POLITECNICO DI TORINO Facoltà di Ingegneria Aerospaziale

Corso di Sistemi Aerospaziali

A.A. 2011/2012

PROGETTO PRELIMINARE DI UN SISTEMA AVIONICO

“Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk”

Licheri Marco

Pirozzi Nicola

Pellegrino Alessandro

Laschera Daniela

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1. Obiettivi Questa tesina è stata svolta nell’ambito del corso di Sistemi Aerospaziali A.A. 2011/2012

tenuto dal Professor Sergio Chiesa. L’obiettivo primario di tale elaborato consiste nello

studio del sistema avionico di un velivolo fra quelli proposti, la nostra scelta è ricaduta

sull’analisi dell’avionica per un velivolo HALE UAV da ricognizione. Fra i possibili velivoli

analizzabili abbiamo scelto il Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk in virtù dell’elevata

quota operativa, della lunga autonomia di volo e del payload analogo a quello specificato.

Nello svolgimento delle esercitazioni abbiamo definito, come da consegna :

• il profilo di missione per il nostro velivolo;

• le funzioni richieste all’avionica;

• i tipi di apparato necessari per svolgere tali funzioni.

Successivamente abbiamo stabilito quali apparati scambino informazioni tra loro (ciò

avviene fisicamente tramite databus). Infine sono stati scelti nello specifico gli apparati tra

le varie proposte in commercio definendone le specifiche e mostrandone la disposizione

sul trittico del velivolo. E’ stato inoltre sviluppato uno schema a blocchi reale che mostra il

collegamento dei vari apparati del sistema avionico mediante il databus.

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2. Introduzione ai velivoli UAV UAV é l´acronimo anglosassone di Unmanned Aerial Vehicle, e indica tutti quei velivoli

senza pilota, detti anche “droni“. Si tratta di una classe di aeromobili in grado di volare

senza la presenza di un equipaggio a bordo. La guida di questo velivolo puó essere

effettuata da terra (RPV-Remote Piloted Vehicle) o essere affidata ai computer di bordo

(Autopilota). Gli UAV rappresentano un settore in fortissima crescita del comparto

aeronautico sia civile sia militare a partire dai primi anni '90 del XX° secolo, da quando

cioè tecnologie quali l'intelligenza artificiale, i sistemi di posizionamento globale e la

miniaturizzazione dei componenti elettronici hanno iniziato un rapidissimo cammino

evolutivo grazie alla loro ampia diffusione commerciale, il che ha consentito anche un

veloce abbattimento dei costi ed il conseguente fiorire di numerosissime iniziative

progettuali.

I vantaggi primari, motivo per cui molte nazione hanno iniziato una corsa agli UAV, sono:

• Riduzione dei costi operativi rispetto a velivoli convenzionali con pilota

• Assenza di tutti i sistemi di bordo necessari al sostentamento dell’equipaggio

(impianto di condizionamento, sedili, ecc) e avionica dedicata all’interfaccia col

pilota (display, manette, interruttori, ecc)

• Operazioni in ambienti inadatti alla presenza umana

• Nessun rischio di vite umane (equipaggio)

• Dispiego immediato per il rilevamento dall’alto di calamitá naturali

• Adattabili ad ogni tipo d´impiego, dalla semplice ricognizione ad azioni di

combattimento o bombardamento

• Possibilità di effettuare missioni di durata anche di parecchi giorni (o mesi).

Tutti gli UAV hanno un tratto fondamentale in comune: quello di voler assolvere a quelle

missioni che un altro efficace acronimo anglosassone indica come 3D (Dull, Dirty,

Dangerous): missioni di ricognizione di lunga durata e quindi “noiose” (dull), in ambienti

contaminati e/o inquinati ovvero “sporchi” (dirty), talvolta pericolose (dangerous) perché in

spazi aerei fortemente presidiati dalle difese aeree avversarie. Tutti ambiti questi che

sconsigliano l'uso di un pilota a bordo, da sostituirsi con i sensori più adatti al profilo di

missione, mentre la condotta del velivolo viene effettuata autonomamente o da terra.

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3. RQ-4 Global Hawk

Generalità

Il velivolo preso in considerazione come riferimento in questo progetto preliminare è il

Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk, un aeromobile a pilotaggio remoto che opera ad

alta quota (High-Altitude) e con un’autonomia di volo considerevole (Long-Endurance),

detto per questo HALE UAV; esso è utilizzato principalmente con funzioni ricognitive o di

difesa. Dal punto di vista del ruolo e del progetto, il Global Hawk è paragonabile al

Lockheed U-2, il celebre aereo spia degli anni ‘50. La sigla RQ-4 ha un significato ben

preciso: la "R" è la designazione del Dipartimento della Difesa statunitense per la

ricognizione, la "Q" invece viene utilizzata per identificare gli aerei senza pilota, infine il

numero "4" è il riferimento alla quarta serie di una proposta di sistemi di velivoli non

pilotati.

Cenni storici

Il Programma Global Hawk è iniziato come Dimostrazione di Tecnologia Avanzata, nel

1995, a supporto dei caccia da guerra, per un prototipo di rapido sviluppo che potesse

essere utilizzato come Utility militare e in future attività operative. Nel mese di giugno

1999, il Global Hawk ha iniziato una serie di esercitazioni sostenute dal Commando Forze

Congiunte USA per decidere sul suo futuro impiego militare. Il 20 aprile 2000, il velivolo

Global Hawk n° 4 è stato dispiegato nella base aere a Eglin in Florida per prendere parte a

due esercitazioni che includevano il suo primo volo transoceanico in Europa, e la sua

prima missione di volo in teatro di operazioni sotto il controllo di terzi.

La prima esercitazione, denominata “Linked Seas 00”, dal 1 al 12 maggio 2000, ha

coinvolto caccia da guerra, il Commando Supremo dell’Alleanza Atlantica della NATO, il

Commando Territoriale SOUTHLANT, e diverse nazioni NATO, tra cui il Portogallo. Il

Global Hawk ha fornito supporto diretto alle operazioni anfibie in ambienti delle forze

alleate coinvolgendo risorse aeree, marittime, e di terra. Durante la seconda esercitazione,

Joint Task Force Exercise 00-02, che ha avuto luogo dal 14 al 26 maggio 2000, il Global

Hawk ha fornito supporto diretto in missioni marittime congiunte del Gruppo Portaerei da

Combattimento dell’US Navy e alle Unità di Spedizione Marittime del Gruppo di Pronto

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Intervento Anfibio in un ambiente litoraneo. Il Global Hawk è rientrato alla base aerea

Edwards in California, il 19 giugno 2000, concludendo le esercitazioni previste dal

programma di dimostrazione.

Con l’accordo del Commando Forze Congiunte USA, durante 22 sortite individuali, il

Global Hawk ha effettuato una serie di voli di esercitazione per la durata di un anno,

dimostrando il suo valore militare fornendo importanti informazioni d’intelligence, capacità

di sorveglianza e ricognizione fotografica agli squadroni di caccia da guerra. Al fine di

dimostrare la interoperatività tra i sistemi militari USA e Australiani, il Global Hawk ha

volato ininterrottamente per 7.500 miglia attraverso il Pacifico fino all’Australia, tra il 22 e

23 aprile 2001, stabilendo nuovi record mondiali di durata del volo UAV. Gli ufficiali USA e

della Australian Defence Science Technology Organisation hanno valutato le prestazioni

UAV e il futuro potenziale militare, durante 11 sortite in territorio marittimo e terrestre,

prima del rientro del velivolo alla base Edwards, sei settimane dopo. Nel mese di marzo

2001, il Global Hawk è entrato nella fase di progettazione, costruzione e sviluppo per

l’acquisizione finale ed è attualmente dispiegato a supporto dell’Operazione Enduring

Freedom.

FIG.1 Global Hawk in fase di manutenzione nella base Beale della U.S. Air Force.

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Impiego operativo

Il Global Hawk è impiegato dall’Air Force e dalle forze alleate per fornire in tempo reale e

ad alta risoluzione la sorveglianza, la ricognizione fotografica e le informazioni di

intelligence. Nell’ultimo anno il Global Hawk ha fornito all’Air Force e alle forze combattenti

congiunte oltre 15.000 immagini a supporto dell’Operazione Enduring Freedom,

effettuando più di 50 missioni per un totale di 1.000 ore di servizio.

Il Global Hawk è attualmente sottoposto a test di volo presso l’Air Force Flight Test Center

della base aerea Edwards in California, con alle spalle oltre 1.700 ore e più di 120 missioni

eseguite con successo. Il programma Global Hawk, Ufficio Programmi Sistemi di

Sorveglianza, Centro Sistemi Aeronautici, è situato nella base aerea Wright-Patterson in

Ohio, la quale detiene il controllo totale del programma dal 01 ottobre 1998.

Gli aeromobili americani Global Hawk, tra le molteplici missioni degne di nota, hanno

sorvolato anche la Centrale nucleare di Fukushima Dai-ichi, in Giappone, addentrandosi

nella zona vietata ("no go zone"), col fine di monitorare i reattori dopo le esplosioni

causate dal terremoto del Tōhoku del 2011, scattando anche foto con i sensori a

infrarossi. L'alta radioattività rendeva infatti impossibile l'avvicinamento degli esseri umani.

Cenni tecnici

Il Global Hawk, è in grado di volare fino ad una distanza di 22.236 km, a quote di 19.812

metri, a velocità di circa 740 km/h con un’autonomia di 35-36 ore. Ha un’apertura alare di

35,3 metri, una lunghezza di 13,4 metri, un’altezza di 4,6 metri, e un peso al decollo di

circa 12.000 kg con un carico trasportabile di 907,20 kg. Durante una normale missione,

l’aereo può volare per 2.222 km per raggiungere una determinata zona di interesse e

restare sul posto per 24 ore. E’ in grado di monitorare un’area grande come Illinois (74.000

kmq) in sole 24 ore, utilizzando sensori quali Radar ad Apertura Sintetica (SAR) ad alta

risoluzione (in grado di penetrare attraverso le nuvole e le tempeste di sabbia), Indicatori

di Bersagli di Terra in Movimento e sensori elettro-ottici/all’infrarosso (EO/IR) a lungo

raggio.

