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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.
3
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.
6
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
7
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
13
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
14
• 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
15
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
16
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
17
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
18
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
19
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
20
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
21
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
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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