Hacer la cobra, sin el Flanker

La maniobra de la Cobra la popularizó Pugachev cuando en pleno Paris Air Show en Le Bourget, 1989, hizo la cobra con su Flanker.

Desde entonces se ha discutido en muchas ocasiones su utilidad en combate, si realmente puede servir para despistar al adversario que te busca las seis y ganarle la cola, si no sirve de nada porque es una maniobra que te deja vendido de velocidad… pero no es ese el tema que vamos a debatir hoy.

También se suele decir que sólo el Flanker puede hacer esa maniobra, pero lo cierto es que el Fulkrum también podía, y que casi cualquier caza moderno es capaz de realizarla, más si tienen toberas vectoriales.

Pero tampoco vamos a entrar en ese debate hoy. Hoy os queremos traer las historias de dos cazas que ya podían realizar esa maniobra en los años 60 y 70, y que son menos conocidas. Si las dos fuerzas aéreas que desarrollaron la maniobra sabían de lo que hacía la otra o no, es difícil de saber, aunque presumimos que fueron desarrollos convergentes que llegaron a la misma maniobra en puntos distintos, sin saber unos de otros. Lo que sí parece es que los soviéticos aprendieron la maniobra de los unos, de los otros, o de ambos…

La cobra sueca

Estamos en los años 60, cuando empezó a volar el Draken. El comienzo de la vida operativa del Saab J35 Draken no fue precisamente fácil

La configuración de doble ala delta, una idea revolucionaria en ese momento, resultó ser una bestia difícil de domar. Con su naturaleza inestable y sin fly-by-wire ni estabilidad artificial alguna, manejar la aeronave a bajas velocidades era complejo. Más en fases críticas como la de aterrizaje. Sin embargo, como dice el refrán, no hay mal que por bien no venga. En este caso, el desafío presentó una oportunidad inesperada: el descubrimiento de una maniobra desconocida para casi cualquier otra nación en ese momento, la cobra..

Cuando el J35 Draken entraba en un pérdida a muy altos ángulos de ataque, los pilotos descubrieron que podían controlarlo jugando con los gases y la palanca. Y así nacía la «cobra sueca», realizada con el Draken, una maniobra que, en teoría, permite colocarse a las seis del caza perseguidor con facilidad. Y, lo bueno de que sea un hecho ya de los 60, hay vídeos en color.

The aviationist

Más o menos como los suecos, lo descubriría nuestro siguiente protagonista.

La «cobra» de Mohammad Mansour

Siria y Egipto estuvieron unidas durante un breve periodo de tiempo, en forma de la República Árabe Unida. Durante la unión se fusionaron sus fuerzas armadas. Y tras la ruptura de la unión, Siria tuvo que reconstruir su fuerza aérea desde cero.

Llamaron a puertas de países europeos para comprar Mirage, Fiat… pero al final solo encontraron la puerta abierta de la URSS, que aceptaba a venderles 34 MiG-21F-13, en junio de 1962.

Los pilotos eran seleccionados entre las filas de fieles al régimen, no fuera que desertaran con el avión después de saber volar, y eran formados por los soviéticos.

La formación soviética tenía fama de ser poco dada a la creatividad, y mucho a la rigidez y disciplina vertical. Cosa que encajaba mal con la actitud de pilotos jóvenes con ganas de «marcha» y de exprimir sus máquinas al máximo. Y es aquí donde entra en la historia nuestro protagonista, Mohammad Mansour.

Debido a la falta de conocimiento sobre tácticas y armamento, los comandantes de las recién establecidas unidades sirias de MiG-21 dependían en gran medida de los consejos y formación de alrededor de 30 asesores soviéticos asignados para ayudarles en su entrenamiento.

Sin embargo, unos pocos pilotos con buenos contactos, y que no podían «tocarles» por desobedecer, tenían la capacidad de hacer literalmente lo que quisieran, incluyendo desobedecer los consejos soviéticos y las órdenes de sus comandantes. Esto era especialmente válido para Mohammad Mansour, en ese entonces un piloto novato de MiG-21 recién salido de un curso en la URSS: su hermano mayor, el legendario Fayez Mansour, tenía buenos contactos en la cadena de mando en Damasco. Por lo tanto, Mohammad comenzó a desafiar los consejos de los asesores soviéticos y a exigir una mayor flexibilidad operativa para él y otros pilotos de su unidad.

