Le attività di ricerca si focalizzano sul processo di gestione della flotta dei propulsori aerei in servizio.

L’obiettivo è lo sviluppo di un sistema di gestione delle informazioni acquisite tramite attività di Health Monitoring e di Fleet Mangement, integrato con i dati provenienti dal depot (ratei di scarto e di riparazione), dati di tipo logistico (lead time approvvigionamenti e di conduzione dei repair) e dati ingegneristici (modifiche e manuali) per elaborare una strategia di sbarchi che abbia il minimo impatto sull’operatività della flotta, ridurre i lead time di approvvigionamento, ottimizzare la gestione dei magazzini. Il progetto intende definire un nuovo approccio metodologico al processo di manutenzione all’esterno della fabbrica al fine di fornire agli operatori nuovi strumenti basati sulle tecnologie di Internet of Things, così da massimizzare l’efficienza dei sistemi e sfruttare interamente le informazioni disponibili nelle diverse aree del processo aziendale di produzione.
Sarà sviluppato un’ambiente di realtà aumentata insieme ad una architettura basata sui webservice, che integri le informazioni provenienti dai reparti di progettazione e produzione e supporti l’addetto nelle operazioni di manutenzione remota.
In ambito spaziale, l’assetto satellitare viene continuamente osservato con una pletora di sensori per evitare che qualche componente o sotto-sistema vada a finire in uno stato di funzionamento non ottimale, se non deleterio, per l’intera missione. La definizione di un processo metodologico composto da un insieme di algoritmi ed applicazioni di analisi dei dati, finalizzati a monitorare in maniera continua lo stato di salute di una piattaforma orbitante (o deep-space) a livello dei singoli componenti sottosistemi, risulta dunque fondamentale per assolvere tali scopi. SI realizzerà quindi un sistema che permetterà di identificare in modo preventivo le necessità e le opportunità di intervento per migliorare i processi di failure isolation e di troubleshooting. Inoltre, si ritiene altrettanto importante la definizione di un piano di cross-fertilizzazione tra le industrie spaziale, aeronautica e ferroviaria, facendo appunto perno sulle metodologie di health monitoring automatiche.

Partenariato: Distretto Tecnologico Aerospaziale (capofila), EKA, MERMEC, Politecnico di Torino

Soci del DTA esecutori: Politecnico di Bari, Università del Salento, AvioAero, Enginsoft, Planetek Italia, Blackshape

Attività

Maintenance Planner Module: creazione di un algoritmo che fornisca un piano di sbarchi motore ed un piano manutentivo applicabile ad una flotta di motori aeronautici che massimizzi la loro disponibilità presso l’utilizzatore finale e minimizzi i tempi e i costi dell’intervento.

Forecast & Strategy Module: sviluppo del Forecast & Strategy Module che definisce la lista di parti di ricambio e le relative tempistiche di procurament.

Integrated Management System: i due precedenti sistemi saranno integrati per costituire un ‘integrated management system’ che definisca determini il tempo necessario ad effettuare un determinato intervento in base all’effettiva disponibilità della fabbrica.

Service-Oriented Architecture (SOA). L’obiettivo è realizzare una Service-Oriented Architecture (SOA) che renda efficiente il processo di manutenzione, attraverso tecnologie di Internet delle cose (IoT) in ambito ferroviario.

Sistemi di terra per l’health monitoring di piattaforme e sensori spaziali (orbitanti o deep space). Un sistema per l’analisi dei flussi di telemetria da satellite e l’individuazione pre-emptive di comportamenti (“pattern”) identificabili come sintomo di possibili anomalie. Gli strumenti in oggetto sono destinati al miglioramento, alla semplificazione del processo “industriale” di monitoraggio dello stato dei sistemi spaziali.

Benefici

Lo scopo è creare un modello di simulazione iterativo che consenta di integrare tutte le informazioni descritte, al fine di fornire una previsione di piani di sbarco ed indicazioni di tipo logistico e strategico, integrate con la pianificazione delle attività del depot. I risultati intendono creare le condizioni tecnologiche per erogare un servizio di manutenzione ad un cliente remoto, utilizzando specifiche tecnologie visuali per il trasferimento delle informazioni e sfruttando contemporaneamente la connettività a Internet. Gli output e le interazioni con il sistema cliente/manutentore remoto avvengono con tecnologie immersive, di realtà aumentata, dispositivi indossabili e embedded. Il progetto migliorerà i metodi attualmente in uso dagli ingegneri operazionali dei satelliti, tenendo conto che il numero di parametri da verificare sta continuamente crescendo, implementando un sistema di controlli automatici sui parametri di telemetria auto-apprendendo il comportamento “normale” del satellite dai dati storici registrati e disponibili a terra. La strategia prevede il miglioramento degli algoritmi individuati come baseline nell’attività di analisi delle anomalie (e quindi manutenzione predittiva) e lo studio della loro applicabilità e lo studio dell’interfaccia uomo-macchina, che comprende la valutazione dell’infrastruttura MMI (Man-Machine Interface) che consenta anche la realizzazione di sessioni di validazione da parte degli utenti finali.

