Nel processo formativo dell'ingegnere aerospaziale, l'insegnamento in oggetto, posizionato al 1° anno della Laurea Specialistica ed obbligatorio per tutti gli studenti, si propone di fornire i concetti base sulla sistemistica aerospaziale interessante i velivoli e i veicoli spaziali di diverse tipologie e le relative infrastrutture di supporto e servizio necessarie per sostenere le loro operazioni. In particolare si intende far superare la visione 'impiantistica', ossia quella dove i singoli sottosistemi sono considerati come entità separate, prendendo in esame e approfondendo gli aspetti comuni, cioè quelli di integrazione tra detti sottosistemi, nel 'sistema velivolo o veicolo spaziale' e con alti sistemi esterni ad esso ma funzionalmente estremamente connessi, sino a giungere al concetto di 'Sistema di Sistemi'. La visione integrata di una sistemistica in cui coesistono disparate tecnologie, avrà l'utile effetto di favorire la crescita negli Allievi di una visione interdisciplinare.

L'obiettivo è quello di sviluppare la mentalità sistemistica dell'allievo, facendogli conoscere i sistemi aerospaziali quale esempio di sistemi integrati complessi e innovativi. In particolare, ci si attende che l'allievo acquisisca le conoscenze sui sistemi aeronautici e spaziali che gli consentano di: - conoscere le peculiarità delle missioni aerospaziali, e il loro riflesso sui sistemi che devono concorrere a svolgerle; - conoscere le diverse tipologie di sistemi aerospaziali, dai velivoli atmosferici (con e senza pilota) a quelli spaziali (abitati e non) sia per missioni in orbita (satelliti, sonde, stazione spaziale) sia per esplorazioni planetarie su superficie (rover e insediamenti permanenti); - conoscere l'architettura e gli elementi di supporto per i sistemi primari che svolgono la missione: i sistemi di supporto alla navigazione, le stazioni di controllo remoto, il sistema di supporto logistico; - comprendere come i sistemi e i loro sottosistemi operano, in relazione ai requisiti e ai vincoli posti, per svolgere la missione assegnata; - comprendere le relazioni fra gli elementi dei sistemi aerospaziali integrati; - conoscere i metodi di dimensionamento dei sottosistemi di bordo e dei link di comunicazione e applicarli a casi pratici proposti; - conoscere gli equipaggiamenti fondamentali (in particolare imparare a reperire informazioni in maniera sistematica e corretta) e a comprendere le loro interfacce col resto del sistema; - trattare la problematica della sicurezza e dell'affidabilità di sistemi complessi, conoscendo i fattori che le influenzano e le metodologie atte a valutarle, con capacità di comprendere le problematiche dell'integrazione col sistema di supporto logistico, etc.. Ai fini dell'autonomia di giudizio e delle abilità comunicative, si stimolerà l'allievo chiamandolo a: - svolgere semplici applicazioni progettuali sui sottosistemi in oggetto; - stimare rapidamente gli ordini di grandezza dei valori numerici che ragionevolmente l'ingegnere si deve attendere nei principali casi di riferimento; - redigere relazioni tecniche secondo gli standard applicati nel campo aerospaziale; - curare la proprietà di linguaggio e conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese.

E' necessario che gli Allievi che accederanno a questo corso abbiano una buona padronanza di tutte le varie branche della fisica (cinematica, statica, dinamica, termodinamica, elettrotecnica, ottica, acustica, etc.), nonché nozioni, almeno di base sulla controllistica. Sono auspicabili conoscenze generali sui tipi di aeromobili e sistemi spaziali, sulle loro configurazioni e le funzioni dei vari elementi costituenti. Di chiaro ausilio sarebbe la conoscenza dei principi base dell'aerodinamica, della meccanica del volo, delle costruzioni aeronautiche e della propulsione aerospaziale. Per quanto riguarda gli aspetti matematici si richiede di aver acquisito i concetti base della statistica, del calcolo delle probabilità e dell'algebra logica.

Introduzione al Corso ed organizzazione dello stesso. Modalità d'esame. Presentazione del Programma. Introduzione del concetto di velivolo come integrazione di più sistemi e vari aspetti della integrazione (4 ore). Sistemi di bordo aero elettromeccanici: comandi di volo, organi d'atterramento, generazione idraulica, elettrica e pneumatica. Sistemi di controllo ambientale, anti ghiaccio, Sistema combustibile, sistema potenza secondaria e avviamento motore.(16 ore) Avionica base e di missione; esame dei principali sottosistemi avionici e dei principali tipi di apparati. Componenti avioniche di terra Il cockpit. I velivoli Unmanned. Integrazione avionica e integrazione globale dei sistemi: aspetti funzionali, SW e installativi. Cenni al concetto di Sistema di Sistemi (20 ore). Sistemi Spaziali: breve introduzione su problematiche e vantaggi legati allo sfruttamento dello spazio e varie tipologie di sistemi spaziali e loro collocazione all'interno del concetto più ampio di missione spaziale. Delle diverse tipologie di sistemi spaziali si studiano le caratteristiche globali principali, i possibili payload e il dettaglio dei sottosistemi di bordo che costituiscono il bus di servizio, in particolare i sottosistemi di bordo chiamati a svolgere le funzioni di: a) controllo dinamico del veicolo (sistema di determinazione e controllo dell'assetto di un veicolo e sistema di determinazione e controllo dell'orbita); b) generazione, immagazzinamento, regolazione e distribuzione della potenza elettrica; c) controllo e protezione termica, controllo ambientale e supporto alla vita (per sistemi abitati); d)comunicazioni; e)gestione dei dati e dei comandi (computer di bordo).(20 ore) Seminario sui concetti base dell'elettronica e delle radiocomunicazioni applicate all'Aerospazio; principi base e applicazioni.(16 ore) Introduzione ai concetti di Sicurezza, Affidabilità e Manutenzione, nel quadro della progettazione dei sistemi. Sistema di supporto logistico integrato (4 ore).