Las experiencias de los primeros enfrentamientos entre MiG-21 sirios y la fuerza aérea israelí le enseñaron que era necesario un movimiento defensivo efectivo, diseñado para evitar los ataques de cañón. Cabe mencionar que a mediados de la década de 1960, el armamento principal de todos los cazas seguía siendo cañones y la mayoría de los combates aéreos se libraban en forma de dogfight.

La solución inicial de Mohammed se basaba en manuales soviéticos y consistía en giros descendentes rápidos, seguidos de tirar de palanca atrás a fondo mientras se encendía el postquemador. Sin embargo, en el transcurso de uno de los vuelos de entrenamiento, Mohammad tiró demasiado de palanca, cuando activó el postquemador, su MiG quedó en vertical, al borde de perder el control. Mohammad logró recuperarse a tiempo para evitar un accidente, pero fue un momento crítico: para evitar que esto volviera a ocurrir, decidió intentar repetir la maniobra, pero activando primero el post-quemador y después tirando de palanca, pues el Tumansky R-11 era conocido por reaccionar lentamente a la palanca de gases. Ese fue el momento en que nació lo que más tarde se conoció como la ‘maniobra de velocidad cero’.

Esa maniobra se convertiría en standard para los MiG-21 sirios, y parece que sería aprendida por pilotos de intercambio paquistaníes y egipcios. Y es de presuponer que acabaría llegando a los pilotos de MiG-21 soviéticos.

Y esto es curioso… porque un piloto iraquí de MiG-21 que conocí me había hablado de esta maniobra también, pero no la había visto documentada hasta que di con The Aviationgeek Club.

F-16 pilotado por IA combate contra F-16 pilotado por humano

NF-16 o X-62 Vista

Si antes hablamos de la conversión de los F-16 en aviones no tripulados y recordamos aquél combate de IA contra humano, que ganó la IA, en un simulador de vuelo, antes tenemos que anunciar que se ha producido el evento de combate de un avión pilotado por una IA -con un piloto de seguridad a bordo- contra un avión pilotado con un humano. Ha sido anunciado por DARPA.

Y según Australian Aviation, el Secretario de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos tiene previsto subirse a un F-16 pilotado únicamente por inteligencia artificial más adelante este año.

Combate Humano-IA, y parece que gana la IA

Frank Kendall dijo que también habría un piloto en la cabina junto a él, pero «con suerte» ninguno de los dos sería necesario para tomar el control de la aeronave especialmente adaptada.

El F-16 pilotado por la IA ya había realizado combate aéreo, pero contra aeronaves simuladas. El siguiente paso lógico era hacerlo contra un humano, igual que la IA que combatió contra un humano fue la que ganó un concurso de combates entre IAs.

El programa ACE ha pasado en menos de 3 años de hacer combate entre inteligencias artificiales en un simulador de vuelo, a que esa misma inteligencia artificial vuele un caza complejo, de cuarta generación, y haga combate contra un humano.

Combate IA contra IA en un simulador de vuelo

En 2013 os anunciamos el primer vuelo de un F-16 convertido en avión no tripulado, y que se le entregaría a la USAF a partir de 2015 como blanco aéreo QF-16. En 2016 supimos que haían estado «jugando» con estos aviones: Vuelos en formación con aeronaves tripuladas usando el QF-16 como punto fiel, aunque el F-16 no tripulado iba un piloto de seguridad, por si las moscas.

El QF-16 podía realizar despegues y aterrizajes autónomos, así como varias maniobras de combate porgramadas y vuelos supersónicos. Este QF-16 ofreceía a los pilotos un blanco aéreo realista, y con una capacidad de maniobra similar a la de aviones de caza reales en servicio en otras fuerzas aéreas.

En 2015 la USAF anunció que tenía intención de convertir los F-16 de 4GEN en puntos fieles de los de 5GEN.

Teniendo en cuenta la alta disponibilidad de aeronaves de generaciones 4, 4+, 4++… y la escasa producción de cazas de 5ª generación, junto con la crónica reducción de presupuestos para nuevos proyectos de defensa, tal vez el convertir los aparatos más antiguos en capaces aviones no tripulados al mando de un líder humano en un avión superior sea una buena solución intermedia hasta la llegada de los aviones de 6ª generación, que es lo que parece que el ex-secretario de la USAF Michael W. Wynne llamó Manada de Lobos. Y que últimamente se menciona más como puntos-fieles y como enjambres.

