Nueva Movilidad Aérea: El demostrador tecnológico de Electra Aero ha realizado sus primeras operaciones ultra STOL

En este blog somos muy críticos con la llamada movilidad aérea urbana o nueva movilidad aérea, para no dejar fuera los viajes interurbanos. Y menos con sus diseños de aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical. Tan sólo hemos encontrado cierto sentido a los autogiros, y a las aeronaves convencionales STOL. Ésta, de Electra, entra dentro de esta última categoría.

Si recordáis de cuando os explicamos cómo funciona un ala y los dispositivos hipersustentadores, la sustentación depende del torbellino que se genera entorno al perfil alar.

Con la propulsión distribuida, muchas hélices situadas a lo largo del borde de ataque, se consiguen varios efectos. Por un lado, se sopla la capa límite, retrasando su desprendimiento y permitiendo así un mayor ángulo de ataque, y por tanto sustentación. Pero, además, energiza el torbellino, dando más velocidad al aire del extradós, acortando así la carrera de despegue.

Soluciones similares las hemos visto con el diseño de slat soplado de Cubcrafters, el Shin Maywa US2 o el An-2 híbrido-eléctrico con 9 motores. Y es el mismo efecto que se buscaba con la Turbo Wing.

Esquema de funcionamiento del US2

De este modo, una aeronave convencional como ésta puede despegar en distancias tan cortas como 52m, y aterrizar en 35, según la nota de prensa de Electra Aero.

Los inconvenientes de los eVTOL los hemos tratado muchas veces, como su certificación, rentabilidad, el ciclo de uso de las baterías, y otros análisis que hemos hecho.

Pero una aeronave STOL es ligeramente distinta. Por lo comentado de las baterías, seguimos viendo difícil una aplicación eléctrica, pero a la hora de certificar seguramente sea más sencillo que cualquier otro concepto extraño de los que han aparecido en el mundo eVTOL. El diseño es convencional, y no hay que convencer a las autoridades de que es seguro, ¡ya se sabe que lo es y hay amplia experiencia certificando aeronaves de ala fija! También es más sencillo hacer un diseño seguro, controlable y redundante al fallo en caso de pérdida de uno o más motores que en el caso de los diseños «multicópteros», incluso aunque no tuviera potencia suficiente para mantener la altitud de vuelo y se viera obligado a aterrizar. Al depender de su ala fija para lograr la sustentación, es un diseño menos sediento de energía que los eVTOL, y por tanto con mayor autonomía a igualdad de energía transportada, sea en forma de batería od e combustible. Así que, al menos técnicamente, parece un concepto más viable que otros extraños eVTOL, habrá que ver si también lo es económicamente. Y, al menos, el avión de Electra no es eléctrico puro, sino híbrido.

Nota de prensa de Electra Aero

Electra anunció el 29 de mayo de 2024 que ha logrado con éxito las primeras operaciones de despegue y aterrizaje ultra cortos de alto rendimiento de su avión demostrador híbrido-eléctrico (eSTOL) EL-2 Goldfinch con sustentación aumentada por soplado del ala.

«El hito de hoy es un logro increíble, ya que hemos demostrado que nuestro avión eSTOL tiene la capacidad de hacer lo que dijimos que podía hacer: operar desde espacios más cortos de 300 pies —91m—», dijo JP Stewart, Vicepresidente y Gerente General de Electra. «El manejo de la aeronave a bajas velocidades ha sido excepcional y se está ajustando bien a nuestro análisis, lo que aumenta la confianza en la capacidad prevista del diseño del producto de 9 pasajeros. Continuaremos desarrollando nuestras tecnologías, incluido el sistema de control de vuelo ‘thrust-by-wire’, para permitirnos volar aún más lento en el enfoque y mejorar aún más el rendimiento de despegue y aterrizaje STOL en la campaña de pruebas en curso».

Los vuelos de prueba, pilotados por Cody Allee, se llevaron a cabo en abril y mayo de 2024 en el Aeropuerto Regional de Manassas y el Aeropuerto de Warrenton-Fauquier en Virginia. El vuelo más largo duró 1 hora y 43 minutos. Durante la campaña, la aeronave despegó en menos de 170 pies —52m— y aterrizó en menos de 114 —35m—, la aeronave alcanzó una altitud de 6,500 pies y voló tan lentamente como 25 nudos —46km/h— en despegue y aterrizaje. Los datos y conocimientos obtenidos del programa de pruebas de vuelo informarán el diseño del avión eSTOL comercial de 9 pasajeros de Electra, con la entrada en servicio comercial bajo las regulaciones de la Parte 23 de la FAA prevista para 2028.

