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Il sistema di mwcgcontrollo mwcwFly-by-Wire, a volte chiamato mwdaDigital-Fly-by-Wirecite-ref-nasaglossary-1-0[1] o abbreviato in mweqFBWcite-ref-nasaglossary-1-1[1]cite-ref-2[2], letteralmente mwggvolare tramite cavo, è un sistema che sostituisce i tradizionali comandi di volo diretti (cioè direttamente connessi agli elementi da controllare, meccanicamente o tramite un sistema idraulico) con un sistema di comando elettronico digitale. Le connessioni meccaniche tra mwgwbarra di comando e mwhasuperfici alari sono così sostituite da una catena di mwhqtrasduttori e mwhgsensori (mwhwpotenziometri ed mwiaencoder) che dalla cloche inviano il comando, tramite segnali elettrici, insieme ad una opportuna serie di dati, a uno o più mwiqcomputer che, dopo opportune elaborazioni, trasmettono dei segnali ad appositi mwigattuatoricite-ref-3[3]cite-ref-4[4], i quali a loro volta muovono le superfici aerodinamiche attraverso il sistema idraulico o attraverso mwkwattuatori elettromeccanicicite-ref-5[nota 1].

Similmente, anche le mwmqmanette non sono meccanicamente connesse ai motori, ma inviano segnali elettrici al mwmgFADEC (Full Authority Digital Engine Control)cite-ref-6[5].

• Sviluppo

• Storia

• Applicazioni

• Airbus

• Boeing

• Note

• Precisazioni

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

In virtù della connessione di tipo fisico e meccanico tra organo di comando (la mwogbarra) e superfici di governo aerodinamico, il sistema di controllo diretto è reversibile perché, esercitando manualmente un'adeguata forza sulle superfici aerodinamiche, si ottiene un corrispondente movimento della barra di controllo.

Nel passato tale sistema era installato su tutti gli apparecchi, mentre oggi si trova generalmente solo sui velivoli più semplici.

I sistemi di controllo reversibili sono stati validi finché gli aerei non hanno superato dimensioni e velocità di volo tali da far diventare lo sforzo sulla barra troppo elevato, rendendo impossibile il governo dell'aeromobile anche con l'uso di sistemi di compensazione aerodinamici (ad esempio opportune alette di compensazione).

Esistono anche sistemi di controllo irreversibili: lo sforzo esercitato dal pilota si traduce opportunamente, attraverso cavi e pulegge, in un comando a delle servovalvole, le quali azionano gli organi di potenza che sono in genere costituiti da mwpgattuatori idraulici; in tale caso, ad esempio, muovendo manualmente l'equilibratore non si osserva una conseguente rotazione della barra di controllo. Il sistema certamente non guadagna in semplicità, poiché ha bisogno di un circuito idraulico in pressione e di un organo di sensibilità artificiale: bisogna tener presente infatti che il pilota percepisce l'azione che sta effettuando sul velivolo solo attraverso gli sforzi che si trova a dover esercitare sugli organi di comando e non ha modo di avvertire l'effettivo movimento delle superfici (ad alte velocità di volo le rotazioni sono minime, dell'ordine di qualche grado o addirittura di frazioni di grado); interrompendo la connessione meccanica fra organi di comando e superficie di governo, è necessario avere sistemi che ricostruiscano per il pilota gli sforzi che deriverebbero dalle superfici aerodinamiche.

Un altro motivo che ha portato all'utilizzo di questi sistemi di controllo è che il mwqanumero di Mach in regime transonico modifica tutti i coefficienti aerodinamici del velivolo.

Di fronte a questo tipo di problemi, garantire il corretto andamento degli sforzi di barra in funzione della velocità di volo con sistemi di comando reversibili sarebbe diventato di fatto impossibile.

Dai sistemi di controllo reversibili (come quello sopracitato, nel quale era mantenuto un collegamento meccanico tra barra di comando ed organi di attuazione, in particolare servovalvole) si è passati in tempi più recenti ai sistemi detti mwqwfly-by-wire nei quali il collegamento fra barra di comando ed attuatore non è più realizzato mediante un meccanismo fisico, ma mediante una connessione di tipo informatico.

Il 25 maggio mwsw1972 Gary Krier decollò dalla mwtabase aerea di Edwards, in mwtqCalifornia, a bordo di un mwtgVought F-8 Crusader sul quale spiccava sulla mwtwcoda la scritta "NASA 802". Krier fu il primo uomo a sperimentare il volo mediante un sistema di controllo mwuafly-by-wire: qualsiasi comando impartito mediante un mwuqjoystick veniva elaborato da un calcolatore prima di essere inviato ad un sistema idraulico che controllava alettoni, equilibratori, timone, spinta e così via.

