• SONDA MULTI-PRESSIONE
• DATI ARIA
• FAULT TOLERANT

Questo lavoro riguarda lo sviluppo di algoritmi fault tolerant per la determinazione di dati aria quali velocità, pressione statica, angolo di attacco e angolo di derapata basati su misure provenienti da una sonda multi-pressione.
In studi precedenti il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell'Università di Pisa ha sviluppato la configurazione geometrica di una sonda non intrusiva di tipo multi-foro per la misurazione delle pressioni locali, atta a garantire la stabilità del flusso nelle varie condizioni di volo. La sonda è costituita da un corpo assial-simmetrico con una parte cilindrica, lunga 100 mm, collegata ad un supporto che ne permette l'installazione sul velivolo. Alle estremità, due tronchi di cono terminano con degli elementi emisferici di raggio 10 mm. L'emisfera frontale è provvista di fori per la determinazione delle misure di pressione. l'architettura descritta deriva da studi condotti sui Flush Air Data Systems, FADSs, costituiti da gruppi di prese di pressione poste direttamente sulla fusoliera del velivolo. La configurazione geometrica è stata realizzata con l'obiettivo di utilizzare trasduttori di pressione di tipo Micro Electro Mechanical System (MEMS). La tecnologia dei MEMS permette di ridurre i costi, la dimensione delle sonde e di realizzare un elevato numero di fori aumentando il livello di ridondanza. Dopo la definizione della forma geometrica è stato caratterizzato il campo aerodinamico attorno la sonda nelle varie condizioni operative. L'analisi CFD (Computational fluid dynamics) ha permesso di scegliere la collocazione delle prese di pressione e la definizione di un database preliminare che verrà usato nella calibrazione degli algoritmi per la ricostruzione dei dati aria.
Era stata valutata la realizzabilità della ricostruzione dei dati aria attraverso la reti neurali artificiali a partire da cinque misure di pressione differenti. In questo lavoro il numero di fori è aumentato fino a 21 per garantire un adeguato livello di affidabilità. L'architettura che ne è risultata è volta a garantire il calcolo dei parametri di volo anche in presenza di due avarie (two fail operative system). Il modello è costituito da tre unità di calcolo che lavorano in parallelo, ognuna delle quali è costituita da tre reti neurali che calcolano rispettivamente l'angolo di attacco, l'angolo di derapata e la velocità. Inoltre questo lavoro descrive lo sviluppo degli algoritmi di monitoring in grado di individuare possibili avarie e a provvedere alla riconfigurazione del sistema. La gestione delle avarie è una delle più importanti caratteristiche delle sonde multi-foro perchè in condizione di avaria (alcuni sensori o fori potrebbero essere bloccati o altri strumenti di acquisizione dati potrebbero avere problemi) i parametri di volo potrebbero essere calcolati in maniera erronea corrispondente agli errati valori di pressione. Lo sviluppo dello schema di monitoring prevede un confronto tra un predefinito numero di differenze di pressione e un intervallo di riferimento dipendente dall'angolo d'incidenza, di derapata e dal numero di Mach. Quando ci si trova in condizione di avaria alcune delle differenze di pressione escono dall'intervallo di riferimento permettendone l'identificazione.
Il lavoro mostra la metodologia usata per la scelta delle differenze di pressione appropriate insieme con i relativi intervalli di riferimento, i quali sono usati nell'algoritmo di monitoring per identificare i trasduttori in avaria sulla base della conoscenza delle differenze di pressione.