Il corso si sviluppa attraverso una serie di lezioni ed esercitazioni. Le lezioni sono volte a fornire agli allievi: le conoscenze relative ai Sistemi Aerospaziali in termini di descrizioni, principi di funzionamento, aspetti architetturali e tecnologici; le basi metodologiche del progetto e del dimensionamento dei sistemi, fornendo strumenti e metodi di calcolo applicabili al settore; e gli approfondimenti tra i sistemi concorrenti alla realizzazione della missione finale. Le esercitazioni hanno l’obiettivo di supportare la comprensione degli argomenti trattati a lezione, estendendo e applicando le conoscenze acquisite a casi di interesse, mediante lo svolgimento di esercizi in aula. Di norma per le esercitazioni in aula, gli allievi devono prevedere, nell'ambito dei crediti assegnati, un lavoro personale a casa per completamenti. Sono previste due squadre di esercitazione, al fine di favorire l’interazione tra allievi e docente, e per meglio accogliere richieste di approfondimenti e/o chiarimenti degli allievi stessi.

Poiché questo modulo di insegnamento è una particolare sintesi di molti aspetti della sistemistica aerospaziale, è stato sviluppato del materiale didattico apposito che non coincide con un unico testo disponibile sul mercato. Le fonti vengono richiamate laddove applicabile, e vengono consigliati testi per eventuali approfondimenti. La maggior parte del materiale è fornito in lingua inglese. Lezioni: le copie delle diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all'insegnamento sul portale della didattica. Esercitazioni: i testi dei temi proposti e quanto utile per la soluzione degli stessi vengono messi a disposizione degli studenti sul portale della didattica. Le dispense del corso, a cura dei docenti, sono caricate in forma draft sul portale della didattica prima dell’inizio della lezione di riferimento. Se necessario, i docenti si riservano di aggiornare e sostituire il file caricato, segnalando opportunamente la sostituzione del file sul portale. Le dispense sono fornite in lingua inglese. Riferimenti Systems Engineering: • NASA Systems Engineering Handbook, NASA SP/2007-6105 Rev 1 • Project planning and implementation, ECSS-M-ST-10C_Rev.1 Riferimenti Sistemi Spaziali: • J.R. Wertz, D.F. Everett, J.J. Pushell “Space mission engineering: the new SMAD”, Space Technology Library, 2011 (W.J. Larson, J.R. Wertz “Space mission analysis and design”, third edition, Space Technology Library) • P. Fortescue, J. Stark “Spacecraft Systems Engineering”, published by John Wiley and Sons • W.J. Larson, L.K. Pranke “Human Spaceflight: mission analysis and design”, Space Technology Series, McGraw Hill Riferimenti Sistemi Aeronautici: • Helfrick “Principles of Avionics”, fifth edition, Avionics Communications Inc., 2009 • M. Tooley, D. Wyatt “Aircraft Communications and Navigation Systems”, Elsevier, 2007

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... Il livello di preparazione del candidato sarà valutato sulla base del raggiungimento degli obiettivi coerentemente con i risultati di apprendimento attesi, in termini di conoscenza acquisita sul contesto applicativo e sui sistemi oggetto del corso, e di capacità critica e autonoma di elaborazione e applicazione delle conoscenze. Allo studente saranno posti, in forma scritta, 32 quesiti quantitativi e qualitativi inerenti specifici argomenti nell’ambito dell’intero programma svolto. Le domande sono poste nella forma di un quiz a risposta multipla, in cui l’allievo deve indicare la risposta corretta tra le tre possibili risposte proposte. Il punteggio è calcolato come segue: • Risposta esatta = 1 punto • Risposta errata = -0.25 punti • Nessuna risposta = 0 punti Lo svolgimento corretto e completo della prova permette il raggiungimento della lode (voto complessivo > 30.5). La prova è superata se si raggiunge un voto ≥ 17.5/32. La prova ha una durata di 1 ora e 45 minuti. È possibile ritirarsi durante i primi 45 minuti della prova. Se si consegna l’elaborato per la correzione, il voto non si può rifiutare. Durante la prova scritta non si potranno consultare testi, dispense e formulari. Inoltre, non è ammesso portare in aula dispositivi multimediali con accesso al web (ad esempio, smartphone, smartwatch e tablet). È ammesso l’utilizzo della calcolatrice. L’esito della prova viene comunicato agli studenti tramite un avviso sul portale della didattica, tipicamente entro una settimana dallo svolgimento della prova scritta. È possibile visionare il proprio compito, qualunque sia stato l’esito della prova, esclusivamente nella data e luogo comunicati contestualmente alla pubblicazione dei risultati. Per motivi organizzativi, si raccomanda di iscriversi all’esame nei tempi indicati sul portale ufficiale dell’ateneo, e di ritirare la propria iscrizione nel caso in cui non si intenda partecipare all’appello d’esame per cui si è prenotati.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.