Aurora progresa con los ensayos para el ekranoplano de DARPA

Llevamos un tiempo siguiendo las andaduras de DARPA y su Liberty, algo así como la reedición futurista de los Liberty Ships de la Segunda Guerra Mundial, pero en vehículo de efecto suelo, o ekranoplano.

Como hemos comentado en el podcast con nuestro amigo Carlos en más de una ocasión, creemos que el teatro de operaciones estadounidense del futuro va a ser marítimo, concretamente en la zona de Taiwan, así que necesita vehículos que pueda desplazarse a gran velocidad hasta la isla. Y esta aeronave, pensada para no volar más que rascando el agua, podría ser una buena solución: gran capacidad de carga a alta velocidad. Y además, DARPA solicitaba que fuera con materiales no habituales en aeronáutica, así que imaginamos que se estará pensando en acero inoxidable, más resistente a ambientes marítimos que el aluminio.

Y Aurora acaba de anunciar en una nota de prensa que el proyecto marcha adecuadamente, realizando los ensayos correspondientes al contrato de la Fase 1B. Y, siendo Aurora una compañía de Boeing, suponemos que se beneficiarán de todos los conocimientos adquiridos por esta última durante el desarrollo de su Pelican.

El programa centra el foco en tres aspectos:

  • Operaciones marítimas ampliadas: Se hará hincapié en el funcionamiento en estados de mar turbulentos mediante la creación de capacidades STOL para reducir la carga de impacto de las olas durante el despegue/aterrizaje y nuevas soluciones de diseño para absorber las fuerzas de las olas. Además, el proyecto abordará los riesgos de colisión del vehículo durante el funcionamiento a alta velocidad en entornos congestionados. Por último, el objetivo es que el vehículo funcione en el mar durante semanas, sin actividades de mantenimiento en tierra.
  • Fácil industrialización a gran escala y bajo coste: La construcción dará prioridad a los diseños sencillos y baratos de fabricar frente a los conceptos complejos y de bajo peso. Los materiales deben ser más asequibles que los de la fabricación tradicional de aviones y estar disponibles para ser comprados en grandes cantidades.
  • Controles complejos de vuelo y en el mar: Se desarrollarán sensores y esquemas de control avanzados para evitar las grandes olas y gestionar las interacciones aerodinámicas e hidrodinámicas durante el despegue y el aterrizaje.

La Fase 1B es la que se conoce normalmente como diseño preliminar, que termina con una PDR o revisión del diseño preliminar. Durante esta fase se define la forma general de la aeronave, y se calcula su estructura para poder definirla a grandes rasgos, dejando para la fase siguiente los diseños más detallados, como por ejemplo las uniones más específicas.

Además, durante esta fase se realizan ensayos para reducir los riesgos, así que se ensayan formas de fabricar, de ensamblar, materiales… y se realizan ensayos aerodinámicos e hidrodinámicos.

Seguiremos el proyecto…

Nota de Prensa:

Los ensayos reducem el riesgo y mejora la calidad a medida que el equipo diseña su revolucionario concepto de hidroavión para DARPA.

Aurora Flight Sciences, una compañía de Boeing, está avanzando en la Fase 1B del programa Liberty Lifter, el programa de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) que tiene como objetivo diseñar, construir, poner a flote y volar un avión experimental asequible que demuestre una capacidad revolucionaria de transporte pesado desde el mar. Para lograr esta capacidad revolucionaria, el vehículo operará de manera eficiente en efecto suelo en condiciones de mar agitado y demostrará asequibilidad utilizando fabricación de bajo costo y características de diseño únicas.