Per mezzo di sistemi terrestri e satellitari, le immagini possono essere trasmesse in tempo

reale ai comandanti militari. L'RQ-4 è alimentato da un motore Rolls-Royce Allison

AE3007H turbofan con 7.050 lbf (pari a 31,4 kN) di spinta, e trasporta un carico utile di

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2.000 libbre (900 kg). Oltre la metà dei componenti del velivolo, comprese ali, carenature,

impennaggi, calotta dei motori, prese d’aria e tre radome, sono stati costruiti con materiali

compositi leggeri e ad alta resistenza. La fusoliera principale è in alluminio a struttura

semi-integrale.

Volando ad altitudini estreme, il Global Hawk può sorvolare vaste aree geografiche con

precisi punti di riferimento al suolo, per fornire ai centri decisionali militari informazioni

aggiornate sulla posizione delle risorse e del personale nemico che compongono le unità

nemiche.

Una volta programmati i parametri di missione nel Global Hawk, il velivolo UAV è in grado

di posizionarsi, decollare e volare in modo autonomo, restando nell’area da sorvegliare,

per poi rientrare e atterrare. Gli operatori a terra si occupano del monitoraggio dello stato

del velivolo UAV, e se necessario possono modificare durante il volo il piano di

navigazione e il programma dei sensori.

Ogni Global Hawk è costato circa 35 milioni di dollari (compreso il costo di sviluppo, il

costo in totale per ogni aereo è invece di circa 123.2 milioni di dollari.

FIG.2 Motore Rolls-Royce AE3007 impiegato nel Global Hawk

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4. Scheda tecnica del velivolo

Riportiamo le specifiche tecniche del velivolo

Dimensioni e pesi

• Tipologia Senza pilota per sorveglianza

• Tipo ali Diritte

• Coda Doppia

• Lunghezza 13,4 metri (44 ft 5 in)

• Apertura alare 35,3 metri (116 ft 2 in)

• Altezza 4,6 metri (15 ft 2 in)

• Peso a vuoto 3851 kg (8490 lb)

• Peso massimo 10387 kg (22900 lb)

• Carico 800 kg (1764 lb)

Caratteristiche operative

• Distanza di trasporto oltre 22.236 km

• Velocità massima 800 km/h

• Velocità di crociera 650 km/h

• Autonomia 30 ore

• Quota di tangenza 19800 metri (65000 ft)

• Quota operativa 15000 metri (50000 ft)

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FIG.3 Trittico del RQ-4 Global Hawk

5. Missione

Introduzione sulle tipologie di missione

L’ HALE UAV RQ-4 Global Hawk, come esplica chiaramente la sigla di denominazione e il

profilo di volo a quota elevata, è stato progettato fondamentalmente per affrontare missioni

di ricognizione al fine di consentire in tempo reale e ad alta risoluzione il monitoraggio di

intere aree, la perlustrazione fotografica e fornire informazioni di intelligence.

In ambito militare, secondo quanto dichiarato dalla U.S. Air Force, le potenzialità dell'aereo

consisterebbero nell'individuazione di armamenti e nella protezione dei soldati e delle

forze armate attraverso le sue ottime capacità di sorveglianza; inoltre, potendo sorvolare

vaste aree geografiche con precisi punti di riferimento al suolo, può fornire ai centri

decisionali militari informazioni aggiornate sulla posizione delle risorse e del personale che

compongono le unità nemiche.

Nessuna prerogativa di attacco e bombardamento è prevista per il Global Hawk. Pur

volando ad altissime quote e non essendo un velivolo offensivo, deve essere comunque in

grado di assolvere la funzione di difesa nei confronti di ipotetici attacchi missilistici da parte

di altri velivoli. In questo senso un notevole svantaggio risiede nel fatto che la velocità del

velivolo (dell’ordine di 740 km/h) sia eccessivamente bassa per sfuggire all’attacco di

aeromobili militari ad high speed; inoltre essendo il payload di soli 900 kg, la possibilità di

installare a bordo equipaggiamenti di difesa ed armamenti è piuttosto limitata.

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Analisi del profilo di missione e delle difficoltà

Sono state identificate sei fasi di missione:

• Predecollo: prevede l’eseguimento della checklist, l’inserimento dei dati di missione

e l’avviamento.

• Decollo e salita (in territorio amico, per missione militare)

• Avvicinamento area da pattugliare: volo a quota elevata verso l’area di missione (in

territorio amico e poi nemico, per missione militare)

• Ricognizione: volo a quota elevata per pattugliamento di un’area estesa per la

durata di venti o più ore, con acquisizione di dati sull’area (in territorio nemico, per

missione militare)

• Rientro: volo verso il campo di atterraggio (in territorio nemico e poi amico, per

missione militare)

• Discesa / Atterraggio: volo a quota decrescente ed atterraggio automatico o

manuale (in territorio amico, per missione militare)

FIG.4 Profilo di missione di un HALE UAV

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Sono state identificate delle problematiche comuni a tutte le fasi della missione dovute ad

inefficienze degli impianti, prevalentemente nella trasmissione dei dati e dei comandi,

oppure a problemi di comunicazione con la stazione radio a terra.

In conseguenza a tali problematiche sono state identificate delle funzioni avioniche comuni

a tutte le fasi della missione: la comunicazione, l’identificazione, la navigazione, il controllo

del volo e la lettura dei sensori.

Corso di sistemi aerospaziali

Anno Accademico

2011/2012

Allievi:

Licheri Marco

Pirozzi Nicola

Laschera Daniela

Pellegrino Alessandro

Velivolo tipo:

Hale UAV

RQ-4 Global Hawk

Carico utile:

800 Kg

FASI MINACCE / DIFFICOLTA’ FUNZIONI RICHIESTE

ALL’AVIONICA

PRE-DECOLLO

� Problemi di comunicazione � Problemi nella diagnostica

� Comunicazione stazione base � Acquisizione piano di volo � Prova comunicazione � Diagnostica sistemi

DECOLLO E SALITA

� Problemi di comunicazione � Inefficienza sensori di volo � Inefficienza comandi � Malfunzionamento motore

� Comunicazione stazione base � Identificazione � Controllo del volo � Navigazione � Lettura strumenti

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AVVICINAMENTO AREA DA PATTUGLIARE

� Problemi di comunicazione � Inefficienza sensori di volo � Inefficienza comandi � Attacchi nemici � Identificazione altri velivoli � Minacce ECM

� Comunicazione stazione base � Identificazione � Controllo del volo � Navigazione � Lettura strumenti � Armamento POD difensivi

(ECM) e contromisure (flare/ chaff)

� Rilevazione IR/Radar

RICOGNIZIONE

� Problemi di comunicazione � Inefficienza sensori di volo � Inefficienza comandi � Attacchi nemici � Scarsa visibilità � Ricerca obiettivi tattici

� Comunicazione stazione base � Identificazione � Controllo del volo � Navigazione � Lettura strumenti � Armamento POD difensivi

(ECM) e contromisure (flare Chaff)

� Rilevazione IR/Radar � Impostare area di ricerca � Puntamento del bersaglio � Raccolta dei dati di Intelligence � Invio informazioni

RIENTRO � Problemi di comunicazione � Inefficienza sensori di volo � Inefficienza comandi

� Comunicazione stazione base � Identificazione � Controllo del volo � Navigazione � Lettura strumenti

DISCESA/

ATTERRAGGIO

� Inefficienza sensori di volo � Inefficienza comandi � Atterraggio strumentale

primario � Atterraggio manuale VFR

� Comunicazione stazione base � Identificazione � Lettura strumenti � Controllo del volo in atterraggio � Navigazione � Avvicinamento strumentale � Segnalazione transponder � Trasmissione dati video per

l’atterraggio

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6. Albero Funzionale

Nel grafico riportato sopra sono rappresentate, tramite un albero funzionale, le macrofunzioni assolte dall’avionica. Analizzando più da vicino tali funzioni si può notare che:

• La funzione del controllo del volo si occupa della gestione dell’assetto di volo

affinché il velivolo mantenga la traiettoria desiderata, contrastando i fenomeni di

tipo aerodinamico che possono influire sulla stabilità del velivolo stesso; oltre a ciò

si occupa del controllo automatico del volo attraverso l’autopilota e del controllo del

velivolo durante le fasi di decollo, di avvicinamento e di atterraggio.

• La navigazione è quella funzione che si occupa dell’acquisizione dei dati di

posizionamento del velivolo e della loro successiva elaborarazione, in modo tale da

consentirne il controllo per modificare nel tempo la rotta seguendo il piano di volo

acquisito. A tale scopo si fa uso di diversi tipi di dati di posizionamento: radio ausili,

GPS e piattaforme inerziali.

• La funzione delle comunicazioni prevede la ricezione e la trasmissione di dati. Essi

sono in forma digitale, rendendo così indispensabile la funzione di codifica e di

conversione da analogico a digitale e viceversa, prestando particolare attenzione al

criptaggio dei dati.

• La funzione della ricognizione assolve l’obiettivo della missione attraverso sistemi

radar, video, infrarossi e GPS.

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

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• La funzione della difesa riguarda l’acquisizione di dati circa possibili minacce al

sistema stesso, effettuata con l'ausilio di radar e sensori termici; si occupa, inoltre,

della rielaborazione dei dati acquisiti e dell’eventuale attivazione dei sistemi

demandati alla difesa ed alla sopravvivenza del velivolo. Oltre a ciò, assolve il

compito di interfacciarsi con la Ground Control Unit per la trasmissione dei dati

memorizzati.

Si riporta di seguito l’albero funzionale in forma di elenco puntato e, per una lettura più

confortevole, in forma di diagramma ad albero.

