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    Alfredo TESTA

    Insegnamento di SISTEMI ELETTRICI DI BORDO E AFFIDABILITA' DEI SISTEMI

    Corso di laurea magistrale in INGEGNERIA AEROSPAZIALE

    SSD: ING-IND/33

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Il Corso fornisce agli allievi gli strumenti per la comprensione e l’analisi di massima dei sistemi elettrici di bordo, con particolare riferimento agli aspetti di affidabilità . La prima parte del corso è dedicata allo studio della produzione, accumulo, conversione, distribuzione ed utilizzazione dell’energia elettrica a bordo dei velivoli e dei satelliti.La seconda parte del corso è dedicata alla introduzione delle principali grandezze affidabilistiche, allo studio delle raccolte dati e delle metodologie di modellazione dei sistemi complessi.

    Testi di riferimento

    A. Testa, Appunti di Sistemi Elettrici di Bordo, a.a. 2016-2017.R. Schina, Elettrotecnica Aeronautica: dalle basi dell’Elettrotecnica agli Impianti Elettrici di Bordo, Roma, INB, 2003.S. Chiesa, Impianti di Bordo per Aeromobili: Impianto Elettrico, CLUT 1981.U. Grasselli, Evoluzione dei Sistemi Elettrici per Aeromobili, Rivista AEIT, Aprile 2004.C. D. Brown, Elements of Spacecraft Design, AIAA Education Series, 2002.IEEE AES Society, A Century of Powered Flight, IEEE Aerospace & Electronics Systems Magazine, Special Issue, July 2003.L. Andrade, C. Tenning, Design of the Boeing 777 Electric System, IEEE Aerospace & Electronics Systems Magazine, July 19921, pp. 4-11.M. R. Patel, Spacecraft Power Systems, CRC Press, 2005.A. Testa, Appunti di Affidabilità dei Sistemi, a.a. 2016-2017.R. Billinton, R. N. Allan, Reliability Evaluation of Engineering Systems, 2nd ed., Springer N.Y. USA, 1992.

    Obiettivi formativi

    La prima parte dell'insegnamento ha lo scopo di fornire allo studente un quadro generale dei principali impianti di bordo necessari per il funzionamento di un velivolo e di un satellite. Lo studente alla fine del corso deve essere in grado di interpretare gli schemi principali di un sistema elettrico di bordo.La seconda parte ha lo scopo di mettere nelle condizioni di modellare affidabilisticamente e risolvere sistemi complessi, a partire dai dati di guasto e di riparazione dei componenti. Lo studente alla fine del corso deve essere in grado di confrontare quantitativamente soluzioni alternative diverse con diverso livello di ridondanza.

    Prerequisiti

    • Concetti di base di Elettrotecnica
    • Nozioni di base di calcolo delle probabilità e statistica.

    Metodologie didattiche

    Lezioni frontali in aula tenute dal/i docente/i del corso con durata di 120 minuti. Il corso prevede lo svolgimento in aula di esempi numerici ed esercitazioni con l’ausilio del calcolatore.

    Metodi di valutazione

    Colloquio orale con soluzione di problemi numerici ed interpretazione di schemi elettrici.

    Programma del corso

    Prima parteProduzione, accumulo, conversione, distribuzione ed utilizzazione dell’energia elettrica a bordo dei velivoli e dei satelliti. Esercizio del sistema di bordo. Caratteristiche tecnologiche dei componenti in relazione alle sfavorevoli condizioni ambientali e di esercizio: affidabilità e manutenzione. Analisi comparativa dei sistemi elettrici di bordo di velivoli di varie dimensioni e per diversi impieghi civili e militari. Analisi comparativa dei sistemi elettrici di bordo di satelliti di varie dimensioni e per diversi impieghi civili e militari.Seconda parteGrandezze caratteristiche dell’affidabilità: funzione di affidabilità (R (t), MTTF). Andamenti tipici dei tassi di guasto reali. Dispositivi riparabili: disponibilità dei sistemi in varie configurazioni. Processi di Markov. Elementi di simulazione stocastica (metodo Monte Carlo). Applicazioni a sistemi elettrici, elettronici, meccanici ed aerospaziali.

    English

    Teaching language

    ITALIAN

    Contents

    The course provides students with the tools for understanding and general analysis of on-board electrical power systems, with particular reference to reliability aspects. The first part of the course is dedicated to the study of production, storage, conversion, distribution and utilization of electrical energy on board aircraft and satellites. The second part of the course is dedicated to the introduction of the main reliability variables, to the study of data collections and methodologies for modeling complex systems.

    Textbook and course materials

    A. Testa, Appunti di Sistemi Elettrici di Bordo, a.a. 2016-2017.R. Schina, Elettrotecnica Aeronautica: dalle basi dell’Elettrotecnica agli Impianti Elettrici di Bordo, Roma, INB, 2003.S. Chiesa, Impianti di Bordo per Aeromobili: Impianto Elettrico, CLUT 1981.U. Grasselli, Evoluzione dei Sistemi Elettrici per Aeromobili, Rivista AEIT, Aprile 2004.C. D. Brown, Elements of Spacecraft Design, AIAA Education Series, 2002.IEEE AES Society, A Century of Powered Flight, IEEE Aerospace & Electronics Systems Magazine, Special Issue, July 2003.L. Andrade, C. Tenning, Design of the Boeing 777 Electric System, IEEE Aerospace & Electronics Systems Magazine, July 19921, pp. 4-11.M. R. Patel, Spacecraft Power Systems, CRC Press, 2005.A. Testa, Appunti di Affidabilità dei Sistemi, a.a. 2016-2017.R. Billinton, R. N. Allan, Reliability Evaluation of Engineering Systems, 2nd ed., Springer N.Y. USA, 1992.

    Course objectives

    The first part of the course aims to provide the student with a general overview of the main onboard electrical power systems necessary for the operation of an aircraft and a satellite. At the end of the course the student must be able to interpret the main schemes of an on-board electrical power system. The second part aims to model reliability and solve complex systems, starting from component failure and repair data. At the end of the course the student must be able to quantitatively compare different alternative solutions with different levels of redundancy.

    Prerequisites

    Knowledge of the following subjects is required:
    - Basic elements of Electrical Engineering.
    - Probability Evaluation and Statistic.

    Teaching methods

    Lessons of 120 minutes length are given by lecturers. The course provides for numerical examples and exercises carried out by means of personal computer during the lessons in the classroom

    Evaluation methods

    Oral examination with solution of numerical problems and interpretation of electrical schemes.

    Course Syllabus

    First part Production, storage, conversion, distribution and use of electricity on board aircraft and satellites. Operation of the on-board electrical power system. Technological characteristics of the components in relation to unfavorable environmental and operating conditions: reliability and maintenance. Comparative analysis of electrical power systems on board aircraft of various sizes and for different civil and military applications. Comparative analysis of electric power systems on board satellites of various sizes and for different civil and military uses.Second part Reliability quantities: reliability function (R (t), MTTF). Typical behavior of real failure rates. Reparable devices: availability of systems in various configurations. Markov processes. Elements of stochastic simulation (Monte Carlo method). Applications to electrical, electronic, mechanical and aerospace systems.

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