El Laboratorio de investigaciones de la Fuerza Aérea, Air Force Research Laboratory (AFRL), ha estado avanzando en algoritmos para lograr cazas no pilotados autónomos. Estos algoritmos podrían estar alojados en una o más LRUs o en un «cerebro» que podría ser transferido entre aviones con un mínimo esfuerzo. Desde que dijimos que se esperaba lanzar el programa en 2018 y tener demostradores volando en 2022, el laboratorio y la USAF han realizado numerosas pruebas, como las del NF-16 VISTA, en la que se integró un «cerebro» con IA, para lograr que el avión volara de forma autónoma.

En menos de tres años, los algoritmos de inteligencia artificial (IA) desarrollados bajo el programa Air Combat Evolution (ACE) de DARPA pasaron de controlar F-16 simulados que vuelan combates aéreos en pantallas de computador, incluso ganaron a un humano, y a a controlar un F-16 real en vuelo.

Además, USA ya anunció la creación de enjambres de drones de combate, de todos los tamaños…

Nota de prensa de DARPA

El programa Air Combat Evolution (ACE) de DARPA ha logrado las primeras pruebas en el aire de algoritmos de inteligencia artificial volando de forma autónoma un F-16 contra un F-16 pilotado por un humano en escenarios de combate dentro del alcance visual (a veces referidos como dogfight).

En el video, en la parte superior de esta entrada, los miembros del equipo discuten lo que hace que el programa ACE sea diferente de otros proyectos de autonomía aeroespacial y cómo representa un momento transformador en la historia aeroespacial, estableciendo una base para la colaboración ética, confiable y en equipo entre humanos y máquinas para aplicaciones militares y civiles complejas.

En vuelo, los algoritmos de inteligencia artificial de ACE controlaron una aeronave de prueba F-16 especialmente modificada conocida como X-62A, o VISTA (Aeronave de Prueba de Simulador Variable en Vuelo), en la Escuela de Pilotos de Pruebas de la Fuerza Aérea en la Base de la Fuerza Aérea de Edwards, California, donde todas las demostraciones de maniobras de combate autónomas tuvieron lugar en 2023 y continúan en 2024.

La IA que voló el F-16 (X-62 VISTA) hizo combate aéreo

Prometimos actualizar información sobre el X-62 VISTA tan pronto supiéramos algo más, y hemos encontrado otra nota de prensa de DARPA, así que actualizamos…

En menos de tres años, los algoritmos de inteligencia artificial (IA) desarrollados bajo el programa Air Combat Evolution (ACE) de DARPA han pasado de controlar F-16 simulados que vuelan combates aéreos en pantallas de computadora a controlar un F-16 real en vuelo.

A principios de diciembre de 2022, los desarrolladores de algoritmos de ACE cargaron su software de inteligencia artificial en un avión de prueba F-16 especialmente modificado conocido como X-62A o VISTA (Variable In-flight Simulator Test Aircraft), en la escuela de pilotos de pruebas (TPS – Test Pilot School-) de la USAF, en la base aérea de Edwards, California, y realizó varios vuelos durante varios días, hasta completar 15h de vuelo. Los vuelos demostraron que la IA puede controlar un avión de combate.

Combate en simulador IA contra IA

Los vuelos de ACE AI fueron parte de un exitoso programa de prueba más amplio, que involucraba a DARPA, TPS y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL), lo que permitió que varias organizaciones del Departamento de Defensa (DoD) trabajaran en estrecha colaboración con los contratistas de desarrollo de IA hacia objetivos comunes.

Gracias al excelente trabajo en equipo y la coordinación entre DARPA, la Escuela de Pilotos de Pruebas de la Fuerza Aérea, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea y nuestros equipos de desempeño, hemos progresado rápidamente en la Fase 2 en todas las áreas del programa ACE. VISTA nos permitió simplificar el programa saltándonos la fase de subescala planificada y procediendo directamente a una implementación a gran escala, ahorrando un año o más y brindando información sobre el rendimiento en condiciones de vuelo reales.

Realizamos múltiples salidas con numerosos puntos de chequeo, realizados en cada salida para probar los algoritmos en diferentes condiciones de inicio, contra varios adversarios simulados y con capacidades de armas simuladas. No nos encontramos con ningún problema importante, pero encontramos algunas diferencias en comparación con los resultados obtenidos en las simulaciones, lo cual es de esperar cuando se pasa de lo virtual a lo real. Esto destaca la importancia no solo de probar en vuelo las capacidades autónomas avanzadas, sino también de hacerlo en bancos de pruebas como VISTA, lo que nos permite aprender lecciones rápidamente e iterar a un ritmo mucho más rápido que con otros vehículos aéreos.

