Introduzione All'Avionica Per Ingegneri

Da quando i fratelli Wright hanno preso il volo, l'aviazione è stata uno dei campi dell'ingegneria che è cambiata più rapidamente.

All'inizio, i piloti pilotavano aerei solo per istinto e abilità.

Ma man mano che la tecnologia aeronautica è migliorata, anche i sistemi che mantengono in volo gli aerei moderni sono migliorati.

L'avionica è la parte dell'ingegneria che si occupa di progettare, costruire e mantenere i sistemi elettronici che controllano tutto, dai motori di un aereo e controlli di volo ai suoi sistemi di comunicazione e navigazione.

Il volo moderno non sarebbe possibile senza l'avionica.

In questo articolo parlerò dell'affascinante mondo dell'avionica e spiegherò perché ogni aspirante ingegnere deve conoscerlo.

Introduzione all'avionica

Definizione formale:

La progettazione e produzione di dispositivi elettrici ed elettronici aerotrasportati; termine deriva dall'elettronica aeronautica.

Introduzione all'avionica in ingegneria

L'avionica è una combinazione delle parole "aviazione" ed "elettronica". È il nome dei sistemi elettrici usati negli aerei, nelle astronavi e nei satelliti artificiali.

Questi sistemi sono molto importanti per gli aerei moderni perché aiutano con cose come i controlli del motore, i sistemi di controllo del volo, la navigazione, le comunicazioni, i sistemi di illuminazione, il rilevamento delle minacce, i sistemi di alimentazione, i sistemi elettro-ottici (EO/IR), i radar meteorologici, i monitor delle prestazioni, e altro ancora.

L'obiettivo di questo articolo è fornire una panoramica generale dell'avionica e delle sue diverse parti.

Sistemi di navigazione

La navigazione è uno dei sistemi avionici più importanti utilizzati negli aerei moderni.

I sistemi di navigazione aiutano i piloti a capire dove si trovano al di sopra della superficie terrestre e a portare l'aereo dove deve andare.

In passato, gli aerei utilizzavano programmi radio e di navigazione inerziale a terra. L'avionica moderna, d'altra parte, ha fatto molta strada e ora utilizza sistemi satellitari come GPS e WAAS per fornire dati sulla posizione più accurati e affidabili.

L'avionica moderna ha parti extra aggiunte per migliorare l'affidabilità dei sistemi di navigazione.

Ad esempio, il GPS viene utilizzato come mezzo principale per orientarsi e le radio vengono utilizzate come supporto in caso di emergenza.

Ciò garantisce che l'aereo sia ancora sicuro anche se il sistema di navigazione principale smette di funzionare.

Requisiti normativi

Prima del decollo, la Federal Aviation Administration (FAA) richiede che tutti gli aerei abbiano un sistema avionico installato.

Le regole assicurano che i sistemi avionici di un aeroplano soddisfino determinati standard di sicurezza e siano aggiornati con la tecnologia più recente.

La FAA richiede inoltre che i sistemi avionici vengano ispezionati e riparati regolarmente per assicurarsi che continuino a funzionare.

Sistemi e dispositivi avionici

Funzioni dei sistemi avionici

I sistemi avionici negli aerei fanno molte cose diverse, come:

• Comandi motore: controllo e gestione dei motori dell'aereo.
• Sistemi di controllo del volo: assicurarsi che l'aereo si muova e vada nella giusta direzione.
• Navigazione: capire dove e come si trova l'aereo
• Comunicazioni: ti permette di parlare con altri aerei e stazioni a terra.
• Registratori di volo: registrano informazioni su un volo in modo che possano essere esaminate dopo un incidente.
• Sistemi di illuminazione: consentono ai voli di decollare e atterrare emettendo luce.
• Rilevamento delle minacce: trovare possibili minacce e informarne l'equipaggio.
• Sistemi di alimentazione: gestione e monitoraggio della quantità di carburante utilizzata.
• Sistemi elettro-ottici e infrarossi (EO/IR): aiutano i piloti a vedere meglio in condizioni di scarsa visibilità.
• Radar meteorologico: capire e mostrare com'è il tempo.
• Monitoraggio delle prestazioni: tiene traccia e mostra i dati su come sta andando un aereo.

Posizione dei sistemi avionici

L'attrezzatura avionica si trova solitamente nella cabina di pilotaggio di un aereo.

La cabina di pilotaggio è dove si trovano i sistemi di controllo, monitoraggio, comunicazione, navigazione, meteo, anticollisione e altri.

