Definizione e Modellazione di funzioni cooperative e non per un Loyal Wingman come componente di System of Systems all’interno di uno Scenario operativo = Definition and Modeling of cooperative functions of a Loyal Wingman as a part of a System of Systems operating within an Operational Scenario

Il presente elaborato è stato realizzato come tesi di Laurea Magistrale durante lo svolgimento di uno stage presso la Funzione Preliminary Aircraft System Design e Product Scenario Analysis della Divisione Velivoli di Leonardo S.p.a. Il lavoro svolto ha perseguito l’obiettivo di definire e modellare le funzioni operative di un sistema UAV, di derivare i requisiti di sistema di alto livello del Concept risultante e di validarli in termini di Efficacia Operativa. Il sistema individuato per il caso applicativo è stato un velivolo Unmanned con ruolo di Loyal Wingman (LW), facente parte di uno schieramento System of Systems (SoS) con un velivolo fighter pilotato in qualità di suo controllore, a costituire un Manned-Unmanned Team (MUT). La prima fase di definizione del concept è consistita nell’individuazione dei requisiti di capacità (Capability Requirements), degli scenari operativi e delle missioni di riferimento (SEAD, Air Interdiction, CAS). L’analisi delle missioni ha permesso di identificare i task e le funzionalità operative che hanno condotto alla definizione dell’architettura operativa del SoS ed alla caratterizzazione concettuale dei concept di LW, la definizione dei nodi operativi ha consentito inoltre di identificare i principali flussi di informazione nell’esecuzione delle missioni. Il passo successivo è consistito nell’allocazione delle funzionalità operative, opportunamente decomposte nelle loro componenti di basso livello, ai concepts, su queste basi sono stati definiti i CONOPS delle missioni. In questa fase, il SoS costituito dal MUT è stato integrato nel più generale SoS chiamato a compiere le missioni, costituito dagli altri assets di attacco, di Comando e Controllo e dai sistemi cooperativi. A parità di funzioni assegnate al Loyal Wingman, una maggiore o minore autonomia nello svolgimento di tali operazioni, rispetto alla necessità di intervento e controllo del pilota, ha consentito di sviluppare due concetti di velivolo LW. Per queste due soluzioni, a partire dai requisiti funzionali di alto livello individuati e dall’assegnazione di livelli di autonomia a ciascuna delle operazioni assegnate al LW, sono stati derivati i requisiti di sistema di alto livello (High Level System Requirements HLSR). La definizione degli HLSR è stata coadiuvata dall’utilizzo di strumenti di raccolta ed organizzazione dei dati e delle informazioni, il MBSE (Model Based Systems Engineering), metodologia che consente la gestione efficace dei requisiti di progetto, è stata supportata dal linguaggio di modellazione standardizzato UML ed implementata nel software di modellazione IBM Rhapsody. Il modello funzionale e architetturale della più ampia configurazione SoS oggetto di studio, è stato sviluppato adottando le linee guida dell’Architecture Framework DODAF, integrato nel tool attraverso la logica UPDM. A completamento del processo di definizione dei concepts di LW, questi sono stati valutati in termini di efficacia operativa al fine di validarne i requisiti di sistema ad essi assegnati tramite un processo iterativo. L’analisi è stata effettuata utilizzando un tool specificatamente sviluppato in Excel. L’efficacia operativa dei concepts di LW è stata calcolata attraverso una opportuna distribuzione di pesi assegnata alle funzionalità principali che il sistema deve garantire, nonché valutando in modo coerente il tipo di missione e lo scenario operativo in cui questo deve operare.