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».
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.
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.
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…
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.
Liberty, además de sonaros por los buques de transporte, os suena porque os presentamos este proyecto en mayo del año pasado.
Se trata de un avión anfibio, similar en tamaño y capacidad al avión de transporte C-17 Globemaster III. Los objetivos incluyen el despegue y el aterrizaje en el estado del mar 4, la operación sostenida en el agua hasta el estado del mar 5 y operar como ekranoplano o vehículo de efecto suelo y como avión, con un techo de 10000ft sobre el mar (ASL).
Efecto suelo
Dos equipos, General Atomics que trabaja con Maritime Applied Physics Corporation y Aurora Flight Sciences que trabaja con Gibbs & Cox y ReconCraft, desarrollarán diseños para el prototipo a gran escala del Liberty Lifter, hidroavión y vehículo de efecto suelo –ekranoplano– de DARPA. Y, además, debe concebirse como aeronave de bajo coste para romper con la tradición de los programas de adquisición de aeronaves, incluso utilizando materiales «exóticos» en aviación, es decir, poco utilizados tradicionalmente en aviación, pero de más bajo coste. (¿Acero inoxidable, tal vez?)
Concepto de GA, más próximo a las imágenes publicadas inicialmente por DARPA
El equipo de General Atomics ha seleccionado un diseño de doble casco y ala media para optimizar la estabilidad en el agua y el comportamiento en el mar. Emplea propulsión distribuida utilizando doce turbohélices, similar al diseño conceptual que publicó DARPA en su nota de prensa original.
Concepto de Aurora
El diseño del punto de partida de Aurora Flight Sciences es más convencional, con un solo casco/fuselaje y ala alta, movido por 8 turbohélices, y recuerda al Boeing 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.
Y ya sabéis, si os ha gustado la entrada, ¡seguidnos!
Desde el comienzo de la existencia de las aeronaves no tripuladas se ha insistido en que están especialmente indicadas para misiones largas y aburridas (vigilancia, peinar zonas en misiones de búsqueda), peligrosas (un espacio aéreo especialmente disputado y sobre el que no se tiene superioridad aérea o hay exceso de misiles anti aéreos sin neutralizar o apagafuegos) y sucias (guerra NBQ – Nuclear Bacteriológica Química).
Tampoco es la primera vez que vemos cómo aeronaves tripuladas se convierten en drones, como el QF-16, o el K-MAX, mucho más próximo a este Black Hawk, conceptualmente hablando, pues fue utilizado de forma operativa para realizar misiones de reabastecimiento en Afganistán.
Tampoco nos es desconocida la tecnología MATRIX, de Sikorsky, puesto que está involucrada en el desarrollo de helicópteros apagafuegos no tripulados, convirtiendo los gigantescos apagafuegos de Erickson-Sikorsky en drones.
Por eso no es extraño este desarrollo de Sikorsky de su Black Hawk. Es una aeronave de éxito probado, fiable, robusta, y muy extendida. Y, como en el caso de los helicópteros eléctricos, es interesante partir de una célula así para convertirla y transformarla que no partir desde cero en su desarrollo, arriesgando sólo en el desarrollo de sistemas, sin añadir la incertidumbre (y los gastos) del desarrollo de una nueva célula con una nueva motorización.
El Black Hawk no tripulado ha realizado varios vuelos, simulando la entrega de plasma sanguíneo a un hospital avanzado de campaña, así como de carga pesada transportada en eslinga, así como una evacuación médica. Estos vuelos incluían vuelos a baja cota siguiendo el terreno e interrupción del plan de vuelo con órdenes alternativas simulando imprevistos.
Nota de prensa:
Sikorsky y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) han demostrado con éxito ante el Ejército de los EE. UU. cómo un helicóptero Black Hawk no tripulado vuela de forma autónoma y puede realizar de manera segura y fiable misiones de reabastecimiento, con la carga transportada interna y externamente, y una operación de rescate.
