Ingegneria Aerospaziale

Il corso ha come obiettivo quello di completare la preparazione degli allievi nel campo dell’aerodinamica applicata e di fornirgli i metodi per la risoluzione di problemi aerodinamici.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza dell’aerodinamica applicata, dei relativi metodi di calcolo e della loro formulazione teorica.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di applicare i concetti, acquisti nell’ambito dello studio dei vari fenomeni aerodinamici e dei relativi metodi di calcolo, per l’analisi dell’aerodinamica dei velivoli.

[1.5 CFU] Strato limite: Aspetti fisici, Teoria dello strato limite, Metodi per la risoluzione dello strato limite laminare e turbolento, Lastra piana e casi semplificati, Stabilità, Transizione e Turbolenza dello strato limite, Strato limite compressibile laminare e turbolento, Stabilità in presenza di scambio termico e di effetti della compressibilità.
[1 CFU] Resistenza aerodinamica: Aspetti fisici, Decomposizione fisica dei contributi diretti e indiretti alla resistenza aerodinamica, Metodi per la determinazione della resistenza aerodinamica in casi semplificati, Corpi tozzi, Effetti della rugosità e modifica dello strato limite turbolento.
[1 CFU] Profili alari subsonici: Generazione della portanza, Richiamo della teoria non viscosa linearizzata, Resistenza del profilo alare, Massima portanza del profilo alare e fenomeno della separazione, Profili alari con flusso laminare, Effetto suolo.
[2 CFU] Ali subsoniche: Caratteristiche generali del campo di moto in prossimità dell’ala, Teoria dei piccoli disturbi per l’ala 3D, Effetto suolo, Distribuzione del carico alare, Metodi per la determinazione del carico alare, Resistenza indotta, Dispositivi di estremità alare, Teoria dell’ala a delta, Teoria della superficie portante, Metodi numerici a reticolo di vortici, Metodi numerici a pannelli.
[1 CFU] Profili alari transonici: Teoria non viscosa linearizzata, Effetti della comprimibilità e leggi di similitudine, Legge di similitudine transonica, numero di Mach critico, Comportamento della resistenza e della portanza, Profili shock-less, Profili supercritici, Interazione debole e forte tra onda d'urto e strato limite, Separazione e fenomeno del buffet, Considerazioni sulla progettazione.
[1 CFU] Ali transoniche: Legge di similitudine transonica, Teoria semplice dell'ala a freccia, Effetti della freccia sul numero di Mach critico, Resistenza d'onda, Ala a freccia infinita e finita non viscosa, Strato limite 3D su ali a freccia, Transizione e Separazione, Regola della distribuzione dell'area in transonico.
[1 CFU] Profili alari supersonici: Teoria non viscosa linearizzata, Comportamento della resistenza, della portanza e del momento di beccheggio, Metodo urto-espansione, Resistenza viscosa, Metodo della temperatura di riferimento.
[0.5 CFU] Ali supersoniche: Considerazioni generali sulle ali, Metodo della distribuzione della singolarità, Metodo del flusso conico per ali rettangolari, ali a delta e ali a freccia, Regola della distribuzione dell'area in supersonico.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati.
Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

McLean –Understanding Aerodynamics, Wiley
Anderson –Fundamentals of Aerodynamics, McGrawHill
Katz &Plotkin –Low Speed Aerodynamics, McGrawHill
Pope –Basic Wing and Airfoil Theory, McGrawHill
Bertin &Cummings –Aerodynamics for Engineers, Springer
Vos &Farokhi –Introduction to Transonic Aerodynamics, Pearson
Schlichting –BoundaryLayer Theory, McGrawHill
Drela - Flight Vehicle Aerodynamics, The MIT Press

L’allievo alla fine del corso avrà acquisito conoscenza relativa ai principi di funzionamento, alle
problematiche progettuali e di integrazione dei componenti dell’avionica di bordo di un velivolo. In
particolare, saranno approfondite le problematiche relative alla navigazione aerea. L’allievo dovrà
acquisire capacità di comprensione dei principali aspetti ingegneristici collegati all’utilizzo dei
sistemi inerziali, dei sistemi air data, dei sistemi di radionavigazione aerea e dei sistemi di
navigazione satellitare (GPS, Glonass, Galileo). Saranno anche definiti i concetti di riferimento per
la sorveglianza aerea. Inoltre, dovrà avere padronanza delle tecniche di integrazione delle misure
quali il Filtro di Kalman
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze e gli strumenti metodologici necessari per
progettare, integrare e gestire sistemi avionici di bordo per piattaforme aerospaziali. In particolare,
gli allievi sapranno individuare gli apparati di navigazione, comunicazione, surveillance, situational
awareness e human-machine interface. Di tali componenti acquisiranno conoscenze non solo
relative alla progettazione, ma anche alla certificazione ed alla manutenzione dei componenti.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti dovranno essere in grado di valutare le prestazioni degli apparati in termini di
affidabilità, accuratezza, integrità, robustezza ed applicabilità a specifiche piattaforme aerospaziali
quali velivoli da trasporto, general aviation, velivoli ad ala rotante, sistemi unmanned, velivoli
unmanned di varie dimensioni e velivoli transatmosferici.

Programma-syllabus
Configurazioni dei sistemi avionici.
Display avionici.
Concetti di base della navigazione in prossimità della superficie terrestre.
Navigazione inerziale e relativi sistemi.

• Giroscopi convenzionali. Giroscopi non convenzionali: Giroscopi di Coriolis, Dinamically Tuned Gyro, Giroscopi MEMS, Giroscopi ottici.
• Accelerometri.
• Equazioni della navigazione inerziale.
• Errore della navigazione inerziale.
• Stabilità del canale verticale della navigazione inerziale.
  Sistemi air data.
  Radioassistenze terrestri: NDB, ADF, VOR, TACAN, DME, RNAV. Flight director systems (FDS)
  Sistema di atterraggio strumentale (ILS).
  Microwave landing system (MLS)
  Sistemi per la misura della quota e della velocità riferita al suolo.
• Radar Doppler Altimetro, radio altimetro.
• Laser altimetri.
  Navigazione satellitare e relativi sistemi: GNSS, Sistema GPS, Fonti di errore del GPS. Equazioni di Pseudorange, Diluition of Precision. Integrità: RAIM. Ricevitori multi-frequenza. Ricevitori multi-costellazione. GPS differenziale. Satellite communications (SATCOM); Ground-based augmentation system (GBAS), satellite-based augmentation system (SBAS), European geostationary navigation overlay service (EGNOS), wide area augmentation system (WAAS)
  Navigazione integrata
• Filtro di Kalman.
• Attitude and Heading Reference System AHRS.
• Navigazione integrata GNSS/INS.
• Dead Reckoning DR.
• Integrated Modular Avionics (IMA), layout di sistema
  Sistemi di Bordo a supporto del Controllo del Traffico Aereo
  -Interfacce per Communication Navigation Surveillance (CNS) e altri sistemi
• Surveillance (radar primari e centri di controllo).
• Identification (radar secondari e trasponder).
• Weather avoidance radar
• ATCRBS e mode-S.
• Cenni sul sistema Automatic Dependent Surveillance- Broadcast ADS-B e sul sistema Traffic Collision Avoidance System TCAS.
  Flight management systems (FMSs)
  ARINC communication and reporting
  Sistemi di bordo e cockpit avanzati, tipi e usi delle apparecchiature di test per l'avionica
• Ground Proximity Warning System GPWS;
• Terrain Awareness and Warning System TAWS

“Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione”

Appunti del corso, slides, articoli tecnici e note.
Testi di riferimento:
Collinson, R.P.G., "Introduction to Avionics Systems 2nd edition", Kluwer Acaddemic Publishers,
Boston MA, USA, 2003
Kayton, M., Fried, W.R., "Avionics Navigation Systems", 2nd ed., John Wiley&Sons, 1997
Farrell J. and Barth M., " Aided Navigation: GPS with High Rate Sensors ", McGraw Hill, New York
NY, USA, 2008
Savage P.G., Strapdown Analytics, Strapdown Associates Inc., Maple Plain MN, USA, 2000
Rogers R. M., "Applied Mathematics in Itegrated Navigation Instruments", AIAA Press,
Washington DC, USA, 2000
Merhav, S., "Aerospace Sensor System and Applications", Springer Verlag, Washington DC,
USA,1996
Titterton, D. H., "Strapdown Inertial Navigation Technology", Peter Peregrinus, New York NY,
USA, 1996
Helfrick, A., Principles of Avionics, Avionics Communications Inc., 2009

Fornire gli elementi per effettuare la predizione del moto vario di un velivolo, anche in regime non lineare, e la stima dei carichi strutturali, conseguenti sia alle azioni del pilota sia a perturbazioni esterne (da raffica discreta e continua). Introdurre le moderne tecniche di simulazione del volo con l’ausilio di programmi di calcolo per la soluzione numerica delle equazioni del moto, la rappresentazione grafica del volo, la gestione dei sistemi di comando e controllo. Introdurre i principi della stabilità dinamica longitudinale e latero-direzionale di un velivolo per valutarne le qualità di volo. Gli studenti saranno guidati attraverso un ciclo di esercitazioni alla comprensione degli argomenti.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza delle moderne tecniche di simulazione di volo.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di valutare le qualità di volo attraverso programmi di calcolo per la simulazione delle equazioni del moto.

[1 CFU] Terne di riferimento, derivazione delle equazioni del moto, equilibrio dinamico del velivolo e moto di regime iniziale.
[3 CFU] Analisi della stabilità longitudinale e degli effetti non lineari. Analisi e calcolo dei carichi di manovra. Carichi e risposta del velivolo in aria turbolenta. Soluzione numerica delle equazioni
complete del moto.
[2 CFU] Cenni storici sui simulatori di volo. Caratteristiche dei moderni simulatori di volo. Rappresentazione delle azioni aerodinamiche e propulsive. Rappresentazione grafica degli scenari simulati. Controllo interattivo del moto dell’aeroplano e force feedback sui comandi di volo. Uso di Matlab e Simulink, del C++, e dei metalinguaggi XML e VMRL nella simulazione del volo.
[3 CFU] Equazioni linearizzate del moto di un velivolo. Stabilità dinamica dei velivoli. Moto longitudinale e latero-direzionale. Moti caratteristici di un velivolo. Analisi dei moti di corto periodo, fugoide e dutch roll mediante l’uso di Matlab e Simulink. Qualità di volo relative al moto longitudinale e latero-direzionale.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame in base all’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale e sulla qualità degli elaborati progettuali presentati. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Quaderni di Dinamica del Volo (distribuiti gratuitamente dal docente). Slides del corso e note. Esercizi svolti in forma di progetti in Matlab e Simulink.

L’insegnamento si propone di fornire i concetti fondamentali per comprendere il funzionamento di un sistema economico in prospettiva microeconomica e gli elementi di base dell’organizzazione aziendale.
In particolare, saranno analizzati i modelli che descrivono il comportamento e i processi decisionali dei principali attori economici (consumatori e imprese) e il modo in cui la loro interazione nei mercati determina l’equilibrio.
Inoltre, si analizzeranno le principali funzioni aziendali e i criteri di scelta della struttura organizzativa più appropriata, con particolare riferimento alle organizzazioni operanti nel settore aerospaziale.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di conoscere i concetti fondamentali della teoria del consumatore e del produttore; di comprendere gli strumenti metodologici di base necessari per analizzare il comportamento dei singoli attori economici e descrivere i rispettivi processi decisionali di allocazione delle risorse (limitate). A partire da tali conoscenze, lo studente dovrà essere in grado di comprendere le connessioni causali tra i risultati di tali scelte e la determinazione delle funzioni di domanda e di offerta. Inoltre, dovrà comprendere come interagiscono gli attori nei mercati e come si determinano gli equilibri. Infine, dovrà acquisire i concetti fondamentali dell’organizzazione aziendale, con particolare riferimento alle principali funzioni e alle possibili strutture organizzative.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Sulla base delle conoscenze acquisite lo studente dovrà essere in grado di interpretare il comportamento degli attori economici e prevedere gli effetti determinati dalla loro interazione nei singoli mercati. Lo studente dovrà dimostrare di comprendere le logiche alla base del funzionamento dei mercati e il ruolo che può esercitare lo Stato nelle dinamiche di determinazione dei prezzi e di controllo delle quantità scambiate. Infine, dovrà saper applicare le conoscenze acquisite all’interpretazione di fenomeni reali, analizzando l’andamento dei mercati nei settori di interesse e comprendendo l’organizzazione interna dell'azienda, con riferimento alle sue funzioni e alla sua struttura organizzativa .

Introduzione all’economia: l’economia ed i sistemi economici, approccio costi-benefici alle decisioni.
La domanda e l’offerta: le curve della domanda e dell’offerta, equilibrio di mercato e processo di aggiustamento verso l’equilibrio, determinanti della domanda e dell’offerta.
Teoria del Consumatore: le preferenze del consumatore, funzioni di utilità, il problema di scelta del paniere ottimo: formalizzazione e risoluzione, curva di domanda individuale e curva di mercato, elasticità della domanda al prezzo.
Teoria del Produttore: la funzione di produzione nel breve periodo e nel lungo periodo, rendimenti di scala, i costi di produzione nel breve e nel lungo periodo.
Mercati : classificazione, concorrenza perfetta, monopolio.
Elementi di organizzazione aziendale: le funzioni aziendali, le strutture organizzative, criteri per la scelta della struttura organizzativa.

Prova scritta e orale. La prova scritta prevede quesiti in forma di risposte aperte ed esercizi numerici. L’esito della prova scritta è vincolante ai fini dell'accesso alla prova orale. Il voto finale sarà ottenuto aggregando le valutazioni delle singole prove.

• Varian H.R., Microeconomia Ed: Cafoscarina
• Dispense e slide a cura del docente

Scopo del corso è quello di fornire all’allievo i mezzi per rispondere alla domanda di lavoro nel settore della Fluidodinamica Computazionale (CFD). Il corso fornisce i fondamenti razionali della Fluidodinamica Numerica che poggiano su di una base di conoscenze di analisi matematica, algebra lineare, metodi numerici e meccanica dei fluidi. L’allievo acquisirà gli strumenti che gli consentiranno di valutare le potenzialità e i limiti dei codici commerciali utilizzati in Fluidodinamica Computazionale, al fine di permettergli un uso consapevole degli stessi.
L’allievo avrà modo di comprendere le problematiche lineari e quelle non lineari tipiche del trattamento numerico delle Equazioni di Navier-Stokes, esercitandosi sia nella costruzione di codici alle Differenze Finite (DF) che nell’utilizzo di software open source.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza delle architetture dei comuni algoritmi di calcolo per la fluidodinamica computazionale.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di condurre in autonomia un’analisi fluidodinamica con software di simulazione numerica e di saper analizzare criticamente i relativi risultati.

[3 CFU] Richiami di algebra lineare: spazi vettoriali a dimensione finita, matrici come operatori lineari, decomposizioni matriciali, autovettori ed autovalori, norme matriciali e norme indotte. Fondamenti di metodi iterativi per la risoluzione di sistemi lineari: applicazioni alla risoluzione numerica di equazioni ellittiche. Richiami sul metodo alle Differenze Finite (DF) per problemi di natura ellittica, parabolica e iperbolica.
[3 CFU] Risoluzione numerica delle equazioni di Navier-Stokes (NS) per moti incompressibili: metodi di proiezione e Problema Inverso del Calcolo Vettoriale. Trattamento numerico dei termini convettivi nelle NS incompressibili mediante tecniche alle differenze finite e ai volumi di controllo. Analisi delle proprietà di conservazione delle discretizzazioni. Metodi funzione di corrente-vorticità e Harlow-Welch e loro generalizzazioni. Cenni ai metodi di ordine elevato e ai metodi spettrali.
[3 CFU] Simulazione numerica di flussi compressibili a basso Mach: schemi kinetic energy preserving. Problematiche della simulazione di flussi con discontinuità. Leggi di conservazione iperboliche non lineari. Soluzioni deboli e proprietà delle discretizzazioni numeriche shock capturing. Proprietà di monotonia, TVD e teorema di Lax-Wendroff. Principi di costruzione dei flussi numerici per le Equazioni di Eulero nel caso 1D.

