Alexander Lippisch es más conocido por sus diseños de ala delta. Tras la Segunda Guerra Mundial, con la Operación Paperclip, abandonó Alemania para seguir investigando en Estados Unidos, donde trabajó con Convair en sus cazas F-102 y F-106 y su bombardero B-58 Hustler, todos con un peculiar ala en delta.
Con ellos creó este avión sin alas, un proto-drone basado en cuatro ventiladores que permitían al modelo despegar y aterrizar en vertical, y evolucionar en el aire.
Es el Aerodyne, probado en Cedar Rapids, Iowa. Lippisch pensaba que el futuro estaría en aviones sin alas, y con este curioso demostrador VTOL, controlado desde un más curioso puesto de mando a control remoto, más parecido a una cabina real de vuelo que a los actuales mandos de radio control, esperaba demostrarlo. De hecho, logró financiación de la Oficina Naval de Investigaciones para desarrollar el concepto, que culminaría con el Lippisch-Dornier Aerodyne.
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.
Si bien no vemos tan claro que los drones de transporte tengan su utilidad en el ámbito civil, por sus precios y peligros potenciales asociados, sí tenemos claro que son más que útiles en la logística militar, pues son una forma ágil y rápida de proporcionar suministros en puntos clave y potencialmente inaccesibles. De hecho, han pasado soluciones similares por este blog desde el VSTAR de 2008, o que el coche volador de DARPA Transformer TX se convirtiera en un proyecto de drone de carga VTOL. Kaman, además, cuenta con experiencia operativa en este tipo de vehículos aéreos no tripulados, de carga, gracias a su K-Max.
Kaman seleccionado para construir el prototipo UAS de carga para los marines de EE. UU.
Kaman Air Vehicles, una división de Kaman Corporation (NYSE: KAMN) anunció el 10 de octubre que ha sido seleccionado para construir un prototipo de UAS logístico para el Cuerpo de Marines de los Estados Unidos. Kaman construirá una versión militar de su KARGO UAV. KARGO UAV transporta hasta 800 libras (363kg) de carga útil y está diseñado para operar en entornos austeros.
El proyecto USMC está siendo administrado por NAVAIR PMA-263 bajo el programa de Sistemas de Logística No Tripulados Medios – Aire (MULS-A). Una vez que se construya el prototipo, KARGO UAV completará una evaluación de capacidad de usuario de campo realizada en un entorno de prueba relevante desde el punto de vista operativo.
Kaman comenzó el desarrollo de su KARGO UAV el año pasado y voló un demostrador a escala en el otoño de 2021 para probar el concepto. Se está construyendo un demostrador a gran escala y el primer vuelo está programado para finales de este año.
“Hemos estado investigando las necesidades logísticas expedicionaria durante algún tiempo”, dijo Carroll Lane, presidente del segmento de productos de precisión de Kaman. “Y estamos encantados de ver que nuestros esfuerzos enfocados en I+D para proporcionar un vehículo logístico asequible, confiable y mantenible se alinean con un programa tan importante como MULS-A”.
Construido teniendo en cuenta el concepto operativo futuro de los Marines, KARGO UAV ofrece un diseño resistente, optimizado para el empleo expedicionario, y un tamaño compacto, que le permite ser transportado en un contenedor de envío CONEX estándar. Está diseñado para ser descargado y operado por tan solo dos personas.
Bajo estas líneas podemos ver el ensayo del lanzamiento de un avión de radio control desde otra aeronave nodriza, y la secuencia de despliegue de las alas inflables. Son parte de unos ensayos que realizó la NASA para estudiar la viabilidad de las aeronaves con alas inflables y su posibilidad de utilizarlos en la atmósfera marciana, aunque al final mandaron un helicóptero.
Secuencia de desplegado de alas inflables
La teoría es simple: una avión ocupa mucho espacio. Es mucho más sencillo transportar el fuselaje por un lado y las alas por otro. Pero en Marte no hay nadie que lo ensamble. Podría recurrirse a un ala pivotante, pero los mecanismos añaden peso.