Un sistema avionico di base è composto da diverse parti, come la comunicazione, la navigazione, la gestione del display, i proiettori sugli elicotteri della polizia e altri.

Protocolli databus avionici

I protocolli Avionics databus sono utilizzati dalle reti di aeromobili per collegare i sistemi avionici di aerei militari e commerciali.

Questi protocolli consentono a diversi sistemi di comunicare e condividere informazioni, essenziali per operazioni di volo efficienti e sicure.

Fonti di energia elettrica

La maggior parte degli aerei utilizza sistemi CC a 14 o 28 volt per alimentare la propria avionica.

Ma gli aerei più grandi e più complessi utilizzano fonti di alimentazione CA con una tensione più elevata per alimentare la loro avionica.

Avionica e sicurezza aerea

L'avionica è una parte importante della sicurezza e dell'efficienza dell'aviazione perché fornisce agli aerei gli strumenti e l'elettronica di cui hanno bisogno per evitare o affrontare pericoli, navigare, comunicare e lavorare bene.

I moderni sistemi avionici offrono soluzioni che richiedono molta potenza di calcolo per voli più lunghi, più sicuri e più efficienti in qualsiasi spazio aereo o clima.

Migliorare la pianificazione del volo e le applicazioni di allerta

La tecnologia avionica può anche aiutare le compagnie aeree commerciali, l'aviazione aziendale e le operazioni con elicotteri a migliorare la pianificazione del volo e gli avvisi fornendo informazioni meteorologiche accurate in anticipo.

Queste informazioni possono aiutare a ridurre le perdite e rendere le cose più sicure consentendo agli spedizionieri di scegliere percorsi alternativi che utilizzano la minor quantità di gas e hanno la minima possibilità di essere incasinati dal maltempo.

Inoltre, i piloti possono offrire ai loro passeggeri un'esperienza migliore quando sanno esattamente cosa aspettarsi dal tempo e quando aspettarselo.

Miglioramento della sicurezza

I piloti possono evitare possibili collisioni e altri pericoli ottenendo informazioni da altri aerei e sistemi a terra.

I sistemi di avviso al traffico e di prevenzione delle collisioni (TCAS) utilizzano la tecnologia avionica per far sapere ai piloti quando altri aerei si trovano nelle vicinanze e aiutarli a evitare possibili collisioni.

La sicurezza dell'aereo e dei suoi passeggeri dipende anche dai radar meteorologici e dai sistemi di navigazione satellitare.

Il futuro dell'avionica

Si prevede che l'avionica cambierà molto nei prossimi anni, grazie ai miglioramenti della tecnologia che porteranno a interfacce, touchscreen, sensori e automazione più facili da usare.

Questi miglioramenti renderanno i piloti più sicuri e più consapevoli di ciò che li circonda.

Progressi nelle capacità avioniche

L'avionica sta cambiando rapidamente, con nuove tecnologie come velivoli senza pilota, intelligenza artificiale, biometria, robotica, blockchain, carburanti alternativi e velivoli elettrici.

Entro il 2036, l'industria aeronautica vuole quasi raddoppiare il numero di passeggeri e merci.

Ciò richiederà nuove tecnologie e modi di fare le cose per soddisfare la domanda.

Ciò potrebbe includere schermi più grandi sul ponte di volo, strumenti che rendono più facile vedere al buio e sensori che possono vedere attraverso le nuvole o la nebbia.

Connettività nei cockpit

Nei prossimi cinque anni, è probabile che il modo in cui la connettività viene utilizzata nelle cabine di pilotaggio cambierà.

Le operazioni basate sulla traiettoria e il collegamento dati potenziato diventeranno più comuni.

Queste tecnologie aiuteranno i piloti a prevedere e rispondere meglio ai cambiamenti del tempo, del traffico aereo e di altre cose che influenzano le operazioni di volo.

Progressi nei sistemi di aeromobili senza pilota

Nei prossimi dieci anni, è probabile che anche la tecnologia per i sistemi aerei senza pilota migliorerà.

Textron Systems e altre società stanno lavorando a nuove funzionalità per questi sistemi, che potrebbero rendere più semplice l'utilizzo di velivoli senza pilota in un'ampia gamma di situazioni.

Cambiamenti nei mercati dell'aviazione

Anche i mercati dell'aviazione in tutto il mondo dovrebbero cambiare molto entro il 2025.

La Cina dovrebbe superare gli Stati Uniti come il più grande mercato mondiale per i viaggi aerei e l'India dovrebbe salire dal settimo al terzo posto.