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione

C. Meola, G. de Felice, Fondamenti Lineari per la Fluidodinamica Numerica. L’Ateneo, Napoli. (1996).
H. Lomax, T. H. Pulliam, D. W. Zingg, Fundamentals of Computational Fluid Dynamics, Springer (2013).
C. Hirsch, Numerical Computation of Internal and External Flows. Butterworth-Heinemann (2007).
R. J. Leveque, Finite volume methods for hyperbolic problems. Cambridge University Press (2002).
Appunti e materiale didattico distribuito dal docente. Prototipi di codici di calcolo illustrati durante le
esercitazioni.

Gli obiettivi formativi del corso sono costituiti dall’acquisizione e dalla consapevolezza operativa di concetti matematici e di risultati fondamentali dell'Analisi Matematica, in vista delle tipiche applicazioni nell’ambito della Ingegneria e nella modellazione matematica.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza di strumenti matematici avanzati per la risoluzione di problemi ingegneristici.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di saper sviluppare una modellazione matematica di tipici problemi dell’ingegneria.

[1 CFU] Richiami sui numeri complessi. Funzioni elementari nel campo complesso. [1 CFU] Serie di potenze. Funzioni analitiche. Trasformazioni conformi. Integrali di linea di funzioni di variabile complessa. Sviluppo in serie di Taylor. Sviluppo in serie di Laurent. [2 CFU] Residui e applicazioni al calcolo di integrali. Cenni sulla misura e sull’integrazione secondo Lebesgue. Serie di Fourier; convergenza puntuale e convergenza in media quadratica, diseguaglianza di Bessel. Trasformata di Fourier: definizione e proprietà formali; antitrasformata. [2 CFU] Trasformata di Laplace: definizione; esempi notevoli di trasformata di Laplace; proprietà formali; antitrasformata; uso della trasformata di Laplace nei modelli differenziali lineari. [1 CFU] Problemi ai limiti per equazioni differenziali omogenee e non. Identità di Green. [1 CFU] Modellazione matematica: esempi classici. Equazione di Laplace; equazione del calore; equazioni delle onde. Equazioni differenziali alle derivate parziali del primo ordine. Classificazione delle equazioni differenziali alle derivate parziali del secondo ordine. Curve caratteristiche. [1 CFU] Elementi di calcolo delle variazioni.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti posti. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

[1] A. Alvino, Analisi Matematica III, Appunti (vedi sezione "Materiale del corso"del sito webdocenti).
[2] G.C.Barozzi, Matematica per l’Ingegneria dell’Informazione, Zanichelli.
[3] A.Ferreo, F. Gazzola, M.Zanotti, Elements of Advanced Mathematical Analysis for Physics and Engineering, Esculapio.
[4] F.Gazzola, Advanced Differential Equations for Mathematical Engineers, Esculapio.
[5] S.Salsa, Equazioni a derivate parziali. Metodi, modelli e applicazioni. Springer.
[6] I.Stewart, D. Tall, Complex Analysis, Cambrige University Press.

Il corso si propone di riprendere e sviluppare alcuni argomenti della meccanica analitica per fornire gli strumenti di base per la comprensione delle problematiche che si presentano nel funzionamento delle macchine dinamiche comunemente adottate in ambito industriale.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente sarà in grado di condurre in autonomia l'analisi del funzionamento dei sistemi meccanici più diffusi in ambito industriale e di scegliere la soluzione più appropriata tra quelle disponibili.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente sarà in grado di analizzare i sistemi meccanici più comuni adottati in ambito industriale.

Macchine e meccanismi, coppie cinematiche, gradi di libertà, classificazione delle forze, sistemi equivalenti, sistemi ridotti, resistenze passive, rendimento meccanico.
Studio di meccanismi: meccanismi con camma, manovellismo di spinta, quadrilatero articolato, glifo, catene cinematiche aperte con esempi di meccanismi adottati per i carrelli di atterraggio retrattili e per quelli adottati per le sospensioni dei rover spaziali.
Bilanciamento di organi rotanti. Velocità critiche flessionali e torsionali.
Elementi di meccanica del veicolo: contatto della ruota su suolo (preparato e non preparato); dinamica longitudinale, laterale e verticale del veicolo; escursione delle ruote nella fase di atterraggio dei velivoli; ruota girevole, fenomeno dello shimmy; veicoli adottati per le esplorazioni spaziali.
Elementi di macchine: ruote di frizione, ruote dentate, rotismi ordinari ed epicicloidali, trasmissioni con cinghia, cuscinetti, freni.
Curva caratteristica meccanica; regolazione e stabilità delle condizioni di regime di un gruppo di macchine.

La commissione d'esame assegna il voto finale giudicando l'adeguatezza delle risposte al test d'esame

Appunti disponibili sul sito del dipartimento e forniti sul Team del corso; Mooc su: https://www.federica.eu/. a) Meccanica applicata alle macchine; b) Meccanica applicata alle macchine – parte seconda
È consigliata la consultazione dei seguenti testi:

• A.R. Guido, L. Della Pietra - Lezioni di meccanica delle macchine – CUEN.
• L. Della Pietra – Meccanica Applicata alle Macchine – EdiSES.
• M. Callegari, P. Fanghella, F. Pellicano - Meccanica Applicata alle Macchine – Citta Studi Ed.

L’obiettivo del corso è fornire agli studenti concetti, metodologie e strumenti utili a sviluppare analisi di affidabilità e manutenibilità di componenti e sistemi complessi, nonché alla valutazione dei rischi, anche economici, connessi al loro uso, alla loro gestione e alla loro progettazione.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Al termine del corso si attende che lo studente abbia acquisito la capacità di affrontare le seguenti problematiche: valutare l’affidabilità di unità e sistemi tecnologici; scegliere politiche di manutenzione.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso si attende che lo studente abbia acquisito la capacità di affrontare le seguenti problematiche: effettuare verifiche di affidabilità e collaudi di durata; valutare i rischi; valutare il costo per ciclo di vita di unità tecnologiche.

[1,5 CFU] Affidabilità delle unità non riparabili. Definizione di affidabilità. Variabile aleatoria tempo al guasto. Funzione affidabilità, funzione inaffidabilità, funzione densità di probabilità di guasto e tasso di rischio. Affidabilità di dispositivi usati. Vita media e funzione vita media residua. Modelli di affidabilità: Esponenziale. Weibull, Lognormale Normale e Gamma. Popolazione mista. Modello dei guasti concorrenti. Modello sollecitazione resistenza. Trasformazione di variabili aleatorie. Statistiche ordinate. Detta method. Calcolo dell’affidabilità di sistemi complessi non riparabili. Schemi a blocchi di affidabilità e loro risoluzione. Sistemi serie, parallelo, stand-by, parallelo parziale e parallelo a carico ripartito. Schemi non riducibili: metodo della probabilità condizionata e metodo dell’albero dei guasti. Ripartizione dell’affidabilità.
[1,5 CFU] Affidabilità delle unità riparabili. Processi stocastici puntuali. Processo di conteggio. Variabili aleatorie tempo al guasto, tempo tra i guasti e tempo di attesa del prossimo guasto. Funzione media, funzione tasso di accadimento dei guasti, funzione intensità e funzione affidabilità. Processo Omogeneo di Poisson, Processo Non Omogeneo di Poisson. Processo di Rinnovo, catene e processi di Markov. Disponibilità.
[1,5 CFU] Procedure inferenziali. Metodi statistici per l’analisi di dati di guasto di unità non-riparabili: campionamento completo e campionamento censurato, stimatori non parametrici dell’affidabilità, stimatori di massima verosimiglianza e carte di probabilità. Metodi statistici per l’analisi di dati di guasto/riparazione di unità riparabili. Test di Laplace e test Mil. Metodi grafici. Metodo della massima verosimiglianza.
[1 CFU] Analisi economica dei guasti. Politiche di manutenzione. Manutenzione correttiva, manutenzione per età, manutenzione a blocchi e Manutenzione su condizione. Costo per ciclo di vita. Analisi del rischio. [0,5 CFU] Seminari RAMS (Reliability, Maintainability, Safety, FMEA, FMECA).

Il voto è formulato dalla commissione d’esame sulla base dell’esito della prova scritta e dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Dispense distribuite dal docente.
P. Erto, 2008, Probabilità e statistica per le scienze e l’ingegneria, 3a edizione, McGrawHill.
Altri testi consigliati: P. O'Connor, A. Kleyner, 2012, Practical reliability engineering, 5Th edition, Wiley.
G. Yang, 2007, Life Cycle Reliability Engineering, John Wiley &Sons.

The course is aimed at introducing the methods of space flight dynamics that are applied to real space systems. Starting from the basic knowledge linked to two-body mechanics, several topics will be covered in depth, including orbit perturbations analysis and propagation methods, orbital maneuvers, orbit maintenance approaches, and interplanetary trajectories. Special emphasis will also be given to the study of relative dynamics in space and its application to distributed space systems, and to autonomous rendezvous and docking in missions such as on orbit servicing and active debris removal.
Conoscenza e capacita' di comprensione: The student should achieve an adequate knowledge of methods and phenomena related to space flight dynamics
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: The student must demonstrate that he/she is able to apply the concepts acquired in the study of the space flight dynamics with specific reference to orbital maneuvers, orbit maintenance, relative dynamics in space, orbit design

[1 CFU] Orbital maneuvers and launch constraints
[1 CFU] Fundamentals of orbit determination and estimation, introduction to space surveillance
[3 CFU] Orbit perturbations analysis:

• General and special perturbation techniques. Orbit propagation methods and tools.
• Perturbation effects on different classes of Earth orbits.
  [1 CFU] Orbit maintenance for LEO and GEO satellites
  [2 CFU] Relative motion in space:
• Hill's equations and advanced mathematical models.
• Formation flying, on orbit monitoring, rendezvous and docking.
  •Spaceborne collision avoidance strategies.
  [1 CFU] Fundamentals of interplanetary trajectories.

The section will be completed in accordance with the forthcoming PQA Guidelines

Slides, lecture notes, technical papers. Main textbooks: D.A. Vallado, Fundamentals of Astrodynamics and Applications, 4th ed., Springer Space Technology Library, 2013. R. R. Bate, Fundamentals of Astrodynamics, Dover Publications, 1972. V.A. Chobotov, Orbital Mechanics, AIAA Education Series, 2002.

Il corso ha l’obiettivo di fornire i concetti essenziali per il calcolo numerico agli elementi finiti, sia per la statica che per la dinamica strutturale. Sono presentati gli elementi di base per la discretizzazione e la modellazione delle tipologie strutturali di interesse aerospaziale per consentire ai futuri ingegneri aerospaziali la capacità di analizzare e risolvere il comportamento statico e dinamico delle strutture tipiche aerospaziali con esempi di specifiche applicazioni pratiche. Sono altresì affrontate le problematiche legate alla valutazione del comportamento non-lineare delle strutture, sia dal punto di vista statico che dinamico, tenendo in conto sia le non linearità geometriche, che quelle connesse al comportamento non lineare dei materiali.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Conoscenza e capacità di comprensione Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza delle comuni metodologie per l’analisi statica e dinamica, lineare o non-lineare, di strutture aerospaziali.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di applicare conoscenza e comprensione Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di condurre in autonomia un’analisi statica e dinamica dei tipici elementi strutturali dell’ingegneria aerospaziale e di saperne, quindi, sviluppare una corretta progettazione.

Il comportamento statico delle strutture con il metodo degli elementi finiti. Modellazione e discretizzazione. Il calcolo e l’assemblaggio della matrice di rigidezza. Il calcolo della sollecitazione e la verifica di resistenza. Gli elementi monodimensionali, bi- e tri-dimensionali. Gli elementi isoparametrici.
Introduzione alla Dinamica delle Strutture. Modelli a caratteristiche concentrate. Modelli continui. Principio di Hamilton. Equazioni di Lagrange. Equazioni del moto delle vibrazioni libere in coordinate generalizzate e modali e loro soluzione con l’approccio dell’Analisi Modale. L’ortogonalità dei modi propri.
Lo smorzamento nelle strutture. Modelli di smorzamento. Analisi modale reale e complessa.
Risposta Dinamica delle strutture a varie tipologie di forzanti (periodiche, transitorie e random). La soluzione delle equazioni del moto con approccio diretto e con approccio modale.
Similitudini strutturali con applicazioni a modelli modali.
Cenni alle problematiche generali di un problema non-lineare. Introduzione ai metodi di analisi non lineare. Non linearità nella relazione tensioni-deformazioni (plasticità, creep, etc.). Non linearità nella relazione deformazione-spostamenti (Problemi di non linearità geometrica) per piastre sottili a comportamento misto. La schematizzazione delle non linearità dei materiali. Matrice geometrica. Matrice di rigidezza tangente. Analisi e confronti con i casi di comportamento lineare.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della prova scritta e dell’elaborato finale. Ognuno pesa per un 50%.
Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

• Appunti delle lezioni
• Cook R.D., Malkus D.S., Plesha M.E., Witt R.J., “Concepts and Applications of Finite element Analysis”, 4th edition, John Wiley & Sons, Inc., 2002

Lo scopo del corso e l'introduzione all'aerodinamica dell'ala rotante e in particolare allo studio di eliche, rotori ed aeromotori (turbine eoliche). Sono curati sia gli aspetti teorici che tecnici, che portano lo studente all'esperienza diretta della progettazione. Il corso prevede lo svolgimento di esercitazioni che richiedono l'utilizzo di software open source, tavole elettroniche (Excel), programmi in python e l'utilizzo del software commerciale ANSYS-Fluent versione pubblica per studenti.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Capacità di progettazione e comprensione delle prestazioni di eliche rotori e turbine eoliche.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovra dimostrare di essere in grado di progettare e valutare la performance aerodinamica di eliche, rotori e aeromotori con l’ausilio di opportuni software commerciali o open source.

[3 CFU] Aerodinamica dell'elica. Il modello di disco attuatore. Teoria impulsiva semplice e generale. Induzioni assiali e rotazionali ottime. Il sistema vorticoso dell’elica. Teoria generale dell'elemento di pala. Una condizione di ottimo approssimato. Effetto del numero finito di pale. Progetto dell'elica. Eliche intubate. Teoria impulsiva in regime comprimibile. Un modello numerico di disco attuatore in regime comprimibile.
[2CFU] Aerodinamica del rotore. Teoria impulsiva per il rotore in hovering. Teoria dell'elemento di pala per il rotore in hovering. Rotore ideale e ottimo. Il rotore reale. Cifra di merito. Autorotazione. Curve di funzionamento in salita e discesa assiale. Effetto suolo in hovering. Teoria impulsiva in volo traslato. Curve di funzionamento. Potenza parassita in volo traslato. Stima della potenza necessaria. Necessita del rotore articolato. Passo ciclico e collettivo. Dinamica della pala. Coefficienti di flappeggio. Velocita effettive e forze aerodinamiche. Potenza in volo traslato. Calcolo dei coefficienti di flappeggio. Cenni sulle configurazioni elicotteristiche. Prestazioni dell’elicottero.
[1CFU] Aerodinamica degli aeromotori. Caratteristiche delle turbine. Limite di Betz. Coppia e potenza ottime per un aeromotore ad asse orizzontale. Geometria della pala. I profili delle pale. Curve caratteristiche e prestazioni delle turbine. Concentratori di vento. Alette di estremita. Aeromotori ad asse verticale. Turbine ad azione differenziale. Turbine tipo Darreius.

Il voto e formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della prova scritta e dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Lo studente sviluppera dei progetti al calcolatore come esercizi numerici. Il voto finale e, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Lezioni di Aerodinamica dell’ala rotante di Renato Tognaccini, disponibili online.