1. CONTROLLO DEL VOLO

1.1. GESTIRE ASSETTO

1.1.1. Acquisire dati gyro

1.1.2. Elaborare dati gyro

1.1.3. Memorizzare dati gyro

1.1.4. Trasmettere comando superfici

1.1.5. Ricevere feedback comando

1.2. GESTIRE CROCIERA

1.2.1. Raggiungere quota

1.2.1.1. Rilevare quota

1.2.1.1.1. Acquisire pressione statica

1.2.1.1.2. Elaborare pressione statica

1.2.1.1.3. Acquisire dati navigazione

1.2.1.2. Memorizzare quota

1.2.1.3. Misurare velocità di salita

1.2.1.3.1. Acquisire dati quota

1.2.1.3.2. Elaborare dati quota

1.2.1.4. Memorizzare velocità di salita

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1.2.1.5. Modificare quota

1.2.1.5.1. Trasmettere comando superfici

1.2.1.5.2. Ricevere feedback comando

1.2.2. Mantenere quota

1.2.2.1. Rilevare quota

1.2.2.1.1. Acquisire pressione statica

1.2.2.1.2. Elaborare pressione statica

1.2.2.1.3. Acquisire dati navigazione

1.2.2.2. Memorizzare quota

1.2.2.3. Modificare quota

1.2.2.3.1. Trasmettere comando superfici

1.2.2.3.2. Ricevere feedback comando

1.2.3. Mantenere velocità

1.2.3.1. Acquisire pressione statica

1.2.3.2. Acquisire pressione totale

1.2.3.3. Acquisire temperatura totale

1.2.3.4. Elaborare pressione statica

1.2.3.5. Elabora pressione totale

1.2.3.6. Elaborare temperatura totale

1.2.3.7. Acquisire dati navigazione

1.2.3.8. Elaborare dati navigazione

1.2.3.9. Memorizzare velocità

1.2.3.10. Trasmettere comando superfici

1.2.3.11. Ricevere feedback comando

1.2.3.12. Gestire motori

1.2.4. Gestire Prua

1.2.4.1. Acquisire dati navigazione

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1.2.4.2. Elaborare dati navigazione

1.2.4.3. Memorizzare dati prua

1.2.4.4. Trasmettere comando superfici

1.2.4.5. Ricevere feedback comando

1.3. GESTIRE DECOLLO E ATTERRAGGIO

1.3.1. Gestire decollo

1.3.1.1. Eseguire diagnostica

1.3.1.1.1. Interrogare sistemi

1.3.1.1.2. Ricevere feedback sistema

1.3.1.1.3. Trasmettere dati diagnostica

1.3.1.2. Ricevere piano di volo

1.3.1.3. Gestire sistema propulsivo

1.3.1.3.1. Acquisire dati motore

1.3.1.3.2. Elaborare dati motore

1.3.1.3.3. Trasmettere impulsi di comando motore

1.3.1.4. Gestire comandi di volo

1.3.2. Gestire atterraggio

1.3.2.1. Gestire radio ausili

1.3.2.1.1. Selezionare frequenza radio

1.3.2.1.2. Ricevere segnale ILS

1.3.2.1.3. Ricevere segnale marker beacon

1.3.2.1.4. Allinearsi al sentiero di discesa

1.3.2.2. Gestire proximity warnig

1.3.2.2.1. Trasmettere posizione

1.3.2.2.2. Ricevere prossimità velivoli

1.3.2.2.3. Inviare onde EM verso il suolo

1.3.2.2.4. Ricevere onde risflesse

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1.3.2.3. Comunicare con GCU

1.3.2.3.1. Acquisire segnale video

1.3.2.3.2. Trasmettere segnale video

2. NAVIGAZIONE

2.1. INDIVIDUARE RIFERIMENTO

2.1.1. Utilizzare radio ausili

2.1.1.1. Ricevere segnale radio ausilio

2.1.1.2. Selezionare frequenza radio ausilio

2.1.1.3. Trasmettere segnale radio ausilio

2.1.1.4. Elaborare dati radio ausilio

2.1.1.5. Memorizzare dati radio ausilio

2.1.2. Utilizzare sistema satellitare

2.1.2.1. Ricevere segnale satellitare

2.1.2.2. Elaborare segnale satellitare

2.1.3. Utilizzare navigazione inerziale

2.1.3.1. Calcolare accelerazioni lineari

2.1.3.1.1. Ricevere dati gyro

2.1.3.1.2. Elaborare dati gyro

2.1.3.1.3. Memorizzare dati gyro

2.1.3.2. Calcolare velocità angolari

2.1.3.2.1. Ricevere dati gyro

2.1.3.2.2. Elaborare dati gyro

2.1.3.2.3. Memorizzare dati gyro

2.1.4. Utilizzare dati quota

2.1.4.1. Calcolare quota

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2.1.4.1.1. Ricevere dati gyro

2.1.4.1.2. Elaborare dati gyro 2.1.4.1.3. Inviare onde EM verso il suolo 2.1.4.1.4. Ricevere onde riflesse 2.1.4.1.5. Elaborare segnale EM ricevuto

2.1.4.2. Memorizzare quota

2.1.4. Utilizzare navigazione “a vista”

2.1.4.1. Gestire segnale video

2.1.4.1.1. Comandare movimento sensore EO 2.1.4.1.2. Acquisire immagini video 2.1.4.1.3. Elaborare immagini video

2.1.4.1.4. Trasmettere immagini video

2.1.4.2. Gestire segnale IR 2.1.4.2.1. Comandare movimento sensore IR 2.1.4.2.2. Acquisire immagini IR

2.1.4.2.3. Elaborare immagini IR 2.1.4.2.3. Trasmettere immagini IR

2.2. CALCOLARE POSIZIONE RELATIVA

2.2.1. Ricevere dati navigazione

2.2.2. Elaborare e confrontare dati navigazione

2.2.3. Confrontare posizione con mappa sintetica

2.2.4. Calcolare track error 2.2.5. Gestire dati 2.2.5.1. Tarare sistema navigazione inerziale 2.2.5.2. Trasmettere dati posizione autopilota

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2.3. GESTIRE IDENTIFICAZIONE E SORVEGLIANZA 2.3.1. Identificare velivoli militari circostanti 2.3.2. Avere la situational awareness del traffico aereo circostante 2.3.3. Memorizzare dati identificazione e sorveglianza 2.3.4. Trasmettere dati identificazione e sorveglianza 2.4. GESTIRE ROTTA

2.4.1. Acquisire dati

2.4.1.1. Acquisire dati navigazione

2.4.1.2. Acquisire dati difesa

2.4.1.3. Acquisire dati esterni (GCU)

2.4.2. Elaborare dati

2.4.2.1. Elaborare dati difesa

2.4.2.2. Elaborare dati navigazione

2.4.2.3. Elaborare dati esterni

2.4.3. Memorizzare dati

2.4.3.1. Memorizzare dati difesa

2.4.3.2. Memorizzare dati navigazione 2.4.3.3. Memorizzare dati esterni

2.4.4. Impostare rotta

3 COMUNICAZIONI

3.1. RICEVERE DATI

3.1.1. Selezionare frequenza

3.1.2. Ricevere segnale radio

3.1.3. Decodificare segnale radio

3.1.4. Memorizzare dati radio

3.2. TRASMETTERE DATI

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3.2.1. Codificare dati

3.2.2. Selezionare frequenza

3.2.3. Trasmettere segnale radio

4 RICOGNIZIONE

4.1. ACQUISIRE DATI

4.1.1. Comandare movimento sensore EO

4.1.2. Acquisire immagini video area sorvegliata

4.1.3. Comandare movimento sensore IR

4.1.4. Acquisire immagini IR area sorvegliata

4.1.5. Acquisire immagini HI.S.R. area sorvegliata

4.1.5.1. “Illuminare” area sorvegliata con onde EM pulsate

4.1.5.2. Ricevere onde riflesse

4.1.5.3. Processare onde ricevute in intensità e sfasamento

4.2. MEMORIZZARE DATI RICOGNIZIONE

4.3. TRASMETTERE DATI RICOGNIZIONE

5 DIFESA

5.1. INDIVIDUARE MINACCE

5.1.1. Acquisire dati

5.1.1.1. Rilevare segnali radar

5.1.1.2. Rilevare segnali IR

5.1.2. Elaborare dati

5.1.2.1. Caratterizzare segnali radar captati

5.1.2.1.1. Escludere segnali radar alleati

5.1.2.1.1.1. Confrontare forma onde radar con database

5.1.2.1.2. Analizzare segnali radar non identificati

5.1.2.1.2.1. Localizzare emettitori radar

5.1.2.1.2.1.1. Confrontare segnali radar e IR

5.1.2.1.2.1.2. Analizzare intensità segnali radar captati

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5.1.2.1.2.2. Stimare tempo avvicinamento emettitori radar

5.1.2.1.2.3. Riconoscere tipologia emettitori radar

5.1.2.1.2.3.1. Confrontare proprietà segnali radar con database

5.1.2.2. Analizzare segnali IR

5.1.2.2.1. Rilevare temperatura sorgente IR

5.1.2.2.2. Stimare tempo avvicinamento sorgente IR

5.1.2.2.3. Localizzare sorgente IR

5.1.3. Memorizzare dati difesa

5.2. GESTIRE CONTROMISURE

5.2.1. Ricevere dati minacce

5.2.2. Elaborare dati minacce

5.2.3. Memorizzare dati minacce

5.2.4. Attivare contromisure difesa

5.2.4.1. Lanciare flares

5.2.4.2. Lanciare chaff

5.2.4.3. Emettere ECM

5.3. COMUNICARE CON GCU

5.3.1. Ricevere dati difesa

5.3.2. Elaborare dati difesa

5.3.3. Trasmettere dati minacce

22

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

GESTIRE ASSETTO

ACQUISIRE DATI GYRO

ELABORARE DATI GYRO

MEMORIZZARE DATI GYRO

TRASMETTERE COMANDO SUPERFICI

RICEVERE FEEDBACK COMANDO

GESTIRE CROCIERAGESTIRE DECOLLO E

ATTERRAGGIO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

GESTIRE ASSETTOGESTIRE

CROCIERA

RAGGIUNGERE QUOTA

RILEVARE QUOTA

ACQUISIRE PRESSIONE

STATICA

ELABORARE PRESSIONE

STATICA

ACQUISIRE DATI NAVIGAZIONE

MEMORIZZARE QUOTA

MISURARE VELOCITà SALITA

ACQUISIRE DATI QUOTA

ELABORARE DATI QUOTA

MEMORIZZARE VELOCITà SALITA

MODIFICARE QUOTA

TRASMETTERE COMANDO SUPERFICI

RICEVERE FEEDBACK COMANDO

MANTENERE VELOCITA'

