È definito impianto l'insieme di elementi strutturali e funzionali riuniti in un complesso organico destinato a particolari scopi scientifici o tecnici. Un sistema quindi, di elementi predisposti per fornire dei servizi distribuiti.

In campo aeronautico ed aerospaziale gli impianti velivolo o impianti di bordo, sono in funzione della categoria dell'aerodina, del loro numero, della loro complessità, maggiore o minore in funzione della classe del velivolo e della loro importanza ai fini dell'utilizzo della macchina. L'impianto può essere considerato come qualsiasi sottosistema del sistema velivolo, ma costituito da componenti separati e ben distinti e collegati da elementi di trasferimento separati e distinti§1.1.

L'incidenza degli impianti su un velivolo è in funzione di termini di percentuale di peso e di costo per la categoria del velivolo, in quanto può variare dal 40% al 60% del peso operativo a vuoto o di peso massimo al decollo del velivolo§1.1.

L'insieme velivolo viene suddiviso in tre principali categorie: struttura, propulsori ed impianti, per motivazioni sia storiche che per ragioni di competenza e di metodologie progettuali. I motori e/o i propulsori ad elica data la loro importanza fondamentale sulle prestazioni del velivolo, vengono sempre studiati e progettati in modo preliminare ed autonomo e non come componenti dell'impianto di propulsione.

Impianti Il tipo d'impianto, dal punto di vista della sicurezza del velivolo per la riuscita del volo sono classificati in: impianti primari: dove un'avaria in questi impianti può compromettere la sicurezza del velivolo e/o delle persone trasportate (ad esempio nel sistema comandi di volo); impianti secondari: in questi impianti una loro avaria può degradare il comportamento della macchina tale da annullare la missione, ma non ne compromette la sicurezza (ad esempio l'impianto di pressurizzazione della cabina); impianti ausiliari: un'avaria in questi impianti può degradare la missione o creare dei disagi, ma consente ugualmente di eseguire il volo (ad esempio l'impianto di condizionamento in cabina). Tale classificazione ai fini della sicurezza, è per la completa avaria dell'impianto, mentre si deve tener conto del tipo di guasto e dei relativi effetti più o meno rilevanti del singolo componente. Impianto combustibile

L'impianto carburante ha la funzione di stivare il combustibile necessario e disponibile, per trasferirlo ai motori nelle condizioni di pressione e di portata necessarie per le varie missioni.

I componenti principali dell’impianto sono: i serbatoi, le pompe di trasferimento e le pompe di alimentazione. Le categorie principali di pompe idrauliche sono: le pompe volumetriche, in grado di spostare il fluido indipendentemente dalla pressione impiegata (ad esempio la pompa a pistoni) e le pompe fluidodinamiche che rallentando il fluido accelerato ricavano energia (ad esempio la pompa centrifuga).

In base ai requisiti specifici del progetto e della classe del velivolo vengono definiti: la quantità di combustibile da trasferire, la portata e la pressione necessarie ai motori in varie condizioni di volo, di quota e di temperatura. Le risultanti specifiche di questi requisiti, devono permettere di alimentare tutti i motori sia condizioni normali sia in emergenza, per l'eventuale avaria di una parte del sistema di alimentazione§7.1.

Tipologia dei serbatoi carburante Le quantità di carburante a bordo dei diversi tipi di velivoli possono raggiungere valori molto elevati ed influiscono significativamente con il peso a vuoto o il peso massimo al decollo del velivolo ed il suo baricentro.

La corretta disposizione di questi pesi è in funzione dei volumi disponibili a bordo e soprattutto in modo tale da lasciare il massimo spazio disponibile ai carichi paganti come ad esempio i passeggeri in un aereo di linea o al carico in un aereo cargo. L'ala è una delle principali zone, dove il volume inutilizzabile, può invece ospitare il carburante. I cosiddetti serbatoi integrali o wet wing sono ricavati dai vani sigillati che la struttura della superficie alare mette a disposizione. Altre tipologie di serbatoio sono quelli imbarcati che possono essere di tipo rigido o flessibile ed infine i serbatoi esterni sganciabili o fissi attraverso i piloni alari.