L'obiettivo del corso è introdurre gli studenti ai problemi legati all'interazione tra aerodinamica, forze d'inerzia e forze elastiche in una struttura flessibile, e ai fenomeni fisici che ne possono derivare. Il corso si baserà sulle conoscenze del metodo degli elementi finiti e dell’aerodinamica delle superfici portanti, per poi approfondire i metodi dell’aeroelasticità sia dal punto di vista numerico che sperimentale. Attraverso la presentazione di applicazioni tratte dai programmi di certificazione di aeromobili reali, il corso si propone di familiarizzare gli studenti con gli approcci industriali attualmente utilizzati per affrontare le instabilità aeroelastiche, i carichi statici/dinamici e l’ottimizzazione multidisciplinare delle strutture flessibili.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una conoscenza adeguata dei metodi e delle procedure utili all'analisi e verifica del comportamento aeroelastico dei velivoli.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito padronanza delle tecniche numerico/sperimentali utili alla valutazione della stabilità aeroelastica (statica e dinamica) dei velivoli e dei carichi da manovra e da raffica in conformità ai requisiti di aeronavigabilità CS-25.

• Modulo 1 [ 2CFU]. Dinamica di sistemi a uno e a più gradi di libertà. Vibrazione di sistemi continui. Metodo degli elementi finiti e analisi modale. Introduzione all'aerodinamica instazionaria. Il metodo del reticolo di doppiette (Doublet Lattice Method). Equazione generale dell'aeroelasticità dinamica.
• Modulo 2 [2 CFU]. Derivazione dell'equazione di stabilità aeroelastica. Metodi per la valutazione della velocità di flutter. Approccio di certificazione a flutter. Definizione del bilanciamento delle superfici di controllo. Approssimazione quasi-statica delle forze aerodinamiche instazionarie.
• Modulo 3 [2 CFU]. Aeroelasticità statica. Valutazione della velocità di divergenza. Valutazione della velocità di inversione dei comandi. Il metodo degli extra-modi per l'introduzione di modi di controllo nell'equazione aeroelastica dinamica/quasi-statica. Aeroelasticità delle strutture adattive. Introduzione ai problemi non lineari in aeroelasticità. Carichi statici e dinamici su velivoli elastici.

Analisi del livello di competenza raggiunto dallo studente in riferimento agli approcci e alle metodologie utili alla valutazione dell comportamento aeroelastico dei velivoli.
Esercizi (facoltativi, ma valutati positivamente ai fini del voto finale).

Slides delle lezioni.
Bisplinghoff R. L., Ashley H., Halfman R. L., Aeroelasticity, Dover Publications, 1996.
Wright J. R., Cooper J. E., Introduction to Aircraft Aeroelasticity and Loads, John Wiley &Sons, Ltd. 2007.

This course is intended to provide a basic knowledge of scientific and engineering problems related to the aerospace systems for earth observation, with particular reference to airborne and spaceborne high resolution sensors, both in the electro-optical and microwave region of the electromagnetic spectrum, and to space remote sensing mission analysis and design.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Students should learn the basic concepts of earth observation by systems based on aerospace remote sensors.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Students should learn the drivers for designing aerospace remote sensing systems with reference to the common engineering problems associated with earth observation.

[2 CFU] Basics of physics of remote sensing. Basics of atmospheric effects on radiation propagation and atmospheric windows. Basics on spectral properties and spectral signatures of natural and man-made targets. Impact on spectral band selection of remote sensors. Examples.
[2 CFU] Passive electro-optical systems, basics of radiometry and optics, telescopes, detectors. Amplitude and Phase Modulation Transfer Functions and geo-radiometric resolution. Multispectral and hyperspectral systems. Data acquisition and basics of digital processing. Radiometric Calibration, Geometric Calibration, Image Registration and Georeferencing.
[2 CFU] Active microwave systems, pulse, Doppler and chirp radar, side-looking radar. Basics on antenna pattern and radar equation for point and extended targets. Synthetic aperture radar (SAR), geometrical issues and range and azimuth resolutions, range-Doppler analogy, Pulse Repetition Frequency, ambiguity. Basics on chirp compression and SAR processing.
[1 CFU] SAR Interferometry, basics of interferometric processing. Examples of possible solutions and system design.
[2 CFU] Mission analysis of space remote sensing systems, sunsynchronous orbits, repetition factor and coverage patterns, pointing maneuvers, factors affecting orbit and pointing design. Constellations. Examples. Elements on Ground Stations

The final grade is formulated by the Examination Committee according to the scores achieved by the student in the written exam and according to the successive discussion during the oral exam. The final evaluation is discussed and highlighted to each student

T. M. Lillesand et al., “Remote Sensing and Image Interpretation”, J. Wiley &Sons, 2004.
A. V. Oppheneim et al., “Signals and Systems”, Prentice Hall, 1997.
F. T. Ulaby et al., “Microwave Remote Sensing Active and Passive”, Addison-Wesley, 1981.
A. Moccia, “Synthetic Aperture Radar”, Encyclopedia of Aerospace Engineering, J. Wiley &Sons, 2012.
K.I. Duck et al. “Orbital Mechanics for Remote Sensing”, in Manual of Remote Sensing, American Society of Photogrammetry, Virginia, Vol. 1, 1983.

This course will provide a complete overview about Air Traffic Management and Air Traffic Control systems and procedures. In this framework, the aircraft is considered a component of a global traffic scenario at national, continental, and intercontinental level. The main topic discussed in the course can be summarized as follows: i) Regulations; ii) Surveillance; iii) Navigation; iv) Operations; v) Weather and environmental issues; vi) Advanced topics: UAS integration, PBN, Airport Automation, and modernization. Since Air Traffic Management is developing several innovations in the last few years, a large analysis of future most important changes will be presented at the end of the course. It includes all topics accounted in the main innovation projects worldwide, i.e. Next Gen in the US and SESAR in Europe. Moreover, this course will give students knowledge of Aeronautical Communications System and Air Routes. Theoretical, technological, design, installation and operational issues will be addressed. Course aims at enabling students to manage at system level Voice Communications, Digital Communications, Aircraft Trajectory Prediction, and Mission Path Planning.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Students should learn the basic elements for air traffic management and for traffic control systems and procedures.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Students will be able to apply the operational issues and design information for the management and control of air traffic.

[3 CFU] ATM fundamentals: System Structure, Basic Procedures; Operational Rules. ADS-B and its other associated services such as FIS-B, TIS-B and multilink. Collision Avoidance, TCAS. PBN-Performance-Based Navigation: RNAV and RNP. System Modernization: Next Gen and Sesar. [3 CFU] Operations: Airport and Terminal Operations; En route Operations; Oceanic Operations; Weather and environmental issues; ATM System Modeling; Aircraft trajectory prediction; Airport Automation: ASMGCS; [3 CFU] Basics of radio communications. Regulations and standards for aeronautical radio communications. Voice radio links; Data radio links, two-way data link. CNS hosting functions, external communication system; Controller–pilot data link communications (CPDLC). Air routes: Definition of air routes and flight planning; Geodesics as paths over the Earth ellipsoid. Basics of UAS traffic management and integration.

“Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione” “The section will be completed in accordance with the forthcoming PQA Guidelines"

Course slides and lecture notes.
Reference textbooks:
Nolan, M.,S., Fundamentals of Air Traffic Control, Cengage Learning.
Kayton, M. and Fried, W.R., Avionics Navigation Systems, Wiley-Interscience.
Spitzer, C.R., and Ferrell, U., Digital Avionics Handbook, CRC Press. Helfrick, A., Principles of Avionics, Avionics Communications Inc.. Ashford, N.J.
Stanton, H.P.M., and Moore, C.A., Airport Operations, McGraw-Hill Professional Publishing.
Tooley, M. and Wyatt, D., Aircraft Communications and Navigation Systems. Principles, Maintenance and Operation.
Routlege. Stacey, D., Aeronautical Radio Communication Systems and Networks, John Wiley and Sons.

The course will show a complete and organic methodology for the preliminary design of transport aircraft. Starting from the design requirements, all problems concerning design of airplane components and the design of the complete aircraft will be shown. A software tool for preliminary sizing of aircraft is demonstrated. Application, methods, and data to enable case studies of subsonic aircraft design are provided and students will develop in group the preliminary design of a transport aircraft also enhancing their soft skill and team-working capabilities.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Students should learn the basic methodologies which rule the preliminary design of an aircraft.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Students will be able to develop a multidisciplinary optimization for the preliminary sizing of a transport aircraft.

[1 CFU] Aircraft design process and phases. Certification rules and impact on the design. Overall configuration. Design requirements. Preliminary design and optimization. Different configurations and arrangements. Propulsion and engine position. [4 CFU] Preliminary sizing (aircraft weights, wing area and installed thrust). Wing Design. Flight performances, cruise speed. Drag divergence and buffeting. High-lift system design. Stall speed. Take-off and Landing. Fuselage design. Drag polar estimation. Flight performances calculation. Range (propeller and jet). Block speed. Pay-load Range diagram. Direct Operative Costs (DOC). Optimal range and speed. [4 CFU] Transport efficiency. Aileron efficiency and design. Aircraft weight estimation. Weight and balance. Landing gear design. Tail design for stability and control. Longitudinal stability and control. Horizontal plane design. Stick fixed and stick free stability (neutral point). Stick force. Maneuvering stability. Directional stability and control. Vertical tailplane design. Minimum control speed (VMC). Adverse yaw. Lateral stability and dihedral effect. Aircraft cost, safety and environmental issues.

Examination consists of a written essay on two assigned topics (i.e. design of the wing, design of the vertical tail). Evaluation of student’s capabilities concerning synthesis, link among different topics and design procedures. The development of the group design project gives an additional score (it is not mandatory).

Slides and course notes. The students will be also working with a specific software called ADAS for aircraft preliminary design.

The course discusses all aircraft on-board systems that are needed to develop a professional aircraft. Principle of operation and application examples will be presented. All development phases will be considered, such as design, manufacturing, integration, and maintenance.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Students should learn the fundamental components of aircraft on-board systems.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Students will be able to design aircraft on-board systems with reference to manufacturing, integration and maintenance issues.

This course is included in the curriculum aimed at acquiring basic knowledge and skills in the field of aircraft maintenance (ref. regulation for Aircraft Maintenance Licence).
[1 CFU] Air Conditioning and Cabin Pressurisation System.
[1 CFU] Electrical Power System. Equipment and Furnishings, Cabin mass memory system, Cabin monitoring system, Miscellaneous cabin system, In-flight Entertainment System. Fire Protection System and Portable Fire Extinguisher.
[1 CFU] Flight Controls System. Fuel Systems, Inert Gas Systems, lubricants and fuels. Hydraulic Power System and servicing.
[1 CFU] Ice and Rain Protection System, traditional and electric anti-icing/de-icing. Landing Gear. Lights.
[1 CFU] Oxygen System. Pneumatic/Vacuum System. Water/Waste System.
[1 CFU] On Board Maintenance Systems. Emergency Management System.

Two questions will be asked to the student, each of which will have a mark from 0 to 30. The evaluation will take into account the methodological rigor, clarity and synthesis indicators. The final mark will be the arithmetic average of the marks for the single questions. For honors, all questions must be achieved with a mark of 30.

Course notes and slides.
Moir I. and Seabridge A., Aircraft Systems: Mechanical, Electrical and Avionics Subsystems, John Wiley and Sons, 2008.
Moir I. and Seabridge A., Design and Development of Aircraft Systems, John Wiley and Sons, 2004.
Clark C., Aircraft Fuel Systems, John Wiley and Sons, 2009.
Seabridge A. and Morgan S., Air Travel and Health: A Systems Perspective, John Wiley and Sons, 2010.
Tooley M. and Wyatt D., Aircraft Electrical and Electronic Systems – Principles, Maintenance, and Operations, Elsevier, 2009.

The course will focus on aircraft operations, giving a better understanding of the organization of a flight operations department, management systems and human factors application as it relates to organizational structure inside operations department at an Airline Operations Centre. The key topics that are covered during this course include: Regulatory framework and IOSA, flight operations department and it’s environment, flight and route planning, operation and direct and indirect operative costs, ground performance and operations, some maintenance considerations, life-cycle costs and environmental issues and environmental impact (including pollution and airport noise measurement), sustainability and safety (Safety Management System). Some additional topic will deal with flight accident and human factors in flight operations.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Students should learn the basic principles which guide the operation of the aircraft, the organization of an airline fleet and some basic principles about operational costs, life-cycle costs, emissions, environmental impact, sustainability and safety.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Students will be able to evaluate the operational costs and estimate the environmental impact at aircraft level and fleet level.

[0.5 CFU] Historical Perspective, first airlines, early regulations, aircraft technology, deregulation, airline industry today. Air traffic and air transportation. Factors driving global air transportation, forecasting air travel demand, new route example.
[1.5 CFU] Route structure and flight planning. Point to point, hub and spoke, Legal, Financial, and Capacity Restrictions, Hub Airport Requisites. Flight planning. ETOPS. Contingency fuel. Point of equal time (PET), point of safe return (PSR). Flight Scheduling: Construction of flight schedules is the starting point for all other airline optimization problems. Fleet design and optimization. Low-cost vs normal airline, business model, cargo airlines. Fleet decomposition. Modern and evolving airline strategies. Fleet Assignment: Airlines typically operate a number of different aircraft, each having different characteristics, seating capacity, landing weights, and crew and fuel costs. Aircraft Routing: This chapter presents the process of assigning individual aircraft to fly each flight segment assigned to the fleet. Ground performance and operations. Take-off and landing capabilities. Flight manual. Airport infrastructure. Aircraft load planning and control. Weight definitions and limitations. Ramp operations.
[2.5 CFU] Operations and Costs. Some small notes on Maintenance operations. Maintenance intervals and planning. Maintenance costs. Pay-load/Range, transport work, transport power, transport efficiency, total operative costs, direct operative costs (DOC) and indirect costs. Example of application for several aircraft category. Fuel Management Systems: This chapter introduces jet fuel cost, hedging strategies, case study, and a mathematical model for fuel tankering.
[1.5 CFU] Environmental considerations. Life-cycle costs, environmental impact and sustainability (some reference to modern hybrid/electric aircraft). Life cycle analysis, life cycle cost, aircraft emissions, noise trajectories and noise footprint. Operational safety. Some notes on flight accident and safety.

Examination consists of an oral examination with several questions.

Slides and course notes.
· Massoud Bazargan, “Airline Operations and scheduling”
AIRBUS Flight Operations
https://www.youtube.com/watch?v=zs_k60QbWVk
Flight Operation Officer An Introduction
https://www.youtube.com/watch?v=3thX2RIsn1k

In questo corso si esamineranno le metodologie chimiche innovative utili per lo studio delle principali problematiche di sostenibilità ambientale connesse con lo sviluppo e l’utilizzo dei materiali funzionali per applicazioni aerospaziali ed energetiche, al fine di fornire allo studente gli strumenti critici per affrontare tali sfide negli ambiti dell’ecosostenibilità e dell’economia circolare.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza delle principali metodologie chimiche per lo sviluppo di materiali funzionali in ambito aerospaziale ed energetico.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di conoscere e quindi analizzare i parametri essenziali che controllano i fenomeni chimici che sono alla base della progettazione e sviluppo di materiali funzionali in ambito aerospaziale ed energetico.