GESTIRE PRUA

GESTIRE DECOLLO E

ATTERRAGGIO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

23

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

GESTIRE ASSETTOGESTIRE

CROCIERA

RAGGIUNGERE QUOTA

MANTENERE QUOTA

RILEVARE QUOTA

ACQUISIRE PRESSIONE

STATICA

ELABORARE PRESSIONE

STATICA

ACQUISIRE DATI NAVIGAZIONE

MEMORIZZARE QUOTA

MODIFICARE QUOTA

TRASMETTERE COMANDO SUPERFICI

RICEVERE FEEDBACK COMANDO

MANTENERE VELOCITA'

GESTIRE PRUA

GESTIRE DECOLLO E

ATTERRAGGIO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

GESTIRE ASSETTO GESTIRE CROCIERA

RAGGIUNGERE QUOTA

MANTENERE QUOTA

MANTENERE VELOCITA'

ACQUISIRE PRESSIONE STATICA

ACQUISIRE PRESSIONE TOTALE

ACQUISIRE TEMPERATURA

TOTALE

ELABORARE PRESSIONE STATICA

ELABORARE PRESSIONE TOTALE

ELABORARE TEMPERATURA

TOTALE

GESTIRE PRUA

GESTIRE DECOLLO E ATTERRAGGIO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

24

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

GESTIRE ASSETTO GESTIRE CROCIERA

RAGGIUNGERE QUOTA

MANTENERE QUOTA

MANTENERE VELOCITA'

ACQUISIRE DATI NAVIGAZIONE

ELABORARE DATI NAVIGAZIONE

MEMORIZZARE VELOCITA'

TRASMETTERE COMANDO SUPERFICI

RICEVERE FEEDBACK COMANDO

GESTIRE MOTORI

GESTIRE PRUA

GESTIRE DECOLLO E ATTERRAGGIO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

GESTIRE ASSETTO GESTIRE

CROCIERA

RAGGIUNGERE QUOTA

MANTENERE QUOTA

MANTENERE VELOCITA'

GESTIRE PRUA

ACQUISIRE DATI NAVIGAZIONE

ELABORARE DATI NAVIGAZIONE

MEMORIZZARE DATI PRUA

TRASMETTERE COMANDO SUPERFICI

RICEVERE FEEDBACK COMANDO

GESTIRE DECOLLO E ATTERRAGGIO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

25

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

GESTIRE ASSETTO GESTIRE

CROCIERAGESTIRE DECOLLO E ATTERRAGGIO

GESTIRE DECOLLO

ESEGUIRE DIAGNOSTICA

INTERROGARE SISTEMI

RICEVERE FEEDBACK SISTEMA

TRASMETTERE DATI

DIAGNOSTICA

RICEVERE IL PIANO DI VOLO

GESTIRE SISTEMA PROPULSIVO

ACQUISIRE DATI MOTORE

ELABORARE DATI MOTORE

TRASMETTERE IMPULSI DI COMANDO MOTORE

GESTIRE COMANDI DI

VOLO

GESTIRE ATTERRAGGIO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

GESTIRE ASSETTO

GESTIRE CROCIERA

GESTIRE DECOLLO E

ATTERRAGGIO

GESTIRE DECOLLO

GESTIRE ATTERRAGGIO

GESTIRE RADIO AUSILII

SELEZIONARE FREQUENZA

RADIO

RICEVERE SEGNALE ILS

RICEVERE SEGNALE MARKER BEACON

ALLINEARSI AL SENTIERO DI

DISCESA

GESTIRE PROXIMITY WARNING

TRASMETTERE POSIZIONE

RICEVERE PROSSIMITA'

VELIVOLI

INVIARE ONDE EM VERSO IL

SUOLO

RICEVERE ONDE RIFLESSE

COMUNICARE CON GUC

RICEVERE SEGNALE VIDEO

TRASMETTERE SEGNALE VIDEO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

26

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE

INDIVIDUARE RIFERIMENTO

UTILIZZARE RADIO AUSILII

RICEVERE SEGNALE RADIO

AUSILIO

SELEZIONARE FREQUENZA

RADIO AUSILIO

TRASMETTERE SEGNALE RADIO

AUSILIO

MEMORIZZARE DATI RADIO

AUSILIO

UTILIZZARE SISTEMA

SATELLITARE

UTILIZZARE NAVIGAZIONE

INERZIALE

UTILIZZARE DATI QUOTA

UTILIZZARE NAVIGAZIONE "A

VISTA"

CALCOLARE POSIZIONE RELATIVA

GESTIRE IDENTIFICAZIONE E SORVEGLIANZA

GESTIRE ROTTA

COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE

INDIVIDUARE RIFERIMENTO

UTILIZZARE RADIO AUSILII

UTILIZZARE SISTEMA

SATELLITARE

RICEVERE SEGNALE

SATELLITARE

ELABORARE SEGNALE

SATELLITARE

UTILIZZARE NAVIGAZIONE

INERZIALE

CALCOLARE ACCELERAZIONI

LINEARI

RICEVERE DATI GYRO

ELABORARE DATI GYRO

MEMORIZZARE DATI GYRO

CALCOLARE VELOCITA' ANGOLARI

RICEVERE DATI GYRO

ELABORARE DATI GYRO

MEMORIZZARE DATI GYRO

UTILIZZARE DATI QUOTA

UTILIZZARE NAVIGAZIONE "A

VISTA"

CALCOLARE POSIZIONE RELATIVA

GESTIRE IDENTIFICAZIONE E SORVEGLIANZA

GESTIRE ROTTA

COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

27

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE

INDIVIDUARE RIFERIMENTO

UTILIZZARE RADIO AUSILII

UTILIZZARE SISTEMA

SATELLITARE

UTILIZZARE NAVIGAZIONE

INERZIALE

UTILIZZARE DATI QUOTA

CALCOLARE QUOTA

RICEVERE DATI GYRO

ELABORARE DATI GYRO

INVIARE ONDE EM VERSO IL SUOLO

RICEVERE ONDE RIFLESSE

ELABORARE SEGNALE EM

RICEVUTO

MEMORIZZARE QUOTA

UTILIZZARE NAVIGAZIONE "A

VISTA"

CALCOLARE POSIZIONE RELATIVA

GESTIRE IDENTIFICAZIONE E SORVEGLIANZA

GESTIRE ROTTA

COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE

INDIVIDUARE RIFERIMENTO

UTILIZZARE RADIO AUSILII

UTILIZZARE SISTEMA

SATELLITARE

UTILIZZARE NAVIGAZIONE

INERZIALE

UTILIZZARE DATI QUOTA

UTILIZZARE NAVIGAZIONE "A

VISTA"

GESTIRE SEGNALE VIDEO

COMANDARE MOVIMENTO SENSORE EO

ACQUISIRE IMMAGINI VEDEO

ELABORARE IMMAGINI VIDEO

TRASMETTERE IMMAGINI VIDEO

GESTIRE SEGNALE IR

COMANDARE MOVIMENTO SENSORE IR

ACQUISIRE IMMAGINI IR

ELABORARE IMMAGINI IR

TRASMETTERE IMMAGINI IR

CALCOLARE POSIZIONE RELATIVA

GESTIRE IDENTIFICAZIONE E

SORVEGLIANZAGESTIRE ROTTA

COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

28

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE

INDIVIDUARE RIFERIMENTO

CALCOLARE POSIZIONE RELATIVA

RICEVERE DATI NAVIGAZIONE

ELABORARE E CONFRONTARE

DATI NAVIGAZIONE

CONFRONTARE POSIZIONE CON

MAPPA SINTETICA

CALCOLARE TRACK ERROR

GESTIRE DATI NAVIGAZIONE

TARARE SISTEMA INERZIALE

TRASMETTERE DATI POSIZIONE AD AUTOPILOTA

GESTIRE IDENTIFICAZIONE E SORVEGLIANZA

GESTIRE ROTTA

COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE

INDIVIDUARE RIFERIMENTO

CALCOLARE POSIZIONE RELATIVA

GESTIRE IDENTIFICAZIONE E

SORVEGLIANZA

IDENTIFICARE VELIVOLI MIULITARI

CIRCOSTANTI

AVERE LA SITUATIONAL

AWARENESS DEL TRAFFICO AEREO

CIRCOSTANTE

MEMORIZZARE DATI IDENTIFICAZIONE E

SORVEGLIANZA

TRASMETTERE DATI IDENTIFICAZIONE E

SORVEGLIANZA

GESTIRE ROTTA

COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

29

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE

INDIVIDUARE RIFERIMENTO

CALCOLARE POSIZIONE RELATIVA

GESTIRE IDENTIFICAZIONE E SORVEGLIANZA

GESTIRE ROTTA

IMPOSTARE ROTTA

ACQUISIRE DATI

ACQUISIRE DATI NAVIGAZIONE

ACQUISIRE DATI DIFESA

ACQUISIRE DATI ESTERNI (GCU)

ELABORARE DATI

ELABORARE DATI NAVIGAZIONE

ELABORARE DATI DIFESA

ELABORARE DATI ESTERNI

MEMORIZZARE DATI

MEMORIZZARE DATI

NAVIGAZIONE

MEMORIZZARE DATI DIFESA

MEMORIZZARE DATI ESTERNI

COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE

RICEVERE DATI

SELEZIONARE FREQUENZA

RICEVERE SEGNALE RADIO

DECODIFICARE SEGNALE RADIO

MEMORIZZARE DATI RADIO

TRASMETTERE DATI

RICOGNIZIONE DIFESA

30

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE

RICEVERE DATITRASMETTERE

DATI

CODIFICARE DATISELEZIONARE FREQUENZA

TRASMETTERE SEGNALE RADIO

RICOGNIZIONE DIFESA

HALE UAV “RQ-4 GLOBAL HAWK”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE

ACQUISIRE DATI RICOGNIZIONE

COMANDARE MOVIMENTO SENSORE EO

ACQUISIRE IMMAGINI VIDEO

AREA SORVEGLIATA

COMANDARE MOVIMENTO SENSORE IR

ACQUISIRE IMMAGINI IR AREA

SORVEGLIATA

ACQUISIRE IMMAGINI HI.S.R.