Questi cambiamenti potrebbero far sì che le compagnie aeree competano di più tra loro mentre cercano modi per essere diverse dai loro rivali.

Inoltre, potremmo vedere nuovi aerei nel cielo di aziende come Eviation Alice che stanno realizzando aerei elettrici approvati per uso commerciale.

Formazione e certificazione avionica (esempio USA)

Per diventare un tecnico o un ingegnere avionico, devi completare un programma di formazione che richiede circa 2.000 ore e include esperienza pratica.

La Federal Aviation Administration (FAA) deve approvare il programma di formazione e il candidato deve anche ottenere una credenziale Airframe and Powerplant (A&P).

I regolamenti FAA dicono anche che il candidato deve avere almeno 18 anni, parlare bene l'inglese e superare prove scritte, orali e pratiche.

Specializzazione in diversi ruoli

I tecnici dell'avionica possono essere tecnici di banco, risolutori di problemi di sistema o tecnici di linea, tra le altre cose.

Ogni ruolo richiede un diverso insieme di competenze ed esperienze, quindi i candidati dovrebbero cercare la formazione giusta per soddisfare le esigenze del ruolo che desiderano.

Opzioni per perseguire una carriera nell'avionica

I tecnici dell'avionica possono ottenere un lavoro solo con un diploma di scuola superiore o equivalente e imparare sul posto di lavoro.

Potrebbero anche ottenere una laurea o una laurea in tecnologia automobilistica, aviazione o ingegneria elettrica.

Diverse scuole e livelli di laurea hanno requisiti diversi per ogni percorso educativo.

Competenze per una carriera nell'avionica

I tecnici dell'avionica devono sempre mostrare cose come l'attenzione ai dettagli, l'affidabilità e la capacità di pensare in modo analitico.

I tecnici dell'avionica devono conoscere cose come la FAA, gli strumenti manuali e i sistemi elettrici, ma devono anche essere in grado di pensare in modo critico e risolvere i problemi per risolverli quando si presentano.

Perché il lavoro sul campo vada bene, devi anche essere in grado di muovere bene le mani e gli occhi e prestare molta attenzione ai dettagli.

Comunicazione e lavoro di squadra

I tecnici dell'avionica lavorano spesso in team, quindi devono essere in grado di comunicare bene e andare d'accordo con altre persone.

Potrebbero anche aver bisogno di spiegare complicate informazioni tecniche ad altri membri del team, piloti o persone nel controllo del traffico aereo, quindi essere in grado di parlare e scrivere bene è importante.

La comunicazione è molto importante in molti lavori di aviazione, come l'equipaggio di volo, l'equipaggio di cabina e il controllo del traffico aereo, dove può essere una questione di vita o di morte trasmettere chiaramente il messaggio.

Il lavoro di squadra è particolarmente importante nella meccanica e nell'ingegneria dell'aviazione, dove persone con diversi tipi di competenze tecniche devono lavorare insieme per assicurarsi che sistemi e macchine complicati siano mantenuti in buona forma.

Resistenza fisica e adattabilità

Anche la resistenza fisica e la destrezza sono importanti per i tecnici dell'avionica, poiché potrebbero aver bisogno di lavorare in spazi ristretti, salire scale o lavorare in quota e svolgere attività ripetitive per lunghi periodi di tempo.

Inoltre, poiché la tecnologia aeronautica è in continua evoluzione, i tecnici dell'avionica devono essere flessibili e disposti ad apprendere nuove competenze e tecnologie per stare al passo con il settore.

Tratti della personalità

La maggior parte dei tecnici avionici sono persone pratiche a cui piace lavorare all'aperto o su progetti che possono fare con le mani.

Tendono anche ad essere investigativi, il che significa che sono molto curiosi e spesso amano stare da soli.

I tecnici dell'avionica ottengono buoni risultati nel test di responsabilità sociale, il che dimostra che vogliono risultati equi e si preoccupano delle persone in generale.

Tendono anche a ottenere punteggi alti nella scala della coscienziosità, il che significa che sono metodici, affidabili e di solito pianificano le cose in anticipo.

Video: cosa fa un ingegnere o un tecnico dell'avionica?

Suggerimento: attiva il pulsante dei sottotitoli se ne hai bisogno. Scegli "traduzione automatica" nel pulsante delle impostazioni, se non hai familiarità con la lingua inglese. Potrebbe essere necessario fare clic sulla lingua del video prima che la tua lingua preferita diventi disponibile per la traduzione.