[2,5 CFU] Le fonti energetiche. Il ciclo del carbonio. Origine e classificazione dei combustibili fossili. La composizione chimica e le caratteristiche chimico-fisiche dei costituenti del petrolio. Biocombustibili e propellenti di nuova generazione. I parametri che controllano una trasformazione chimica: aspetti termodinamici e cinetici. Gli effetti energetici legati alla reazione di combustione: potere calorifico inferiore e superiore. La stechiometria delle reazioni di combustione: rapporto aria/combustibile di una miscela, rapporto stechiometrico, indice d’aria, rapporto di equivalenza, limiti di infiammabilità e temperatura di autoaccensione di una miscela. I principali modelli cinetici per la combustione degli alcani. Le emissioni di inquinanti associate alla reazione di combustione di un idrocarburo: inquinanti primari, secondari, smog fotochimico, particolato. Principali tecniche di abbattimento degli inquinanti.
[1,5 CFU] Solidi cristallini ed amorfi. Struttura elettronica dei solidi: conduttori, semiconduttori e isolanti. Difetti dei solidi. Metodologie chimiche per la sintesi di solidi nanostrutturati e principali tecniche di caratterizzazione. Solidi nanostrutturati con proprietà: antimicrobiche, idrofobiche, ossidanti, di resistenza fotochimica e termica, di resistenza alla fiamma.
[2 CFU] Progettazione e sviluppo di materiali per la produzione e l’accumulo di energia: celle a combustibile; celle fotovoltaiche e processi elettrochimici di nuova generazione. Materiali per la produzione e lo stoccaggio di idrogeno, lo sviluppo e l’efficientamento di batterie a ioni di litio.
[1,5 CFU] Polimeri sintetici e meccanismi di polimerizzazione. Materiali polimerici e compositi avanzati multifunzionali. Nanocompositi multifunzionali contenenti “smart materials” e con proprietà meccaniche peculiari di recupero forma. Il riciclo delle materie plastiche in ambito aerospaziale. Compositi strutturali a matrice termoindurente riciclabili, sostenibili e ad alte prestazioni.
[1,5 CFU] Tecniche di deposizione di “coatings” ad elevata compatibilità con le tecnologie esistenti per conferire a diversi tipi di substrati proprietà funzionali quali quelle ghiaccio-fobiche, protettive, di antinquinamento, anticorrosive, antimicrobiche, autopulenti, e di resistenza alla fiamma.

Il voto è formulato dalla Commissione d’esame sulla base dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati.

Materiale didattico distribuito a lezione.

Il corso si propone di fornire gli strumenti metodologici e le conoscenze per inquadrare i processi di combustione nell’ambito delle applicazioni propulsive e di generazione di potenza per valutare il loro potenziale sviluppo con i nuovi combustibili, i nuovi limiti di emissione di inquinanti e le nuove richieste di prestazioni. Il corso definisce, nelle configurazioni prototipali più rilevanti, le equazioni che descrivono i processi di combustione che evolvono sotto fissate condizioni al contorno/iniziali, analizzandone i parametri più significativi e le variazioni più sensibili. Infine il corso ha lo scopo di fornire allo studente conoscenze relative ai meccanismi di formazione dei principali inquinanti in combustione (COV, PAH, nanoparticelle, soot, NOx, diossine, particolato) e delle relative tecniche di riduzione.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare un'adeguata conoscenza dei processi e dei sistemi di combustione e delle loro principali applicazioni con riferimento alla mobilità e alla produzione di energia. Inoltre dovrà dimostrare una approfondita conoscenza dei meccanismi di formazione dei principali inquinanti e delle azione per una loro riduzione.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper analizzare i processi elementari che caratterizzano i processi di combustione e di orientare le scelte progettuali anche in funzione della minimizzazione dell'impatto ambientale.

Introduzione al corso. Bilanci di massa e di energia.
Temperatura adiabatica di fiamma; equilibrio termodinamico. Definizioni e calcolo.
Combustibili fossili e alternativi. Biocarburanti e e-Fuel per la mobilità e la produzione di energia. Teoria cinetica dei gas. Libero cammino medio molecolare. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann. Teoria collisionale. Reazioni unimolecolari, bi-molecolari e ter-molecolari.
Cinetica chimica applicata. Schemi complessi di reazione. Combustione omogenea: reazioni a catena ramificata.
Cinetica del sistema H2/O2 e diagramma di esplosione. Meccanismi cinetici della ossidazione degli idrocarburi ad alta e bassa temperatura. Regimi di ossidazione stazionaria e instazionaria.
Modellazione della cinetica chimica. Il software Chemkin per la modellazione della combustione 0D.
Detonazione e deflagrazione. Teoria di Mallard-Le Chatelier.
Definizione della velocità di fiamma laminare e dipendenza dai parametri di sistema.
Flussi turbolenti e teoria di Kolmogorov, diagramma di Borghi.
Fluidodinamica dei processi di combustione. Atomizzazione e vaporizzazione di combustibili liquidi.
Modellazione 1D di fiamme a diffusione.
CFD di flussi reattivi turbolenti. Test-case per la modellazione CFD tramite Fluent.
Formazione e riduzione dei principali inquinanti in combustione –COV, aromatici, IPA, fuliggine e nanoparticelle, NOx, SOx, diossine, particolato.
Tecniche diagnostiche per il monitoraggio degli inquinanti in combustione.
Rassegna di processi di combustione industriali: MILD Combustion; Combustione per turbine a gas e caldaie; Combustione in fornaci; Processi termochimici per biomasse e rifiuti.
Diagnostica ottica per il monitoraggio della combustione e degli inquinanti.

Il risultato della valutazione sarà basato sul livello di apprendimento dell’allievo e sulla sua capacità di applicare le nozioni acquisite a problemi anche diversi da quelli presentati durante il corso

Appunti dalle lezioni, materiale distribuito durante le lezioni, slides del corso
Libri da consultare:
Warnatz, J., Maas, U., Dibble, R. W., &Warnatz, J. (2006). Combustion: Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation (p. 378). Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Lezioni di Combustione" di Antonio Cavaliere, Ed Enzo Albano, 2001 (http://wpage.unina.it/antcaval)
Lessons of Combustion disponibili sul sito della Italian section of the Combustion Institute: http://www.combustion-institute.it/

Il corso ha come obiettivo l’acquisizione di strumenti teorici e pratici per la risoluzione di problemi strutturali relativamente ai materiali compositi di utilizzo aerospaziale, tramite il calcolo dello stato tensionale in laminati ortotropi, la definizione dei criteri di rottura e la definizione dei criteri di dimensionamento strutturale. Viene inoltre analizzata la meccanica della frattura elastico lineare in strutture realizzate con materiali metallici e definiti i criteri di calcolo della progressione di cricche in diverse tipologie strutturali.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza delle comuni metodologie per l’analisi di strutture aerospaziali in materiale composito e dei problemi di fatica nei componenti strutturali metallici.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di condurre in autonomia un’analisi meccanica su elementi strutturali in materiale composito e metallico.

[0,5 CFU] Effetto dell’impedimento dei vincoli nelle travi a sezione sottile: shear lag e flessotorsione.
[0,5 CFU] Materiali compositi per applicazioni aeronautiche: caratteristiche principali e criteri di dimensionamento. Cenni su tecniche di trasformazione dei materiali compositi.
[1 CFU] Comportamento elastico di laminati multi-direzionali sottoposti a carichi termomeccanici. Teoria classica della laminazione. Criteri di rottura in laminati. Stress e rotture interlaminari di laminati multi-direzionali.
[2 CFU] Metodi di progetto di strutture in composito. Delaminazioni per impatti a basse velocità. Buckling di piastre in laminato composito. Criteri di dimensionamento per un cassone alare e un tronco di fusoliera. Applicazioni FEM: dimensionamento di un pannello in laminato a instabilità e confronto con pannelli in lega leggera.
[3 CFU] Curve S-N e vita a fatica: criteri safe life e damage tolerant per strutture metalliche. Criteri damage tolerance per i materiali compositi. Fattore di intensificazione delle tensioni. Criteri energetici nella meccanica della frattura. Modelli di propagazione della cricca. Calcolo della propagazione della cricca in un componente strutturale aeronautico (ad es. cassone alare e fusoliera pressurizzata).
[2 CFU] Cenni sui metodi non distruttivi. Applicazione di laboratorio: test di provini o pannelli in metallo per la valutazione sperimentale del fattore di intensificazione di stress, tecniche ad ultrasuoni per la determinazione di delaminazioni, test su provini o pannelli in composito.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della prova scritta e dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Lo studente può preparare un elaborato da discutere in sede di esame. Questa attività è facoltativa. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

T.H. Megson, Aircraft structures for Engineering Students
Edward Arnold. R.M. Jones, Mechanics Of Composite Materials, CRC Press.
M.C.-Y. Niu, Composite airframe structures: practical design information and data, Conmlit Press LTD 1992.
Basic Mechanics of Laminated Composite Plates, NASA RP 1351 (Free download from: http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19950009349_1995109349. pdf ).
Appunti del corso

Completare le conoscenze relativamente alla dinamica strutturale e l’identificazione e caratterizzazione dinamica di sistemi complessi. Questi obiettivi sono perseguiti con metodologie analitiche, numeriche, sperimentali e principalmente focalizzando l’attenzione sulla possibilità di confrontare i suddetti approcci al fine di ottenere una ottimizzazione dei modelli proposti.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza delle comuni metodologie per l’ analisi dinamica delle strutture aerospaziali.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di condurre in autonomia un’ analisi dinamica dei tipici elementi strutturali dell’ingegneria aerospaziale con metodologie analitiche, semianalitiche, numeriche e sperimentali.

[1 CFU] Introduzione alla soluzione di problemi dinamici analitici e/o semi-analitici. La convergenza di una soluzione modale. Richiami sulle tecniche numeriche di estrazione di parametri modali.
[1 CFU] Parallelismo con l’approccio di Rayleigh-Ritz e la metodologia degli elementi finiti.
[1 CFU] Richiami di analisi dei segnali per la valutazione sperimentale della risposta dinamica di un sistema.
[1 CFU] Identificazione di sistemi dinamici mediante prove dinamiche (modelli SDOF e MDOF).
[1 CFU] Verifica dei modelli dinamici sintetizzati da dati sperimentali.
[1 CFU] Model updating e ottimizzazione strutturale.
[1 CFU] Decomposizione ai valori singolari (SVD) e metodi derivati.
[1 CFU] Trasformata di Fourier: formulazioni classica, mono- e bi-dimensionale, trasformate di Fourier discreta (DFT) e veloce (FFT); sparsezza e campionamento compresso.
[1 CFU] Introduzione al machine learning: regressione, selezione del modello, clustering e classificazione, reti neurali e deep learning.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale. Lo studente può preparare una tesina da discutere in sede di esame. Questa attività è facoltativa. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

L. Meirovitch: Elements of Vibration Analysis, 2nd Edition, McGraw-Hill, 1986.
D. J. Ewins: Modal Testing: Theory, Practice and Application, Research Studies Press Ltd., 2001.
R. D. Cook: Concepts and Applications of Finite Element Analysis, John Wiley &Sons, 2001.
L. Meirovitch: Computational Methods in Structural Dynamics, Sijthoff &Noordhoff, 1980.
S. L. Brunton, J. N. Kutz, Data-driven science and engineering. Machine learning, Dynamical Systems, and Control. Second Edition, Cambridge University Press, 2022.

Obiettivo dell’insegnamento è di fornire la conoscenza dei concetti di base e degli algoritmi per l’elaborazione di immagini digitali e presentare le principali tecniche per la codifica di immagini fisse e sequenze video, con particolare attenzione agli standard più comuni. Oltre a fornire gli strumenti matematici e concettuali per trattare analiticamente questi argomenti, il corso si propone di dare le conoscenze necessarie per sviluppare in Python i principali algoritmi per l’elaborazione delle immagini.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere gli strumenti metodologici per l’analisi e l’elaborazione delle immagini. Tali strumenti consentiranno agli studenti di risolvere problemi più complessi sia nel dominio dello spazio che nel dominio della frequenza.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper ragionare sulle problematiche riguardo l’analisi e l’elaborazione di immagini e di saper scegliere la tecnica più adatta per la risoluzione di un problema pratico.

Enhancement di immagini. Enhancement nel dominio spaziale. Trasformazioni basilari dell’intensità: operazioni puntuali lineari e non lineari. Equalizzazione dell’istogramma. Bit-plane slicing. Operazioni aritmetiche. Operazioni geometriche. Basi del filtraggio spaziale. Filtri di smoothing e di sharpening. Filtro mediano. Operazioni morfologiche. Enhancement nel dominio frequenziale. Trasformata di Fourier bidimensionale. DFT-2D. Esempi di filtro passa-basso e passa-alto. Filtraggio in frequenza: filtri ideali, filtri di Butterworth e filtri gaussiani.
Rappresentazione del colore. Cenni sul sistema visivo umano. Coni e bastoncelli. Sensibilità relativa dei coni di tipo S, M e L. Teoria tricromatica dei colori. Color matching. Gli spazi di colore (RGB, HSI). Pigmenti: colorazione sottrattiva, sistemi di stampa CMY, CMYK (quadricromia).
Segmentazione. Tecniche edge based. Point detection e line detection. Gradienti di Roberts, Prewitt e Sobel. Thresholding del gradiente. Zero-crossing del Laplaciano. Canny edge detector. Tecniche class-based. Algoritmo K-means.
Compressione di immagini. Codifica di sorgente. Generalità sulla compressione dati. La quantizzazione. Quantizzazione uniforme e non uniforme. Codifica predittiva. Schema del codificatore e decodificatore. Quantizzazione predittiva. Codifica mediante trasformata. Compattazione dell'energia e allocazione ottima delle risorse. Le trasformate lineari. Trasformata di Karhunen-Loéve e sue proprietà. Trasformata coseno discreta. Lo standard JPEG. Codifica video. Generalità sul segnale video. Compressione spaziale e temporale. Conditional replenishment e compensazione del movimento. Il codificatore ibrido. Cenni allo standard MPEG-1 e MPEG-2. La scalabilità in risoluzione e in frame-rate.
Trasformata Wavelet. Localizzazione tempo-frequenza. Wavelet continua (CWT). Mother Wavelet. Analisi multirisoluzione, funzione di scaling. Equazioni MRA. Estensione al caso bidimensionale. Implementazione della trasformata wavelet discreta (DWT). Banco di filtri di analisi e sintesi. Codifica mediante Wavelet. Algoritmo EZW.
Applicazioni. Esempi di applicazioni avanzate per l’elaborazione di immagini: denoising, super-risoluzione, riconoscimento di volti o oggetti, classificazione mediante descrittori locali, segmentazione semantica, riconoscimento di manipolazioni nelle immagini e nei video anche con tecniche basate sull’apprendimento (cenni alle reti neurali convoluzionali).

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione.
L’esame si articola in una prova scritta e una orale. La prova scritta, che consiste di tre algoritmi da sviluppare in Python al calcolatore, può essere sostituita dallo sviluppo di un progetto pratico in Python su un’applicazione avanzata di elaborazione di immagini. La prova orale consiste in due domande su problemi/algoritmi esposti al corso.

Libri di testo consigliati:
R.C.Gonzalez, R.E.Woods: “Digital image processing”, 3nd edition, Prentice Hall, 2008.
A.Bovik: “The essential guide to image processing”, Academic Press, 2009.
K.Sayood: “Introduction to data compression”, 2nd edition, Morgan Kaufmann, 2000.
Appunti del corso del docente: http://wpage.unina.it/verdoliv/esm/

Il corso ha come obiettivo l’acquisizione di strumenti teorici e pratici per la risoluzione di problemi strutturali relativi alla propagazione di onde elastiche in materiali metallici e compositi di utilizzo aerospaziale. Sono analizzate le caratteristiche di propagazione di onde ultrasoniche e la loro interazione con difetti e danni presenti nelle strutture al fine di poterne individuare la posizione e la dimensione. Saranno introdotti i modelli analitici di propagazione di onde elastiche in elementi travi e piastra ed utilizzate tecniche numeriche (FE) per la soluzione di schemi strutturali più complessi in cui sono presenti difetti o danneggiamenti. Il corso, inoltre, intende costruire le basi per l’analisi dello stato di salute strutturale (SHM, Structural Health Monitoring) mediante tecnica ad ultrasuoni in ambito aerospaziale. Saranno inoltre introdotte le tecniche non distruttive ultrasoniche ai fini della manutenzione strutturale.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza dei fenomeni di propagazione di onde elastiche in strutture metalliche e in materiale composito e della loro interazione con difetti e danneggiamenti.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di condurre in autonomia un’analisi di propagazione di onde ultrasoniche su elementi strutturali in materiale composito e metallico.

[1CFU] Equazioni delle onde elastiche in materiali ed elementi strutturali (trave-piastra) isotropi e anisotropi. [1CFU] Curve di dispersione. [2 CFU] Estrazione dei parametri caratteristici delle onde elastiche da modelli analitici, numerici e sperimentali: tempo di volo, velocità di propagazione (fase e gruppo), fattori di trasmissione e riflessione, ecc. attraverso tecniche di elaborazione dei segnali (Short Time Fourier Transform, Hilbert Transform, Wavelet). [1CFU] Realizzazione di modelli numerici (elementi finiti) di tipici sub-componenti strutturali per applicazioni aerospaziali. [1CFU] Utilizzo di tecniche non distruttive ultrasoniche ai fini della manutenzione strutturale.

