Marcopter Safety Board, dispositivo pensato per le operazioni specializzate critiche svolte con APR ad ala fissa

Il recente regolamento ENAC per i mezzi aerei a pilotaggio remoto, prevede determinati requisiti per l'APR che vola nelle operazioni specializzate critiche. In particolare, il livello di rischio di causare danni a persone e a impianti industriali in caso di avaria del sistema deve essere molto basso, entro una precisa finestra di valori probabilistici.

In pratica non è accettabile la presenza di single point of failure cioè di singole avarie che possano condurre alla perdita di controllo dell APR con conseguenze catastrofiche. Pertanto, ENAC  suggerisce di adottare scelte opportune di progetto finalizzate all'irrobustimento dell'architettura, con uso di ridondanze nei sistemi e/o nel data link, uso di tecnologie dissimilari, utilizzo di sistemi con caratteristiche di affidabilità note e elevate.

L'uso di architetture dissimilari rispetto ai sistemi di controllo manuale ed automatico possono costituire metodi utilizzabili per soddisfare il requisito, purché soddisfino caratteristiche di indipendenza.

Marcopter Safety Board per APR alati

In questa ottica, Marco Robustini ha realizzato un dispositivo elettronico con l'obiettivo di soddisfare i requisiti richiesti dall'ENAC per le operazioni critiche condotte con APR ad ala fissa basati su sistema di controllo APM. Nel video dimostrativo allegato alla fine di questo articolo è possibile vedere molte delle possibili failure a cui fa fronte il sistema. L' Elenco completo dei possibili guasti, con relativo comportamento della  Safety Board, viene esplicitato in modo esaustivo nella manualistica dell'APR inerente la richiesta della certificazione ENAC per le operazioni "critiche". Di seguito un parziale elenco dei guasti che possono capitare all' APR con relative soluzioni che il pilota può scegliere a seconda della failure che si presenta.

Possibili guasti sull' APR e soluzioni adottate grazie alla Marcopter Safety Board

 

1 - La board di volo smette di funzionare, si resetta o il software comunque manda in blocco il sistema:
a - commutazione con la seconda tx sulla safety board e controllo manuale dell'APR con propulsione attiva ed atterraggio in pista
b - commutazione dalla seconda tx sulla safety board e rilascio del paracadute se l'APR non è facilmente recuperabile manualmente poiché non in perfetta visuale del pilota

2 - La batteria di volo principale va in corto circuito o si scollega:
a - commutazione con la seconda tx sulla safety board e controllo manuale dell'APR con atterraggio in pista planando
b - commutazione con la seconda tx sulla safety board e rilascio del
paracadute se l'APR non è facilmente recuperabile manualmente poiché non in perfetta visuale del pilota o troppo distante dal punto di decollo
c - planata controllata dell'APR fuori dal punto di decollo, se possibile in uno spazio consono all'atterraggio

3 - Un servo delle parti mobili smette di funzionare o si blocca:
a - rilascio del paracadute con la tx principale ed azzeramento della propulsione
b - commutazione con la seconda tx sulla safety board, rilascio del paracadute ed azzeramento della propulsione.

4 - Il servo del paracadute smette di funzionare o si blocca:
a - con la tx principale si riporta l'APR manualmente o in automatico sulla home e si atterra
b - con la tx secondaria si attiva la safety board e si riporta l'APR manualmente sulla home e si atterra
5 - Il sistema propulsivo smette di funzionare:
a - con la tx principale si riporta l'APR manualmente o in automatico sulla home in planata e si atterra
b - con la tx secondaria si attiva la safety board e si riporta l'APR manualmente in planata sulla home e si atterra
c - rilascio del paracadute con la tx principale
d - commutazione con la seconda tx sulla safety board e rilascio del paracadute

6 - La board di volo invia segnali pwm anomali ai servi o all'ESC del motore, quindi l'APR va completamente fuori controllo:
a - rilascio del paracadute dalla tx principale
b - se la tx principale non risponde al rilascio del paracadute si commuta con la tx secondaria sulla safety board e si rilascia il paracadute

7 - Rottura di una pala, l'APR diventa ingovernabile in maniera automatica per le eccessive vibrazioni alla board di volo:
a - con la tx principale si atterra planando al punto di decollo senza azionare il motore
b - commutazione con la tx secondaria sulla safety board (misura preventiva) e si atterra planando al punto di decollo senza azionare il motore
c - rilascio del paracadute con la tx primaria
d - rilascio del paracadute con la tx secondaria dopo aver abilitato la safety board

8 - Incendio della LiPo principale:
a - commutazione con la seconda tx sulla safety board e rilascio del paracadute, in alternativa se possibile atterraggio d'emergenza manuale in planata nella pista di decollo o in un punto sicuro

9 - Incendio della LiPo della safety board:
a - atterraggio d'emergenza in pista o in una location sicura tramite la tx principale, in automatico o in manuale
b - rilascio del paracadute dalla tx principale

10 - La ricevente o la trasmittente principali smettono di funzionare (indicazione visiva e sonora sulla tx nel caso della ricevente guasta):
a - entra in azione il "go to home" della board di volo automatico e riporta l'APR sul punto di decollo in un cerchio controllato di 60 metri di diametro, ad altezza costante, commutazione con la tx secondaria sulla safety board ed atterraggio dell'APR sulla pista manualmente
b - entra in azione il "go to home" della board di volo automatico e riporta l'APR sulla home con atterraggio automatico o in caso rilascio del paracadute in un punto prefissato

11 - La ricevente o la trasmittente secondarie smettono di funzionare (indicazione visiva e sonora sulla tx nel caso della ricevente guasta):
a - con la tx principale si riporta l'APR sulla home in automatico o in manuale e si atterra in pista
b - se gli automatismi sulla board di volo non si comportano adeguatamente rilascio del paracadute

12 - La safety board commuta solo alcuni segnali pwm:
a - rilascio del paracadute con la tx principale per l'atterraggio d'emergenza in verticale, o in caso con la tx secondaria se con la prima non viene rilasciato, una delle due sarà per forza attiva

13 - Rilascio indesiderato del paracadute balistico:
a - spegnimento del motore propulsivo ed atterraggio d'emergenza in verticale

14 – Perdita di un’ala o danni gravi alla struttura dell’APR:
a – rilascio del paracadute balistico con la tx primaria o con la secondaria tramite safety board