L’ELECTRONIC FLIGHT INSTRUMENT SYSTEM (EFIS) è un sistema si STRUMENTI DI BORDO in cui le informazioni sono presentate ai piloti in forma digitale su schermi LCD o CRD piuttosto che elettromeccanica. I complessi indicatori elettromeccanici di ASSETTO e della SITUAZIONE ORIZZONTALE (HSI) furono i primi ad essere rimpiazzati dall’EFIS. La composizione dell’EFIS varia di molto a seconda del tipo di aeromobile su cui è installato. Un aereo dell’aviazione generale può essere equipaggiato anche con un solo display su cui sono mostrati i parametri di volo e l’indicazione di navigazione. Gli aerei da trasporto civili, invece, possono avere anche sei o più display. In via schematica si può riassumere un EFIS nei suoi componenti fondamentali: SCHERMI, CONTROLLI, ed INTERFACCE DIGITALI.

SCHERMI

In una cabina di pilotaggio, la parte più evidente di un sistema EFIS è la presenza di monitor, che è anche il motivo del nome di ”GLASS COCKPIT” che viene dato a questa configurazione. L’ EFIS è normalmente costituito di un PRIMARY FLIGHT DISPLAY (PFD), di uno SCHERMO DIGITALE MULTIFUNZIONE (MFD) e uno schermo EICAS (Engine Indicating Crew Altering System) su cui sono indicati i parametri dei motori e i messaggi di allerta per i piloti. Sebbene gli schermi a raggi catodici (CRT) fossero stati i primi ad essere introdotti, oggi sono i display a cristalli liquidi ad essere più usati grazie alle loro doti di leggerezza e affidabilità. Molto spesso i monitor sono fisicamente identici tra loro e la particolare funzione che devono svolgere è determinata dall’interfaccia alla quale sono collegati, in modo da ottimizzare la gestione delle parti di ricambio.

PRIMARY FLIGHT DISPLAY (PFD)

Un PRIMARY FLIGHT DISPLAY (PFD) o (SCHERMO PRIMARIO DI NAVIGAZIONE), è il principale riferimento del pilota per le informazioni del volo. Le informazioni visualizzate su tale display cambiano in base al produttore e all’installazione.

COMPONENTI: I sensori e le sonde del velivolo misurano le grandezze fisiche quali pressione statica, pressione dinamica, temperatura, ANGOLO D’ATTACCO, e trasmettono, in forma DIGITALE, le quantità misurate ad un apposito COMPUTER (AIR DATA COMPUTER). Questo processa i parametri in ingresso ricavando le necessarie informazioni circa velocità ed assetto che mediante un’apposita INTERFACCIA (IL SYMBOL GENERATOR), sono inviate agli schermi di navigazione. In caso di avaria dei display, o perdita totale del sistema elettrico, sono presenti in cockpit anche di tradizionali strumenti meccanici di riserva che per MAGGIOR SICUREZZA, prendono le informazioni e l’alimentazione elettrica da impianti completamente separati da quelli principali.

SCHERMO DIGITALE MULTIFUNZIONE (MFD)

Su questo schermo viene mostrata la situazione di navigazione mediante una mappa e, a queste informazioni cartografiche, vengono sovrapposte ulteriori informazioni. E’ uno schermo a tubo catodico oppure a cristalli liquidi.

SCHERMO EICAS (ENGINE INDICATING CREW ALTERING SYSTEM)

Il sistema di indicazione del motore e di allerta per l’equipaggio (EICAS) è definito come un sistema di aeromobili per la visualizzazione dei parametri del motore e per avvisare l’equipaggio della configurazione o dei guasti del sistema. Il compito di tale schermo è quello di tenere sotto controllo i sistemi di bordo e soprattutto i motori e segnala eventuali anomalie tramite messaggi sonori ed evidenziatore del parametro anomalo.

Per poter controllare il velivolo in volo, quest’ultimo deve essere provvisto di comandi che permettono di far muovere al pilota le superfici di controllo, in questo caso ROTORE PRINCIPALE e ANTI-COPPIA. I comandi fondamentali dell’elicottero sono tre e sono: 1.CICLICO 2.COLLETTIVO 3.PEDALIERA.

1.PASSO CICLICO

Il controllo longitudinale e laterale dell’elicottero si ottiene agendo sulla barra situata davanti al pilota; essa prende il nome di PASSO CICLICO. Agendo sul ciclico si va ad orientare il rotore in maniera tale da ottenere l’inclinazione della risultante aerodinamica necessaria per lo spostamento nella direzione e nel senso vuoto, cioè muovendo il passo ciclico; si va a cambiare la posizione del disco rotore per ottenere la traslazione del velivolo. Questo è forse il comando più sofisticato e delicato dell’elicottero, dal momento che governa la variazione ciclica dell’angolo di attacco delle pale le quali, durante la loro rotazione, non mantengono un angolo di attacco costante, ma subiscono una variazione di inclinazione che serve a distribuirsi in maniera opportuna la spinta in modo da consentire variazioni di assetto e spostamento del velivolo. Quando il pilota va a spostare in avanti la leva (in questo caso di un A109S), il cui rotore gira in senso antiorario, le biellette del piatto oscillante si alzeranno ed andranno ad incrementare il passo delle pale che sono a sinistra, in tal modo la portanza sarà maggiore nel semi-disco posteriore e si avrà la traslazione in avanti dell’elicottero; ciò accade perché, ad un corpo che ruota su se stesso si imprime una forza trasversale al suo asse di rotazione, essa risponderà 90° dopo rispetto al senso di rotazione stesso; questo fenomeno prende il nome di PRECESSIONE GIROSCOPICA. Una delle principali caratteristiche che differenzia l’aereo dall’elicottero è che quest’ultimo può spostarsi all’indietro senza alcun problema: è necessario spostare solamente il ciclico indietro prestando attenzione che non vi siano ostacoli che potrebbero compromettere lo spostamento.