Il voto èformulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della prova orale e della discussione dell’elaborato che lo studente ha realizzato. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Dispense preparate dal docente.

The course aims at providing both the theoretical background and the practical technicalities of the most used Experimental Fluid Dynamics methods. Each measurement technique is explained highlighting: the potential advantages and drawbacks; the principles of operation; the application limits and uncertainties; the implementation and integration in a real experiment.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Students should achieve adequate knowledge of the theoretical formulations that describe the techniques used in the Experimental Fluid Dynamics.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Students should demonstrate that they are able to apply the concepts/techniques, learned in the study of the Experimental Fluid Dynamics.

[1 CFU] Measurement theory. Measurement uncertainties: random and bias. Propagation of uncertainty. Signal Theory. Sampling Theory. Fundamentals of continuous and discrete Fourier transforms.
[1 CFU] Pressure measurements. Liquid manometers. Bourdon manometers. Pressure transducers. Pitot tube. Laboratory exercises: pressure measurements.
[2 CFU] Temperature measurements. Liquid thermometers. Thermocouples. Radiation Theory. Infrared thermography. Heat flux sensors: heated thin foil, thin-film and this-skin sensors. Laboratory exercises: temperature measurements.
[3 CFU] Velocity measurements: hot-wire anemometry, laser Doppler anemometry Particle Image Velocimetry. Evaluation of a pressure field from velocity measurements. Determination of aerodynamic forces form velocity measurements. Laboratory exercises: velocity measurements.
[2 CFU] Fundamentals of optics. Density measurements: Shadowgraph, Schlieren and Interferometry. Laboratory exercises: density measurements. Wind tunnels: subsonic and hypersonic. Force measurements. Load cells. Laboratory exercises: force measurements.

The final grade is formulated by the Examination Committee according to the scores achieved by the student in the oral exam and/or in the oral discussion of a project.
The final evaluation is discussed and highlighted to each student.

Notes and slides of the course.
Discetti Ianiro Experimental Aerodynamics CRC Press (2017).
Tavoularis Measurements in fluid mechanics CUP 2009.
Astarita Carlomagno Infrared Thermography for Thermo-Fluid-Dynamics Springer 2013.
Raffel et al Particle Image Velocimetry springer 2018.
Tropea et al Springer handbook of experimental fluid mechanics Springer 2007.
Barlow et al Low-Speed Wind Tunnel Testing Wiley (1999).

The student knowledge regarding the management of dynamic phenomena where interaction of vibrating structure with confined of open-air fluid emerge, will be deeply studied under the experimental point of view.
The course will introduce the student to the several instrumentation and techniques to measure and evaluate both the acoustic and the vibrational parameters and relative correlation; also, the methods for the verification and updating of the related numerical model will be widely studied.
At the end of the course, the student:

• will be introduced to the specific themes through the study of a large variety of examples very close to the common engineering practice;
• will acquire knowledge, tools and methods for experimental measurement in the field of the course;
• will learn how to manage complex and complete experimental set-up;
• will be able to organize a test report;
• will be able to manage the verification and updating process of numerical models.
  All the topics will be introduced by the use of a large variety of real applicative cases and student will be involved in many laboratory sessions where he will be able to experiment the theoretical knowledge self-performing real test.
  Conoscenza e capacita' di comprensione: Students should learn the basic methods and the complex procedures for analyzing dynamic phenomena in an experimental facility.
  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Students will be able to use or set-up experimental activities for the study of vibroacoustic phenomena. Moreover, they will be able to assess critically the measured data.

[2 CFU] Fundamentals of acoustic and vibration phenomena, experimental measurement sensors and actuators (accelerometers, laser vibrometer, microphones, intensity probes, beam forming antennas, force and acoustic actuators).
[2 CFU] Measurement errors and relative management, acoustic measurement techniques of different sound field indicators (pressure, intensity and power) and relative reference normative, measurement of acoustic absorption properties of materials (laboratory and in-situ techniques), evaluation of transmission loss and insertion loss properties of structural and acoustic systems.
[2 CFU] Vibration measurement, evaluation of structural insertion loss and damping loss factor of damping systems, operational deflection shape and experimental modal analysis test of complex structures, near field acoustic measurement and correlation with vibrational field, vibro-acoustic response of complex structures (eigenmodes and odf), data analysis techniques, processes and tools for numerical model updating.

The final grade is formulated by the Examination Committee according to the scores achieved by
the student in the written exam and according to the successive discussion during the oral exam.
The final evaluation is discussed and highlighted to each student.

Textbooks and learning aids:
E. Monaco, M. Viscardi. Experimental Vibroacoustics handouts.
C.M. Harrys. Handbook of Noise Control. McGraw-Hill Higher Education; 2nd edition.
B&K Technical Review Collection.
D. J. Ewins, Modal testing theory and practice, Research Studies Pr Ltd.
SIEMENS/LMS Reference manuals.
UNI-EN and ISO reference normative.

The student will acquire the fundamental concepts concerning the scientific and engineering problems related to the flight tests, with reference to the fixed-wing aircraft certification. Topics include the study of flight tests instrumentation and calibration, aircraft performance estimation, stability and control flight tests and system identification technique. The student will acquire the capacity plan, design, perform and process flight test data acquired.
Conoscenza e capacita' di comprensione: The student must have achieved an adequate knowledge of the scientific and engineering problems related to the execution of flight tests of fixed wing atmospheric aircraft.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: The student must demonstrate to be able to apply the concepts acquired in the study of the phenomena that characterize the experimentation in flight, must be able to understand the physical principles, the technological solutions and the theoretical, numerical, and experimental methodologies used for such applications.

[1cfu] Introduction on flight tests. Flight tests environment. Flight tests instrumentation, International standard atmosphere. Aircraft regulations.
[1 cfu] Flight tests program. Air data system calibration. Weight and balance. Stall flight tests. Flight tests data reduction.
[1 cfu] Level Flight tests. Available characteristics. Drag estimation from flight tests. Climb flight tests.
[1 cfu] Take-off and landing flight tests. Aircraft flight manual production.
[1 cfu] Static stability flight tests. Aircraft controllability flight tests. Stick force estimation.
[1 cfu] Dynamic stability fight tests. Flight qualities. System identification from flight tests. Methods and applications.

Final evaluation is based on the oral examination scores and on the project discussion.
The final score will be clearly motivated to the student.

Slides and course notes.
Ralph D. Kimberlin, "Flight testing of fixed-wing aircraft", AIAA Education Series.
Donald, T., Ward, Thomas, W. Straganac, "Introduction to Flight Test Engineering", second edition, Kendall/Hunt Publishing company.
Ravindra V., Jategaonkar, "Flight Vehicle System Identification", AIAA series.

l corso affronta le teorie di base e le metodologie avanzate per analizzare le instabilità dei flussi. In particolare, vengono studiati i flussi viscosi in condotti e in condizioni non confinate. Tra i principali ambiti applicativi vi sono problemi industriali come la previsione della transizione da regime laminare a turbolento ed il processo di atomizzazione.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza dei principali metodi per lo studio della stabilità fluidodinamica e relative applicazioni industriali.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di applicare le metodologie numeriche studiate sviluppando dei codici per lo studio della stabilità e transizione fludidinamica.

Concetti e definizioni di base della stabilità nella meccanica dei fluidi. Stabilità di Lyapunov e stabilità asintotica. Biforcazione ed instabilità. Elementi fondamentali degli spazi funzionali, prodotto scalare e norma. Equazioni linearizzate delle perturbazioni. Analisi dei modi normali temporali per flussi paralleli. Problema agli autovalori di Sturm-Liouville. Alcuni modelli classici: instabilità di Kelvin-Helmholtz, instabilità capillare di un getto liquido. Perturbazioni localizzate nello spazio e nel tempo, teoria spazio-temporale. Instabilità assoluta e convettiva. Modi normali spaziali. Equazione di Landau-Ginzburg. Stabilità dei flussi paralleli: teorie inviscide e viscose. Teorema del punto di flesso di Rayleigh. Teorema di Squire. Equazione di Orr-Sommerfeld. Stabilità dei flussi non paralleli. Instabilità globale. Connessioni tra instabilità globale e instabilità assoluta/convettiva per flussi localmente paralleli. Teoria dell’instabilità non modale. Funzione di crescita e pseudospectro. Confronto tra teorie modali e non modali per flussi industriali: flusso di Poiseuille, flusso di Blasius, getto, scia, mixing layer. Transizione da regime laminare a turbolento nei flussi confinat. Criteri per la previsione della turbolenza. Metodo eN. Tecniche moderne di analisi modali e construzione di modelli di ordine ridotto.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante l’esame. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Note del corso disponibili sul canale Teams dedicato e sul sito https://www.docenti.unina.it.
Testi consigliati:

• P.G. Drazin, Introduction to Hydrodynamic Stability, Cambridge University Press, 2002.
• P. Huerre and P.A. Monkewitz, Ann. Rev. Fluid Mech., 32, 473-537, 1990.
• P.J. Schmid and D. S. Henningson, Stability and Transition in Shear Flows, Springer, 2001.

Il background degli studenti nel campo dell'ingegneria aerospaziale strutturale verrà completato mettendo in relazione diversi argomenti.
Questi argomenti vengono interpretati in senso moderno come interazione fluido-struttura.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente:
*) verrà introdotto alle tematiche specifiche attraverso esempi molto vicini alla comune pratica ingegneristica;
*) acquisirà lessico, strumenti e metodi;
*) imparerà a gestire procedure complesse e complete;
*) valuterà se i dati e gli strumenti disponibili siano idonei e sufficienti a ottenere i risultati richiesti.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Al termine di questo corso, l'auspicio è che gli studenti siano in grado di porsi le domande giuste anziché accontentarsi di risposte errate: si tratta di un ambito ingegneristico in continua evoluzione. Ciononostante, esso offre una sorta di palestra mentale che consente di sviluppare una forma mentis utile nella maggior parte delle applicazioni ingegneristiche.

Generalità sull'interazione fluido-struttura (aero-acusto-elasticità)
Il sistema pistone-condotto: il sistema accoppiato più semplice.
Sintesi degli approcci deterministici (metodi modali) in schemi a coordinate continue e discrete.
Aeroelasticità senza portanza: osservazioni su instabilità e risposta per schemi semplificati.
Influenza della configurazione di eccitazione/acquisizione sulle misure.
Fondamenti di onde, modi ed energia (velocità caratteristica delle onde nei solidi, densità modale, impedenze meccaniche e acustiche, smorzamento).
Metodi energetici e approccio basato sulla distribuzione dell'energia.
Note su similitudine e tecniche di scala.
Approccio agli elementi finiti spettrali: curve di dispersione (caratterizzazione del materiale).
Risposta stocastica di sistemi lineari.
Fondamenti dei problemi aero-acusto-elastici.

La prova orale e il progetto incideranno ciascuno per il 50% sulla valutazione finale.

•Appunti del corso
•Cremer, Heckl and Petersson, Structure-Borne Sound (Required)
•Hambric, Nefske, and Sung (editors), (Optional) Engineering Vibroacoustic Analysis: Methods and Applications, Wiley, 2016.
•Nilsson and Liu, Vibro-Acoustics, Springer (Optional)

Le prestazioni di un aeromobile moderno dipendono dalle caratteristiche, dalle caratteristiche e dall'affidabilità continua dei suoi sistemi e sottosistemi elettrici ed elettronici, che richiedono conoscenze fondamentali. Questo corso mira a fornire conoscenze di base e approfondimenti sui sistemi elettrici ed elettronici, con particolare attenzione agli aeromobili e ad altri sistemi di alimentazione aeronautica. Questi includono generatori, convertitori di potenza statica, sistemi di stoccaggio, distribuzione e utilizzo dell'energia elettrica a bordo, inclusi dispositivi di commutazione e protezione, e attuatori elettromeccanici. Sono presentate anche le principali architetture previste per la propulsione elettrica e ibrida degli aerei. Parte del corso copre il contenuto dei Moduli 4 e 5 del curriculum normativo (EASA Parte 66/EMAR 66), a beneficio di chi desidera intraprendere una carriera nella manutenzione aeronautica e ottenere una Licenza di Manutenzione Aeronautica (LMA)/Licenza di Manutenzione Aeromobili Militari (MAML).
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza adeguata dei sistemi elettrici ed elettronici e dei sottosistemi di un aeromobile
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di analizzare i sistemi di alimentazione a bordo di un aeromobile e i principali problemi di manutenzione secondo il regolamento EASA Parte 66/EMAR 66.

[0,5 CFU] Direct and alternating current power lines. Analysis of possible distribution schemes on board aircraft. Circuit breakers, contactors, and switching devices. Overcurrent and overvoltage protection. Transformers - Operating principles, models, operating characteristics, and construction notes for single-phase and three-phase transformers. Symbols. Magnetic configurations and winding connections of three-phase transformers. Transformers in parallel. Autotransformers. Instrument transformers. Laboratory tests on transformers.
[0,5 CFU] AC MOTORS AND GENERATORS - Electromechanical energy conversion. Magnetic circuits and electric windings. Three-phase asynchronous motors: models, operating characteristics, starting, speed regulation, voltage-frequency law for variable frequency control. Single-phase asynchronous motors: operation, starting problems, capacitor motors. Three-phase synchronous motors with permanent magnets and reluctance motors: operating characteristics, speed regulation. Three-phase synchronous generators with permanent magnets and excitation: operating characteristics and frequency and voltage regulation. Operation on their own network and on a mains network. Symbols. Laboratory tests for determining the electrical parameters of rotating machines.
[1 CFU] ELECTRONIC SEMICONDUCTOR DEVICES (M4. Part-66) – Diode: Symbols, Characteristics, and Properties. Series and parallel connection. Light-emitting diode, Schottky, photoconductor, and Zener. Varistors. Thyristor: Symbols. Operating characteristics. Voltage and current waveforms at the load. Testing diodes and thyristors. Transistors: Symbols. Characteristics and properties. Basic configurations. Multistage configurations. Other switching devices: GTOs, IGBTs, and MOSFETs. Electronic service circuits – Integrated circuits: description and operation of logic circuits and linear circuits; regulators and comparators. Printed circuits: description and methods of construction and use. Other applications of transistors: amplifiers; biasing, decoupling, and stabilization circuits; cascade circuits, push-pull circuits, oscillators, multivibrators, and flip-flops. Logic circuits, operational amplifiers
[0,5 CFU] STATIC POWER CONVERTERS - Single-stage AC-DC conversion: single- and double-wave rectifiers; semi- and full-control rectifiers, single- and three-phase; 1-, 2-, and 4-quadrant configurations. DC-DC conversion: step-down and step-up choppers; 1-, 2-, and 4-quadrant configurations. AC-DC conversion: single- and three-phase voltage-delivered inverters; rectangular-wave inverters; sinusoidal voltage modulation. Two-stage AC-DC conversion: configurations; DC-LINK. Grid-side filtering systems and power quality issues.
[0,5 CFU] ELECTRIC ENERGY STORAGE – Electrochemical storage: main characteristics of batteries; analysis of the different types of batteries; battery charging systems. Overview of electrostatic batteries (supercapacitors) and electromechanical batteries (high-speed flywheels). Overview of fuel cells: functionality, types of hydrogen fuel.
[1 CFU] ELECTRIC DRIVES - Motor+converter combinations; open-loop and closed-loop control; cascade control; use of voltage, current, speed, and position sensors/transducers (encoders, resolvers); standard controllers; hysteresis controllers; scalar and vector control of asynchronous motor drives; brushless AC and DC drives with permanent magnet synchronous motors. Reversible operation. Analog or microcontroller control systems. Examples of electric drives for aircraft propulsion.
[0,5 CFU] SERVOMECHANISMS - Basic concepts, functionality, and fundamental aspects. ELECTROMECHANICAL ACTUATORS - Definitions and classification; Analysis of the different types of actuators with reference to the aeronautical field.
[1 CFU] PART II - DIGITAL TECHNIQUES AND ELECTRONIC INSTRUMENTATION SYSTEMS (M5 Part 66) ELECTRONIC INSTRUMENTATION SYSTEMS: Typical system layout and cockpit layout of electronic instrumentation systems. Data Conversion: Analog-to-Digital (A/D) and D/A conversion. Data Buses: Operation in aircraft systems, including knowledge of ARINC. Logic Circuits: Identify common logic circuit symbols, tables, and equivalent circuits. Applications to aircraft systems. Microcontrollers: Functions, typical layouts, and characteristics of microprocessors. Integrated Circuits: Functions and uses of encoders and decoders. Multiplexing: Functions and applications of multiplexers and demultiplexers. Fiber Optics: Advantages and disadvantages of fiber optic data transmission. Fiber optic data buses. Terminology. Terminations. Applications in aircraft systems. Electronic Displays: Modes of operation of the most common types of displays used in modern aircraft. Electrostatic Sensitive Devices: Specific handling of ESD-sensitive components; Awareness of risks and potential damage, personal protective equipment (ESP) and components. Software Management Control: Awareness of restrictions, airworthiness requirements, and the potential catastrophic effects of unapproved software modifications. Electromagnetic Environment: Impact on maintenance practices for electronic systems of: EMC - Electromagnetic Compatibility; EMI - Electromagnetic Interference; HIRF - High Intensity Radiation Fields. Lightning and Lightning Protection.
[0,5 CFU] TYPICAL aeronautical electronic/digital systems and related BITE (Built In Test Equipment) tests, such as: ACARS — ARINC Communication and Addressing and Reporting System; ECAM - Electronic Centralized Aircraft Monitoring; EFIS - Electronic Flight Instrument System; EICAS - Engine Indication and Crew Alerting System; FBW - Fly by Wire; FMS - Flight Management System; GPS - Global Positioning System; IRS - Inertial Reference System; TCAS - Traffic Alert Collision Avoidance System.