El diseño de ala soplada de Electra utiliza ocho motores eléctricos para aumentar significativamente la sustentación del ala, lo que permite que la aeronave eSTOL despegue y aterrice en solo 1/10 de espacio necesario por aeronaves convencionales. Esto permite el acceso a lugares a los que actualmente solo pueden llegar los helicópteros. Los motores eléctricos silenciosos reducen drásticamente el ruido y las emisiones para operaciones amigables con la comunidad. La energía híbrido-eléctrica proporciona capacidad de largo alcance sin la necesidad de estaciones de carga terrestres.

Vehículos no tripulados para combatir vehículos no tripulados. Dogfight entre UAVs

Este dogfight entre drones, en el que uno ha perdido varios rotores, ha sido creado por IA con CANVA para poder ilustrar el concepto de combate entre drones desde un punto de vista externo

La guerra entre «robots» ha llegado, podría haber sido el titular buscando el click-bait. Pero, en parte, sería totalmente cierto. Tanto Rusia como Ucrania están haciendo un uso profuso de los vehículos no tripulados. Y se han buscado contramedidas eficaces. Una de las contramedidas más reciente es el uso de vehículos no tripulados para combatir los vehículos no tripulados, habiéndose publicado no menos de cuatro vídeos al respecto.

Posiblemente el primero fue la interceptación de un drone kamikaze ruso, o UAV con ticket sólo de ida, o munición merodeadora, hace tres meses.

Más recientemente hemos visto no solo interceptaciones a vehículos aéreos, sino también de superficie, como a este vehículo naval no tripulado ucraniano por parte de un drone FPV ruso.

En él podemos ver los ya conocidos dronesde carreras convertidos en dispositivos explosivos improvisados (o munición merodeadora o drone kamikaze) dando caza a un vehículo marítimo no tripulado, con una técnica muy rusa, haciendo un tarán, o colisión intencionada contra el objetivo.

Más recientemente se han publicado vídeos de drones ucranianos realizando taranes contra UAVs rusos, como el ZALA 421 o el Orlan-10.

De estos vídeos podemos deducir varias cosas. Una, que la forma de hacer la guerra está cambiando, y que se están enfrentando pilotos remotos con vehículos controlados a distancia y con cierto grado de automatización y autonomía en la toma de decisones, aunque más bien escaso, aunque las numerosas noticias que publicamos acerca de puntos fieles nos llevan a pensar que esto va a ser más la norma que la excepción en un futuro.

Otra de las cosas que podemos deducir es la importancia de la noticia que publicábamos este fin de semana, sobre la capacidad del UAV turco Bayraktar TB-2 de realizar maniobras evasivas de forma autónoma, o la de este Mojave armado con dos miniguns.

Y por último, la necesidad urgente de contar con drones fpv de muy bajo coste, como este de estructura «deshinchable» que os presentábamos hace poco.

Airbus presentará en ILA su drone de combate autónomo (concepto punto fiel o loyal wingman)

El sistema de combate futuro se ha definido siempre con capacidad de colaboración entre aeronaves tripuladas y no tripuladas, además de dotado de capacidad de intercambio de información entre todas las aeronaves que forman el sistema.

Obviamente, esto incluiría antes o después el llamado «punto fiel» —o loyal wingman en inglés—, un avión no tripulado de combate, capaz de volar en formación con otras aeronaves tripuladas y de colaborar con ellas de forma estrecha.

El concepto, cuya imagen mostramos al comienzo de este texto, ha sido bautizado como Wingman, será uno de los componenentes del equipo tripulado-no tripulado o MUM-T (Manned-Unmanned Teaming).

Wingman deberá volar en formación con los Eurofighter o con el NGF (New Generation Fighter), sea el que finalmente sea.

¿Recordáis haber volado algún simulador de vuelo de combate en el que cada piloto humano podía controlar una serie de puntos-IA dentro de su vuelo y darles órdenes para no exponerse tanto? Mandar a la IA a atacar un objetivo, a adelantarse a atacar a un avión enemigo detectado en el radar y así poder situarse ganando ventaja sobre el enemigo… pues Wingman (y, en general, el concepto de punto fiel) es precisamente eso.

Además también colaboraría con el resto de aeronaves, como el Eurodrone, Sirtap, A-400M… es decir, el incremento en las comunicaciones, ancho de banda, almacenamiento y gestión de información es considerable.

Otra aeronave con la que se espera que tenga que colaborar es con los que Airbus ha denominado «remote carrier», y que se podría traducir como «soportes subalares remotos». El concepto es similar a aquél en el que el TB-3 nodriza lanzaba dos I-16 parásitos armados con bombas para realizar el ataque. El remote carrier será un avión parásito, del tamaño de un misil de crucero, que portará a su vez otras armas, haciendo que la aeronave nodriza pueda repartir su poder ofensivo a distintos objetivos, incluso alejados entre sí.