2.PASSO COLLETTIVO

La leva situata a sinistra del seggiolino del pilota prende il nome di PASSO COLLETTIVO; quando avviene il sollevamento di quest’ultimo, si provoca un aumento del passo delle pale e quindi un conseguente aumento dell’incidenza dei vari profili con con conseguente aumento della portanza che provoca il sollevamento del velivolo. Aumentando l’incidenza delle pale si avrà ovviamente anche l’aumento della resistenza e quindi della coppia resistente: conseguenza di ciò sarà una diminuzione del numero di giri RPM del rotore e del motore. E’ necessario che il numero dei giri RPM rimanga costante: per tale motivo è necessaria una coordinazione gas-passo tale che la potenza aumenti quando si alza la leva del collettivo e viceversa quando si abbassa. Per garantire tale coordinazione, la manetta è montata sulla leva del passo collettivo: ruotando l’impugnatura verso sinistra, si incrementa la potenza; ruotare invece verso destra, si diminuisce. La manetta ha la funzione di regolare gli RPM; nel caso in cui la sincronizzazione gas-passo non si mantenga automaticamente quando viene alzata la leva del collettivo, il pilota può agire manualmente per apportare le necessarie correzioni al numero di giri. Sugli elicotteri di ultima generazione la manetta non viene collocata più sulla leva del passo collettivo e il pilota non agisce più sui giri RPM alla vecchia maniera. ”GOVERNOR”, che automaticamente va a gestire giri-rotore e potenza. Ad esempio la manetta dell’ AW109 E AW139, può assumere 3 posizioni, ovvero: FLIGHT: posizione mantenuta durante normali condizioni di volo; IDLE: posizione alla quale si ha un basso numero di giri; MAX: posizione alla quale si ha un elevati numero di giri.

3.PEDALIERA

Per compensare la coppia di reazione prodotta dal motore, l’elicottero è provvisto del ROTORE DI CODA il quale, durante le fasi di volo, va a produrre una devianza del velivolo che viene gestita dal pilota andando ad agire sulla pedaliera. In volo rettilineo orizzontale, con la pedaliera in posizione neutra, ad ogni incremento di potenza corrisponde una rotazione dell’elicottero verso destra. Viceversa, alla riduzione di potenza, si ha una rotazione verso sinistra; questo se il rotore ruota in senso antiorario. Per contrastare tali effetti e mantenere l’elicottero allineato, sarà necessario esercitare una pressione sul pedale sinistro a ogni incremento di potenza e sul pedale destro a ogni diminuzione. La PEDALIERA è collegata ad un meccanismo di cambio del passo delle pale del rotore di coda: quando viene esercitata pressione sui pedali, l’incidenza delle pale del rotore di coda va ad aumentare o diminuire facendo si che la prua del velivolo ruoti nella direzione desiderata. Il rotore anti-coppia rispetto all’asse di rotazione del rotore principale, dispone di un braccio molto più lungo in confronto alla prua; per tale motivo, la pressione esercitata dal pilota sui pedali non dovrà essere eccessivamente graduata, in maniera tale da eseguire la manovra in maniera corretta.

La cabina di pilotaggio o Cockpit, è la parte anteriore dei velivoli. Ha una capienza appena sufficiente ad accogliere il pilota e il secondo pilota. Nell’abitacolo troviamo in primo piano i comandi, che sono divisi in pannello superiore e console centrale. Molto spesso i comandi sono doppi per il pilota ed il secondo.

La STRUMENTAZIONE DI BORDO è tutta quella serie di strumenti a disposizione del pilota che forniscono tutte le informazioni utili per controllare il velivolo, sulla rotta di navigazione, dalle relative apparecchiature di comunicazione per la gestione del traffico aereo che consentono di interagire con il suo aereo. La strumentazione è la parte essenziale del velivolo. I principali di strumenti di volo installati a bordo sono 6: anemometro, variometro, altimetro, orizzonte artificiale, girodirezionale, virosbandometro. Gli strumenti di volo a sua volta si suddividono in :

• Strumenti barometrici o a capsula
• strumenti giroscopici

Gli strumenti barometrici o a capsula

Gli strumenti a capsula sono cosi chiamati perchè il loro organo di funzionamento principale è appunto una capsula metallica, avente la proprietà di espandersi e di contrarsi sollecitata dalle differenze di pressione tra il suo interno e il suo esterno. La variazioni di pressione sono date dalle variazioni di altitudine del velivolo. infatti la pressione atmosferica diminuisce con l’aumentare della quota.