AREA SORVEGLIATA

“ILLUMINARE” AREA SORVEGLIATA

CON ONDE EM PULSATE

RICEVERE ONDE RIFLESSE

PROCESSARE ONDE RICEVUTE IN INTENSITÀ E

SFASAMENTO

MEMORIZZARE DATI

RICOGNIZIONE

TRASMETTERE DATI RICOGNIZIONE

DIFESA

31

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

INDIVIDUARE MINACCE

ACQUISIRE DATI

RILEVARE SEGNALI RADAR

RILEVARE SEGNALI IR

ELABORARE DATIMEMORIZZARE

DATI DIFESA

GESTIRE CONTROMISURE

COMUNICARE CON GCU

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

INDIVIDUARE MINACCE

ACQUISIRE DATI ELABORARE DATI

CARATTERIZZARE SEGNALI RADAR

CAPTATI

ESCLUDERE SEGNALI RADAR

ALLEATI

CONFRONTARE FORMA ONDE RADAR CON DATABASE

ANALIZZARE SEGNALI RADAR

NON IDENTIFICATI

LOCALIZZARE EMETTITORI

RADAR

CONFRONTARE SEGNALI RADAR E

IR

ANALIZZARE INTENSITÀ

SEGNALI RADAR CAPTATI

STIMARE TEMPO AVVICINAMENTO

EMETTITORI RADAR

RICONOSCERE TIPOLOGIA

EMETTITORI RADAR

CONFRONTARE PROPRIETA'

SEGNALI RADAR CON DATABASE

ANALIZZARE SEGNALI IR

MEMORIZZARE DATI DIFESA

GESTIRE CONTROMISURE

COMUNICARE CON GCU

32

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

INDIVIDUARE MINACCE

ACQUISIRE DATI ELABORARE DATI

CARATTERIZZARE SEGNALI RADAR

CAPTATI

ANALIZZARE SEGNALI IR

RILEVARE TEMPERATURA SORGENTE IR

STIMARE TEMPO AVVICINAMENTO

SORGENTE IR

LOCALIZZARE SORGENTE IR

MEMORIZZARE DATI DIFESA

GESTIRE CONTROMISURE

COMUNICARE CON GCU

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

INDIVIDUARE MINACCE

GESTIRE CONTROMISURE

RICEVERE DATI MINACCE

ELABORARE DATI MINACCE

MEMORIZZARE DATI MINACCE

ATTIVARE CONTROMISURE

DIFESA

LANCIARE FLARES LANCIARE CHAFF EMETTERE ECM

COMUNICARE CON GCU

33

HALE UAV “RQ-4 Global Hawk”

CONTROLLO DEL VOLO

NAVIGAZIONE COMUNICAZIONE RICOGNIZIONE DIFESA

INDIVIDUARE MINACCE

GESTIRE CONTROMISURE

COMUNICARE CON GCU

RICEVERE DATI DIFESA

ELABORARE DATI DIFESA

TRASMETTERE DATI MINACCE

34

7. Descrizione degli apparati scelti

In questa parte del progetto ci si è occupati, in primo luogo, di scegliere gli apparti che

adempissero al meglio le funzioni richieste al sistema avionico del nostro velivolo.

In seguito sono stati selezionati i modelli meglio soddisfacenti i nostri requisiti, ottenendo

le specifiche tecniche mediante la consultazione dei siti delle case produttrici e soprattutto

del Jane’s Avionics 2002-2003 per ottenere nello specifico i dati tecnici.

Di seguito si illustreranno tutti gli apparati avionici selezionati e ne saranno analizzati quelli

più rilevanti, con un breve spiegazione sul funzionamento, sulle caratteristiche e sul motivo

della scelta.

Tabella lista apparati con ingombri, pesi e potenze assorbite

APPARATO PESO (Kg) VOLUME (L) POTENZA (W)

Galileo AMMS

Navigation computer

Self monitoring system

Central computer

Digital data recorder (DDR)

15,2 20* 180

Rockwell Collins GEM II

GPS 1,5 0,32 11

KN-4072A Airborne INS/GPS

Laser gyro INS

GPS (secondary)

4,6 4,8 35

AN/APN-194

Radar altimetro 2 1,4 25

PT-730 airborne TACAN

TACAN 4,9 3,6 730

35

Collins Avionics AN/ARN 149V

VOR/ILS/MB 4,6 7,5 18

DSP-1 Dual sensor payload

FLIR sensor - Daylight camera 26 40,2 110

AN/APX-113 CIT

Crypto computer

IFF trasponder interrogator

19,3 18,7 200

Marconi HIADC

ADC 1,2 1,17 6

Rada Data Transfer Equipment

Mission data loader 3,5 4 17

APFD 800 Autopilot/Flight Director

FD/AP 7 2 73

Pitot 1* 1* 0

Total temperature probe 1* 1* 0

ELK-1850 IDL

ALE 10 11* 30

COBAHM DAU7060 – HGA6000

Satcom system

Satcom antenna

102,6 13 19,2

Rockwell Collins Avionics TDM -200

Tactical datalink 4,5 4,5 50

HISAR® – DB110

Stnthetic aperture radar (SAR)

EO/IR dual band reconnaissance system

404 830

4930 +

362 (115 V AC, 400 Hz) /

799 (28V DC)

AN/ALQ -217

RWR 91,63 181,25 548

36

Defence Computer

Self monitoring system (secondary)

AN/ALE -47

Chaff & Flare dispencer 22 9,87 70*

AN/AAR -54V

MLW 7,9 10,64 75

Avitronics RWS 50

ECM

RWR (secondary)

1,7 3,3 200

TOTALE 736 1169 7827

Tutti i valori che presentano affianco il simbolo “*” non sono stati trovati per il dispositivo scelto e si tratta di approssimazioni. Quando i valori richiesti dell’impianto in esame non potevano essere reperiti abbiamo considerato valori di impianti simili e abbiamo effettuato una stima per similitudine con le caratteristiche a noi note.

Sebbene ci rendiamo conto che la stima sia globalmente approssimativa crediamo che possa comunque dare un’idea del peso,volume e potenza assorbita relativi all’avionica.

(Le immagini che seguiranno non sono in scala, ma sono solo a titolo dimostrativo)

7.1 Comunicazione

� Automatic Link Establishment (ALE) – ELK 1850 IDL

L’Automatic Link Establishment è un sistema radio, basato sulle frequenze HF, che

consente la connessione sia per le conversazioni vocali che per il trasferimento di dati

(immagini, posizione, telemetria). Tale dispositivo è utilizzato per la comunicazione

quando il velivolo non è eccessivamente lontano dalle stazioni di terra, e permette di

trovare canali ottimali in tempo reale, utilizzando frequenze HF, senza dover ricorrere alla

connessione satellitare. La nostra scelta è ricaduta sul modello ELK-1850 IDL della IAI

37

Elta system, un apparato progettato per l'utilizzo sugli UAV e per il trasferimento di segnali

video, caratterizzato da un elevata potenza irradiata (da 25 a 100 W).

Specifiche tecniche dell’apparato:

Peso : 10 kg

Potenza irradiata: da 25 a 100 W

Alimentazione :30 W

� SATCOM SYSTEM – DAU 7060 (satcom) / Satcom antenna

Il velivolo progettato ha come requisito un'autonomia di circa 36 ore, durante le quali deve

sorvegliare un'area di 100000 km2, il che rende impossibile mantenere una comunicazione

di tipo VHF. Per permettere comunicazioni a lungo raggio tra l'UAV e la ground station si è

deciso di utilizzare un sistema di comunicazione satellitare: il segnale raggiunge il satellite

e viene ritrasmesso alla stazione ricevente. Tale sistema, oltre a garantire un elevato

range di missione, rende la comunicazione più sicura e difficile da rilevare e tracciare.

In questo caso la scelta è ricaduta sul COBAHM DAU 7060: è un sistema progettato

esclusivamente per le applicazioni aeronautiche e gli UAV, che assolve i seguenti compiti:

• separare le trasmissioni

• ricevere il segnale

• amplificare il segnale ricevuto

Ha un’installazione flessibile (non ha nessun allineamento speciale), e può essere montato

in un ambiente non-pressurizzato.

Il sistema selezionato deve essere associato ad un'antenna: si è scelto di montare una ku-

band antenna del diametro di 1,2 m per garantire una connessione stabile e sicura tra il

velivolo ed i satelliti per le comunicazioni.

La satcom antenna viene alloggiata in prua del velivolo e, date le sue dimensioni, vi

conferisce una forma particolare che ne rendono particolarmente evidente la presenza.

Specifiche tecniche dell’apparato:

SATCOM Sysyem:

Dimensioni : 280 x 197 x 47 mm

Peso : 2,6 kg (5.7 lbs)

SATCOM Antenna:

38

Dimensioni: 1200 mm di diametro

Peso: 100 kg

FIG.5 Satcom antenna e suo alloggiamento

� TACTICAL DATALINK – TDM 200

Il TDM-200, della casa produttrice Rockwell Collins Avionics & Comm. Division (USA), è

un sistema atto a trasmettere e trasformare dati tattici attraverso apparati UHF. Tali dati

sono stati preventivamente criptati dal crypto computer (vedi sezione sottostante) ed una

volta modulati dal tactical data link vengono inviati alla Ground Station tramite un'antenna.

Tale sistema può trasmettere dati audio, video ed immagini.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Dimensioni : 136 x 165 x 203 mm

Peso : 4.5 kg

Alimentazione: < 50W

Baud rate: 1200 bit/s

39

7.2 Difesa

� Radar Warning Receiver (RWR) & Defence Computer – A N/ALQ-217

Il Radar Warning Receiver è un sistema in grado di discriminare il tipo di emettitore di

onde radio dalla forma dell'onda ricevuta, filtrando le emissioni radar alleate e

individuando le eventuali minacce. Il modelo scelto è l’AN/ALQ 217, dato che fornisce

elevate prestazioni intermini di sensibilità e funzionalità, con piccoli ingombri. Esso ingloba

anche il defence computer, che ha lo scopo di elaborare i dati provenienti dai sensori

(radare e ir), determinando posizione, velocità e direzione della minaccia e attivando le

contromisure più appropriate (Chaff, Flares, ECM).