Il primo velivolo di serie ad adottare questo sistema fu l'aereo da combattimento mwuwGeneral Dynamics F-16 Fighting Falcon. L'applicazione successiva è quella dei sistemi detti mwvafly-by-light che dal punto di vista concettuale differiscono da quelli precedenti in quanto il collegamento mediante segnali elettrici è sostituito da un collegamento a fibre ottiche. In questo tipo di sistemi i segnali elettrici provenienti dai trasduttori vengono convertiti in segnali ottici che viaggiano all'interno di fibre ottiche e poi in prossimità della servovalvola vengono riconvertiti in segnali elettrici. I motivi per i quali si utilizzano questi sistemi sono diversi: il peso ridotto, la quantità di informazioni trasmesse, ma il più importante è la minor sensibilità di questi sistemi alle interferenze elettromagnetiche.

L'F-16 è stato il primo velivolo ad avere un sistema di controllo mwvgfly-by-wire: questo velivolo è pilotato non con una barra di comando classica, ma con una barra detta mwvwsidestick (barra laterale) la quale, nella versione originale, non rispondeva con un ritorno di forza. Con questo sistema non si guadagna in peso o in semplicità (perché bisogna garantire il funzionamento anche in caso di certe avarie e quindi è richiesta una triplice o quadrupla ridondanza), ma l'innegabile vantaggio è che questo si interfaccia molto bene con tutto ciò che a bordo proviene dal calcolatore. Rispetto ad un sistema meccanico o parzialmente meccanico, il sistema installato sull'F-16 permette di interfacciare i comandi che provengono dal pilota con quelli che provengono dai calcolatori di bordo nel modo più efficiente, in quanto tutto il sistema è di tipo elettrico, almeno fino ad arrivare ai sottosistemi di potenza posti in prossimità delle superfici aerodinamiche. Il motivo per cui nell'F-16 una parte consistente di sicurezza del volo era gestita dai calcolatori elettronici è che questo è stato il primo velivolo realizzato con mwwastabilità statica rilassata, cioè senza mwwqstabilità statica positiva nelle condizioni di volo al di sotto di mwwgMach 1, quindi è un velivolo che richiede un sistema di aumento di stabilità, che ha in uscita dei segnali elettrici che si interfacciano perfettamente con il sistema mwwwfly-by-wire. Questo velivolo fu realizzato volutamente con stabilità statica longitudinale negativa: prescindendo da momenti vari, in una configurazione convenzionale il mwxabaricentro si trova davanti al mwxqcentro aerodinamico o punto neutro del mwxgprofilo alare (supponiamo per semplicità di confondere il centro aerodinamico dell'mwxwala con quello del velivolo completo) e in questa condizione la coda è deportante.

In una configurazione di stabilità statica rilassata, il baricentro si colloca a valle del centro aerodinamico: in questo caso la coda ha mwyqportanza positiva e quindi contribuisce alla portanza totale del velivolo. In regime subsonico l'F-16 è stabilizzato longitudinalmente mediante opportuni sistemi di aumento di stabilità.

• Lo mwagSpace Shuttle aveva un sistema di comandi di volo completamente digitale e fly-by-wire. Il sistema venne utilizzato per la prima volta come unico sistema di pilotaggio della navetta, durante i voli planati "Approach and Landing Tests" effettuati all'inizio del programma con lo Space Shuttle mwawEnterprise nel 1977.

• Nel 1984, l'mwbqAirbus A320 è diventato il primo aereo di linea equipaggiato con un sistema di comandi di volo fly-by-wire completamente digitale.

• Nel 2005, il mwbwDassault Falcon 7X è diventato il primo aereo d'affari con comandi fly-by-wire.

I velivoli mwdwAirbus hanno un sistema di controllo computerizzato che permette di rimanere all'interno dell'inviluppo di volo consentito dal progetto del velivolo; questo sistema mantiene sempre il controllo dell'aereo e, tranne in casi eccezionali e critici, non permette ai piloti di volare eccedendo i limiti di prestazioni stabiliti dai progettisti. Il sistema computerizzato Airbus può funzionare in cinque diverse modalità operative, dette mwealeggi (mweqlaw)cite-ref-7[6]:

• mwgaNormal Law. È il normale modo di funzionamento, con controllo sui tre assi e protezione dell'inviluppo di volo; la Normal Law è attiva anche se vi è un solo sistema computerizzato non funzionante. In questa modalità il pilota non può stallare (mandare in mwgqstallo) il velivolo.

• mwgwAlternate Law. Entra in funzione automaticamente nel momento in cui due apparati computerizzati vanno in avaria. L'mwhaECAM (Electronic Centralized Aircraft Monitor) mostra il messaggio ALTN LAW: PROT LOST. Tutte le protezioni sono disabilitate, tranne quella che impedisce al pilota di stressare eccessivamente la struttura del velivolo. In questa modalità il pilota può stallare il velivolo.

