistema di indicazione della quantità di carburante (FQIS) controlla la quantità di carburante a bordo. Utilizzando vari sensori, come tubi di capacità, sensori di temperatura, densitometri &sensori di livello, il computer FQIS calcola la massa di carburante rimanente a bordo.
Fuel Control and Monitoring System (FCMS) riporta il carburante rimanente a bordo in modo simile, ma, controllando le pompe &valvole, gestisce anche i trasferimenti di carburante intorno a vari serbatoi.
- Controllo del rifornimento per caricare fino a una certa massa totale di carburante e distribuirlo automaticamente.
- Trasferimenti durante il volo ai serbatoi che alimentano i motori. Per esempio, dalla fusoliera ai serbatoi delle ali
- Il controllo del centro di gravità trasferisce dai serbatoi di coda (Trim) in avanti alle ali man mano che il carburante viene consumato
- Mantenendo il carburante nelle punte delle ali (per aiutare a fermare la flessione delle ali a causa della portanza in volo) & trasferendolo ai serbatoi principali dopo l’atterraggio
- Controllando lo scarico del carburante durante un’emergenza per ridurre il peso dell’aereo.
Sistemi anticollisioneModifica
Per integrare il controllo del traffico aereo, la maggior parte dei grandi aerei da trasporto e molti altri più piccoli usano un sistema di allarme traffico e anticollisione (TCAS), che può rilevare la posizione degli aerei vicini e fornire istruzioni per evitare una collisione a mezz’aria. Gli aerei più piccoli possono utilizzare sistemi di allerta traffico più semplici come il TPAS, che sono passivi (non interrogano attivamente i transponder degli altri aerei) e non forniscono avvisi per la risoluzione dei conflitti.
Per aiutare a evitare il volo controllato sul terreno (CFIT), gli aerei utilizzano sistemi come i sistemi di avviso di prossimità al suolo (GPWS), che utilizzano altimetri radar come elemento chiave. Una delle principali debolezze del GPWS è la mancanza di informazioni “look-ahead”, perché fornisce solo l’altitudine sopra il terreno “look-down”. Per superare questa debolezza, gli aerei moderni utilizzano un sistema di avviso di consapevolezza del terreno (TAWS).
Registratori di voloModifica
I registratori di dati della cabina di pilotaggio degli aerei commerciali, comunemente noti come “scatole nere”, memorizzano informazioni di volo e audio dalla cabina di pilotaggio. Sono spesso recuperati da un aereo dopo un incidente per determinare le impostazioni di controllo e altri parametri durante l’incidente.
Sistemi meteoModifica
I sistemi meteo come il radar meteo (tipicamente Arinc 708 sugli aerei commerciali) e i rilevatori di fulmini sono importanti per gli aerei che volano di notte o in condizioni meteorologiche strumentali, dove non è possibile per i piloti vedere il tempo che li aspetta. Le forti precipitazioni (rilevate dal radar) o le forti turbolenze (rilevate dall’attività dei fulmini) sono entrambe indicazioni di una forte attività convettiva e di forti turbolenze, e i sistemi meteorologici permettono ai piloti di deviare intorno a queste aree.
I rilevatori di fulmini come lo Stormscope o lo Strikefinder sono diventati abbastanza economici da essere pratici per gli aerei leggeri. Oltre al radar e al rilevamento dei fulmini, le osservazioni e le immagini radar estese (come NEXRAD) sono ora disponibili attraverso connessioni di dati satellitari, permettendo ai piloti di vedere le condizioni meteo ben oltre la portata dei loro sistemi in volo. I moderni display permettono di integrare le informazioni meteorologiche con mappe in movimento, terreno e traffico su un unico schermo, semplificando notevolmente la navigazione.
I moderni sistemi meteorologici includono anche il rilevamento del taglio del vento e della turbolenza e i sistemi di avviso del terreno e del traffico. L’avionica meteorologica in aereo è particolarmente popolare in Africa, India e altri paesi in cui il viaggio aereo è un mercato in crescita, ma il supporto a terra non è altrettanto sviluppato.
Sistemi di gestione degli aereiModifica
C’è stata una progressione verso il controllo centralizzato dei molteplici sistemi complessi montati sugli aerei, compreso il monitoraggio e la gestione del motore. I sistemi di monitoraggio della salute e dell’uso (HUMS) sono integrati con i computer di gestione dell’aereo per dare ai manutentori avvisi precoci di parti che avranno bisogno di essere sostituite.
Il concetto di avionica modulare integrata propone un’architettura integrata con software applicativo portabile attraverso un gruppo di moduli hardware comuni. È stato utilizzato nei caccia a reazione di quarta generazione e nell’ultima generazione di aerei di linea.
Si tratta di un’architettura integrata con software applicativo portabile attraverso un insieme di moduli hardware comuni.