El helicóptero compuesto Airbus Racer ha volado por primera vez

RACER, la evolución natural del Airbus X3, Un helicóptero compuesto, que como ya sabrán los asiduos lectores del blog, no es más que un helicóptero al que se le incorporan unas alas embrionarias y unas hélices, para lograr superar la velocidad máxima de un helicóptero convencional, limitada por la combinación de velocidades de avance y de rotación del rotor.

El RACER por dentro

En un helicóptero todos los movimientos que puede hacer dependen del rotor, que también proporciona la sustentación, y de la inclinación del mismo. Por otro lado las alas rotatorias, como las hélices, dejan de funcionar adecuadamente cuando se alcanza en ellas velocidades supersónicas en sus puntas. En un helicóptero en vuelo de avance la limitación vendrá dada por la pala que se encuentre avanzando, perpendicular a la velocidad de avance, pues la velocidad lineal en ella será la velocidad de rotación del rotor multiplicada por el radio del mismo más la velocidad de avance. Por tanto, por mucho que se mejoren las puntas de pala de los helicópteros, la velocidad de vuelo estará siempre limitada por una cota superior. El ala embrionaria descarga al rotor en su trabajo de proporcionar sustentación, permitiéndole girar más lento, y así aumentando la velocidad de avance que puede alcanzar el helicóptero compuesto, impulsado por las hélices «de avión» que monta.

Aunque hay que tener cuidado con la integración del ala y el flujo del rotor, puesto que el ala no solo tendrá la corriente de aire que le incide por el vuelo en avance, sino que quedará sumergida en el flujo de aire descendente del rotor.

¿Cómo de rápidos pueden ser los helicópteros compuestos? El helicóptero convencional más rápido es el Lynx, con 401km/h. Después el X2, con 481 km/h y seguido del X3 de Airbus en 487 km/h durante un breve picado, 472 km/h en vuelo recto y nivelado. Y veremos qué se puede conseguir con el RACER, que es un desarrollo dentro del programa Clean Sky2, y del que sólo sabemos que está optimizado para volar a más de 40km/h.

Nota de prensa

El demostrador Racer de Airbus Helicopters, desarrollado en el proyecto marco europeo de investigación Clean Sky 2, ha realizado su primer vuelo, en Marignane. La aeronave voló durante aproximadamente 30 minutos, permitiendo al equipo de pruebas de vuelo verificar el comportamiento general de la aeronave.

Este hito importante marca el inicio de la campaña de vuelo que durará dos años y tendrá como objetivo abrir progresivamente el sobre de vuelo de la aeronave y demostrar sus capacidades de alta velocidad.

«Con sus 90 patentes, Racer es el ejemplo perfecto del nivel de innovación que se puede lograr cuando los socios europeos se unen. Este primer vuelo es un momento de orgullo para Airbus Helicopters y para nuestros 40 socios en 13 países», dijo Bruno Even, CEO de Airbus Helicopters. «Espero con interés ver a este demostrador pionero en capacidades de alta velocidad y desarrollar el sistema eco-mode que contribuirá a reducir el consumo de combustible», agregó.

Optimizado para una velocidad de crucero de más de 400 km/h, el demostrador Racer tiene como objetivo lograr el mejor equilibrio entre velocidad, eficiencia en costos y rendimiento de la misión. El Racer también apunta a reducir el consumo de combustible en alrededor del 20%, en comparación con los helicópteros de la misma clase de generación actual, gracias a la optimización aerodinámica y un innovador sistema de propulsión eco-mode. Desarrollado con Safran Helicopter Engines, el sistema híbrido-eléctrico eco-mode permite pausar uno de los dos motores Aneto-1X durante el vuelo de crucero, contribuyendo así a la reducción de las emisiones de CO2. El Racer también tiene como objetivo demostrar cómo su arquitectura particular puede contribuir a reducir su huella acústica operativa.

El Racer se basa en la configuración aerodinámica validada por el demostrador de tecnología Airbus Helicopters X3 que, en 2013, rompió el récord de velocidad y empujó los límites para un helicóptero al alcanzar los 472 km/h. Mientras que el objetivo del X3 era validar la arquitectura compuesta, combinando alas fijas para un ascenso eficiente en energía, rotores laterales para una propulsión eficiente en energía y un rotor principal que proporciona una capacidad de vuelo VTOL eficiente en energía, el Racer tiene como objetivo llevar la fórmula compuesta más cerca de una configuración operativa y ofrecer capacidades incrementadas para ciertas misiones para las cuales la alta velocidad puede ser una verdadera ventaja.

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 FAA otorga el certificado de aeronavegabilidad al demostrador a escala del BWB de Jet Zero

JetZero ha recibido el certificado de aeronavegabilidad de la FAA para el prototipo a escala 1:8, de 7 metros de envergadura, de su BWB (Blended Wing Body).

La compañía aeroespacial, con sede en California, acaba de anunciar que su demostrador Pathfinder puede comenzar los ensayos en vuelo en la Base de Edwards.

Las pruebas de vuelo de Pathfinder estaban originalmente programadas para comenzar a fines de 2023. Se espera que la fase inicial de prueba de vuelo dure alrededor de tres meses, y se utilice el pequeño demostrador para evaluar las características de vuelo de este tipo de diseño de aeronave. Las pruebas allanarán el camino para que sigan otros modelos más grandes.