L’uso di sistemi aeromobili senza pilota a bordo cresce rapidamente in particolare in operazioni come quelle di: monitoraggio dei disastri ambientali, pattugliamento delle linee di trasferimento delle risorse (oleodotti, ponti ferroviari, …), sorveglianza sui flussi migratori e osservazione delle colture.

Nasce quindi l’esigenza di abilitare un servizio innovativo di monitoraggio e controllo del territorio che impieghi i dati raccolti dai Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto (SAPR) operanti nello spazio aereo non segregato, in modo da individuare elementi di rischio e sollecitare le procedure di prevenzione e mitigazione.

L’inserimento in sicurezza dei SAPR nello spazio aereo non segregato necessita dello sviluppo di un sistema di gestione e controllo del traffico aereo (ATM/ATC) che permetta all’operatore controllore di traffico di riconoscere la presenza di velivoli senza pilota a bordo e comunicare con il pilota senza che ciò porti ad un carico di lavoro eccessivo. La realizzazione di tale obiettivo passa per la definizione di procedure, protocolli e contromisure per la gestione di nuove categorie di eventi critici direttamente connessi al volo di velivoli senza pilota a bordo, ad esempio: caduta del datalink piattaforma aerea-stazione di pilotaggio, caduta del collegamento ATM-stazione di pilotaggio, perdita delle capacità di cognizione del velivolo. La realizzazione di un ambiente sintetico che simuli il comportamento dei SAPR è fondamentale affinché si possano progettare e sperimentare senza rischio operazioni aeree con diverse tipologie di SAPR in scenari aerei e terrestri complessi.

Partenariato: Distretto Tecnologico Aerospaziale (capofila), ENAV, Telespazio, Università di Bari, Vitrociset, Aeroporti di Puglia, Università degli Studi di Enna KORE, INFN

Soci del DTA esecutori: Leonardo, CNR, ENEA, Planetek Italia, Enginsoft, Politecnico di Bari

Attività previste

• Progettazione e sviluppo di un laboratorio per la simulazione di operazioni aree che permetta di studiare, progettare, sperimentare e validare nuove regole, procedure e standard di controllo del traffico e progettare, validare e pianificare operazioni aeree e missioni con velivoli senza pilota a bordo.
• Sviluppo di funzionalità avanzate di applicazioni di controllo del traffico (ATC) per la gestione integrata del traffico aereo composto da velivoli con e senza pilota a bordo.
• Realizzazione di un centro di raccolta, gestione e processamento dei dati di Osservazione della Terra in logica integrata con altre fonti di dati (satelliti, …) in grado di processare i dati acquisiti dal SAPR in real-time o quasi real-time ed erogare servizi di monitoraggio del territorio, risk prevention e emergency management.
• Sviluppo di nuovi sensori atti a rilevare fonti di rischio per il territorio: rischio idrogeologico, rischio criosferico e rischio legato alla presenza di polveri (vulcaniche o provenienti da incendi) nell’atmosfera.
• Sperimentazione e dimostrazione dei sistemi sviluppati nel progetto (SE, ATM, applicazioni, sensori) in ambienti laboratoriali e reali con l’esecuzione diverse missioni con SAPR per dimostrare il raggiungimento delle performance attese.

Benefici

Sviluppo di competenze, tecnologie e strumenti adeguati ad aprire in maniera definitiva nell’industria aerospaziale un nuovo segmento di mercato, quello dei servizi di monitoraggio e controllo del territorio eseguiti tramite SAPR e costellazioni satellitari. Per comprendere la necessità di tali servizi, si consideri che i cambiamenti climatici e l’impatto antropico stanno intensificando la frequenza e l’intensità dei fenomeni alluvionali estremi, dell’innesco di frane, valanghe e delle mareggiate lungo costa. In un paese come l’Italia, e specialmente nelle regioni meridionali, ciò causa danni sempre più ingenti alle persone, alle proprietà e al patrimonio culturale. Il monitoraggio di precisione di tali fenomeni idrogeologici e criosferici e la valutazione dei rischi ad essi associati riveste un ruolo importante in tutte le fasi della gestione delle calamità, dall’allerta alla fase di emergenza e protezione civile, fino all’accertamento degli effetti e dei danni, a fini risarcitori e di riduzione del rischio e di qui si può ben intuire un assoluto beneficio per il territorio, cittadinanza inclusa, per mezzo dello sviluppo del settore aerospaziale Pugliese ed Italiano.