Impianto carburante Boeing 737-300 con legenda:

Pompa azionata dal Motore sinistro Pompa azionata dal Motore destro Valvola di alimentazione incrociata (Cross-feed) Valvola d'intercettazione Motore sx Valvola d'intercettazione Motore dx Valvola manuale di scarico combustibile Distributore combustibile Serbatoio No. 2 (Destro) Pompa anteriore (Serbatoio No. 2) Pompa posteriore (Serbatoio No. 2) Pompa sinistra (Serbatoio centrale) Pompa destra (Serbatoio centrale) Serbatoio centrale Valvola di bypass Pompa posteriore (Serbatoio No. 1) Pompa anteriore (Serbatoio No. 1) Serbatoio No. 1 (Sinistro) Valvola d'intercettazione Drenaggio Valvole di non ritorno Valvola d'intercettazione APU Auxiliary Power Unit Sensore di Temperatura carburante Indicatore Temperature carburante Spia Valvola destra chiusa Spia Valvola sinistra chiusa Spia Valvola di alimentazione incrociata aperta Selettore Alimentazione Selettore Pompa posteriore Sinistra Selettore Pompa anteriore Sinistra Selettore Pompa anteriore Destra Selettore Pompa posteriore Destra Pannello di Controllo Spia del Filtro di bypass Sinistro Spia del Filtro di bypass Destro Selettore Pompa del serbatoio centrale sx Selettore Pompa del serbatoio centrale dx .. .. .. Pompa Drenaggio serbatoio centrale Valvola di bypass APU

Impianto idraulico

L'impianto idraulico ha la funzione di controllare e distribuire energia idraulica attraverso un fluido incomprimibile. Nella fase progettuale dell'impianto, viene definita la sezione di trasformazione di energia meccanica in energia idraulica, la rete di trasferimento (tubazioni rigide o flessibili) con gli opportuni organi di controllo/regolazione e gli equipaggiamenti che trasformano l'energia idraulica in energia meccanica. La rete di distribuzione e collegamento è costituita da: tubazioni idrauliche per alte pressioni, da raccordi, valvole e servovalvole di diverso tipo (d'intercettazione, di sicurezza e di regolazione). Il peso per unità di potenza installata, l'alto rendimento, la grande flessibilità, alta affidabilità e la facilità di controllo sono alcune caratteristiche fondamentali che rendono conveniente l'impiego del fluido idraulico in aeronautica§4.1.

Generazione di pressione

Le pompe idrauliche sono i motori per la generazione di pressione e portata necessarie all'interno dell'impianto. Esse possono essere azionate: da motori elettrici, turbine ad aria compressa, a mano dall'equipaggio e principalmente dai propulsori, attraverso una catena di riduttori meccanici. Le pressioni comunemente impiegate in campo aeronautico sono 21 MPa (≈3000 psi o 210 kg/cm²), ma l'impianto idraulico del Panavia Tornado e del Concorde sono stati progettati per funzionare a 28 MPa, mentre l'impianto idraulico del Cessna Citation funziona a 10,5 MPa (≈1500 psi o 105 kg/cm²). Un impianto idraulico il cui funzionamento nominale è a 21 MPa viene collaudato a scoppio a 84 MPa (12000 psi o 840 kg/cm²)§4.3. Le pompe idrauliche se fatte funzionare al contrario, cioè fornendo in alimentazione una portata in pressione, questo crea una rotazione dell'albero diversificandoli come: motori lenti con velocità di rotazione di 30÷300 rpm o motori veloci con velocità di 300÷3000 rpm§4.8.