El objetivo final de la Fase 1B es el diseño preliminar, y un enfoque importante durante la fase es la prueba para reducir el riesgo. ReconCraft, un astillero con sede en Oregón, es un miembro del equipo de Aurora que ofrece experiencia en métodos de fabricación marítima. La compañía construirá especímenes de prueba de estructuras a escala real, incluyendo una parte del fuselaje. La construcción y prueba de las estructuras reduce el riesgo y garantiza la calidad, ya que el equipo trabaja con materiales novedosos y requisitos únicos. El equipo de Aurora también probó un modelo a escala del casco en el tanque de remolque de Virginia Tech, que ofrece una capacidad única para estudiar el impacto de la embarcación durante el aterrizaje. Las próximas pruebas incluyen volar sensores y software para la detección y predicción de olas, que alimenta el sistema de control avanzado del avión X para volar de manera segura en efecto suelo en condiciones de mar agitado.

En su última versión, el diseño de Aurora para el Liberty Lifter cambió de una cola en forma de T a una cola en forma de π, que es más eficiente estructuralmente para acomodar una puerta de carga posterior. Además, los flotadores fueron reubicados a las puntas de las alas del vehículo, lo que crea un mejor equilibrio entre la asequibilidad y el rendimiento del vehículo en efecto suelo.

Junto con ReconCraft, el equipo liderado por Aurora incluye a la destacada empresa de arquitectura naval e ingeniería marina Gibbs & Cox, una compañía de Leidos. La empresa desempeña un papel crítico ya que el avión X, en muchos aspectos, es un barco que vuela. Varios asesores e ingenieros de la empresa matriz de Aurora, Boeing, también aportan su experiencia al equipo. El programa se beneficia de investigaciones y desarrollos previos de Boeing, que tiene una larga historia en hidroaviones y aviones anfibios.

Boeing Pelikan

«Las innovaciones a menudo ocurren en las intersecciones. Aquí, es la intersección de nuestros equipos marítimos y aeroespaciales», dijo Dan Campbell, gerente del programa de Aurora. «Por ejemplo, la intersección de la fabricación marítima con el diseño estructural aeroespacial, o la intersección de la predicción de olas marítimas con los controles aeroespaciales».

La Fase 1B concluye con una revisión preliminar del diseño, programada tentativamente para enero de 2025. Si el programa avanza, las pruebas de vuelo se llevarían a cabo en 2028.

Aurora Flight Sciences diseñará un avión VTOL de ala integrada en el fuselaje (o Blended Wing Body)

Los aviones con el diseño de ala integrada en el fuselaje o BWB (por Blended Wing Body) están pegando fuerte otra vez. En esta ocasión le toca a la agenda de investigación DARPA. Las ventajas y desventajas de estos aviones las hemos discutido en muchas ocasiones.

Claro, que las desventajas son básicamente para los diseños civiles que transportan personas: que posiblemente no cumplan los tiempos mínimos de evacuación por la distancia a las puertas, mareos en los alabeos, falta de ventanas para los que van en el centro… mientras que las ventajas son las de siempre: un volumen interno grande, genial relación sustentación/resistencia, bajo consumo.

Pero en este caso, tratándose de la DARPA, y la configuración que muestra la el artista en su visión conceptual, parece que poco tiene que ver on un avión de aerolínea. Vemos cuatro grandes compuertas para los fanes de sustentación, que le permitirían las operaciones VTOL. Y una gran zona central, sin ventanas, entre las tomas de los motores y los timones verticales, sin ventanas. Boeing ya había presentado alguna patente para aviones de carga BWB, y sabemos que USA está pensando en los futuros aviones de transporte militar.

¿Podría ser un potencial desarrollo para un transporte VTOL? Seguiremos el proyecto…

Nota de prensa de Aurora

El programa aprovecha más de 30 años de inversión en desarrollos VTOL y alas integradas en el fuselaje, o Blended Wing Body (BWB).

Aurora Flight Sciences, una compañía de Boeing, ha sido seleccionada para la fase 1 del proyecto de demostración del avión experimental de la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). Este proyecto tiene como objetivo diseñar, construir y volar un demonstrador tecnológico BWB. Esta fase 1 financia el trabajo para llegar a un diseño preliminar (fase de PDR o preliminary design review) e incluye una opción ejecutable para continuar el trabajo.