En ILA, en Berlin, Airbus solo presentará una maqueta a escala 1:1.

Lo mostrado en Berlín es un avión del mismo tamaño que un Eurofighter, y se espera que su coste sea entorno a 1/4-1/3 del mismo. Además, según el propio stand de Airbus, el Wingman será modular y configurable:

  • Con dos superficies verticales en su empenaje cuando realice labores de ataque a tierra con cargas externas
  • Sin esas dos superficies verticales, para maximizar sus características furtivas cuando realiza misiones sin cargas externas (ISR, por ejemplo).

Airbus ha firmado durante la feria de ILA con Helsing, para el desarrollo de la inteligencia artificial que dotará de autonomía al UCAV.

Originalmente irá motorizado con una variante de los motores EJ-200, los del Eurofighter, al que posiblemente se le elimine el post-quemador, pues esta aeronave vuela en subsónico alto, pero no llega a ser supersónica, aunque posteriormente se desarrollaría un motor específicos.

El lanzamiento de una aeronave similar por parte del consorcio europeo era ya esperado, pues eran básicamente los únicos que no estaban desarrollando —o al menos no de forma pública— una tecnología similar.

El Boeing Australia MQ-28 Ghost Bat lleva ya 3 años en vuelo. La india HAL presentó el CATS Warrior hace dos años. En Estados Unidosel ecosistema de puntos fieles es más complejo, pues va desde el X-62, a los ensayos de Skunk Works, o el Anduril, aunque la imagen inferior los resume bastante bien.

Algunos competidores, sólo en USA

También SAAB se ha sumado recientemente al diseño de una aeronave de este tipo.

Turquía también ha progresado en el desarrollo de sus UCAV, algunos ya están en vuelo, y se desarrolla su capacidad de formar equipo con aeronaves tripuladas.

China y Rusia, obviamente, también están desarrollando «puntos fieles» no tripulados, siendo sus diseños más conocidos, posiblemente, el FH-97A chino o el Sukhoi S-70 Ojotnik del segundo.

Nota de prensa de Airbus:

Airbus presentará su nuevo concepto Wingman en la Feria Internacional de Aeroespacial ILA en Berlín. En la aviación militar, un «Wingman» es un piloto en otra aeronave que protege y apoya al líder de vuelo, ofrece más opciones tácticas y contribuye al éxito de la misión. En el concepto de Airbus, el Wingman opera de manera similar, pero no es un piloto ni un avión de combate. Es un dron de tipo caza comandado por un piloto en una aeronave de combate actual como el Eurofighter, capaz de asumir misiones de alto riesgo que representarían una amenaza para aeronaves tripuladas.

El modelo 1:1, que Airbus exhibirá del 5 al 9 de junio en ILA, es similar a un «coche de exhibición» utilizado en ejercicios de diseño en la industria automotriz. El modelo Wingman muestra capacidades anticipadas como baja observabilidad, integración de armamento, sensores avanzados, conectividad y soluciones de trabajo en equipo. Al igual que los coches de exhibición, no todo lo que se muestra puede llegar a la producción. El modelo en ILA Berlín será una base y un catalizador para diseñar cada generación del Wingman.

El Wingman está diseñado para mejorar las capacidades de las aeronaves de combate tripuladas actuales con plataformas no tripuladas que transportan armas y efectores. La Fuerza Aérea Alemana ha mostrado interés en una aeronave no tripulada que apoye a los aviones de combate tripulados antes de que el Sistema de Combate Aéreo del Futuro esté operativo en 2040.

Las tareas del Wingman incluyen reconocimiento, interferencia en objetivos y enfrentamiento de objetivos terrestres o aéreos con municiones o misiles de precisión. Los pilotos en aeronaves tripuladas mantienen el control de la misión como «combatientes comandantes» mientras se benefician de la protección y reducción de riesgos que ofrecen los sistemas no tripulados. El enfoque está en aumentar la masa de combate de manera asequible para igualar a las fuerzas oponentes en conflictos.

Pilotos de sillón

Así es como hoy día muchos llaman de forma un tanto despectiva a los controladores de los UAVs. Pero éste no es un titular de hoy en día, sino ¡de 1947!

El artículo apareció en el número de febrero de 1947 de Modern Mechanix:

PILOTOS DE SILLÓN (Modern Mechanix, febrero de 1947)

Vuelan aviones con cajas que emiten pitidos. No son realmente pilotos de sillón, porque nunca vuelan desde sillones; es más probable que estén en jeeps o en aviones nodriza. Pero el nombre encaja, de alguna manera, porque estos muchachos nunca están cerca de los aviones que están volando. Son los pilotos por radio de las Fuerzas Aéreas del Ejército (USAAF(1)). Moviendo palancas en pequeñas cajas de cinco libras, controlan enormes, gigantes cuatrimotores que pueden estar a 50 millas de distancia detrás de un banco de nubes.