Utenze ed accessori idraulici

Tipiche utenze idrauliche in un velivolo sono gli attuatori che trasformano la pressione idraulica in energia meccanica. L'attuatore lineare è definito come martinetto mentre l'attuatore rotativo è definito motore idraulico. Gli accumulatori di pressione, i filtri, i serbatoi idraulici e compensatori, gli scambiatori di calore, le guarnizioni e i raccordi idraulici sono i componenti accessori di un tipico impianto idraulico§4.2. La presenza di uno o più serbatoi, nell'impianto idraulico oltre che per l'utilizzo per il contenimento del fluido, permettono la separazione di eventuali contaminanti; assorbono le variazioni di volume e pressione, dovute agli sbalzi termici o ad eventuali perdite o trafilamenti dell'impianto; ed infine per la dissipazione di calore in aggiunta agli scambiatori di calore.

Normalmente i serbatoi collegati alle pompe, per evitare effetti di cavitazione soprattutto all'aumento della quota di volo, sono pressurizzati per assicurare alle pompe un fluido in pressione attraverso una linea dell'impianto pneumatico.

Attuatore

L'attuatore trasforma l'energia prodotta dalla pompa e trasportata dal fluido, in energia meccanica. Tipici attuatori sono i cilindri idraulici e i motori idraulici, questi ultimi presentano spesso forti analogie costruttive con le pompe, svolgendo esattamente la funzione inversa. I cilindri che si impiegano in oleodinamica sono sostanzialmente simili a quelli utilizzati in pneumatica. Si hanno quindi cilindri a semplice e a doppio effetto e in aggiunta, cilindri telescopici. I cilindri a doppio effetto sono costituiti da due testate tra cui è interposta una camicia; esse sono tenute insieme da quattro tiranti, lo stelo viene guidato da due boccole di guida. È presente una molla che determina la corsa di ritorno del pistone. Nei cilindri telescopici si ottengono delle corse elevate pur avendo in posizione di riposo un ingombro ridotto.

Valvole

L'uso delle valvole è indispensabile per riuscire a dare una logica di funzionamento ad un impianto oleodinamico e se ne può garantire la sicurezza con opportuno utilizzo. Esistono diversi tipi di valvole sia per il controllo della pressione del flusso di fluido (massima pressione, riduttrici di pressione) che per il controllo della portata (non ritorno, distribuzione, selezione, regolazione, ecc.).

Caratteristiche specifiche del fluido Oli a base minerale: Mil-H-5606: base minerale, infiammabile, piuttosto basso punto di infiammabilità, utilizzabile da -54 °C a 135 °C, di colore rosso, sviluppato nel 1940. MIL-PRF-6083: Utilizzabile da -54 °C a 135 °C, dove è richiesta la protezione dalla corrosione e quando non è possibile l'utilizzo del fluido MIL-PRF-46170 (FRH). Ad eccezione dei componenti nei veicoli blindati da combattimento che richiedono FRH, il fluido idraulico viene utilizzato anche come fluido protettivo per impianti idraulici per aeromobili e componenti dove il MIL-H-5606 (OHA) o MIL-PRF-87257 è usato come fluido operativo. Oli sintetici a base di idrocarburi: Questi fluidi sintetici sono compatibili con gli oli idraulici a base minerale e sono stati sviluppati per abbassare il punto di infiammabilità dei fluidi idraulici a base minerale. Mil-H-83282: a base di idrocarburi sintetici, con un più alto punto di infiammabilità, autoestinguente, compatibile con il Mil-H-5606, di colore rosso per un uso -40 °C. Mil-H-87257: Uno sviluppo del Mil-H-83282 per migliorarne la viscosità a bassa temperatura.

Impianto pneumatico

L'impianto pneumatico è presente sui velivoli con motore a turbina, in quanto è possibile sfruttare l'energia prodotta dall'aria compressa prelevata dal compressore ed essendo con valori di pressione e di temperatura elevati può essere utilizzata sia per pressurizzare che per riscaldare le zone del velivolo. L'impianto pneumatico può essere utilizzato per gli impianti di: condizionamento e pressurizzazione; l'impianto antighiaccio; per la pressurizzazione dei serbatoi idraulici, serbatoi carburante o serbatoi dell'acqua; per un sistema con funzionamento di attuatori; per l'avviamento motori, la ventilazione dei serbatoi carburante e per il gonfiaggio dei portelloni o dei tettucci apribili.