Ala en posición de almacenamiento y después de inflada
¿Y un ala inflable? Ocupa poco espacio y pesa mucho menos que un ala rígida. Y se ahorraban los sistemas de protección de la aeronave para hacerla llegar a tierra: podían lanzarla durante la caída de la sonda marciana, que desplegara las alas y aterrizara por sus medios.
Obviamente en Marte no estaría esperando la televisión, es un esquema de los ensayos realizados en la Tierra con el BIG BLUE
Y para desarrollar este concepto nace BIG BLUE: Baseline Inflatable-wing Glider, Balloon-Launched Unmanned Experiment.
Secuencia de desplegado del prototipo de Langley
El BIG BLUE tenía que recoger la experiencia ganada por el avión radiocontrolado desarrollado en Langley, cuya secuencia de despliegue de las alas hemos visto antes.
Big Blue
En mayo de 2003 se realizaron las primeras pruebas. El avión era suspendido de un globo, que en el primer vuelo llegó a los 50000ft, y tras alcanzar la altitud deseada, era liberado. Tras ser liberado tenía que inflar sus alas y volver a tierra. La mayor altitud acanzada sería de 89600ft. Volvería a tierra en paracaídas.
Durante los ensayos no sólo se probaba el concepto de estructura inflable para las alas y su inflado en caída libre, sino también sistemas de comunicaciones, seguimiento por GPS y guiado.
Con el BIG BLUE II se probaron otros conceptos, como utilizar en las alas una resina que curaba bajo el efecto de los rayos ultravioleta, mejorando así la estabilidad estructural de las mismas e impidiendo el pandeo. Se ensayó en vuelo en mayo de 2004, realizándose el despliegue del ala y el curado del mismo. Debido a las restricciones impuestas por la FAA el avión no tripulado se ensayó siempre dentro del alcance visual del operador, por debajo de 1600-3280ft AGL, La recuperación se hizo mediante paracaídas.
Ambos aviones se desplazaron a Colorado, para continuar con los ensayos a gran altitud con menos restricciones.
Un total de 110 estudiantes estuvieron involucrados en el desarrollo de ambas aeronaves, así como sus sistemas de comunicaciones, guiado y control, telemetría… y lo último que encontramos es que la siguiente fase, BIG BLUE III estaba a la espera de recibir fondos.
Los motores iónicos son viejos conocidos. Son utilizados especialmente en el espacio, para corregir la actitud de satélites, o para empujar pequeñas naves de exploración. ¿Ventajas? Carecen de partes móviles y tienen un impulso específico muy alto. ¿Desventajas? El empuje que producen es muy pequeño. Por eso no se han utilizado en aplicaciones atmosféricas, exceptuando tal vez este avión del MIT de 2018, y los drones de Undefined.
Ante el boom de desarrollos de drones de transporte urbano, Undefined decidió apostar por una solución distinta: la propulsión iónica. Esperaba obtener un drone silencioso, al carecer de partes móviles, que pudiera operar en la ciudad sin superar los límites acústicos.
Hasta ahora hemos visto volar varios prototipos, éste que no llega a los cinco minutos es el de mayor autonomía. Y la autonomía está aún lejos de los 15 minutos que Undefined declara como objetivos. Para alcanzar esta autonomía de apenas 5 minutos, dicen en su nota de prensa, que han sido necesarias unas baterías con una composición química especial que les permite tener una alta densidad de energía. ¿Guardarán otro truco en la manga para alcanzar los 15 minutos?
Los niveles de ruido medidos son de entorno a los 70db (incluso Joby con su sistema de rotores ha declarado valores inferiores, medidos a 300m del helipuerto en el momento del despegue).
Sorprende también ver cómo en el aterrizaje la estructura del drone cimbrea y vibra cual postre de gelatina, y parece que le afectan bastante las pequeñas rachas de aire.
Posiblemente el reto de volar con propulsión iónica sería más sencillo de lograr con una aeronave de ala fija, pues el empuje necesario para volar es mucho menor que el necesario para volar sin ala. Y, si bien no deja de ser impresionante el logro de volar un VTOL con motor iónico y sin alas que descarguen al motor de portar el peso de la aeronave y una hipotética carga de pago, no nos deja de parecer, como poco, exagerado el título de la nota de prensa: Drone de propulsión iónica demuestra su viabilidad comercial.
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