Il principio di funzionamento si basa sulla necessità di far pervenire quelle pressioni la cui differenza costituisce l’indice della grandezza da misurare. Queste pressioni sono chiamate pressione statica e pressione dinamica. La prima è la pressione presente all’esterno dell’aereo in uno stato di quiete, mentre la seconda è la pressione generata dal movimento nell’aria dell’aereo.

La pressione statica viene misurata dalla presa statica.  Generalmente situata sulla fusoliera del velivolo.

Mentre la pressione dinamica viene misurata dal tubo di Pitot. Generalmente il tubo di Pitot è posizionato nella parte frontale del velivolo oppure sotto all’ala parallelamente all’asse longitudinale dell’aeromobile.  Infatti deve essere libero da ogni influenza aerodinamica che potrebbe derivare dalla struttura del velivolo.

 L’altimetro

L’altimetro è un barometro che misura la pressione atmosferica, servendosi della presa statica, trasformando i valori in indicazioni di quota. E’ costituito da una cassa a tenuta stagna, collegata alla presa statica, nella quale si trova la capsula aneroide.  Quando lo strumento viene portato in quota la pressione nella cassa diminuisce, facendo quindi dilatare la capsula. Viceversa invece quando lo strumento viene portato a quote minori.
Nel pannello frontale dell’altimetro è presente una scala graduata dove possiamo leggere i valori indicati dalle lancette e da un pomello attraverso il quale si regola la pressione rispetto alla quale vogliamo misurare la nostra quota.
La quota in aviazione è indicata in piedi (ft).  In cui 1ft= 0,3048m

L’anemometro

Anche definito come indicatore di velocita o air speed indicator, è lo strumento che misura la velocità dell’aereo rispetto alla massa d’aria che vi è intorno.

L’anemometro è l’unico strumento, a bordo di un velivolo, ad utilizzare sia la presa statica che la presa dinamica. Infatti esso è costituito da una cassa a tenuta stagna collegata alla presa statica, al cui interno è presente una capsula collegata con l’esterno mediante la presa dinamica (tubo di Pitot).

Quando l’aereo comincia ad acquisire velocità, la pressione dinamica generata dal moto, definita pressione d’ impatto, inizia ad entrare all’interno della capsula facendo dilatare la cassa proporzionalmente alla velocità dell’aereo. Di conseguenza l’indice dello strumento mostrerà la velocità indicata (Indicated air speed) dell’aereo.

In aviazione generalmente la velocità è misurata in nodi (kts). In cui 1kts= 1.852 km/h

Il variometro

Il variometro è uno strumento che misura la velocità verticale dell’aereo  attraverso la variazione della pressione statica che si verifica all’interno della capsula. Infatti la capsula è contenuta nella cassa a tenuta stagna dello strumento, che comunica con la capsula mediante un foro capillare.

Quindi non appena l’aereo sale, essendo la capsula in comunicazione con l’ambiente esterno, la pressione al suo interno diminuisce istantaneamente, mentre la cassa subisce anch’essa una diminuzione di pressione, ma molto più lentamente a causa della sezione ridotta del foro capillare. Il risultato che ne consegue è una differenza di pressione la quale permette, mediante collegamenti meccanici, all’indicatore dello strumento di muoversi.

In aviazione, generalmente, la velocità verticale dell’aereo è indicata in piedi al minuto (ft/min)

Il 17 Dicembre 1903, i fratelli Orville e Wilbur Wright hanno realizzato il primo volo con il primo mezzo motorizzato, ovvero, il WRIGHT FLYER.
Dalla fine del 1902, i fratelli Wright si erano dedicati all’installazione di un motore su una sorta di aliante. I fratelli si erano rivolti a diverse case automobilistiche per avere un motore a scoppio con un rapporto potenza-peso soddisfacente, ma, dato che nessuna era stata in grado di fornirglielo, ne avevano progettato uno, facendolo poi realizzare al loro meccanico e collaboratore di fiducia, Charlie Taylor. I fratelli hanno avuto lo stesso problema per le eliche ed alla fine hanno deciso di costruirle da soli. Dopo la costruzione dei tre alianti, il 17 Dicembre 1903, il primo aereo a motore della Wright volò a Kitty Hawk, nella Carolina del Nord, effettuando un volo di 12 secondi, percorrendo 36 metri (120 piedi) pilotato da Orville. Il miglior volo del giorno avvenne con Wilbur che percorse 255,6 metri (852 piedi) in 59 secondi. Orville e Wilbur Wright furono coinvolti nell’aviazione alla fine degli anni ’90. Si sono resi conto che l’aereo non era un’invenzione ma molte invenzioni che tutti dovevano lavorare in concerto per il successo della macchina. Ogni anno hanno sperimentato, i fratelli hanno sviluppato risposte a domande come propulsione, controllo, strutture e aerodinamica.