Bajo este contrato, Aurora diseñará una aeronave demostradora del tipo ala integrada en el fuselaje, para maximizar la sustentación y minimizar la resistencia, de despegue vertical, gracias a los ventiladores integrados en sus alas (fan in wing o FIW). El ala presentaría una flecha moderada, con los motores integrados en la parte superior trasera, que además de propulsar la aeronave moverán mediante enlace mecánico los fanes de sustentación.

La aeronave brindaría una capacidad de movilidad aérea revolucionaria al combinar un vuelo de crucero a más de 450 KTAS con despegue y aterrizaje vertical (VTOL) en una sola plataforma.

El equipo combinado de Aurora y Boeing aporta una amplia experiencia en prototipado ágil de vehículos, tecnología de transición entre vuelo vertical y crucero, y rendimiento aerodinámico del concepto BWB. El programa se basará en programas de vuelo pasados como el avión de ala integrada en el fuselaje Boeing X-48 y el UAV de despegue vertical gracias a tres ventiladores Aurora Excalibur de Aurora.

El trabajo de diseño se llevará a cabo en las instalaciones de Aurora y Boeing en varios estados, incluyendo Virginia, Massachusetts y Pennsylvania. El programa tiene como objetivo el primer vuelo del demostrador en un plazo de 42 meses.

General Atomics ultima su UAV «misilero» para iniciar los vuelos de prueba en 2024

Continuamos con las noticias de desarrollo de aeronaves capaces de lanzar piaras de misiles. En este caso, un avión no tripulado capaz de cargar todos los misiles existentes actualmente en el inventario estadounidense, y lanzarlos.

Este tipo de aeronave encaja perfectamente dentro de las filosofías de enjambre y punto fiel que tanto hemos mencionado en los últimos tiempos, y dotarían a cualquier vuelo, liderado por un humano o no, de una capacidad extra de combate aire-aire, en especial actuando en conjunción con los cazas de cuarta generación.

Los cazas de 4Gen no son invisibles al radar, se pueden detectar con facilidad. Si en cada vuelo de este tipo de cazas hubiera unos cuantos puntos fieles cargados de misiles anti aéreos, podrían ser enviados por delante del vuelo a combatir contra los aviones enemigos, manteniendo a los cazas tripulados a distancia segura, antes de entrar en combate.

Recuerda, en concepto, al Douglas F6D Misileer, nacido como «camión de misiles», pero no tripulado. Eso sí, Long-Shot no es en sí el avión de combate que actuará en conjunción con los aviones tripulados, sino un demostrador tecnológico para ensayar la viabilidad y las distintas soluciones técnicas que se pueden aplicar. Un prototipo,.

Iniciado en 2020, la compañía anunció el 11 de septiembre que está lista para comenzar las pruebas aéreas del programa LongShot en 2024, bajo contrato de la secreta Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) de Estados Unidos.

El objetivo del programa LongShot es cambiar el paradigma de las operaciones de combate aéreo al demostrar un vehículo lanzado desde el aire y no tripulado capaz de utilizar armas aire-aire actuales, aumentando significativamente el alcance de combate y la eficacia de las misiones. El programa diseñará, fabricará y realizará pruebas de vuelo de un sistema de demostración para demostrar la viabilidad del concepto LongShot.

DARPA

Durante los últimos tres años, GA-ASI ha iterado en numerosos diseños de vehículos para optimizar el rendimiento y completará el diseño, ya en ruta hacia las pruebas de vuelo en 2024. Las pruebas validarán las características básicas de manejo del vehículo y sentarán las bases para el desarrollo y las pruebas posteriores.

El concepto LongShot está específicamente dirigido a cazas de cuarta generación existentes, como el Lockheed Martin F-16 y el Boeing F-15. Si bien las mejoras en sensores y aviónica han aumentado considerablemente las capacidades de las plataformas de cuarta generación, la falta de tecnología furtiva hace que los aviones sean vulnerables a las defensas aéreas modernas.

Un portador de misiles no tripulado como LongShot permitiría a los cazas visibles en el radar y a sus pilotos lanzar misiles aire-aire, manteniéndose a salvo y fuera del alcance de las defensas enemigas, un concepto que el Pentágono denomina «distancia segura».