Il voto è determinato dalla Commissione d ' Esame in base ai risultati dell'esame scritto e all ' adeguatezza delle risposte dello studente alle domande poste durante l'esame orale.

Libro: Mike Tooley and David Wyatt, Aircraft Electrical and Electronic Systems: Principles, Maintenance and Operation

Lo studente acquisirà i concetti fondamentali dell’elettromagnetismo, con particolare riferimento alle applicazioni spaziali. Il corso sarà corredato da esercitazioni di laboratorio numerico/sperimentali mediante l’utilizzo di strumentazione di misura e software di progettazione commerciali.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza degli elementi di base dell’elettromagnetismo applicato in ambito spaziale.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di applicare i concetti acquisiti nell’ambito dello studio dei fenomeni di trasmissione, ricezione, propagazione libera e guidata orientandosi nella individuazione della caratteristiche salienti dei dispositivi coinvolti, in dipendenza dell’applicazione di interesse, e del dimensionamento di massima di un collegamento.

Richiami di elettromagnetismo. Le equazioni di Maxwell. Le proprietà elettromagnetiche generali dei mezzi materiali. Il dominio del tempo e il dominio della frequenza. Il regime sinusoidale e il dominio dei fasori. Il concetto di banda di un segnale elettromagnetico. L’energia associata al campo elettromagnetico. Impostazione del problema elettromagnetico. Il concetto di polarizzazione di un campo elettromagnetico in regime sinusoidale. Soluzioni elementari delle equazioni di Maxwell: le onde piane. Propagazione, attenuazione e dispersione. Riflessione, rifrazione e diffusione elettromagnetica. Il concetto di Radar Cross Section. L’effetto Doppler. [3 CFU] Il plasma, e le sue declinazioni. [1 CFU] Propagazione guidata e libera. Strutture per la propagazione guidata: cavi, guide metalliche, guide stampate, e guide dielettriche. Elementi di propagazione libera: antenna trasmittente e antenna ricevente. [1 CFU] Il canale di comunicazione e la formula del collegamento. Il fenomeno del multi-path. Il radar. Il radar atmosferico. Elementi di propagazione atmosferica. Propagazione radio, alle microonde e alle onde millimetriche. Onde superficiali. Attenuazione per nebbia, pioggia, neve, ghiaccio e gas atmosferici. Diffusione da pioggia e depolarizzazione. Propagazione troposferica e ionosferica. [2 CFU] I principali componenti di una rete in propagazione guidata: divisori, attenuatori, sfasatori, giunzioni ibride, isolatori, circolatori, filtri, generatori ed amplificatori. Antenne per applicazioni spaziali: antenne per stazioni di terra, per satelliti, per microsatelliti, per sonde interplanetarie e per Rover. Antenne per applicazioni aereonautiche. Antenne per droni. Antenne radar. Antenne per radiolocalizzazione e radionavigazione. Il problema dell’Antenna Placement. [1 CFU] Il blackout elettromagnetico e possibili contromisure. La propulsione elettrica. Elementi di compatibilità elettromagnetica con riferimento alle applicazioni spaziali. Laboratorio numerico/sperimentale, nel quale si trattano alcuni esempi notevoli utilizzando la strumentazione di laboratorio e software commerciali impiegati per la progettazione professionale. [1 CFU].

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione

Libri di testo: G. Conciauro, L. Perregrini, "Fondamenti di Onde Elettromagnetiche, McGraw-Hill; R. E. Collin, "Antennas and Radiowave Propagation", McGraw-Hill.
Appunti dalle lezioni e videregistrazioni.

L’insegnamento si propone di fornire una panoramica sui fenomeni fisici e sui modelli matematici tipici dell’aerodinamica ipersonica, utilizzati principalmente nei flussi ad alta entalpia associati al rientro, con lo scopo di approfondire le conoscenze dello studente sulla aerodinamica e sulle tecnologie spaziali. Gli obiettivi principali sono: 1) introdurre le problematiche dei regimi di moto ipersonici di veicoli spaziali e analizzare i principi fisici dell’aerodinamica degli alti numeri di Mach; 2) introdurre e studiare l’evoluzione dei gas in presenza di reazioni chimiche (gas reagenti); generalizzare le equazioni di Navier-Stokes e la teoria dello strato limite; 3) introdurre la dinamica dei gas rarefatti.
Conoscenza e capacita' di comprensione: A partire dalle nozioni apprese riguardanti l’aerodinamica, lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere i fondamenti teorici tipici della fisica dei flussi ad alta entalpia e le problematiche relative al rientro. Il percorso formativo intende fornire le conoscenze e gli strumenti metodologici di base necessari per analizzare problemi tipici legati alla dinamica del rientro atmosferico. Tali strumenti consentiranno agli studenti di comprendere ed analizzare le principali relazioni che sussistono tra il volo di un velivolo spaziale in fase di rientro, e problematiche quali il riscalamento aerodinamico e le decelerazioni subite dal velivolo.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Il percorso formativo è orientato a trasmettere le capacità e gli strumenti metodologici e operativi necessari ad applicare concretamente le conoscenze nell’ambito del volo ad elevati numeri di Mach. Al termine del corso lo studente deve dimostrare di aver acquisito la capacità di applicare le conoscenze apprese per analizzare in modo quantitativo problemi relativamente semplici di rientro atmosferico.

[1 CFU] Fondamenti del volo ipersonico e flussi ipersonici. Problematiche dei flussi ad alta entalpia.
[1 CFU] Riscaldamento aerodinamico e aerotermochimica. Aerotermodinamica dei veicoli spaziali: capsule di rientro e corpi portanti. Parametro balistico, effetti sul carico aerodinamico e sul trasferimento del calore.
[0.5 CFU] Onde d’urto ed onde di espansione nel limite ipersonico. Calcolo dell’angolo d’urto. Strato entropico.
[0.5 CFU] Metodi approssimati: teoria Newtoniana, metodo del cono tangente, teoria urtoespansione.
[1 CFU] Flussi ipersonici non viscosi. Metodo delle caratteristiche. Campo di moto attorno al cono:
equazioni di TaylorMaccoll, altri metodi.
[0.5 CFU] Teoria dei piccoli disturbi e principio di equivalenza di Hayes.
[1 CFU] Modellistica aerotermochimica. Modelli di Lighthill e di Monti-Napolitano. Zona di rilassamento chimico a valle di un’onda d’urto.
[1 CFU] Flussi ipersonici viscosi. Equazioni del moto per gas reagenti.
[1 CFU] Strato limite ipersonico. Interazione viscosa.
[1 CFU] Teoria di Maxwell e regime di molecole libere. Regimi di transizione.
[0.5 CFU] Gallerie aerodinamiche ipersoniche. Cenni sui sistemi di protezione termica.

Il voto é formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

1) Elementi di aerodinamica ipersonica, Monti &Zuppardi, Liguori Editore.
2) Hypersonic and High-Temperature Gas Dynamics di John D., Jr. Anderson, Second Edition (AIAA Education).

Il corso si propone di fornire una descrizione approfondita di tutti gli aspetti legati alla progettazione dei veicoli rispetto alla loro resistenza all'urto. Si riferisce agli aspetti tecnici, che vengono affrontati nell'ambito di processi di sviluppo multidisciplinari e di progettazione globale. Questo corso introduce gli studenti alle diverse tecniche computazionali utilizzate per simulare i problemi di ingegneria nei solidi e nelle strutture, in particolare in condizioni di impatto a bassa, media e alta velocità.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Gli studenti dovrebbero acquisire i criteri base di resistenza all'urto per la progettazione di veicoli aerospaziali.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti dovranno essere in grado di simulare i fenomeni tipici della dinamica dell'impatto con specifico riferimento al lay-out strutturale tipico delle strutture aerospaziali.

[2 CFU] Principi fisici di base dell'impatto; Aspetti strutturali e selezione dei materiali per dimostrare la conformità agli standard di aeronavigabilità; Introduzione ai fenomeni di impatto a bassa velocità.
[2 CFU] Danni che coinvolgono laminati compositi; approccio FEM esplicito; Modelli numerici per la previsione sia della prima rottura che dell'area di delaminazione che coinvolge il laminato composito soggetto a fenomeni LVI; Metodo degli elementi finiti (FE) per la simulazione del fenomeno LVI; Tecniche di modellazione del danno mediante il metodo degli elementi finiti.
[2 CFU] Approccio Globale-Locale per la modellazione del danno sia intra che interlaminare; Esempi e applicazioni; Compression Test After Impact (CAI) per la valutazione della resistenza residua; Simulazione di test CAI mediante analisi quasi statica; Biomeccanica e approccio multibody; Progettazione di esperimenti, tecniche DOE.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della discussione della prova scritta e di un eventuale elaborato progettuale non obbligatorio
Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Slide del corso e appunti delle lezioni.
Libri:
1) Serge Abrate - Impact Engineering of Composite Structures. Cambridge University Press, 2005. ISBN: 0521018323, 9780521018326.
2) Matthew Huang - Vehicle crash mechanics. CRC press, 2002.
3) F. Marulo, M. Guida, L. Maio, F. Ricci, “Numerical simulations and experimental experiences of impact on composite structures”. Dynamic Response and Failure of Composite Materials. Springer, The Netherlands 2017. ISBN 9780081008874.

The course gives an overview of guidelines for design, performances and flight mechanics and flight dynamic analysis of high speed transatmospheric Vehicles. In particular the focus will be on launch and re-entry manned vehicles with airbreathing cruise/acceleration and ascent/re-entry capabilities. The different mission and system requirements are summarized and the main relevant steps to deal with the preliminary configuration design and performance calculation will be analyzed. Particular attention will be focused on the modeling of mission profile, flight mechanic performances, including stability and equilibrium issues as well as multidisciplinary optimization. Some examples and applications will be provided. The last part of the course will be focused on the flight guidance and control techniques for this class of vehicles, a challenging task due to the extreme level of couplings and interaction between aerodynamic control forces and moments, propulsion requirements, localized heat loads, materials and structural constraints. Simulations based on Matlab/Simulink.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Students should learn the basic methodologies which rule the preliminary design and flight mechanic analysis of high-speed launch and re-entry transatmospheric vehicles, including calculation of their performance and flight dynamic behavior.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Students will be able to develop a multidisciplinary preliminary design tool for design and flight mechanic analysis of high speed launch and re-entry transatmospheric vehicles and calculate performance and flight dynamics.

[0.5 CFU] Introduction . Introduction to launch and re-entry transatmospheric vehicles from a historical perspective. Airbreathing cruise/acceleration and ascent/re-entry vehicles. Flight trajectories. Reusable Vehicle design issues. Design challenges and need of this new class of vehicles for new missions and use (like the virgin galactic commercial space flight).
[0.5 CFU] Typical vehicle missions. Flight corridors for reentry vehicles and for ascent vehicle propelled by rockets or /air-breathing engines. The importance of fuel and empty mass fractions. Overall efficiency and specific impulse requirements for accelerators, cruise vehicles, and trans-atmospheric launch vehicles.
[1.0 CFU] Atmospheric Launch and entry flight mechanics . General equations. Thrust, lift and drag. Simplified boost analysis. Trajectories after burn-out. Analysis of single stage, 2-stage and 3-stage vehicle to orbit. Some comments on structure and engine weight. Flight mechanics and performance analysis for different L/D.
Ballistic entry, gliding entry, low-speed return and recovery through parachutes. Deceleration and loads. Pre-flare pull-up from 500 m to 150 m. Landing air run.
[1.5 CFU] Design methodology . General launch or reentry Vehicle design considerations. Mission and system performance requirements. Passenger volume allowance. Application to crew volume in vehicle cabins. Cabin volume and flight duration. Vehicle mass characteristics. Ballistic coefficient. Some notes on structural loads. Propulsion system. Pros and cons of different design configuration options. Design parameters, geometric parameters and viable ranges identified for different missions. The importance and value of multidisciplinary design analysis and optimization (MDAO). Economic aspects of space access, cost breakdown.
[2.5 CFU] Vehicle stability/Control and flight dynamics . Longitudinal and directional stability, moment of inertia. Fin-stabilized launch vehicles. Flight regimes for transatmospheric vehicles, examples of the effect of Mach number on stability coefficients, requirements development in pitch, yaw, and roll axes. Applications on Matlab-Simulink on vehicle flight simulation and capability of following certain flight paths and corridors during re-entry.

The section will be completed in accordance with the forthcoming PQA Guidelines

Slides and course notes.
Manned Spacecraft Design Principles, P. Sforza , ELSEVIER, 2016

Il corso si propone di presentare le principali tecniche di macchine learning, coprendo tutti gli aspetti dalla preparazione dei dati alla valutazione delle prestazioni, attraverso esercitazioni pratiche con strumenti commerciali e/o open-source. Viene, inoltre, fornita un'introduzione al ciclo di vita dei Big Data e della Data Analytics, che riguarda la progettazione di database distribuiti ed il processo di modellazione, acquisizione, condivisione, analisi e visualizzazione delle informazioni contenute nei Big Data.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve conoscere i principali algoritmi di Machine Learning (ML) e deve dimostrare di saper scegliere l'algoritmo di ML più adatto a risolvere un problema specifico, in base ai requisiti del problema stesso. Lo studente deve conoscere le tecniche da utilizzare per valutare correttamente le prestazioni degli algoritmi di ML.
Inoltre, lo studente deve conoscere i principali framework di Big Data per acquisire, modellare, condividere, analizzare e visualizzare grandi quantità di informazioni. Lo studente deve inoltre dimostrare di essere in grado di scegliere il framework più adatto per affrontare i diversi task.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di risolvere problemi reali utilizzando le tecniche di Machine Learning. Lo studente deve inoltre dimostrare di saper valutare correttamente le prestazioni di un sistema di machine learning.
Lo studente deve dimostrare di essere in grado di gestire, modellare e analizzare grandi quantità di dati attraverso diversi framework Big Data per affrontare diversi compiti, valutando anche le prestazioni dell'architettura progettata.

