Dalla rilevazione di windshear e turbolenze fino al monitoraggio delle piste, le soluzioni tecnologiche per monitorare l’atmosfera sono sempre più importanti per la gestione sicura del traffico aereo.
La sicurezza del traffico aereo è il risultato di una molteplicità di fattori. Alla qualità degli aeromobili, all’efficienza delle infrastrutture aeroportuali e ai sistemi di controllo del volo si aggiunge oggi un elemento sempre più importante: la capacità di monitorare l’atmosfera con precisione crescente.
Fenomeni come turbolenze, raffiche improvvise, microburst e windshear possono influenzare in modo significativo le operazioni di decollo e atterraggio. Individuarli con anticipo consente ai controllori di volo e agli operatori aeroportuali di prendere decisioni più consapevoli e ridurre i rischi operativi.
In questo contesto opera Leonardo Germany GmbH, società controllata al 100% da Leonardo, uno dei principali gruppi mondiali attivi nei settori dell’aerospazio, della difesa e della sicurezza. Dalla sede di Neuss, in Germania, l’azienda sviluppa sistemi radar meteorologici e tecnologie avanzate per il monitoraggio dell’atmosfera utilizzati da servizi meteorologici nazionali, aeroporti, centri di ricerca e università.
Le applicazioni sono numerose. I sistemi Leonardo vengono utilizzati per seguire l’evoluzione degli uragani nei Caraibi, supportare la gestione di eventi nevosi particolarmente intensi, monitorare ceneri vulcaniche e persino tracciare detriti spaziali. Nel settore aeroportuale, tuttavia, il loro contributo assume una valenza particolare, perché la qualità del dato meteorologico può incidere direttamente sulla sicurezza delle operazioni.
Come funzionano i sistemi LiDAR di Leonardo
Tra le tecnologie più utilizzate negli aeroporti figurano i sistemi LiDAR, acronimo di Light Detection and Ranging. Questi strumenti utilizzano impulsi laser che vengono riflessi dalle particelle presenti nell’atmosfera. L’analisi dei segnali di ritorno permette di ottenere Linformazioni dettagliate sui movimenti delle masse d’aria e sull’intensità delle turbolenze.
Particolarmente importante è il rilevamento dei fenomeni di windshear, ovvero improvvise variazioni della velocità o della direzione del vento. Durante decollo e atterraggio tali condizioni possono infatti rappresentare un rischio significativo per gli aeromobili.
I sistemi sviluppati da Leonardo effettuano una scansione continua delle aree circostanti le piste. Gli scanner operano sia sull’asse verticale sia su quello orizzontale, raccogliendo una grande quantità di dati che vengono successivamente elaborati per costruire una rappresentazione tridimensionale dell’atmosfera monitorata. L’obiettivo è quello di fornire informazioni tempestive e affidabili che consentano di individuare eventuali situazioni di rischio prima che coinvolgano gli aeromobili.
La tecnologia Keba nei sistemi Leonardo
Per ottenere misurazioni accurate non basta però disporre di sensori avanzati. Anche la precisione dei movimenti degli scanner riveste un ruolo determinante. Da oltre quindici anni Leonardo collabora con Keba Industrial Automation. La tecnologia di Keba si concentra sul sistema di automazione che governa il movimento degli scanner e coordina le operazioni di acquisizione dei dati.
In passato gli assi di scansione venivano controllati separatamente. L’adozione della piattaforma Kemro X ha consentito a Leonardo di uniformare il controllo dei movimenti, migliorando la precisione e la ripetibilità delle misurazioni. Filip Miermans, Head of Marketing and Communications presso Keba Industrial Automation, spiega il ruolo svolto dall’azienda nel progetto.
«Per questo tipo di applicazioni ci siamo avvalsi della nostra pluriennale esperienza acquisita su campi difficili come questo, ma anche nell’ambito dell’eolico. In questi casi è necessario ottenere un livello molto elevato di precisione e ripetibilità di movimento poiché qualsiasi sistema deve essere in grado di funzionare in modo affidabile e per molti anni, a prescindere da condizioni ambientali avverse o gravose come forti escursioni termiche, vento, umidità e altri fattori».
L’aspetto evidenziato da Keba riguarda appunto la capacità dell’intero sistema di garantire movimenti precisi e ripetibili nel tempo, il che significa qualità e puntualità del dato finale. Con la piattaforma Kemro X l’azienda ha messo a disposizione di Leonardo una soluzione di automazione end-to-end capace di integrare in modo perfetto controllo, motion control e tecnologia di azionamento. L’unità CP505 con iPlc integrato rappresenta una soluzione indirizzata sia per le attività di controllo convenzionali sia per le applicazioni che richiedono una maggiore potenza di elaborazione.
Miermans entra quindi nel dettaglio dell’architettura adottata per il progetto sviluppato insieme a Leonardo: «L’impiego dell’unità CP505 ha garantito la gestione centralizzata del moto, mentre gli azionamenti ServoOne assicurano un posizionamento ad altissima precisione degli assi. Tutti i componenti possono così operare in modo coordinato su una base tecnologica comune; in questo modo viene ridotta la complessità ed è possibile ottenere un significativo aumento in termini di affidabilità del sistema. L’impiego di Kemro X in quest’applicazione ha quindi centrato l’obiettivo di unire massima precisione e sicurezza operativa per tutto il ciclo di vita dell’applicazione».