En su forma actual, el vuelo por radiocontrol es así: la pequeña caja del piloto tiene una pequeña «palanca» y un acelerador, muchos interruptores y un visor de televisión. Está conectado a un transmisor que envía las instrucciones del piloto al avión controlado de forma remota; enviando 10 señales moduladas diferentes, puede controlar 10 funciones de vuelo diferentes. En el avión, además del receptor y el aparato para convertir las instrucciones de la señal de radio en acción, hay un transmisor de televisión que puede mostrar el panel de instrumentos o, a elección del piloto remoto, mirar a través del parabrisas.

Debido a que emite sonidos parecidos a pitidos, la caja de control se llama “caja de pitidos”. El avión controlado se conoce como «bebé», probablemente porque generalmente hay un avión nodriza flotando cerca de él.

Eso es todo, excepto que el pilotaje remoto no es fácil. En el pequeño mando en la caja de control no se tiene la sensación que da un joystick normal, y «volar por las sensaciones en el culo» está naturalmente fuera de la ecuación. Además, debido a que el bebé realmente está siendo pilotado por su propio piloto automático, que recibe las «correcciones» de la caja de pitidos, hay un retraso en su respuesta (2). Esto genera una tendencia al sotre-control que hace que comience un movimiento de sube y baja cada vez mayor(3). Así que los pilotos remotos aprenden primero a manejarse en los PQ-14, pequeños aviones-blancos aéreo, que no solo son más fáciles de manejar sino también un poco más prescindibles que los B-17 Flying Fortresses. Después de familiarizarse con la caja de pitidos, toman el control de los aviones más grandes. Eventualmente, son capaces de despegar, maniobrar y aterrizar B-17 no tripulados.

Si hubiera otra guerra, no hay duda de lo que estos muchachos estarán haciendo. En tiempos de paz, los pilotos de salón enviarán aviones sin piloto a los huracanes para obtener nuevos datos meteorológicos, probarán nuevos aviones supersónicos y pilotarán aviones blanco para practicar con armas antiaéreas.

Notas

(1) Aeronautical Division, Signal Corps (1 agosto 1907 – 18 julio 1914); Aviation Section, Signal Corps (18 julio 1914 – 20 mayo 1918); Division of Military Aeronautics (20 mayo 1918 – 24 mayo 1918); U.S. Army Air Service (24 mayo 1918 – 2 julio 1926); U.S. Army Air Corps (2 julio 1926 – 20 junio 1941); U.S. Army Air Forces (20 junio 1941 – 18 septiembre 1947)

(2) Es un problema bien conocido, y cuanto más lejos está el avión controlado de forma remota, más retraso en recibir las órdenes, y con más antelación hay que preveer las acciones del avión.

(3) Oscilaciones inducidas por el piloto, o PIO.

Turquía: drones Bayraktar haciendo toneles, ensayos para embarcar en portaaviones, y presentando un VTOL

Bayraktar se ha hecho muy popular —conocida entre los no expertos— por las actuaciones de sus drones en la guerra de Ucrania. Y Turquía por los avances que ha realizado en su industria aeronáutica, como ya hemos discutido hablando de su ala volante Anka 3 o de su caza Kaan.

Y sigue avanzando en su tecnología no tripulada.

Por un lado, presumen de que su TB-2, con capacidad de llevar armamento, ha sido el primer UCAV del mundo en realizar un tonel de forma autónoma, lo que denota que tiene más maniobrabilidad de la que parece y que podría realizar en un futuro (o presente) maniobras evasivas a la hora de esquivar un atacante, importante en un mundo de UCAVs donde hasta ahora parecían aviones de observación con poca maniobrabilidad y sin capacidad de combate, o al menos de realizar maniobras evasivas agresivas.

Por otro lado, y tras anunciar que embarcarían aviones no tripulados en su Anadolu, convirtiendo así al buque en el primer portaaviones que operará aviones no tripulados de combate, han empezado a realizar ensayos con su TB-3, como se puede ver en esta cubierta de vuelo simulada en tierra, sky-jump incluida, así que tan pronto hayan logrado ajustar los parámetros adecuados en tierra, pasarán a realizar los correspondientes ensayos embarcados..

La última noticia relacionada con este fabricante de drones turco, y también de esta semana, ha sido la presentación de un nuevo drone de despegue y aterrizaje vertical. Básicamente un alavolante fija con cuatro rotores de quadcoptero.