Specifiche tecniche dell’apparato:

Dimensioni : 181.25 litri

Peso : 91.63 kg

Alimentazione : 548 W

� Chaff/Flares Dispenser – AN/ALE 47

E’ un sistema di contromisure passive.

Il Chaff funziona disperdendo una nuvola di materiale radar-riflettente (alluminio o fibra di

vetro), la quale genera delle eco che interferiscono con il funzionamento dei radar. Esso è

utilizzato per due ragioni:

- confondere i missili a guida radar deviandoli dai loro bersagli;

- interferire con il funzionamento dei radar di scoperta, creando aree piene di falsi

echi, in mezzo ai quali diventa più difficile individuare i bersagli reali. Per questo scopo il

chaff viene utilizzato in grandi quantità, creando delle vere e proprie nuvole o cortine di

inganno dietro le quali effettuare le manovre e che vengono chiamate "corridoi di chaff".

Il flare è una particolare contromisura che utilizzano i velivoli militari, ma anche i mezzi

navali e terrestri, per ingannare i missili a guida IR. I flare sono a tutti gli

effetti bengala simili a quelli illuminanti. Quello che cambia sono essenzialmente i compiti:

non più l'illuminazione notturna ma l'abbagliamento dei sensori nemici.

40

FIG.6 Dispensatore di contromisure AN/ALE47

Il dispensatore di contromisure AN/ALE 47 dispone di un sistema di controllo

computerizzato riprogrammabile per l’erogazione delle contromisure di difesa, al fine di

migliorare la capacità di sopravvivenza dell’ aereo se ingaggiato. L’ALE-47 è stato

progettato per lanciare sia contromisure elettroniche che a dispersione calorica, anche

contemporaneamente, per ingannare eventuali minacce con guida e ricerca radar,

infrarossa o combinata provenienti dall’ aria o dal suolo. Per tale motivo l’apparecchio si

classifica come sistema di contromisura “intelligente” (minacce intelligenti richiedono

contromisure intelligenti), adattabile contro ogni tipo di ostacolo anti-aereo.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Dimensioni : 9.87 litri

Peso : 22 kg

� Missile Launch Warner (MLW) - AN/AAR 54 (V)

E’ un apparato del sottosistema Contromisure elettroniche e difesa. Effettua un

rilevamento passivo tramite sensori di segnale IR e UV, calcola il tempo di impatto e valuta

la direzione di provenienza.

41

FIG.7 AN/AAR-54(V)

Il modello scelto è l’AN/AAR 54 (V) , della casa produttrice Lockheed Martin IR; esso

presenta un buon campo visivo e può essere adoperato su qualsiasi piattaforma (elicotteri,

jet veloci, aerei tattici e vide body). Può essere interfacciato ad un chaff/flare dispenser e la semplicità del sistema consente

l’installazione interna o esterna in pod.

Specifiche teniche dell’apparato:

Dimensioni : 10.64 litri

Peso : 7.9 kg

Alimentazione : 75 W

7.3 Controllo del volo

� Air data computer – High Integration Air Data Compu ter (HIADC)

L’HIADC è un sistema di calcolo in grado di stimare un’ampia gamma di parametri di volo

quali, ad esempio, la TAS, il numero di Mach e la quota, sfruttando le informazioni fornite

dai sensori del velivolo (presa di Pitot statica, presa di pressione totale). È costruito

utilizzando avanzate tecniche di produzione e presenta una serie di ‘air data trasducer’

miniaturizzati. Il basso numero di componenti e i consumi contenuti lo rendono un sistema

compatto, accurato ed estremamente affidabile, ed è proprio per questo motivo che la

nostra scelta è ricaduta su di esso. I dati elaborati vengono distribuiti in formato digitale a

diversi sistemi di bordo in differenti formati (ARINC 429, RS-422 o MIL-STD-1553B).

42

L’HIADC è stato costruito come un air data computer di tipo fit-and-format (misura e

dimentica), che elimina virtualmente le necessità di manutenzione e offre significativi

vantaggi in termini di costi del ciclo vita del sistema.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Dimensioni : 140×82×102 mm

Peso : 1,2 kg

Alimentazione : 28 V DC, 6 W

FIG.8 HIADC

� Fligt Director ed Autopilota – APFD 800 Autopilot/F light Director

L’APFD 800 è un sistema flight director integrato con un autopilota che, grazie ad un

processore dedicato, è in grado di elaborare i dati di navigazione e controllare la rotta.

Abbiamo scelto questo modello sia perchè è dotato di un’architettura modulare facilmente

installabile, sia perchè ha un buon rapporto peso-canali di controllo. Esso presenta una

modalità di funzionamento di base ed una modalità avanzata, che fornisce specifiche

funzioni di controllo del velivolo sia nel piano orizzontale che in quello verticale; è dotato,

inoltre, della funzione di automanetta. Può essere collegato con la radionavigazione, con il

sistema INS o con il sistema di gestione del volo ed è fornito di attuatori motorizzati.

43

Specifiche tecniche dell’apparato:

Dimensioni:

(computer) 4 MCU

(unità di controllo) 146 × 57 × 140 mm

(selettore di modalità) 38 × 140 × 146 mm

Peso : 7 kg totali

Alimentazione : 28 V DC, 73 W

� Mission data loader – Data Transfer Equipment

Il mission data loader è un sistema che serve per rendere disponibili via databus i

principali dati di missione. Il caricamento dei dati avviene attraverso chip di memoria. Il

modello scelto è il Data Transfer Equipment (DTE) prodotto da Rada, che presenta

un’elevata capacità di memoria e un peso abbastanza contenuto. Questo sistema è stato

progettato per essere montato su velivoli avanzati per consentire lo scambio tra i sistemi di

bordo del velivolo e la ground station. Il sistema comprende una cartuccia di memoria

portatile, dove sono caricati i parametri della missione, ed un’unità di interfaccia attraverso

cui i dati della cartuccia vengono scaricati nel computer del velivolo per l’inizzializzazione e

per le operazioni di set-up. Dopo la missione i dati relativi alla missione sono inviati alla

ground station.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Dimensioni:

(DTU) 177.8 × 146 × 114.5 mm

(Cartridge) 190.5 × 120 × 41.3 mm

Peso:

(DTU) 2.5 kg

(Cartridge) 0.78-1.0 kg

Alimentazione: 115 V AC, 400 Hz, single phase, 17 W

Tipo di memoria: RAM/EEPROM/Flash

Dimensioni memoria: 0.5 -80 Mbytes

44

� IFF - AN/APX 113 Combined Interrogator/Transponder (CIT)

L’Identification Friend or Foe (IFF) è un sistema automatico elettronico di riconoscimento

amico-nemico progettato per le funzioni di comando e controllo che permette, mediante

un'interrogazione, di identificare un bersaglio e determinarne la distanza dall'interrogatore.

Il modello scelto è l’AN/APX-113 Combined Interrogator/Transponder (CIT ), che

include un trasponder interrogator IFF (con modi operativi 1, 2, 3/A, 4, C ed S) ed un

crypto computer. La configurazione ad antenne multiple consente di effettuare sia

scansioni elettroniche che meccaniche.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Dimensioni:

(combined interrogator/transponder) 209.8 × 152.4 × 368.3 mm

(beam-forming network) 165.1 × 212.9 × 101.6 mm

(fuselage-mounted antenna elements) 39.4 × 82.6 × 332.7 mm

(lower interrogator antenna) 15.2 × 431.8 × 355.6 m

Peso:

(combined interrogator/transponder) 14.52 kg

(beam-forming network) 4.54 kg

(fuselage-mounted antenna elements) 0.23 kg

Alimentazione: 28 V DC, 200 W

Portata: 185 km

Accuratezza:

(portata) 500 ft

(azimuth) ±2º

FIG.9 AN/APX 113

45

7.4 Navigazione

� Navigatore inerziale – KN 4072A Airborne INS/GPS

Il navigatore inerziale utilizza dei giroscopi laser per determinare la posizione del velivolo

nelle tre direzioni. Tra tanti modelli disponibili sul mercato è stato scelto il KN-4072 A

poiché è un sistema compatto che garantisce elevate prestazioni ed è stato sviluppato

appositamente per essere utilizzato su velivoli di tipo UAV. Tale sistema è stato progettato

per funzionare in combinazione con un ricevitore GPS integrato, in modo da assicurare un

segnale di posizione molto accurato. Esso fornisce dati quali angolo di prua, assetto,

velocità e posizione, che poi possono essere inviati all’autopilota in differenti formati

digitali.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Dimensioni: (0.231x0.137x0.152) m

Peso: 4.6 kg

Alimentazione: 28 V dc (35 W)

Raffreddamento: Free Convection

FIG.10 KN 4072A

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� Computer principale – AMMS Galileo

L’AMMS della Galileo è un sistema di calcolo potente progettato per fornire servizi di

elaborazione per scopi per:

• navigazione e di gestione del volo

• Cockpit Display Management (non necessario sull’UAV, essendo un sistema

modulare il modulo di gestione del display non sarà montato.)

• Impianti Aircraft Management.

L’AMMS è costituito da due computer identici controllati con la filosofia di tipo Master e

Slave con la possibilità dello slave di assumere il controllo passando in master

automaticamente in caso di guasto del computer principale.

Le caratteristiche dei due computer sono:

• Configurazione ridondante

• PC G4 MCS-E processore da 500 MHz

• Facilità di aggiungere ulteriore modulo del processore e I/O

• Mappe digitali: produzione e simbolo strati vettoriali

• Elevato numero di protocolli di comunicazione: Ethernet 10/100 BaseT,MIL-STD-

1553B, ARINC 429, ARINC 739, RS485 HDLC

• Elevata capacità di archiviazione dei dati (fino a 8GB)

Complessivamente l’AMMS dovrà svolgere, sull’UAV, compiti di:

• Computer di navigazione.

• Computer centrale.

• Memoria centrale.

• Bus controller.

• Self monitoring system (di tutti gli impianti sul velivolo e dell’avionica.)