Topics:

• Introduction to Artificial Intelligence (AI)
• Introduction to Business Intelligence
• BI tools overview
• Introduction to Big Data
• Hadoop & MapReduce
• Languages for data analysis (SQL recap, Pig Latin and HQL)
• Analytics with Pig and Hive
• NoSQL Databases
• From BI to Big Data Analytics and AI
• Overview on Machine Learning techniques supporting AI
• Google Colab for developing Big Data Analytics applications

Textbooks :
1)Alessando Rezzani, Big Data Analytics. Il manuale del data scientist”,Apogeo (Maggioli), 2017.
2)Andrea De Mauro, Big Data Analytics, Apogeo, 2019.
3) J. Leskovec, A. Rajarman, J.D.Ullman, Mining of Massive Datasets, 2014 (on line book).
Course Slides
Lecture notes

Studio ed uso delle metodologie più avanzate per la progettazione, la modellazione e la gestione di sistemi complessi di interesse aeronautico ed aerospaziale mediante software CAD 3D. Capacità di importare informazioni e gestire matematiche in ambiente CAD ed esportare modelli utili alle analisi FEM e multi-fisiche. Capacità di interpretare disegni complessi ed analizzare problemi di progettazione mediante approccio interdisciplinare. Soluzione di problemi di dimensionamento geometrico e stesura della relativa documentazione di progetto secondo ISO-GPS ed ASME-GD&T.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà presentare un’adeguata conoscenza delle tecniche avanzate di modellazione CAD per la prototipazione virtuale e per le successive analisi FEM.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di interpretare disegni complessi e analizzare problemi di progettazione mediante un approccio interdisciplinare.

[3 CFU] Tecniche di modellazione geometrica avanzate: Feature Based Modeling , Modellazione per superfici, Modellazione Ibrida, Knowledge Based Engineering , Direct Modeling . Curve e superfici di Hermite , Spline , Bézier , B-Spline , NURBS . Scambio-Dati tra sistemi CAx. Tecniche di Reverse Engineering . Algoritmi e software per la ricostruzione di curve e superfici a partire da nuvole di punti ( Curve and Surface Fitting ). Studio, progettazione e modellazione di assiemi meccanici ed aeronautici e riconoscimento di caratteristiche tecnologiche.
[3 CFU] Tolleranze geometriche, classificazione e designazione. Standard ISO-GPS ed ASME-GDT ed applicazioni in campo aeronautico. Modellazione di assiemi con approcci Bottom-Up e Top-Down . Modellazione CAD avanzata per la prototipazione virtuale dettagliata dei principali assiemi di un velivolo: Fusoliera ( Nose , Cabin , Tail Cone ), Ala, Impennaggi, Carrelli. Analisi e realizzazione al CAD di strutture con Longheroni, Ordinate, Correnti e Centine.
[3 CFU] Analisi e simulazione di cinematismi mediante CAD 3D. Principi di Design for Assembly . Impiego di manichini virtuali per analisi ergonomiche di progetto e di assemblaggio. Gestione di modelli CAD complessi mediante PDM ( Product Data Management ). Cenni sulle fasi di Pre-Processing e Post-Processing di analisi FEM. Esempi ed applicazioni in campo strutturale e fluidodinamico. Cenni su analisi multi-fisiche. Tecniche di resa fotorealistica. Equazione del Rendering . Algoritmi di Ray-Tracing e Radiosity .

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’adeguatezza dello svolgimento di una prova grafica e delle risposte fornite dallo studente ai quesiti posti durante l’esame orale. Lo studente presenterà gli elaborati svolti al CAD durante il corso. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Norme UNI, ISO, EN.
Temi di esercitazione e tutorial disponibili sul sito docente.
Mortenson M.E., “Modelli geometrici in Computer Graphics”, McGraw-Hill Companies 1989.
Dispense del corso.

The course has the objective to show the numerical and experimental procedures for an accurate analysis of aircraft aerodynamics, stability, and control and to provide information on aircraft MDA(Multi-Disciplinary-Analysis)/MDO(Multi-Disciplinary-Optimization) frameworks. The numerical section provides details on the application of tools for aircraft aerodynamic analysis, load estimations and aircraft stability and control. The second part will deal with the detailed presentation of multi-disciplinary frameworks for aircraft MDA/MDO. The third part will cover experimental section and will present the procedures and the typical issues of aircraft wind tunnel testing. The course will provide about 10-16 hours of laboratory activities in the department main subsonic, closed-circuit, closed test-section wind tunnel.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Students should learn the basic methodologies for an accurate analysis of aircraft aerodynamics, stability, and control. Students should learn also MDO theory and practice and state-of-the-art applications.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Students will be able to develop a multidisciplinary analysis and optimization for the preliminary sizing of an aircraft. Students will also learn fundamental for wind-tunnel experiments applied to aircraft stability and control.

• [1 CFU] Motivational aspects of aircraft aerodynamic analysis and optimization for design and certification. Possible software for aircraft aerodynamic analysis, from simple 2-D cases to 3-D analysis. Limits and possible use of each tool.
• [1CFU] Real applications. Aircraft drag polar, longitudinal, and lateral-directional stability and control, effects of Reynolds and Mach number.
• [1 CFU] High lift devices, aerodynamic design, and analysis. Aero-propulsive interaction.
• [1 CFU] General aspects on optimization problems and strategies (including pareto-front, scalarization).
• [1 CFU] MDA/MDO frameworks for aircraft multi-disciplinary design, critical aspects.
• [1CFU] Collaborative framework. Aircraft application and tools’ integration. Practical applications.
• [1 CFU] Aircraft wind tunnel testing. Different wind-tunnel for Reynolds and Mach envelope, measuring instrumentation, sensors, and processing of acquired data.
• [1 CFU] Type of test, aircraft and airfoil model design and manufacturing. Uncertainty of measurements, correction of the experimental data and industrial use of results.
• [1 CFU]. Real practical applications on aircraft model or components with measurements of drag polar, longitudinal, and lateral-directional stability and control, high lift. Possible applications on propulsive effects with small electric engines.

Examination includes a written report that the student will develop in group throughout the course, focused on both numerical and experimental activities.
This report is discussed during the oral exam.

• Slides and course notes.
• Academic or free-license software tools.
• Martins, J, Ning, A, Engineering Design Optimization.
• Low-speed wind-tunnel testing – Barlow, Rae, Pope.

Il corso intende fornire agli allievi tutti gli elementi per comprendere il funzionamento completo di
un sistema dedicato alla produzione di energia rinnovabile dal vento e dal mare.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza degli attuali sistemi per
la produzione di energia rinnovabile dal vento e dal mare.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di conoscere la tecnologia e saper progettare gli elementi essenziali
che costituiscono un sistema per la produzione di energia rinnovabile dal vento e dal mare anche
con l’uso di codici open-source e/o di codici da essi sviluppati

[1 CFU] Metodi per quantificare l’energia disponibile nelle fonti primarie (vento, correnti di marea
ed onde)
[2 CFU] Principi di conversione dell’energia dalla fonte primaria ad energia elettrica. Principi di
progettazione o di scelta dei vari elementi che costituiscono la catena di trasformazione Principi di
controllo per limitare la potenza massima
[1 CFU] Normative esistenti per la determinazione dei carichi e loro effetti sui componenti dei
sistemi
[2 CFU] Esempi applicativi di sistemi per la generazione di energia rinnovabile da: eolico onshore
ed offshore, correnti di marea ed onde.Metodi per la valutazione dei costi del sistema completo e dell’energia prodotta

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della prova orale e dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati durante la prova orale ed alla discussione dell’elaborato preparato (che non è obbligatorio)
Il voto finale è,inoltre, opportunamente motivato allo studente

Appunti delle lezioni con slides di Power Point.
Data base di turbine eoliche, dati vento, dati strutturali, di massa e geometrici
Esercizi ed esempi svolti.
Materiale bibliografico fornito a lezione.
Hansen: Aerodynamics of Wind Turbines

Il Corso ha l’obiettivo di approfondire lo studio di sistemi di propulsione per autotrazione di ultima generazione, per una mobilità sostenibile dal punto di vista energetico ed ambientale. Con riferimento a sistemi propulsivi per la trazione veicolare urbana ed extraurbana, si approfondiranno in particolare le metodologie più recenti disponibili per la riduzione dei consumi e delle emissioni. Il Corso fornirà un approfondimento circa le architetture dei sistemi di propulsione, anche in relazione al relativo grado di ibridizzazione. Verrà descritto il principio di funzionamento di ciascun sottocomponente del sistema propulsivo (batteria, macchine elettriche, motore a combustione interna, fuel cell, cambio, etc.). Il corso metterà in luce le complesse interazioni tra i diversi sottosistemi che compongono un moderno sistema di propulsione, al fine di conseguire specifici obiettivi in termini di prestazioni e consumi di combustibile e/o energia elettrica. Si definiranno le linee guida per l’identificazione delle strategie di controllo dei flussi energetici in sistemi di propulsione ibrida (serie, parallelo e loro svariate combinazioni). Le nozioni teoriche circa il controllo e la gestione energetica del sistema propulsivo verrà sperimentato mediante l’utilizzo di codici di calcolo. Sono previsti seminari integrativi tenuti da personale di aziende leader nel settore, o di centri di ricerca.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un’adeguata conoscenza dei moderni sistemi di propulsione ibridi con riferimento alle prestazioni e consumi.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di analizzare i sottosistemi che compongono i moderni sistemi di propulsione ibridi e guidarne le scelte progettuali.

[0.5 CFU] Situazione attuale e prospettive future dei sistemi propulsivi di ultima generazione compatibili con una mobilità sostenibile dal punto di vista energetico ed ambientale.
[0.5 CFU] Classificazione dei sistemi di propulsione ibrida (serie/parallelo/schemi avanzati).
[1.0 CFU] Descrizione e principio di funzionamento dei componenti di un sistema di propulsione ibrido, quali batteria, macchina elettrica, trasmissione, cambio, etc.
[1.0 CFU] Fondamenti di fuel cell: descrizione, principio di funzionamento, gestione dei flussi elettrici e di gas.
[0.5 CFU] Modalità operative per le diverse architetture propulsive ibride (trazione termica, trazione elettrica, trazione ibrida, ricarica batteria, frenata rigenerativa).
[1.5 CFU] Strategie di controllo dei flussi energetici. Strategie euristiche e basate sull’ottimizzazione. Dynamic programming, Principio del minimo di Pontryagin, ECMS. Varianti adattative delle strategie.
[1.0 CFU] Esempi applicativi mediante codice di calcolo delle strategie di controllo euristiche e bastate sull’ottimizzazione.

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati. Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Dispense e slides del corso.

Obiettivi dell'insegnamento sono fornire i concetti specialistici per il dimensionamento e l’analisi di sistemi radar in diversi contesti operativi, corredati da elementi dettagliati per modellare la fenomenologia del canale, dell’interferenza e del bersaglio radar. Ulteriore scopo èintrodurre le principali tecniche di elaborazione del segnale radar sia nel dominio del tempo che in quello Doppler.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere le principali tipologie, configurazioni e modalità operative dei sistemi radar; deve essere in grado di applicare correttamente l’equazione radar per specifiche funzioni del sistema (quali ad esempio la ricerca e l’inseguimento). Deve inoltre sapere caratterizzare le prestazioni del radar dal punto di vista della probabilità di falso allarme e corretta rivelazione in presenza di diverse tipologie di bersagli (fluttuanti e non) e per differenti logiche di integrazione dei ritorni (ad esempio integrazione coerente e non). Deve comprendere le principali tecniche di elaborazione del segnale radar per la reiezione del clutter (sia nel dominio del tempo che in quello Doppler), per il controllo dei falsi allarmi e per la stima dei parametri del bersaglio.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper dimensionare i principali parametri del trasmettitore e del ricevitore di un sistema radar in diversi contesti operativi utilizzando modelli adeguati alla loro descrizione e ottimizzazione. Deve inoltre palesare capacità di caratterizzare le diverse funzionalità e modalità del radar. Deve essere in grado di selezionare gli schemi più opportuni per l’elaborazione del segnale radar con enfasi al filtraggio del clutter, alla rivelazione/stima dei parametri del bersaglio e al controllo dei falsi allarmi.

Principi di funzionamento del radar ad impulsi e ad onda continua.
Principali parametri, funzioni e applicazioni del radar.
L’equazione radar e sue diverse forme.
I processi di ricerca e inseguimento radar.
Effetti atmosferici e loro correzione.
Caratterizzazione del clutter.
Caratterizzazione dei bersagli radar.
Acquisizione e digitalizzazione del segnale radar.
Rivelazione di bersagli e calcolo della probabilità di falso allarme e corretta rivelazione.
Tecniche per il controllo dei falsi allarmi.
Elaborazione Doppler.
Segnali e codici radar.
Tecniche per la stima dei parametri e l’inseguimento di bersagli.

l campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione

Libri di testo:
M. A. Richards, J. A. Scheer, and W. A. Holmes: "Principles of Modern Radar: Basic Principles",
Scitech, 2010.
M. Skolnik: "Radar Handbook", Third Edition, Mc Graw Hill, 2008.
G. Stimson: "Introduction to Airborne Radar", Third Edition, IET, 2014.
Dispense:
“Slide del corso”, distribuite annualmente.

The course aims to familiarize students with the distinctive teamwork of space experiment projects. The student will acquire the fundamental concepts concerning the scientific and engineering problems related to the execution of experiments on board space platforms, with particular reference to the aspects concerning research in microgravity. Topics include the study of the behavior of fluids in conditions of reduced gravity, their modeling and the study of experimental techniques available on board space platforms.
Conoscenza e capacita' di comprensione: The student must have achieved an adequate knowledge of the scientific and engineering problems related to the execution of experiments on board space platforms.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: The student must demonstrate that he/she is able to apply the concepts acquired in the study of the phenomena that characterize the experimentation on board of space platforms, must be able to understand the physical principles, the technological solutions and the theoretical, numerical and experimental methodologies used for such applications.

[1cfu] Introduction to space utilization and overview of main scientific space programmes. Role of principal investigators, space industries and agencies. Historical perspectives of human space flight. Lessons learned.
[0.5 cfu] Space Agencies organization and activities. Current governative and commercial space programs. Motivations for research in microgravity
[0.5 cfu] Overview of main research fields in Fluid, Material, Life Sciences and related applications.
[1cfu] Short and long-duration microgravity opportunities: drop towers and drop tubes, parabolic flights on aircrafts, sounding rockets, orbital platforms.
[1cfu] Fluid science fundamentals. Fluids and materials behaviour in space. Microgravity Fluid dynamics: capillarity, balance equations, order of magnitude analysis and examples. Buoyancy and surface tension-driven convection. Technological issues: containerless processing.
[1cfu] The International Space Station (ISS). Pressurized and unpressurized elements. Accomodation and utilisation resources for payloads. Columbus laboratory. Microgravity facilities.
[1cfu] Scientific operations. Ground Segment. Optical diagnostics for microgravity fluid dynamics.

In case of team working, the oral exam will concern the content of the project work. Each student shall be able to defend the content and design choices of the related project work, also making use of computer presentations and multimedia files.
The final grade is formulated by the Examination Board with reference to the level of knowledge of the student on the topics of the course. The final evaluation is discussed and highlighted to each student.

See web site of the teacher

This course will provide students with the competences needed to perform the preliminary design of a space mission starting from assigned broad mission objectives. The aim is the preliminary design/selection of the main elements of the space mission architecture (e.g. space, launch and ground segment), and of the satellite (bus and payload) performing the assigned mission. To this end, the technological solutions and sizing procedures typical of space mission elements and satellite sub-systems are taken as reference, and the impact of different solutions and alternatives at system and sub-system level are evaluated. The course aims to familiarize students with the distinctive teamwork of space systems projects, with the organization in phases of the projects and 1 with relevant concepts, such as: project review, critical path analysis, concurrent engineering, reliability and risk analysis, cost analysis, market analysis, design trade-off, etc
Conoscenza e capacita' di comprensione: Students should learn the common procedures for designing a space mission.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Students will be able to define and select the main elements of the space mission architecture versus the mission objectives and constraints.