Il progetto di ricerca, finanziato dal MIUR e sviluppato da LEONARDO Divisione Velivoli (Capofila), BREMBO, TEMA, ASE, BLACKSHAPE, POLITECNICO DI MILANO, POLITECNICO DI TORINO e UNIVERSITA’ DI NAPOLI, si è posto l’obiettivo di sviluppare alcune tecnologie individuate come chiave per il mantenimento di una posizione di “leadership” internazionale dell’industria aeronautica con due principali ambiti di applicazione: i velivoli senza pilota per l’osservazione e il monitoraggio del territorio e l’aviazione generale/addestramento primario.

Tre tecnologie trasversali ai due ambiti di applicazione sono state sviluppate nel progetto:

• Propulsioni alternative alla tradizionale soluzione di motore a combustione interna alimentato ad AvGas (diesel, ibrido)
• Materiali compositi a basso costo (tecnologie di progettazione e manufacturing)
• Sistema frenante “brake by wire”

Per quanto concerne la propulsione alternativa, sono stati sviluppati due concetti innovativi. Il primo è relativo allo sviluppo di una motorizzazione diesel, con l’obiettivo di ottenere una soluzione che, nel rispetto dei requisiti di peso, consentisse l’impiego del combustibile impiegato dalla maggioranza dei velivoli: in prospettiva, tale approccio potrebbe permettere l’impiego di tali motorizzazioni sui RPAS MALE (Remote Piloted Aircraft System Medium Altitude Long Endurance) consentendo, grazie ai bassi consumi, elevate prestazioni di persistenza. Il secondo ha visto lo studio preliminare di una soluzione propulsiva ibrida, che prevede l’installazione di un moto-generatore elettrico in parallelo al motore diesel, maturando un concetto di elettrificazione, coerente con gli attuali trend internazionali di aumento dell’efficienza, della sicurezza e della riduzione dell’inquinamento.

In relazione ai materiali compositi, sono state sviluppate e sperimentate, a livello di componenti elementari, soluzioni innovative sia in termini di materiali che di processi produttivi e di assemblaggio, specificatamente concepite per gli ambiti di applicazione di riferimento.

Si è perseguita la soluzione che fornisse il miglior compromesso tra costo e pesi, in modo da renderla competitiva nei mercati di riferimento, nel pieno rispetto delle stringenti normative aeronautiche.

Il terzo tema affrontato è quello dell’impianto frenante “brake by wire”, con attuazione completamente elettrica, che permette di traguardare tre importanti obiettivi: la riduzione di complessità e pesi della piattaforma in un’ottica di soluzioni More Electric Aircraft perseguita eliminando l’impianto idraulico del sistema frenante; la possibilità di introdurre sistemi di frenata assistita e antiskid attualmente non disponibili sulla classe di velivoli di riferimento per il progetto; la possibilità di comandare il sistema in remoto per le piattaforme “unmanned”. A questi obiettivi si aggiunge il beneficio derivante dall’intrinseca maggiore sicurezza di un sistema elettrico rispetto ad un sistema idraulico. Il progetto ha conseguito ottimi risultati sia dal punto di vista della scelta di materiali carbon-carbon per la realizzazione del pacco dischi sia per quanto riguarda gli algoritmi di controllo della frenata, verificati mediante prove sperimentali su un rig dinamico in grado di riprodurre le caratteristiche di frenata di un aeromobile.

Infine, sono stati raggiunti altri due importanti obiettivi:

• lo sviluppo ed implementazione di innovative metodologie di progettazione aeromeccanica che consentiranno di ottimizzare, nel rispetto dei requisiti prestazionali richiesti e sulla base delle esigenze strutturali, la configurazione della piattaforma di riferimento.
• la progettazione preliminare di un dimostratore di un velivolo RPAS della classe 3000 kg in configurazione tailless con elica spingente, sul quale è stato valutato l’impatto dell’impiego delle tecnologie sviluppate.

In parallelo, è stato sviluppato anche un progetto di formazione dedicato a studenti e ricercatori scientifici sulle tematiche tecnologiche esplorate in seno al progetto di ricerca.