Los ensayos se realizaron durante los 12, 14 y 18 de octubre como parte del experimento Project Convergence 2022 (PC22) del Ejército de EE. UU. Los vuelos muestran cómo los helicópteros convencionales ya existentes o futuros podrían adaptarse para algún día volar misiones complejas con una tripulación reducida (un solo piloto) o, directamente, en modo autónomo. Esto les daría a los comandantes y aviadores del Ejército una mayor flexibilidad sobre cómo y cuándo se utilizan las aeronaves y los pilotos, especialmente en entornos de visibilidad limitada, entornos muy conflictivos o “sucios” (NBQ).
Por qué importa
Sikorsky se asoció con DARPA para desarrollar una tecnología de autonomía que mejorará exponencialmente la seguridad y la eficiencia de vuelo de las aeronaves rotatorias y de ala fija. El sistema de autonomía de Sikorsky, conocido como tecnología MATRIX™, forma el núcleo del proyecto ALIAS (Aircrew Labor In-cockpit Automation System) de DARPA.
«Creemos que la tecnología MATRIX está lista ahora para la transición al Ejército, ya que buscan modernizar la flota de helicópteros duradera y adquirir aviones Future Vertical Lift», dijo Igor Cherepinsky, director de Sikorsky Innovations. «Además de aumentar la seguridad y fiabilidad de los vuelos, la tecnología MATRIX permite la supervivencia en entornos de seguridad del siglo XXI de alto ritmo y alta amenaza donde los helicópteros Black Hawk operan hoy, y los helicópteros DEFIANT X® y RAIDER X® podrían operar en el futuro. Sin tripulación o con tripulación reducida los helicópteros podrían realizar de forma segura misiones críticas y de salvamento de día o de noche en terrenos complejos y en espacios de batalla disputados».
Los detalles del vuelo
Durante PC22 Technology Gateway, el equipo de Sikorsky y DARPA mostró cómo el helicóptero Black Hawk pilotado opcionalmente sin humanos a bordo puede entregar una gran cantidad de plasma sanguíneo al volar bajo y rápido, siguiendo el perfil del terreno para enmascarar su firma; reabastecer a las tropas con una carga externa; y cambiar la ruta en pleno vuelo para evacuar a una víctima.
Para comenzar las demostraciones de vuelo, los pilotos volaron y aterrizaron el avión Black Hawk, luego activaron el sistema MATRIX para dar control total al ordenador de vuelo. Cuando los pilotos salieron, el helicóptero completó de forma autónoma las siguientes demostraciones de la misión:
Reabastecimiento médico de larga duración: el avión Black Hawk voló 83 millas cargado con 400 unidades de sangre real y simulada, con un total de 500 libras. Al llegar a 40 millas de su punto de despegue inicial, el helicóptero descendió a un valle para volar siguiendo el terreno a 200 pies sobre el nivel del suelo y a 100 nudos.
Entrega de carga y evacuación de heridos (misión combinada): el helicóptero despegó con una carga externa de 2600 libras unida a una eslinga de 40 pies y voló a 100 nudos durante 30 minutos hacia una zona de aterrizaje designada. Durante el vuelo, el helicóptero fue redirigido, simulando un escenario en el que se necesitaba neutralizar una amenaza cerca del sitio de aterrizaje principal. Sikorsky demostró cómo un operador de tierra con una radio segura y una tablet puede tomar el control del helicóptero sin tripulación, ordenarle que suelte la carga de la eslinga y luego aterrizar para evacuar a una víctima de un lugar cercano. Una vez que el maniquí en una camilla estuvo asegurado dentro de la cabina, el operador de ordenó el despegue del helicóptero. Durante el vuelo de regreso, un dispositivo de monitorización BATDOK, integrado con el sistema de comunicaciones del helicóptero, transmitió los signos vitales del paciente en tiempo real a un equipo médico en tierra.
Qué sigue
Las demostraciones de PC22 fueron el segundo conjunto de vuelos Black Hawk no tripulados este año. Sikorsky y DARPA continuarán trabajando hacia la transición de esta tecnología para operaciones militares, como apoyo y operaciones de tripulación aérea, logística y reabastecimiento médico, evacuación de heridos y aplicaciones comerciales como extinción de incendios, carga y movilidad aérea urbana.