[9 CFU] The course starts with introductory lessons in which the space mission design overall process is presented, using also practical examples, and a set of space mission design assignments (or project works) is proposed to the students divided into teams. The assignments may concern the design of different space missions, the design of the elements of a given space mission or the concurrent design of the same space mission. Then, interactive problem-solving lessons are started in which the students, organized in teams, present the identified solutions and the advancement status of the various project works for group discussion. For each assignment, at least two formal reviews are foreseen in which each team has to perform a power point presentation of the project work status: the MDR (Mission Definition Review) and the PRR (Preliminary Requirements Review). The PRR will take place at the end of the course.

The oral exam will concern the content of the project work and will be like a review conducted according to international standards. Each student of a given team shall be able to defend the content and design choices of the related project work, also by making use of computer presentations and multimedia files. The discussion will be managed by the teachers who will act as a customer.

J. R. Wertz , D.F. Everett, J.J. Puschell, Space Mission Engineering: The New SMAD, Space Technology Series, Space Technology Library Vol.28, Springer, 2011.
W. Ley, K. Wittmann, W. Hallmann, Handbook of Space Technology, John Wiley &Sons, 2009.
NASA Space Systems Engineering Handbook, NASA/SP-2007-6105 Rev1.
ECSS Standards (http://www.ecss.nl).
C. D. Brown, Elements of Spacecraft Design, AIAA education series, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 2002, ISBN 1563475243.
J. R. Wertz, W. J. Larson, Space mission analysis and design, Space Technology Library, Volume 8, Springer, 1999, ISBN 0792359011.
V. L. Pisacane, Fundamentals of space systems, Johns Hopkins University/Applied Physics Laboratory series in science and engineering, Oxford University Press US, 2005, ISBN 0195162056

Il corso presenta la struttura per un veicolo spaziale o di lancio come soluzione strutturale integrata.
Gli studenti acquisiranno conoscenza delle metodologie, delle tecnologie e degli strumenti necessari per sviluppare, valutare e testare varie strutture spaziali.
Gli studenti acquisiranno conoscenza delle strutture di veicoli spaziali e lanciatori e impareranno a progettare le tecniche necessarie per combinare le esigenze sociali, economiche e tecnologiche in un 'unica soluzione strutturale. Alla fine, gli studenti saranno in grado di utilizzare queste tecniche e risorse per affrontare problemi strutturali del mondo reale relativi all'esplorazione spaziale attuale e futura.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Gli studenti saranno in grado di:

• conoscere e comprendere la classificazione delle strutture spaziali, i materiali di cui sono fatte e i carichi risultanti dall'ambiente spaziale;
• conoscere e comprendere modelli matematici per lo studio di strutture soggette a carichi meccanici e a più campi, in condizioni statiche e dinamiche, lineari e non lineari.
  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti saranno in grado di:
• Conoscere e comprendere la classificazione delle strutture spaziali, i materiali di cui sono composte e i carichi derivanti dall'ambiente spaziale;
• Conoscere e comprendere i modelli matematici per lo studio delle strutture soggette a carichi meccanici e a campi multipli, in condizioni statiche e dinamiche, lineari e non lineari;
• conoscere e comprendere gli strumenti computazionali per la verifica di un veicolo spaziale;
• applicare le conoscenze acquisite.

[1 CFU] 1 – Progettazione strutturale orientata alla missione
Vengono definiti il profilo di missione, l'ambiente spaziale e i fattori che influenzano la progettazione strutturale dei veicoli spaziali. Si risponde alla domanda centrale e si fornisce il background ingegneristico per la domanda: Perché abbiamo bisogno di una struttura per il veicolo spaziale?
[0,5 CFU] 2 – Carichi di progetto del veicolo spaziale
Una spiegazione dei carichi strutturali – statici, dinamici e termici – a cui il veicolo spaziale sarà sottoposto durante il viaggio. Si descrive come i fattori operativi e ambientali vengono convertiti in casi di carico di progetto e si risponde alla domanda principale: Quali carichi deve sopportare la struttura?
[1,5 CFU] 3 – Criteri di progettazione strutturale del veicolo spaziale
Vengono descritte la resistenza, la rigidezza e la stabilità dei componenti strutturali (sandwich, gusci cilindrici a parete sottile, piastre e pannelli a parete sottile, tralicci, colonne e travi). È fondamentale chiedersi: Quali criteri governano la progettazione strutturale?
[1 CFU] 4 – Selezione dei materiali per le strutture dei veicoli spaziali
La struttura a sandwich a nido d'ape, i materiali compositi e i materiali metallici sono i fondamenti della scelta dei materiali per le costruzioni di veicoli spaziali. Per creare strutture efficaci, l'analisi è essenziale. È importante chiedersi: Quale materiale soddisfa al meglio i requisiti di progettazione?
[1,5 CFU] 5 – Risposta strutturale dinamica di strutture spaziali flessibili
Una struttura risponde ai carichi dipendenti dal tempo attraverso un equilibrio tra inerzia, smorzamento e forze elastiche di richiamo. I sistemi a singolo o multiplo grado di libertà (SDOF, MDOF), i sistemi continui e la dinamica dei corpi flessibili sono gli argomenti principali trattati. La domanda da porsi è: Come risponde la struttura a questi carichi?
[2,5 CFU] 6 - Modellazione strutturale numerica
Ottimizzare le strutture; introdurre matrici di rigidezza e analisi agli elementi finiti (FEA); Utilizzare in modo efficiente l'analisi agli elementi finiti (FEA). Vengono trattate le tecniche di analisi, insieme ad esempi di reazioni strutturali e problemi di progettazione. Al fine di consentire l'uso consapevole di programmi di calcolo agli elementi finiti per l'esame di alcune delle strutture trattate nel corso, vengono presentati alcuni concetti di base della meccanica computazionale. Per fornire una giustificazione a: Come si può prevedere numericamente questo comportamento?
[0,5 CFU] 7 – Procedure di prova e verifica
Scopo delle prove, piano di prova, procedura di prova, prova statica, vibrazione meccanica, prove acustiche saranno definire. Per rispondere a una domanda: Come dimostriamo che il progetto è conforme?
[0,5 CFU] 8 – Concetti strutturali dei veicoli spaziali
I temi includono configurazioni strutturali (traliccio, guscio, sandwich, isogrid, reticolo); definisce i compromessi di progettazione, massa, rigidezza, producibilità, affidabilità e protezione strutturale (micrometeoroidi e detriti orbitali, danni da effetto Whipple). In questa sezione si può affrontare una domanda fondamentale: Quale concetto strutturale fornisce la migliore soluzione ingegneristica?

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’esito della discussione della prova scritta e di un eventuale elaborato progettuale non obbligatorio.
Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

Slides e appunti del corso forniti dal docente.
1. Sarafin T.P. (ed.), “Spacecraft Structures and Mechanism – From Concept to Launch”, Space Technology Series, Kluwer, Academic Publishers, 1997,
2. Wijker, J., “Mechanical Vibrations in Spacecraft Design”, Springer-Verlag, Berlin, 2004.

Il corso fornisce gli elementi fondamentali per la progettazione di un sistema spaziale in risposta ai requisiti e agli obiettivi delle missioni spaziali, con particolare attenzione ai sottosistemi a bordo di un satellite, in termini di modellizzazione matematica e fisica del comportamento dei sottosistemi, tecnologie ed esempi di sviluppo e soluzioni.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il corso mira a fornire agli studenti le conoscenze e gli strumenti metodologici necessari per analizzare i sistemi spaziali. Tali strumenti consentiranno agli studenti di comprendere le relazioni causali tra i requisiti di missione e la progettazione dei sistemi spaziali, le relazioni funzionali tra i vari sottosistemi di un satellite, nonché di cogliere le implicazioni sulla progettazione di un sistema spaziale o di un sottosistema derivanti dall’interazione con l’ambiente spaziale. Gli studenti devono dimostrare di possedere conoscenze e comprensione dei problemi relativi alla progettazione di un sistema spaziale e dei suoi componenti e sottosistemi.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti devono essere in grado di utilizzare una serie di informazioni tecniche relative ai sistemi spaziali e ai relativi componenti e sottosistemi per risolvere problemi riguardanti la loro progettazione e il loro funzionamento; di applicare gli strumenti metodologici appresi nel corso alla progettazione di un sistema spaziale e dei suoi componenti. Il corso mira quindi a trasmettere la capacità di applicare e utilizzare concretamente le conoscenze e gli strumenti metodologici acquisiti per la progettazione di un sistema spaziale

[1,5 CFU] Elementi di progettazione e ingegneria dei sistemi spaziali: ciclo di vita dei programmi spaziali, architettura delle missioni spaziali (obiettivi della missione e carico utile, segmento spaziale, segmento di terra, lanciatore), bilanci di massa e potenza di sistemi e sottosistemi, margini di progettazione. Esercizi ed esempi pratici di progettazione. Nozioni introduttive sulla qualificazione spaziale e sui test a terra
[1,5 CFU] L’ambiente spaziale e la sua interazione con il satellite e i suoi sottosistemi: l’atmosfera, la ionosfera, la magnetosfera, l’ambiente di radiazione e i suoi principali effetti sulle unità e sui sottosistemi satellitari, l’ambiente termico, le principali perturbazioni che agiscono su un satellite e i loro effetti.
[6 CFU] Elementi per la progettazione dei sottosistemi satellitari: principali sottosistemi/unità e componenti di un satellite, architetture e soluzioni tecnologiche, principi di funzionamento, derivazione dei requisiti di progettazione dagli obiettivi della missione. Modelli matematici semplificati per la progettazione di sottosistemi e componenti: sottosistema di controllo dell’assetto e dell’orbita, sottosistema di alimentazione elettrica, sottosistema di controllo termico, sottosistema di telemetria e telecomunicazioni, sottosistema di propulsione. Esercizi ed esempi pratici di progettazione. Viene inoltre proposta una serie di compiti di progettazione (o lavori di progetto) agli studenti, suddivisi in gruppi, da sviluppare nel corso del semestre.

Il voto finale viene determinato dalla Commissione d'esame sulla base dei punteggi ottenuti dallo studente nella presentazione del progetto e nel successivo esame orale. La valutazione finale viene discussa e comunicata a ciascuno studente.

Diapositive del corso fornite dal docente e i seguenti libri di testo consigliati:
Charles D. Brown, *Elements of Spacecraft Design*, collana AIAA Education Series, 2002, ISBN 1563475243;
James Richard Wertz, Wiley J. Larson, *Space mission analysis and design*, Volume 8, Springer, 1999, ISBN 0792359011;
James Richard Wertz, *Spacecraft attitude determination and control*, Springer, 1978, ISBN 9027709599;
Vincent L. Pisacane, *Fundamentals of space systems*, Oxford University Press US, 2005, ISBN 0195162056.

Questo corso tratta argomenti di base e avanzati relativi alla dinamica di assetto e al controllo dei satelliti. Vengono presentati e illustrati in dettaglio esempi classici di componenti, funzionamento e progettazione dei sistemi di controllo, al fine di fornire le conoscenze di base indispensabili per affrontare problemi più complessi.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il corso mira a fornire agli studenti le conoscenze e gli strumenti metodologici necessari per analizzare la dinamica e il controllo dei veicoli spaziali. Tali strumenti consentiranno agli studenti di comprendere i nessi causali tra i requisiti di missione e la dinamica e il controllo dei veicoli spaziali, nonché le relazioni funzionali tra i vari componenti di un sistema di controllo. Gli studenti devono dimostrare di possedere conoscenze e comprensione dei principali problemi legati alla progettazione dei sistemi di controllo della dinamica dei veicoli spaziali.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti devono essere in grado di applicare gli strumenti metodologici appresi nel corso alla progettazione, alla simulazione e al funzionamento dei sistemi di controllo della dinamica dei veicoli spaziali. Il corso mira quindi a trasmettere la capacità di applicare e utilizzare concretamente le conoscenze e gli strumenti metodologici acquisiti per la progettazione di tali sistemi.

[1 CFU] Coppie ambientali, tecniche di stabilizzazione e controllo, sistemi a scambio di quantità di moto, sistemi a movimento di massa, selezione di sensori, attuatori e strategie di controllo per diverse esigenze, missioni e applicazioni. Esempi rappresentativi.
[1 CFU] Stimatori di stato: parametrizzazione dell’assetto, stimatori ai minimi quadrati (batch e ricorsivi), filtri di Kalman (lineari, linearizzati, estesi, unscented), determinazione e stima dell’assetto. Esempi pratici
[2 CFU] Progettazione di un sistema momentum bias, controllo del pitch e stabilizzazione di rollio/imbardata. Progettazione di un control moment gyro (CMG), controllo del beccheggio e di rollio/imbardata. Progettazione di un sistema di controllo basato su ruote di reazione. Controllabilità e osservabilità, Linear State Feedback, LQR, QFR. Esempi pratici
[2 CFU] Progettazione di un sistema di controllo basato su propulsori. Manovre di assetto. Manovre di riorientamento dell’asse di spin. Progettazione di un sistema di controllo magnetico: de-tumbling, controllo dell’assetto su tre assi, desaturazione di ruote. Introduzione alla dinamica e al controllo dei sistemi satellitari collegati da cavi (Sistemi Tethered). Esempi pratici

Il voto finale viene determinato dalla Commissione d'esame in base al punteggio ottenuto dallo studente nella prova orale e nella discussione dell'elaborato progettuale. La valutazione finale viene discussa e comunicata a ciascuno studente

Slides del corso fornite dal docente
Agrawal, Design of Geosynchronous Spacecraft, Prentice-Hall, 1986, ISBN-13: 978-0132001144.
Chobotov, V.A.,Spacecraft attitude dynamics and control, 1991, Krieger, ISBN 0-89464-031-3.
Kaplan, M.H., Modern spacecraft dynamics &control, 1976, John Wiley &Sons, ISBN 0-471- 45703-5.
Wertz, J.R., ed., Spacecraft attitude determination and control, 1980, D. Reidel, ISBN 9-027- 71204-2.
MICHAEL J. RYCROFT &ROBERT F. STENGEL (ed.), Spacecraft Dynamics and Control, CAMBRIDGE AEROSPACE SERIES 7, 1998
Markley, F. L., & Crassidis, J. L. (2014). Fundamentals of spacecraft attitude determination and control. New York, NY: Springer New York.

Dopo aver introdotto i problemi fondamentali dei flussi turbolenti e i relativi modelli semplificati per flussi interni ed esterni, il corso guiderà gli studenti, attraverso approfondimenti teorici mirati, alla comprensione e all’uso consapevole dei più recenti modelli teorici e di simulazione.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito una solida comprensione dei principi fondamentali della turbolenza, delle equazioni di governo e delle metodologie di modellazione dei fenomeni fluidodinamici turbolenti.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado effettuare lo studio dei fenomeni turbolenti utilizzando i modelli teorico-numerici introdotti durante il corso.

[2 CFU] Fondamenti, esempi e applicazioni. Equazioni di Navier-Stokes. Origine e natura della turbolenza: transizione da moto laminare a turbolento e fenomeni caotici. Dinamica della vorticità.
[2 CFU] Descrizione statistica della turbolenza. Equazioni di Navier-Stokes mediate secondo Reynolds. Flussi di taglio turbolenti: flussi confinati da pareti e flussi liberi. Turbolenza omogenea e isotropa.
[2 CFU] Introduzione alla modellazione della turbolenza. Metodi di calcolo ingegneristici. Modelli a zero equazioni: ipotesi sulla lunghezza di mescolamento. Modelli RANS a una e a due equazioni. Modelli stress-equation. Large Eddy Simulation (LES).

Il voto è formulato dalla Commissione d’Esame sulla base dell’adeguatezza delle risposte fornite dallo studente ai quesiti che gli sono stati formulati.
Il voto finale è, inoltre, opportunamente motivato allo studente.

• Slide delle lezioni.
• S. Pope, Turbulent Flows, Cambridge University Press, 2000. -
• P. K. Kundu, I. M. Cohen, D. R. Dowling, J. Capecelatro, Fluid Mechanics, Academic Press, 2024.
• P. A. Davidson, Turbulence: An Introduction for Scientists and Engineers, Oxford University Press, 2015.
• A. J. Smits, Viscous Flows and Turbulence, Princeton University, 2009.