MINISTERO DELLO SVILUPPO ECONOMICO
FONDO PER LA CRESCITA SOSTENIBILE
GRANDI PROGETTI R&S
AGENDA DIGITALE O INDUSTRIA SOSTENIBILE
DECRETO MINISTERIALE 1 GIUGNO 2016
Progetto:
“GANNET”
“Geared unmanned Aircraft with Novel Navigation
system and Engine on Tail”
Sintesi del progetto di ricerca e sviluppo proposto
Il progetto avrà come obiettivo la costruzione, la sperimentazione a terra ed in volo e la preparazione per l’immissione sul mercato di un innovativo velivolo UAV, che possa collocarsi come player sul mercato offrendo competitività in termini di investimento iniziale, scelta dei materiali, e che sia infine facile da assemblare sul luogo delle operazioni, da trasportare e riparare.
Chiaramente, il prototipo sviluppato sarà realizzato tenendo conto dei requisiti di regolamentazione per tali categorie di velivoli e mantenendo delle provision modulari perché possano essere ospitati, a valle dell’ingegnerizzazione finale, i sottosistemi che esplicano le seguenti funzioni:
1) FCS avanzato con funzioni di interfaccia verso i sottosistemi dedicati all’ATM ed alla Situational Awareness quali ADS-B, TCAS (nella versione ACAS per velivoli unmanned), GPWS e TAWS. Inoltre, tale sistema dovrà essere in grado di supportare le funzioni di navigazione avanzate, basate sull’integrazione di ricevitori GPS certificati, quali RNAV e PBN, grazie anche alla disponibilità dell’unità inerziale di ultima generazione;
2) Data link satellitare di tipo avanzato. Anche in questo caso si pensa di ricorrere a soluzioni derivate dall’Aviazione Generale, quali quelle previste dai sistemi SwiftBroadband di IMMARSAT;
3) Sistema di Sense and Avoid, previsto dalla regolamentazione per prevenire le Near Mid Air Collision, costituito da un sensore non cooperativo, tipicamente di tipo radar installato nel nose, ed una logica di avoidance, installata nell’FCS, che dovrà mantenersi conforme alla regolamentazione aeronautica sviluppate. Si valuterà la possibilità di installare sensori che abbiano la duplice funzione di weather radar, in modo da consentire un rilevamento anche delle condizioni meteo avverse ed una conseguente efficiente gestione di queste ultime, utile a ridurre ulteriormente i rischi di missione;
4) Sistema di Contingency Management in grado di fornire soluzioni adeguate e sicure in caso di perdita di data link;
5) Sistema di Safe Flight Termination basato su paracadute per supportare la terminazione sicura del volo in caso di emergenza critica.
Tutte le attività di cui alla precedente lista costituiranno l’oggetto della fase 2 di ingegnerizzazione del prototipo sviluppato nell’ambito del progetto FR-02 GANNET. I recenti sviluppi nell’ambito del mercato dei sistemi di bordo per velivoli UAS e l’esperienza accumulata nel settore dagli enti industriali e di ricerca coinvolti, già nell’ambito di precedenti esperienze analoghe, permettono di considerare realizzabile tale approccio in 2 fasi, a valle della dimostrazione di volo che chiuderà il progetto.
Le missioni operative potranno essere di svariata natura comprendendo essenzialmente, come sopra descritto:
· Ricerca e soccorso in mare: come previsto dalla Comunità Europea, ed in particolare dalla European Maritime Safety Agency, i droni dovranno essere sempre più utilizzati per tale scopo, anche al fine di limitare i rischi ed i costi associati alle ricerche in mare mediante uso di piattaforme pilotate;
· Controllo frontiere e law enforcement: queste missioni verranno garantite tramite l’uso di potenti videocamere (torrette girostabilizzate) dotate anche di sensori per la visione notturna;
· Controllo e monitoraggio del territorio e dell’agricoltura: grazie ai più moderni sensori, gran parte imbarcabili sull’FR-02 GANNET, sarà possibile svolgere missioni di controllo del territorio, ivi incluso il monitoraggio dell’edilizia, dei corsi d’acqua e dello stato di salute delle coltivazioni (tramite sensori iperspettrali e multispettrali);
· Controllo ambientale: la configurazione del gruppo motopropulsore sarà ideale per l’installazione di sensori e rilevatori di particelle inquinanti.