GA-ASI

Fuentes

Nuevo avión X de Darpa: X-65 Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors (CRANE)

DARPA ha presentado en sus redes sociales su nuevo avión experimental, que han llamado X-65 CRANE, el mismo que anunció en enero que lo construiría Aurora.

El programa Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors (CRANE) tiene como objetivo diseñar, construir y probar en vuelo un novedoso avión experimental que elimine el control mediante superficies aerodinámicas tradicionales y lo cambie por uno basado en control activo del flujo sobre las superficies mediante soplado, Active Flow Control (AFC).

El control de flujo activo podría mejorar el rendimiento de la aeronave al eliminar las superficies articuladas, que actualmente sirven para controlar el avión, pero que aumentan el peso y la complejidad mecánica.

Eliminar las superficies de control móviles supone varias ventajas. Por un lado, reducir el peso de la aeronave, por la eliminación directa de todas las articulaciones. Por otro lado, porque el uso del AFC para el control de la aeronave hace que las superficies aerodinámicas puedan ser más pequeñas.

Y, si no hay superficies móviles, ¿cómo controlamos el avión? Llegado este caso no está de más recordar las entradas de cómo vuelan los aviones, y la de los hipersustentadores. En resumen, recordaremos que el ala genera sustentación gracias a que la circulación que se genera entorno al perfil hace que el aire que pasa por la parte superior del ala vaya más rápido que el que va por debajo, y eso causa que la presión sobre el ala sea menor que bajo él y por tanto la resultante de fuerzas permita elevar el avión.

La sustentación generada por el perfil aerodinámico depende de la propia curvatura del perfil, del ángulo de ataque de este y de la velocidad relativa de éste respecto al aire, ademas de la densidad del aire. Las superficies de control clásicas actúan sobre la curvatura del perfil, mediante articulaciones. Al variar la incidencia de la superficie de control, o al retorcer el ala como hacían en los primeros aviones mediante su torsión, cambiamos la curvatura del perfil y por tanto hacemos que un semi-ala sustente más que el otro, en el caso de los alerones, induciendo el alabeo; o que el empenaje vertical sustente en una dirección o en la contraria. Algunos de los intentos de eliminar las articulaciones, como el morphing, pretende mantener el sistema de cambiar la geometría del perfil, pero recurriendo a la flexibilidad de los materiales, en lugar de a articulaciones mecánicas.

¿Y si en vez de actuar sobre la curvatura del perfil actuáramos directamente sobre la velocidad relativa de éste con el aire? Como la sustentación depende de la velocidad relativa aire-perfil aerodinámico, ¿qué ocurre si soplamos localmente aire sobre una superfice y no sobre la otra? Pues que esa superficie sustentará más que la otra, permitiendo de este modo generar alabeos, virajes… sin necesidad de modificar la geometríad del perfil. Esto permitiría eliminar las articulaciones de los alerones, timonesy flaps, y reemplazarlos por superficies más pequeñas, menos pesadas, menos complejas de mantener, manteniendo e incluso incrementando la maniobrabilidad.

El control activo del flujo se llamaba antes control de la capa límite, lo habrán renombrado para no sonar demasiado vintage

El contrato incluye una opción de Fase 3 en la que DARPA tiene la intención de volar un avión de 7,000 libras (3180kg). Una de las principales características de la aeronave será la implementación de alas modulares, lo que permitirá probar distintas soluciones para encontrar la óptima.

En mayo de 2023, el avión recibió su designación oficial como X-65.

¿Veremos este tipo de control en el futuro caza estadounidense?

Este tipo de controles se ha ensayado en más ocasiones. Algunos de los ejemplos más recientes son el EcoDemonstrator, de NASA y Boeing, modificando el empenaje vertical de un B757; BAe System lo puso a prueba con su FLAVIIR, que evolucionó en su demostrador MAGMA, que se puede ver en vuelo aquí. Un caso extremo de aplicación de este sistema podría ser la eliminación de los flaps para sustituirlos por Turbo Wings.

Fuentes

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.