Stipendio del tecnico dell'avionica

Informazioni sullo stipendio

A seconda di dove guardi, lo stipendio medio per un tecnico dell'avionica può essere diverso.

Ad esempio, secondo il Bureau of Labor Statistics (BLS), il salario annuo medio per i tecnici dell'avionica negli Stati Uniti era di $ 66.440 a maggio 2020.

Lo stipendio medio per un tecnico avionico è di $ 55.545 all'anno, o $ 26,7 all'ora.

In questo campo, il 10% più ricco guadagna in media $ 75.000 o più all'anno.

La posizione può anche influire su quanto un tecnico avionico può aspettarsi di guadagnare, con gli stati più pagati che sono Washington, California, Nevada, Alaska e Oregon.

Fattori che influenzano lo stipendio

Alcune delle cose che possono influenzare lo stipendio di un tecnico dell'avionica sono il loro livello di istruzione, le loro specifiche mansioni e responsabilità lavorative, il tipo di aeromobile su cui lavorano (come commerciale, militare o privato) e la domanda per le loro competenze nel mercato del lavoro.

Lo stipendio di un tecnico può anche essere influenzato dalle dimensioni dell'azienda per cui lavora e da eventuali certificazioni aggiuntive ottenute.

Altre considerazioni sullo stipendio

È importante notare che i tecnici dell'avionica possono essere pagati a ore o mensilmente e alcuni possono ottenere denaro extra come straordinari o bonus.

Secondo il BLS, la produzione di prodotti e parti aerospaziali, il trasporto aereo di linea e le attività di supporto per il trasporto aereo pagano di più per i tecnici dell'avionica.

Infine, è importante ricordare che i dati salariali possono essere influenzati da fattori economici e specifici del settore e che i guadagni individuali possono variare a seconda di una serie di fattori.

Fattori che influenzano il costo dell'avionica

L'avionica è costosa a causa di una serie di cose, come:

Costo dei materiali

Quando si tratta di componenti avionici, la precisione è molto importante.

I sistemi avionici hanno bisogno di parti micromeccaniche, magnetometri e altre parti complesse per funzionare come dovrebbero.

Questi materiali e parti specializzati sono costosi e, per questo motivo, il costo dell'avionica può aumentare notevolmente.

Costi del lavoro

Sono necessari tecnici e ingegneri con molta formazione per realizzare, installare e riparare i sistemi avionici.

Questo perché i sistemi avionici sono complicati e devono essere gestiti, mantenuti e riparati da persone con conoscenze e competenze specializzate.

Per questo motivo, gli stipendi di questi lavoratori qualificati possono aumentare il costo dell'avionica nel suo complesso.

Certificazione FAA

La Federal Aviation Administration (FAA) ha regole rigide su come devono essere costruiti e mantenuti i sistemi avionici che funzionano nel sistema dello spazio aereo nazionale.

La certificazione FAA è un processo costoso che prevede il test e la valutazione molto attenta dei sistemi avionici per assicurarsi che seguano le regole di sicurezza.

Il costo per ottenere la certificazione FAA può essere una parte importante del costo dell'avionica nel suo complesso.

Volume di produzione limitato

Poiché non ci sono molti aerei in uso, le aziende di avionica producono meno parti, il che significa che ogni parte costa di più.

Questo perché il costo di realizzazione di una singola parte è distribuito su un numero inferiore di unità, rendendola più costosa da realizzare.

L'avionica è costosa perché è composta da parti precise, richiede la certificazione FAA e viene prodotta solo in piccole quantità.

Queste cose si aggiungono al costo dei sistemi avionici, rendendoli un grande investimento per le persone che possiedono o gestiscono aeromobili.

Avionica nell'aviazione militare e commerciale

Sia l'aviazione militare che quella commerciale utilizzano la tecnologia avionica in molti modi. Può aiutare con cose come la navigazione, la comunicazione, il controllo del volo e l'individuazione delle minacce.

I sistemi avionici per aerei militari sono realizzati per soddisfare standard più severi rispetto ai sistemi commerciali. Possono avere funzionalità come contromisure elettroniche, comunicazioni crittografate e sensori in grado di individuare missili in arrivo o aerei nemici.

La tecnologia avionica ha portato allo sviluppo di migliori radar meteorologici e sistemi di navigazione che rendono il volo più sicuro ed efficiente, nonché sistemi di gestione del volo più avanzati che possono risparmiare carburante e ridurre l'inquinamento.

Differenze tra aviazione militare e commerciale

Poiché gli aerei militari affrontano condizioni uniche e spesso difficili, i loro sistemi avionici tendono ad essere più forti e più affidabili di quelli degli aerei commerciali.