Lo sviluppo, da parte della Wind, di componenti da realizzare interamente a partire da compositi riciclati (le cosiddette “chopped fibers”), consentirà lo sviluppo e il consolidamento di nuove tecnologie immediatamente trasferibili anche in altri settori ed applicazioni industriali.
Con lo sviluppo di un sistema dedicato al controllo dell’assetto, alla conduzione del velivolo ed infine alla gestione del payload, GMA si porrà in maniera ancora più solida come player di prim’ordine nel settore delle piattaforme inerziali e dei sistemi elettronici per UAV.
La Dallair, infine, vedrà un consolidarsi della propria capacità di progettare e realizzare, in ogni suo aspetto, velivoli con e senza pilota, inserendosi di fatto in un settore in rapida crescita, nonché caratterizzato da un elevato valore aggiunto e marginalità.
Finalità del progetto
Le applicazioni dei sistemi UAV da 150kg, fino al 2014, erano prevalentemente militari stante la chiusura ai droni degli spazi aerei controllati e l'assenza quasi totale di normative nazionali per la regolamentazione degli stessi. Con la nascita di queste ultime (oggi presenti in Europa per UAV fino a 150kg) si prevede, negli anni 2016-2022, un notevole cambio di rotta verso applicazioni prevalentemente civili, di ricerca, sviluppo e miste civili/militari [Markets&Markets prevede oltre il 30% di crescita entro il 2022]. Data la flessibilità della configurazione, l'FR-02 GANNET si propone di inserirsi potenzialmente in ognuno degli scenari operativi tipici, opportunamente equipaggiato, delineati dalle direttrici di mercato.
La finalità del progetto consisterà quindi nella realizzazione di un prototipo di velivolo in classe CR (Close Range) quale prodotto innovativo nell’ambito del mercato dei sistemi unmanned. Nello specifico, il progetto prevede di giungere al test flight per la verifica dei requisiti e delle specifiche iniziali al fine di presentare al mercato un prodotto che sia idoneo per tutte le tipologie di missione a cui esso sarà destinato, ma che sia anche progettato con particolare attenzione all’intero ciclo di vita, ivi inclusa la sua dismissione, smantellamento e riciclo delle parti.
Le finalità che il progetto prevede di raggiungere sono di seguito riassunte:
· Progettazione modulare di un UAV classe CR facilmente trasportabile sul luogo delle operazioni;
· Elevato volume di carico sensori che sia paragonabile a quello di mezzi aerei pilotati;
· Elevata flessibilità nel cambio del payload;
· Studio di tecnologie di produzione a partire da materiali compositi riciclati (chopped fibers);
· Studio e ottimizzazione di una piattaforma di comando e controllo di tipo avanzato, altamente integrata e customizzata;
· Classificazione dei singoli componenti e della categoria di smaltimento a fine vita.
Obiettivo finale del progetto
L’obiettivo del progetto prevede la realizzazione di un prodotto innovativo, rivisitando la strategia di progettazione del prodotto in un’ottica di efficienza, economicità e bassola strategia di progettazione del prodotto in un’ottica di efficienza, economicità e basso impatto ambientale. Nello specifico, è prevista la progettazione modulare e realizzazione di un velivolo di classe 150kg di peso massimo al decollo con specifiche caratteristiche funzionali e strutturali, che possa essere operato in maniera semplice e assemblato sul luogo delle operazioni con componenti facilmente montabili ed ispezionabili, e che sia caratterizzato da un’immediata possibilità di smontaggio per consentirne smantellamento e riciclabilità di alcune parti danneggiate o giunte a fine vita operativa. Due immagini rappresentative dell’idea progettuale sono di seguito riportate:
Il prototipo volante, obiettivo finale del progetto, avrà le seguenti caratteristiche che consentiranno una rapida introduzione sui mercati di riferimento:
· FUNZIONALI
o Caratteristiche idonee alla certificazione ENAC (ad oggi non sono presenti sul panorama italiano UAV ad ala fissa di classe 150kg)
o Capacità carburante pari almeno a 60lt
o Vano carico sensori capace di ospitare fino a 40kg di payload (ovvero almeno il 30% in più dei competitors diretti)