FIG.11 AMMS Galileo

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� Radar Altimetro – AN/APN 194

L’AN/APN 194 è un radar altimetro a basso profilo, leggero e della tipologia “all-solid-

state”, in grado di fornire un output sia analogico che digitale su di un’interfaccia dotata di

un flight control system automatico. Si tratta fondamentalmente di un dispositivo ad alta

risoluzione in grado di misurare la quota da 0 a 5000 piedi. Il principio di funzionamento di

tale radar altimetro è la misurazione del tempo (analogo ad una distanza) richiesto da un

impulso elettromagnetico per viaggiare dal velivolo a terra e per ritornare nuovamente

indietro verso il velivolo. L’AN/APN-194 impiega un ristretto impulso di trasmissione in un

range C-band con un costante monitoraggio del bordo d’attacco dell’eco dell’impulso.

L’informazione sul range di quota viene invece ottenuta comparando l’impulso dell’eco

ricevuto con una rampa di tensione temporizzata generata simultaneamente con impulso

trasmesso.

Tale unità è stata studiata per avere un impiego prevalentemente in ambito militare,

essendo in grado di adattarsi alle più gravose condizioni ambientali. E’ un apparato di

grande utilità per quanto riguarda il volo a bassa quota, e dunque ad esempio per la

determinazione dell’altitudine e della posizione in fase di atterraggio.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Dimensioni: 79.4 × 97.3 × 188.2 mm

Peso: 2 kg

Potenza assorbita: 115 V AC, 400 Hz, 28 V DC

Frequenza: 4.3 GHz

Potenza emanata: 5 W di picco

Quota: 0-5,000 ft standard

Accuratezza: ±3 ft or 4%

Manovrabilità: rollio e beccheggio di ± 45 ° entro i limiti di pre cisione dichiarati

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FIG.12 AN/APN 194

� TACAN – PT 730 airborne

L’interrogator PT-730 airborne TACAN provvede a fornire distanza, tempo, relative

bearing, range rate e identificazione del velivolo (mediante un segnale morse decodificato)

ad una selezionata stazione di terra TACAN, in modalità T/R, oppure al radiofaro di un

aeromobile in volo, in modalità A/A. In quest’ultima, l’apparecchiatura è in grado di fornire

la distanza dal più vicino velivolo dotato di TACAN, nonché di rispondere sino ad un

massimo di cinque velivoli equipaggiati con un’unità TACAN. Il dispositivo consiste

sostanzialmente in un ricevitore/trasmettitore, un pannello di controllo opzionale e un

display DME. E’ dotato inoltre di una struttura a microprocessore, di una doppia antenna

con possibilità di selezione manuale o automatica e di un trasmettitore solid-state da 700

W.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Dimensioni: 0.25 ATR

Peso: <5 kg

Potenza assorbita: 28 V DC to MIL-STD-704

Consumo: 50 W nominali, 65 W di picco

Canali: 126-canali, con codificazione X o Y. Può essere collegato al canale di

sintonizzazione del VOR / ILS o del VHF Comm.

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Range: 399 nmiles, limitato comunque dalla line of sight

Accuratezza: ±0.1 nmiles

� Automatic Direction Finder (ADF) – AN/ARN 149(V)

L'Automatic Direction Finder (ADF) è uno strumento dotato di antenna e componenti

elettronici per la ricezione e demodulazione di segnali emessi da stazioni di terra ( VOR o

NDB - Non-Directional Beacon). Fornisce la direzione e il verso di provenienza di tale

segnale (e quindi indica la posizione angolare della stazione emittente) per mezzo del

principio di induzione elettromagnetica. L’ADF scelto per il velivolo in esame è il Rockwell

Collins AN/ARN 149(V) a bassa frequenza. Tale sistema mette a disposizione un bus

digitale multiplex MIL-STD-1553B interno e con campo aggiornabile, inoltre presenta un

ricevitore solid state e integra un’antenna/preamplificatore la quale riduce

significativamente dimensioni e peso. Il ricevitore della tipologia all-solid-state permette di

eliminare tutte le parti mobili come goniometri, sincronizzatori e sintonizzatori meccanici.

L’antenna combina le consuete antenne a sensore e ad anello e i preamplificatori in una

struttura unica e compatta, eliminando costosi sensori a pannello, accoppiatori e speciali

cablaggi prefabbricati. Rispetto ai dispositivi della sua categoria presenta una maggior

affidabilità e semplicità di installazione.

Il principale vantaggio di tale ADF è da ricercarsi nel fatto che assolva ben tre funzioni in

un unico apparato:

• sistema di radionavigazione con stazioni a terra VHF Ominidirectional Range (VOR)

• sistema ILS (Instrument Landing System), per guidare il velivolo nella fase finale di

avvicinamento strumentale di precisione verso una pista di un aeroportuale

• sistema Marker Beacon Receiver (MB), utilizzato spesso in congiunzione col

sistema ILS, per determinare la posizione del velivolo lungo una rotta prestabilita in

volo o un percorso di destinazione a terra, come ad esempio una pista di

atterraggio.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Dimensioni:

(ricevitore) 79 × 127 × 279 mm

(controllo) 146 × 57 × 96 mm

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(antenna) 216 x 43 x 419 mm

Peso:

(ricevitore) 2.5 kg with MIL-STD-1553B capability

(controllo) 0.7 kg

(antenna) 1.4 kg

Potenza assorbita:

26 V AC, 7.8 W

28 V DC, 18 W

FIG.13 AN/ARN 149(V)

� FLIR – DSP 1 Dual Sensor Payload

Il Forward Looking InfraRed, spesso abbreviato con la denominazione "FLIR", è una

tecnologia di visione che si basa sulla rivelazione della radiazione infrarossa. I FLIR sono

sensibili alla radiazione termica e la utilizzano per creare immagini successivamente

inviate ad un’uscita video e completamente indipendenti dalla luminosità e dalle condizioni

atmosferiche dell’ambiente sottoposto a scansione. La scelta di un apparato che

adempisse questo ruolo è ricaduta sul DSP 1 Dual Sensor Payload, prodotto dalla

Controp Precision Technologies Ltd., per l’elevata risoluzione ottica, l’estrema leggerezza,

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e l’impiego rivolto principalmente ai velivoli da ricognizione e in particolar modo agli UAV,

come è il caso del velivolo da noi preso in esame. Esso è un compatto sistema di

osservazione e ricognizione diurna/notturna, dotato di quattro sospensioni cardaniche per

la stabilizzazione giroscopica in azimut ed elevazione. Utilizza due canali ottici: un sensore

notturno FLIR con apparato di terza generazione dotato di piano focale in antimodiuro di

indio (lnSb) e di una lente a zoom continuo (x 22.5); e un canale diurno Charge Coupled

Device (CCD) ad alta risoluzione a colori dotata di una lente con zoom x 20.

Specifiche tecniche dell’apparato:

- Sensore FLIR

Range spettrale: 3-5 µm

Detector: InSb FPA 256 × 256 InSb

Lente: × 22.5 continuous optical zoom

Campo di visione:

(restringimento) 0.98 x 0.92°

(ampiezza) 21.7 x 20.6°

IFoV: 67 µrad

- Camera Daylight

Tipologia: alta risoluzione a colori CCD 768 (H) × 494 (V) pixel

Lente: × 20 zoom

Campo di vista:

(restringimento) 0.92 × 0.7º

(ampiezza) 18.6 × 13.9º

Range di acquisizione:

Truck di rilevamento: 25 km (daylight camera), 25 km (FLIR)

Truck di riconoscimento: 10 km (daylight), 7.5 km (FLIR)

- Caratteristiche elettromeccaniche del dispositivo

Field of regard:

(elevazione) +10º to -110º

(azimut) 360º continuo

Precisione di puntamento: 0.7º

Potenza: 28 V DC, 110 W

Dimensioni: (altezza × diametro) 500 × 320 mm

Peso: 26 kg

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FIG.14 DSP 1 Dual Sensor Payload

� GPS – GEM II Collins Avionics & Comm. Div. (USA)

Il GPS che si è voluto prendere in esame è il GEM II, prodotto dalla Collins Avionics,

apparato di notevole precisione e facilità di installazione a bordo nonché di elevata

leggerezza e studiato appositamente per l’ambito militare. L’abilità nell’operare sia come

ricevitore GPS standard in modalità stand-alone sia in integrazione con i sensori Doppler e

inerziali, con i processori impiegati ai fini della missione e con i vari sistemi di Flight

Menagement rende questo apparato un dispositivo di grande flessibilità di impiego ed

ecletticità, rispetto ai diretti concorrenti.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Volume: 0.32 litri

Peso: 1.5 Kg

Precisione: 10 m

Potenza assorbita: 11 W

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7.5 Ricognizione

� SAR – HISAR® Integrated Surveillance And Reconnaiss ance system

Il Radar S.A.R. (Synthetic-Aperture Radar) è un sistema di telerilevamento radar che si

basa sull’emissione di onde radio da differenti punti di un’unica grande antenna piatta,

raggiungendo così diverse zone dell’area osservata. Le numerose onde riflesse vengono

dunque ricevute dai diversi punti sull’antenna che le hanno emesse ed elaborate da un

computer dedicato in intensità e sfasamento. Essendo l’intensità di tali onde funzione del

materiale della superficie riflettente, mentre lo sfasamento funzione della distanza da tale

superficie, si ottiene un’immagine pixelizzata, tipicamente in bianco e nero, della regione

rilevata.

L’elaborazione simultanea delle numerose onde rilevate permette di ottenere un’immagine

ad elevatissima risoluzione angolare e, basandosi sull’utilizzo di onde radio, essa ha il

vantaggio, rispetto a quelle ottenute con sensori ottici e ad infrarosso, di non avere

problemi di nuvole, fumi, o inquinanti.

Il radar SAR scelto è l’HISAR® Integrated Surveillance And Reconnaissance system,

prodotto dalla Raytheon Electronic Systems, appositamente progettato per la

sorveglianza, il telerilevamento ed il monitoraggio specialistico di tutti i tipi.

Una sua caratteristica chiave è il “Moving target Indication (MTI)”, chegli consente di

rilevare e seguire obiettivi in moto sul suolo o in mare.