• mwhgAbnormal Alternate Law. Attivata quando il velivolo ha un'altitudine inusuale. Questa legge consente al pilota di correggere l'altitudine e riportarla entro parametri più accettabili. Anche in questa modalità l'unica protezione è quella sul carico del velivolo.

• mwiaDirect Law. È il livello più basso del fly by wire. I comandi sono inviati direttamente alle superfici di controllo. Il sistema passa in Direct Law quando viene abbassato il carrello mentre è attiva la Alternate Law a pilota automatico disinserito e/o quando si guastano almeno tre apparati computerizzati. Questa modalità non offre alcuna protezione in assoluto e, ovviamente, consente di mandare l'aeroplano in stallo.

• mwigMechanical Backup. Trasmissione meccanica dei comandi, attiva nel caso in cui tutti i sistemi di controllo computerizzato non siano operativi. L'A320 ha un sistema meccanico di riserva per la regolazione sull'asse di mwiwbeccheggio (pitch mwjatrim) e per il controllo del mwjqtimone e l'mwjgA340-600 ha un sistema di controllo di riserva elettrico (non elettronico) del timone, mentre sull'mwjwAirbus A380 tutti i sistemi di controllo del volo hanno un sistema di riserva di tipo puramente elettrico che fa uso di un sistema denominato "three-axis Backup Control Module" (BCM)cite-ref-8[7]

A partire dal mwlgBoeing 777, nei progetti mwlwBoeing i piloti possono escludere completamente il sistema computerizzato di controllo del volo e possono superare le delimitazioni dell'inviluppo di volo teorico durante le emergenze.cite-ref-9[8]cite-ref-10[9]

cite-note-nasaglossary-11. ↑ mwqa(mwqqmwqgEN) mwqwmwraAeronautics Glossary (mwrqmwrgPDF), su mwrwnasa.gov, mwsaNASA, 2002. mwsqURL consultato il maggio 2016 mwsg(archiviato dall'mwswurl originale il 16 febbraio 2017).

cite-note-22. ↑ mwtw(mwuamwuqEN) mwugmwuwGlossary of civil aviation and air travel terminology, su mwvaairodyssey.net. mwvqURL consultato il maggio 2016 mwvg(archiviato dall'mwvwurl originale il 10 marzo 2015).

cite-note-33. ↑ mwwwPaolo “JT8D”, mwxamwxqIL SISTEMA FLY BY WIRE (mwxgmwxwPDF), su mwyamd80.it, 2008. mwyqURL consultato il maggio 2016.

cite-note-44. ↑ mwzq(mwzgmwzwEN) R. P. G. Collinson BScEng., CEng., FIEE., FRAeS, mw0aIntroduction to Avionics Systems, mw0qSpringer, mw0gISBNmw0w 978-1-4757-5584-8.

cite-note-65. ↑ mw2a(mw2qmw2gEN) mw2wFlying Magazine, vol.mw3a 117, n.mw3q 2, 1990, mw3gISSNmw3w 0015-4806.

cite-note-76. ↑ Airbus Flight Control Laws mw6gA380 Airbus Flight Control Laws.

cite-note-87. ↑ Le Tron, X. (2007) mw7gA380 Flight Control Overview mw7wArchiviatomw8a il 24 settembre 2015 in mw8qInternet Archivemw8g. Presentation at Hamburg University of Applied Sciences, 27 settembre 2007.

cite-note-98. ↑ Briere D. and Traverse, P. (1993) “mw9wAirbus A320/A330/A340 Electrical Flight Controls: A Family of Fault-Tolerant Systems mw-aArchiviatomw-q il 27 marzo 2009 in mw-gInternet Archivemw-w.” Proc. FTCS, pp. 616-623.

cite-note-109. ↑ North, David. (2000) "Finding Common Ground in Envelope Protection Systems". mwaqaAviation Week & Space Technology, 28 agosto , pp. 66–68.

cite-note-5nota 1. ↑ Al mwaqc2016 gli attuatori elettromeccanici sono ancora in fase di sviluppo a causa delle loro problematiche di affidabilità e reazione ai guasti. mwaqg(mwaqkmwaqoEN) J. A. Rosero, J. A. Ortega, E. Aldabas, L. Romeral, mwaqsMoving towards a more electric aircraft, mwaqwNew York, mwaq0IEEE, mwaq4ISSNmwaq8 0885-8985.

Altri progetti

• Wikimedia Commons

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Fly-by-wire

• citerefbritannica-com(EN) fly-by-wire, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.