o Accessibilità immediata alla payload bay per l’istallazione di moduli di sensori equipaggiati off-line e apparecchiature di sorveglianza
o Configurazione ad elica traente “low noise” per abbattimento del livello di rumore di almeno il 20% rispetto alle classiche configurazioni UAV ad elica “spingente”
· STRUTTURALI
o Airframe caratterizzato dall’utilizzo combinato di leghe leggere, materiali compositi e componenti costruiti a partire da materiali riciclati
o Leghe di alluminio prevalentemente utilizzate sulle parti strutturali soggette a possibili danneggiamenti, al fine di contenerne l’impatto ambientale nello smaltimento
o Ala ripiegabile (apertura nominale 7.0mt, ripiegata 3,4mt)
· MODULARITA’
o Velivolo trasportabile mediante furgone (con vano carico di lunghezza pari ad almeno 3,7 e larghezza 2,3mt)
o Ridotti tempi di assemblaggio in loco
o Semplicità ed univocità dei componenti da assemblare
o Ridotti tempi di smontaggio
o Rapida intercambiabilità dei sensori
· MATERALI INNOVATIVI
o Studio, caratterizzazione e utilizzo di “chopped fibers”, materiale di scarto delle lavorazioni in composito (di qualsiasi settore) da rilavorare e rendere idonee al riutilizzo per mezzo di tecniche di stampaggio a caldo
In aggiunta di quanto scritto nei paragrafi precedenti, si riportano nella seguente tabella i principali punti di forza del velivolo FR-02 GANNET in relazione a:
· Drivers di mercato;
· Mercato attuale;
· Categoria simile per payload e peso massimo al decollo.
Responsabile del progetto
Il responsabile del progetto è il Sig. Pasquale D’Alessandro, CEO della Dallair. Ha maturato un’esperienza ventennale nella gestione aziendale, gestione di nuovi programmi e commesse, anche complessi e che vedano la possibilità di un ampliamento industriale, delle competenze e delle commesse. Particolarmente rilevanti ai fini del presente progetto sono le capacità sviluppate negli anni 2008-2011 durante lo sviluppo totalmente internamente alla Dallair di un velivolo monoposto acrobatico (il Dallair FR) di cui Pasquale D’Alessandro ha curato in prima persona tutte le fasi di studi preliminari, costruzione, prove statiche e collaudi in volo con fondi propri.
Il Responsabile Scientifico del progetto è Domenico Accardo, professore di Impianti e sistemi aerospaziali presso il Dipartimento di Ingegneria industriale dell’Università degli Studi di Napoli Federico II. È presidente del Sensor Systems and Information Fusion Technical Committee (SSIFTC) per l’Istituto americano di aeronautica e astronautica (AIAA). Grazie all’importante contributo fornito alle attività dell’AIAA, è diventato Senior Member dopo quattro anni, invece di aspettare i soliti otto anni. Inoltre è membro dell’Istituto degli ingegneri elettrici ed elettronici (IEEE).
Ha grande esperienza nella gestione di progetti sui temi di:
· Sensistica stellare per la determinazione dell’atteggiamento veicolo spaziale;
Assistenza, navigazione e controllo aerospaziale;
· Sistemi aerei senza equipaggio;
· Sistemi aerei anticollisione;
· Gestione del traffico aereo.
OBIETTIVI
L’obiettivo finale originale prevedeva la realizzazione di un volo del velivolo unmanned sviluppato in configurazione integrata a valle della realizzazione della relativa base documentale e del volo di shake-down realizzato nella modalità pilotaggio remoto. L’obiettivo finale raggiunto è quello di realizzare il volo di shakedown in modalità pilotaggio remoto e di produrre la base documentale per l’ottenimento del permesso di volo in modalità sistema integrato. Allo stato, superata la difficoltà tecnica determinata dalla verifica della capacità volativa, non sembrano esserci limiti specifici alla realizzazione del volo in configurazione integrata, a valle della conclusione del progetto, una volta superati i tempi di approvazione che sono comunque compatibili con un proseguimento che abbia interesse commerciale. Non è stato conseguito l’obiettivo orginale del volo in configurazione integrata per l’allungamento dei tempi di ottenimento dei permessi di volo a causa del cambiamento di normativa rispetto al periodo in cui è stata sottomessa la domanda di finanziamento. E’ stato conseguito, comunque, il nuovo obiettivo rimodulato riportato al punto precedente.