L’HISAR presenta tre differenti modi di acquisizione di immagini:

- Ricerca in un’area estesa (Wide-area search), con risoluzione di 20 m.

- Modalità di scansione “a strisce” con combinazione SAR/MTI (combined SAR/MTI

Strip mode), con risoluzione di 6 m in un’estensione di territorio da 20 a 110 km.

- Modalità “faro SAR” (SAR Spot mode), con risoluzione di 1.8 m.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Volume: 830 litri

Peso: 245 kg

Potenza assorbita: 4930 W

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L’HISAR viene venduto come un sistema completo integrato di ricognizione e

sorveglianza, con al suo interno sensori addizionali di tipo elettro-ottici e ad infrarosso. Tra

quelli indicati dalla stessa casa costruttrice vi è il dispositivo:

� EO/IR dual band reconnaissance system – DB 110

La rilevazione di immagini dell’area sorvegliata nello spettro del visibile e dell’infrarosso è

stata deputata al sistema di ricognizione DB 110, prodotto dalla Goodrich.

Esso è costituito da un sensore che combina la capacità di rilevamento di immagini in

ambo le bande spettrali, possedendo i due tipi di ottiche; consente la rilevazione sia

simultaneamente nelle due bande (dual-band) che in una sola banda per volta.

FIG.15 DB 110 sensor

Il DB 110 sensor è costituito da due set di ottiche ed ha così la possibilità di operare in tre

differenti campi di vista, permettendo di eseguire:

- operazioni a lunga distanza (stand-off operations);

- operazioni a media distanza;

- sorvolamento diretto a bassa quota.

Il piano di missione viene caricato prima del decollo, ma può essere reimpostato in volo.

Tale sistema è ampiamente adoperato per operazioni di ricognizione sia diurne che

notturne e sia su velivoli pilotati che su UAV.

Il sistema consta inoltre di un POD molto piccolo e leggero, appositamente progettato per

operazioni di lunga durata con UAV.

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FIG.16 DB 110 POD

Grazie ad esso il sistema completo risulta incernierato sui due assi e stabilizzato in

beccheggio e rollio, consentendo così di orientare in modo adeguato il sensore. All’interno

del pod sono inoltre contenuti:

- le elettroniche necessarie;

- un data link ed un data recorder digitali;

- un sistema di controllo ambientale;

- un sistema di management di ricognizione.

Il DB 110 Reconnaissance System è stato considerato quindi integrato all’interno del

sistema HISAR.

Specifiche tecniche dell’apparato:

Sensore

Risoluzione:

(EO NIIRS): 5 a 60 km

(IR NIIRS): 5 a 30 km

Distanza focale:

(EO): 2,79 m (110 in)

(IR): 55 in

Dimensioni: 1,270 × 470 mm (diametro)

Peso: 159 kg

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Potenza assorbita: 115 V AC, 400 Hz, 28 V DC

Ottiche

Tipo: Cassegrain reflector

Distanza focale: per adattarsi alle applicazioni

(visibile) 2,800 mm nominale

(infra-rosso) 1,400 mm nominale

Apertura: 280 mm

(visibile) f/10

(infra-rosso) f/5

Piani focali

Visibile (0.6 to 1.0 µm): Silicon CCD array; 5,120 × 64 TDI line array

Infra-rosso (3 to 5 µm): Indium antimonide (InSb) array; 512 × 484 area array

Data output: Max data rate: 260 Mbps; data compression disponibile per rispettare le

specifiche del data recorder o datalink

Digital tape-recorder: Data rate fino a 240 Mbps continuamente variabile; 48 Gbytes on

tape (equivalente a 20,000 nm2)

Interfaccia: Compatibile con Common DataLink (CDL)

Operation

Field of Regard (FoR):

(across line of flight) 180º

(along line of flight) ±20º

Geometry: panoramic/sector scan (4-28º)

Overlap: variabile da 0-100%

Prestazioni:

(visible) fino a NIIRS 6

(infra-red) fino a NIIRS 5

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8. Analisi Pesi e Consumi

L'intera strumentazione avionica ha un peso totale di 736 Kg, mentre può avere un

consumo di picco di 7,827 kW; tale consumo elevato implica di dover dissipare un

notevole calore generato per effetto joule, ma dal momento che il velivolo considerato è un

UAV, non ci sono particolari vincoli sul posizionamento degli apparati, che può essere

dunque effettuato al meglio sia in funzione del peso che della dissipazione del calore.

A tal proposito si può ipotizzare per la maggior parte dei sistemi un raffreddamento

dinamico ad aria, immessa dall’esterno tramite delle opportune prese.

Per sistemi ad alto consumo abbastanza compatti come il TACAN, il Flir e soprattutto

l’apparato HISAR con sistema di rilevamento EO/IR integrato, può essere necessario un

raffreddamento a liquido con uno scambiatore di calore, che sfrutta il carburante come

pozzo di calore. Invece il sistema di difesa RWR e Defence Computer, pur avendo alti

consumi (più di 500 W)m è costituito da un insieme di apparati dislocati nelle varie parti del

velivolo che quindi possono essere raffreddati ad aria forzata.

9. Matrice di connessione funzione – apparato

Attraverso questa matrice è possibile attribuire ogni determinata funzione avionica

all’apparato o al gruppo di apparati che la soddisfano. In tale matrice compaiono solo le

funzioni di più basso livello perché sono quelle effettivamente soddisfatte dagli apparati.

Alcune funzioni sono svolte da più apparati ed i motivi possono essere diversi: un primo

caso può essere quello in cui effettivamente la funzione sia assolta da una cascata di

apparati, come nel caso della trasmissione di un segnale radio che passa attraverso

datalink e radio o datalink e satcom; un secondo motivo può essere che la funzione sia

assolta da apparati differenti per via parallela, come ad esempio la ricezione di un segnale

radio, che può essere effettuata dalla radio convenzionale o satellitare; infine è possibile il

caso della ridondanza, dove una funzione è assolta da apparati simili se non identici posti

in locazioni diverse sul velivolo (caso del radar warning receiver) o operanti protocolli di

calcolo e trasmissione differenti (caso dei self monitoring system). In questi ultimo caso il

computer centrale, in caso di risultati contrastanti, darà priorità ad uno dei due sistemi

basandosi su opportuni algoritmi decisionali.

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Di seguito sono riportati gli screen shot di tutta la matrice di connessione funzione-

apparato.

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10. Matrice di connessione apparato – apparato

Tale matrice rappresenta la logica con cui ciascun apparato dialoga con il suo apparato

più prossimo, tale rappresentazione non corrisponde alla realtà, infatti si è deciso di

impiegare una più moderna architettura di tipo databus, in cui tutti gli apparati sono

collegati direttamente al bus principale e le informazioni sono scambiate tramite indirizzi di

rete, ma è comunque utile a capire come dovranno essere ideati gli algoritmi per la

gestione del databus e dei suoi indirizzi di rete.

La matrice è di sua natura triangolare, ma il software impiegato per costruirla rappresenta

solo matrici rettangolari, per una più leggera redazione della relazione si è deciso di

compilare solo la parte superiore alla diagonale principale, lasciando vuota la parte

inferiore che sarebbe simmetrica. Per comodità è stata colorata in nero l’intera diagonale

così da facilitarne la lettura.

Si può notare come il central computer dialoghi con tutti i sistemi avionici del velivolo e per

questo motivo si è scelto di fargli gestire il controllo degli indirizzi del bus. Si può notare

inoltre come apparati che svolgono funzioni avioniche simili dialoghino spesso fra loro,

come esempio nel caso di sistema di navigazione inerziale, navigation computer e gps; o

come per gli apparati per le comunicazioni, ovvero radio, satcom, datalink e crypto

computer. Tutti gli apparati che richiedono di memorizzare dati dialogano direttamente con

la memoria centralizzata nel sistema AMMS, che funge da computer e memoria centrale.

Di seguito sono riportati gli screen shot di tale tabella.

In allegato è rappresentata la disposizione degli apparati sul databus, che è stato scelto

anulare e ridondato per una maggior sicurezza. Sarebbe opportuno impiegare su ciascuno

dei tre anelli protocolli di comunicazione differenti per una maggiore sicurezza, così da

poter più facilmente decidere qual è il databus in avaria.

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DATABUS

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La rappresentazione del data bus è stata concepita al fine di raggruppare tutti gli apparati

e di darne una visualizzazione chiara e schematica. A tal fine sono stati raggruppati in

funzione della loro macrofunzione avionica:

• in arancione è stato raggruppato il blocco di radio comunicazione e

telecomunicazioni;

• in verde è stato raggruppato il blocco di controllo del volo;

• in giallo è stato raggruppato il blocco di ricognizione;

• in viola è stato raggruppato il blocco navigazione;

• in rosso è stato raggruppato il blocco di difesa;

• al centro è rappresentato il sistema AMMS con i relativi componenti, al quale è

assegnato il controllo del bus e degli indirizzi, ed il mission data loader; essi sono

posti insieme in quanto trasversali a alle varie macrofunzioni avioniche e relativi al

databus.

L’ultimo schema riportato rappresenta quali apparati sono in comunicazione tra loro (i

sistemi sono collegati direttamente tramite frecce senza ricorrere al databus), mettendo in

evidenza le funzioni svolte dai singoli apparati; tale rappresentazione è puramente

concettuale dato che, come già detto in precedenza, i sistemi avionici sono collegati fra

loro attraverso il databus.

(Gli apparati che hanno contorno tratteggiato sono ridondati).

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11. Trittico con disposizione degli apparati

1. Laser gyro / GPS

2. Satcom antenna

3. SAR

4. IFF trasponder interrogator / cryptocomputer

5. Satcom system

6. Navigation computer / central computer / DDR / self monitoring sys

7. IFF antenna

8. Antenne gps-vor-ILS-tacan-marker beacon-radar altimetro

9. Radar altimetro

10. GPS

11. ADF

12. HF antenna

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13. ALE

14. Tacan

15. Mission data loader

16. FD / AP

17. Vor / ILS / MB

18. Defence computer

19. Tactical datalink

20. Flir

21. Pitot

22. Total temperature probe

23. RWR sensor

24. MLW sensor

25. Chaff e flares dispencer

26. ECM