Continuità operativa e affidabilità dei sistemi
Nel monitoraggio meteorologico destinato ad applicazioni aeroportuali, la continuità operativa rappresenta un requisito essenziale. La disponibilità dei dati deve essere garantita in modo costante e ininterrotto, indipendentemente da qualsiasi situazione.
L’architettura adottata da Leonardo beneficia di caratteristiche specifiche sviluppate proprio per applicazioni critiche. Per motivi più che ovvi in questo tipo di applicazioni è assolutamente indispensabile assicurare il massimo livello di sicurezza. In questo contesto ci sono alcuni aspetti cruciali, come la comunicazione dei dati (che deve rispondere a requisiti come appunto la continuità) ma anche la rapidità e l’efficacia. Tutto questo consente di ottenere una base fondamentale per un sistema funzionante a prova di qualsiasi condizione.
La trasmissione e la sincronizzazione dei dati rappresentano infatti elementi fondamentali per garantire l’affidabilità delle misurazioni. «Grazie a una comunicazione basata su EtherCat, il sistema sviluppato da Keba ha beneficiato di tempi di risposta estremamente ridotti e di un’elevata sincronizzazione complessiva. Per esempio, anche funzionalità come STO (Safe Torque Off) integrate nel sistema, così come gli azionaatmosferichementi ServoOnem, sono state in grado di fornire capacità di sicurezza collaudate ogni qualvolta si è reso necessario un arresto sicuro degli azionamenti» evidenzia Miermans.
Dalla rilevazione del rischio alla decisione operativa
Uno dei principali vantaggi della tecnologia LiDAR consiste nella capacità di trasformare un potenziale rischio meteorologico in un’informazione immediatamente utilizzabile da piloti e controllori di volo. La tecnologia LiDAR, in particolare nelle versioni Doppler utilizzate in ambito aeroportuale, consente di rilevare in anticipo windshear, microburst e turbolenze lungo le traiettorie di decollo o atterraggio, prima che il velivolo le impegni. La differenza rispetto agli strumenti tradizionali risiede soprattutto nella capacità di osservare l’atmosfera lungo i corridoi di volo.
Il LiDAR, rispetto agli strumenti di misurazione tradizionali (localizzati in punti precisi) effettua scansioni 3D dell’atmosfera relativa ai corridoi di avvicinamento e partenza, con una portata di diversi chilometri. Questa capacità permette di anticipare fenomeni che potrebbero compromettere la sicurezza delle operazioni. In questo modo, controllori e piloti dispongono automaticamente di alert puntuali su posizione, evoluzione e intensità dei fenomeni.
Il LiDAR non misura meglio il vento, ma rileva e converte un rischio meteo in dato fruibile con cui modificare i flussi di volo, ritardando un decollo o un avvicinamento prima di arrivare a situazioni critiche.
Le sfide poste dall’evoluzione climatica
L’aumento della frequenza e dell’intensità di numerosi eventi meteorologici sta modificando anche le esigenze degli operatori aeroportuali. L’evoluzione climatica ha aumentato frequenza e intensità di molti fenomeni meteorologici; questo ha impattato direttamente sul traffico aereo: non a caso le condizioni avverse costituiscono una delle principali sfide per la capacità e la sicurezza del sistema aeroportuale a livello europeo e mondiale.
Tre sono le evidenze principali che emergono dal mercato. La prima è l’espansione delle reti radar per ridurre le aree non coperte e ottenere una visione più completa. La seconda è l’incremento di affidabilità e disponibilità degli impianti tramite il monitoraggio dello stato di salute. La terza è l’acquisizione di dati sempre più rapida e precisa, grazie a sistemi di movimentazione e puntamento più performanti.
In questo scenario, la capacità di Leonardo di sviluppare sistemi radar e LiDAR per il monitoraggio atmosferico e la tecnologia Keba di automazione mostrano come la sicurezza del traffico aereo sia il risultato dell’integrazione tra sensoristica avanzata, gestione dei dati e controllo preciso delle infrastrutture che osservano l’atmosfera.
La crescente complessità del traffico aereo rende sempre più importante la disponibilità di informazioni meteorologiche accurate e aggiornate. Secondo Keba, il dato meteorologico è ormai diventato una componente strutturale dei processi decisionali aeroportuali. Nel contesto della sicurezza del traffico aereo, la qualità dei dati meteorologici locali diventa essenziale per le decisioni operative. Non si parla di semplici previsioni meteo ma di stabilire un flusso di informazioni accurate e real-time su qualsiasi fenomeno che possa avere influenza su tutte le fasi di volo oltre alla gestione del traffico.
Negli aeroporti moderni il dato meteorologico non rappresenta più un’informazione accessoria, ma una componente integrante dei processi decisionali. L’introduzione di radar molto più sofisticati risponde alla necessità di rilevamento tempestivo di fenomeni pericolosi come microburst e windshear. Oggi gli enti di controllo possono ottenere informazioni più accurate e immediate relative alle aree di avvicinamento e partenza dei velivoli. L’evoluzione tecnologica sta quindi consentendo di migliorare significativamente la capacità di osservazione delle condizioni atmosferiche locali.
Di conseguenza, requisiti come l’accuratezza, l’immediatezza e la continuità delle misurazioni radar si possono ottenere soltanto rispondendo a standard rigorosi in termini di installazione, calibrazione e manutenzione. Le valutazioni meteorologiche sono parte integrante di tutto il flusso operativo aeroportuale, pertanto maggiori saranno la precisione, l’aggiornamento e l’automazione, maggiore sarà la capacità di prendere decisioni rapide e sicure. Il dato meteorologico locale rappresenta una componente cruciale della sicurezza operativa.
