Nella formazione dell’ingegnere aerospaziale con ampia visione sistemistica questo corso svolge la funzione di sintesi finale, a livello di visione globale di "integrazione dei sistemi aerospaziali" in quanto, non solo un singolo sistema (o sottosistema) deve essere un’armonica integrazione di equipaggiamenti, ma, a sua volta, deve integrarsi in modo ottimale con tutti gli altri sistemi e sottosistemi, sia di bordo, sia esterni al velivolo, come il sistema di supporto logistico o i sistemi di terra di gestione del traffico aereo (ATM, Air Traffic Management). In realtà oggi si sta affermando un concetto ancora più avanzato e complesso che è il cosiddetto "Sistema di Sistemi", dettato dall’esigenza di far operare in maniera integrata più sistemi, delle svariate tipologie viste, il che si potrà ottenere in modo ottimale solo se i sistemi dei vari velivoli saranno stati progettati in maniera integrata. Altro obiettivo, altrettanto importante, è quello di far acquisire agli studenti la "forma mentis" del progettista sistemista, in grado di definire e integrare sotto-sistemi e/o componenti in un sistema in grado di soddisfare i requisiti preposti; basilare per questo aspetto sarà la capacità di condurre valutazioni numeriche e l’acquisizione di una spiccata capacità di valutare ordini di grandezza e scelte di architettura. In quest’ottica appare anche estremamente importante far conoscere agli studenti la tipologia di strumenti normalmente usati dai progettisti di sistemi. Mentre la prima parte del corso inquadra la problematica della definizione integrata dei sistemi aerospaziali per gli aspetti funzionali/prestazionali, a livello di velivolo completo e dalla missione del velivolo dettati e condizionati, la seconda parte è mirata agli aspetti peculiari dei vari sistemi di bordo sia per quanto riguarda le scelte qualitative o di architettura sia per le definizioni quantitative (dimensionamento). I casi di studio che verranno trattati nel corso come applicazione della metodologia di avamprogetto copriranno sia velivoli tradizionali sia velivoli innovativi ad alta velocità.

I risultati attesi sono di seguito riportati: o capacità di svolgere l’avamprogetto sistemistico a diversi livelli, sistema di sistemi, sistema e sottosistema; o capacità di utilizzare moderni strumenti di progettazione per le simulazioni della missione e del volo, la modellazione fisica del velivolo, il dimensionamento dello stesso e dei sottosistemi e la loro integrazione; o conoscenza dei velivoli e dei sottosistemi tradizionali e innovativi; o capacità di ricerca di informazioni su velivoli e prodotti tecnici e di relativa valutazione preliminare; o capacità di documentazione e presentazione dei risultati.

Conoscenze sui sistemi aerospaziali, meccanica del volo, strutture, aerotermodinamica.

Introduzione al corso e modalità d’esame; presentazione dei temi di progetto; illustrazione dell’architettura degli stessi sistemi e di quali requisiti hanno dettato le differenti scelte di configurazione; metodologia per l’avamprogetto dei sistemi: analisi dei requisiti, analisi di trade-off, analisi di missione e del concetto operativo, analisi funzionale, definizione di architettura di sistemi Integrati, dimensionamento preliminare, modellazione matematica, stima pesi e volumi; integrazione dei requisiti a livello sistema e definizione dei requisiti dei sotto-sistemi; descrizione della procedura di schizzo (30 ore). Avamprogetto dei principali sottosistemi: Avionica, Comandi di Volo e Carrello d’atterraggio, Combustibile, Propulsivo, Antighiaccio, ECS (Environment Control System), Controllo Termico, Protezione Termica, Potenza Elettrica; dimensionamento e integrazione dei suddetti sistemi e dei principali equipaggiamenti nel modello di simulazione fisica del velivolo (modello CAD 3D); definizione dei budget di mass, di volume, di potenza termica e potenza elettrica; simulazione di volo del velivolo (30 ore).

Lavoro di progetto degli studenti suddivisi in gruppi di lavoro. I passi principali per sviluppare i temi progettuali saranno: definizione concettuale del velivolo; analisi della missione e del concetto operativo del velivolo; definizione della sua configurazione, stima delle grandezze principali di architettura a livello di sistema e realizzazione del modello di simulazione fisica del velivolo (modello CAD 3D); definizione dei sotto-sistemi e loro dimensionamento; integrazione dei sotto-sistemi nel velivolo (modello CAD 3D, "Digital Mock-up"); simulazione del volo del velivolo per validare la missione. Il lavoro sarà, come detto, portato avanti in gruppo ma con il criterio che ogni studente deve partecipare a tutte le fasi dell’esercitazione e acquisire le capacità inerenti a tutti gli aspetti trattati. L’avanzamento dei lavori dei vari gruppi sarà periodicamente oggetto di presentazioni in riunione plenaria, in modo che ogni studente, oltre a conoscere a fondo il Tema a cui partecipa, sia anche conscio delle problematiche affrontate e delle soluzioni definite da tutti gli altri gruppi di lavoro.

o Dispense del corso fornite dal docente o D.P. Raymer, Aircraft design: a conceptual approach, AIAA Education Series o M.H. Sadraey, Aircraft Design, A Systems Engineering Approach, Wiley o Hirschel, Ernst Heinrich, and Claus Weiland. Selected aerothermodynamic design problems of hypersonic flight vehicles. Vol. 229. Springer Science & Business Media, 2009. o Weiland, Claus. Aerodynamic data of space vehicles. Springer Science & Business Media, 2014

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo; Progetto di gruppo;

Exam: Compulsory oral exam; Group essay; Group project;

... Modalità di esame: prova orale obbligatoria; elaborato scritto prodotto in gruppo; progetto di gruppo. L’esame orale verterà essenzialmente sulla valutazione dei lavori progettuali svolti durante il corso, in particolare discutendo la relazione svolta sul tema di progetto. Le discussioni sul tema progettuale affrontato dallo studente hanno la finalità di verificare l'acquisita conoscenza delle problematiche della progettazione sistemistica dei prodotti aerospaziali, e l’acquisizione dei meccanismi secondo cui si sviluppa la progettazione sistemistica. Sarà anche importante verificare dalla relazione la capacità di esprimere in maniera chiara, sintetica e razionale i risultati di un’attività tecnica.

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.