Teniente coronel Ryan «Hal» Hefron, gerente del programa ACE para DARPA

Combate en simulador humano contra IA

Los algoritmos que se cargaron en el ordenador del X-62 para que controlaran el avión son de EpiSci, PhysicsAI, Shield AI y el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins

Iniciado en 2019, el objetivo de Air Combat Evolution (ACE) es desarrollar una IA autónoma fiable, escalable, y que pueda utilizarse en combate aéreo de forma colaborativa con pilotos humanos.

En 2020 este programa, como os contamos en este blog, enfrentó a unas inteligencias artificiales contra otras en un simulador de vuelo de código abierto, para finalmente enfrentar a la IA ganadora de todas ellas con un piloto humano.

Otros programas similares han enfrentado a pilotos reales contra IA que volaba un avión virtual y que se proyectaba sobre la realidad, una suerte de realidad aumentada.

Piloto y avion reales combaten contra avión virtual controlado por IA

La tecnología que podría revolucionar la forma de entrenar, aunque no es nueva, por fin parece que está suficientemente madura como para funcionar: Dan Robinson, un ex piloto de caza de la RAF, el primer no estadounidense en volar el F-22, ha combatido desde un avión real contra uno simulado por ordenador y controlado por el ordenador, y proyectado directamente en su campo de visión con un sistema de realidad aumentada.

Dicho así suena totalmente disruptivo a e innovador, pero el concepto es el mismo que nos proponía Sky Challenge, que se adelantó mucho a su tiempo, hace 8 años: mezclar la realidad y la simulación para tener un producto totalmente distinto.

En aquel entonces estaba orientado a las carreras, con obstáculos proyectados, y que el público sólo podía ver a través de una pantalla, y no mirando directamente, en lugar de al combate, como es el caso esta vez.

Los motivos están claros: entrenar solo en el simulador no es un entrenamiento completo puesto que no se sufren las mismas aceleraciones ni se viven las mismas sensaciones que en un avión real. Por otro lado tampoco es barato encontrar enemigos reales contra los que volar, mucho menos si se pretende volar contra aviones reales del enemigo (véase como ejemplo el programa Constant Peg). De este modo el piloto puede volar un avión real, mientras que se puede practicar repostaje en vuelo, sin poner en vuelo un costoso cisterna, combate contra otros humanos, que manejan aviones en un simulador en lugar de quemar queroseno, o incluso podría integrarse con esas inteligencias artificiales que comentábamos hace poco que combatían contra pilotos humanos, e incluso les ganaban. Así que como se ve puede ser un sistema de entrenamiento muy flexible y que permita ahorrar muchos costes, al poder simular múltiples operaciones (repostaje, combate aéreo, ataque a tierra) sin gastar munición ni queroseno, ni blancos, y pudiendo simular todo tipo de aeronaves y vehículos de los que se conozca su modelo geométrico y modelo de vuelo, o modelo de comportamiento en tierra o mar, e introducir nuevas amenazas que aparezcan en el arsenal del enemigo de forma sencilla, para poder entrenar contra ellas.

El combate real/virtual ha sido llevado a cabo por Dan Robinson en su avión Berkut 540, contra un caza chino J-20, representado por ordenador y proyectado en su ojo con sistemas de realidad aumentada, como demostración del proyecto conjunto que están realizando entre Red 6 y EpiSci: la integración del sistema ATARS (Airborne Tactical Augmented Reality System) creado por Red 6 con la inteligencia artificial táctica (Tactical AI) de EpiSci, que vimos en acción el programa Alpha dogfight de DARPA.

Dan comenzó con la idea del proyecto en 2015, tras ver una demostración con carreras de coches. Se preguntó si se podría hacer con aviones, y la primera prueba que hicieron fue volar con un avión dentro de una caja, un paralelepípedo estático proyectado en el ojo del piloto. Y Dan dice que era totalmente realista. Lo siguiente fue representar un avión cisterna y practicar un repostaje en vuelo. Y la evolución final no podía ser otra que un combate aéreo.

Lo mejor de este sistema es, que si funciona, se puede aplicar a absolutamente todos los campos, ya sea militar (tanques u otros vehículos) como civil (carreras de coches, manejos de puentes grúa, manejos de grúas en puertos…)

Fuentes