avionica
Disciplina che ha come oggetto la progettazione integrata delle apparecchiature elettroniche installate a bordo degli aeromobili e destinate all’acquisizione, all’elaborazione e alla presentazione delle informazioni utili al compimento del volo programmato.
Il ruolo dell’a. è quello di ausilio, a volte anche di sostituzione, delle funzioni di pilotaggio normalmente eseguibili dall’uomo. Dapprima essa faceva riferimento alle apparecchiature destinate alla navigazione (➔) aerea, per il calcolo della posizione e direzione dell’aereo, operazioni queste ultime molto complesse, e per le quali veniva utilizzato un membro dell’equipaggio (navigatore); successivamente lo sviluppo dell’elettronica ha permesso di automatizzare il pilotaggio (➔ pilota) rendendo possibile il volo affidato completamente a sistemi avionici, grazie anche alle più moderne stazioni di radioassistenza a terra. Sugli aerei di tipo militare è stato inoltre centralizzato nel sistema avionico anche il controllo dei sistemi di armamento (missili, bombe ecc.) in relazione alla missione programmata. Le funzioni del pilota automatico sono state anche estese al controllo dei motori, ai fini di un uso più efficiente della potenza installata, per ridurre i consumi di carburante e le sollecitazioni termiche e meccaniche.
L’impiego dei sistemi avionici nella gestione del volo dei moderni aeromobili ha poi determinato lo sviluppo di nuovi comandi di volo, precedentemente costituiti normalmente da cavi meccanici e/o da condotti idraulici: per i comandi alle superfici di governo e di stabilizzazione dell’aereo possono essere utilizzati cavi elettrici che trasmettono ai diversi attuatori segnali generati dal sistema avionico o dai comandi manuali; tale sistema, denominato fly by wire («volare con cavo»), oltre a consentire un notevole risparmio nel peso degli impianti di bordo permette anche di realizzare velivoli la cui stabilità e ottimizzazione di manovra sono assicurate dall’elaboratore del sistema avionico. Altri comandi di volo sfruttano le caratteristiche delle fibre ottiche quale mezzo di trasmissione; questo sistema, denominato fly by light («volare con luce»), ha il pregio di eliminare i problemi di interferenza elettromagnetica sugli impulsi dei comandi di volo, che possono sorgere a causa sia dei numerosissimi impianti elettrici di bordo sia dei disturbi provenienti o provocati dall’antenna.
I sistemi avionici moderni sono quindi basati sul principio dell’integrazione, tendono a ottimizzare le varie funzioni richieste per l’efficiente operatività dell’aereo nei diversi tipi di missione e sono in grado di presentare al pilota e ai membri dell’equipaggio le informazioni opportunamente elaborate in forma facilmente comprensibile. A tale riguardo il posto di pilotaggio, che presentava uno o più cruscotti con strumenti indicatori, spie luminose, interruttori e manette, ha subito una profonda trasformazione; inoltre si è sviluppato un sistema di presentazione facilitata delle informazioni di volo principali su un vetro semitrasparente inclinato di fronte agli occhi del pilota (sistema HUD, Head-Up Display «presentazione a testa alta»).
In linea con la tendenza alla sempre maggiore integrazione, il sistema FMS (Flight Management System) collega una banca dati con più rotte prestabilite, con punti di riferimento, cartine di avvicinamento e di atterraggio per i vari aeroporti e relative procedure, a un elaboratore a elevatissime prestazioni e a un pilota automatico; il sistema facilita i controlli prima del decollo, esegue i calcoli per il piano di volo e, durante il volo, consente la navigazione automatica, elaborando i dati provenienti da vari sensori, confrontando, in particolare, la posizione fornita dal sistema inerziale laser con quella determinata dai satelliti del GPS (Global Positioning System). Il sistema avionico provvede inoltre alla memorizzazione di numerosi dati provenienti dal monitoraggio dei principali impianti, la cui conoscenza è di estrema importanza nella fase di manutenzione dell’aereo.
La capacità di gestire una così grande quantità di informazioni da parte dell’a. di bordo è stata determinata dall’avvento dei nuovi microelaboratori digitali, che presentano un’elevatissima velocità di elaborazione combinata a un’altrettanto elevata precisione e a una notevole versatilità operativa; tutto ciò, oltre a ridurre gli ingombri degli apparati, ha permesso al sistema avionico lo svolgimento di funzioni diverse con le medesime apparecchiature di bordo. I requisiti imposti agli elaboratori di bordo, in termini di velocità e di quantità di informazioni trattate, devono altresì essere accoppiati alla necessaria affidabilità; non è quindi più pensabile di disporre di un sistema avionico vincolato a un’eccessiva dipendenza da un unico elaboratore centrale e si è preferito sviluppare una struttura distribuita dove le apparecchiature avioniche sono collegate tra di loro da sistemi multibus con microprocessori e microelaboratori in posizioni opportune.