Gli aerei militari possono anche avere funzionalità avioniche extra come comunicazioni crittografate, contromisure elettroniche e sistemi di rilevamento delle minacce.

Recenti progressi nella tecnologia avionica

I recenti miglioramenti nella tecnologia avionica hanno portato a nuove funzionalità come i sistemi fly-by-wire, i display completamente elettronici e la comunicazione tramite fibra ottica.

Alcune tecnologie create per i militari vengono ora utilizzate su aerei di linea civili.

Altri usi interessanti della tecnologia avionica nell'aviazione sia militare che commerciale includono sistemi di visione sintetica, display a comparsa, sistemi di realtà aumentata, veicoli aerei senza pilota e sistemi di atterraggio di precisione.

Tecnologie avioniche di nuova generazione

Sono in corso nuove ricerche sulle tecnologie avioniche di nuova generazione, come velivoli ibridi elettrici alimentati da batterie o celle a combustibile, sistemi di navigazione avanzati che utilizzano il controllo del traffico aereo basato su satellite e sistemi di controllo di volo autonomi che possono essere utilizzati sia per scopi militari che civili scopi.

Nel complesso, la tecnologia avionica continua a essere una parte fondamentale dell'aviazione sia militare che civile, rendendo gli aerei più sicuri, più efficienti e in grado di fare di più.

Casi d'uso

Usato in:	Descrizione:
Sistemi di navigazione	L'avionica non può funzionare senza i sistemi di navigazione. Hanno GPS, navigazione inerziale e altri sistemi che aiutano i piloti a capire dove si trovano e come spostarsi in sicurezza. Questi sistemi utilizzano sensori, computer e software per dire ai piloti in tempo reale dove si trovano, quanto velocemente stanno andando e quanto sono in alto.
Sistemi di controllo del volo	Un altro modo importante in cui viene utilizzata l'avionica è nei sistemi di controllo del volo. Questi sistemi utilizzano sensori e programmi per computer per mantenere l'aereo fermo e sotto controllo mentre è in volo. Possono aiutare i piloti a mantenere la loro altitudine, velocità e direzione, oltre a osservare e regolare la turbolenza e altre condizioni nell'aria.
Sistemi di comunicazione	Un'altra parte importante dell'avionica sono i sistemi di comunicazione. Ci sono radio, transponder e altri dispositivi in ​​questi sistemi che consentono ai piloti di parlare con le persone a terra, altri piloti e altre parti dell'infrastruttura aeronautica. I sistemi di comunicazione aiutano i piloti a ottenere informazioni aggiornate sul tempo, istruzioni dal controllo del traffico aereo e altre informazioni importanti.
Sistemi di sicurezza	I sistemi avionici possono anche avere caratteristiche di sicurezza come evitare collisioni, rilevare e avvertire sul terreno e utilizzare radar meteorologici. Questi sistemi utilizzano sensori, algoritmi e software per trovare e affrontare possibili pericoli. Questo aiuta a mantenere l'aereo e i suoi passeggeri al sicuro.
Gestione del motore	L'avionica può anche essere utilizzata per controllare i motori di un aeroplano. In questi sistemi vengono utilizzati sensori e computer per tenere traccia delle prestazioni del motore, del consumo di carburante e di altri fattori. Ciò consente ai piloti di migliorare le prestazioni del motore e risparmiare carburante.

Conclusione

Come abbiamo visto, l'avionica è una parte importante dell'aviazione moderna.

Il suo compito è assicurarsi che i voli siano sicuri e senza intoppi, nonché risparmiare carburante e ridurre l'inquinamento.

Ma man mano che l'aviazione cambia, cambieranno anche i compiti che gli ingegneri avionici devono svolgere.

Man mano che gli aerei a guida autonoma diventano più comuni e cresce la necessità di dati e analisi in tempo reale, l'avionica diventerà una parte ancora più importante del futuro dell'aviazione.

E il futuro sembra buono per le persone che vogliono lavorare nell'avionica.

Con la necessità di ingegneri avionici altamente qualificati in continua crescita, ci sono opportunità quasi infinite per la crescita personale e professionale.

Quindi, l'avionica è un campo che dovresti esaminare se sei un ingegnere esperto o hai appena iniziato.

Non c'è mai stato un momento migliore per immergersi nell'affascinante mondo dell'avionica, con le sue sfide uniche, la tecnologia all'avanguardia e il ruolo importante nel mondo dell'aviazione.