JetZero está desarrollando actualmente un prototipo para la USAF con un contrato de 235 millones de dólares. El gran demostrador, que se construirá y probará en colaboración con Northrop Grumman, tendrá la capacidad de un Boeing 767 y la envergadura de un Airbus A330. Se espera que comience vuelos de prueba en el primer trimestre de 2027, demostrando las capacidades de la tecnología que podría conducir a una nueva clase de transportes militares.

Los Blended Wing Body o BWB aparecen cada cierto tiempo en este blog desde que lo abrimos. Siempre se habla de sus posibilidades como configuración del avión del futuro, frente a la configuración tubo-y-ala, por su baja resistencia aerodinámica, y por tanto bajo consumo, así como su alto volumen disponible de carga.

Según JetZero

y según muchos otros investigadores, la configuración de ala-y-tubo no ha evolucionado apenas desde los años 30, y va siendo hora de de un cambio.

Además de los citadas ventajas de reducción de consumo y por tanto incremento de la autonomía, cita que por su tamaño puede seguir utilizando las infraestructuras ya existentes.

También, la posición de los motores permite apantallar el ruido, haciendo que éste sea menor en tierra, reduciendo así su firma sónica.

Aunque una de las desventajas que se suelen atribuir a este tipo de aeronaves es el tiempo de evacuacion, y lo difícil que es escalar hacia arriba esta configuración sin incrementar más allá de lo permisible el ya citado tiempo de evacuación, Jet Zero indica que esta configuración permite un embarque y desembarque más rápidos.

Otros de los inconvenientes que se suelen citar para esta configuración es la no idoneidad para ser presurizada (para ésto es mejor un fuselaje cilíndrico), lo lejos que quedan las ventanas de los pasajeros en las zonas centrales, y las aceleraciones que sufren los pasajeros situados en las zonas más externas del fuselaje. Sin embargo JetZero defiende que esta configuración mejorará la experiencia del pasajero. Aunque, ya sean inconvenientes o ventajas, no son tan críticas para las variantes militares propuestas.

Comentarios

Este tipo de diseño han despertado siempre las mismas dudas: su escalabilidad, su presurización, falta de visión del exterior y las aceleraciones sufridas por los pasajeros que viajan cerca de las puntas de las alas.

En los aviones tipo tubo es relativamente sencillo hacer su evacuación rápida, al estar todos a la misma distancia de la pared, y por tanto de la salida.

Al crecer mucho este tipo de aeronave los pasajeros situados más al centro quedan lejos de cualquier puerta, lo que dificulta su evacuación en caso de emergencia. Eso mismo hace que los que están más al centro queden lejos de cualquier ventana.

El tema de las aceleraciones tiene que ver con los desplazamientos que se producen en el alabeo. En un tubo todos los pasajeros están cerca del eje central del avión, sobre el que rota en el alabeo. En un ala volante o en un BWB los más lejanos a esa línea experimentarían mayores desplazamientos y aceleraciones.

Sin embargo, al ser un avión de negocios su tamaño es relativamente contenido, el número de pasajeros mucho menor, y la disposición del espacio se puede arreglar de tal modo que los pasajeros queden en la zona más cómoda del avión y las zonas «accesorias» (oficina, bar, sala de reuniones) queden en las zonas más incómodas. De este modo se facilita la evacuación, y que los pasajeros vayan confortables durante las fases de más turbulencia.

En cuanto a la presurización, es sabido que es más sencillo presurizar una forma esférica o cilíndrica, apareciendo menos esfuerzos, por eso los tanques a presión tienen estas formas. Pero al ser un avión relativamente pequeño se puede obtener una zona elíptica central fácilmente presurizable.

Por todo esto pensamos que será mucho más fácil ver volar un avión de negocios con esta tipología que un avión de aerolínea

Llegan a Eglin los primeros F-16 para su conversión en UAV autónomos

Los F-16 llegan para ser modificados para pruebas autónomas

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.

QF-16

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.

NF-16

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…

El día que en un combate simulado IA-humano, ganó la IA

Y ahora llega otro programa, que sin duda bebe de todo lo anterior, en el que se convertirán más F-16 a aeronaves no tripuladas y se realizarán pruebas de la autonomía que le da la IA en vuelo, aunque -al menos de momento- con pilotos de seguridad humanos a bordo, como explica la Nota de prensa:

VENOM-AFT está diseñado y financiado para acelerar las pruebas de software de autonomía en aeronaves tripuladas y no tripuladas. VENOM-AFT complementa el terreno de pruebas de autonomía y experimentación en inteligencia artificial en la Base de Eglin e informa al programa de Aeronaves de Combate Colaborativas y a otros desarrolladores de autonomía.

El siguiente paso para el programa VENOM es modificar las aeronaves F-16 como bancos de ensayo para evaluar rápidamente las capacidades autónomas.

El programa VENOM marca un capítulo crucial en el avance de las capacidades de combate aéreo. Este programa transformador tiene el potencial de redefinir los paradigmas del combate aéreo al fomentar nuevas funciones autónomas para las plataformas actuales y futuras tripuladas y no tripuladas. Esperamos con ansias la culminación de años de ingeniería y colaboración, ya que VENOM marca un paso medido hacia una nueva era de la aviación.

Mayor Ross Elder, líder de pruebas de desarrollo de VENOM

Tener pilotos de pruebas de desarrollo y de pruebas operativas trabajando y volando desde la misma ubicación permite la colaboración diaria y reduce la compartimentación del conocimiento y las lecciones aprendidas

Teniente Coronel Jeremy Castor, líder de pruebas operativas de VENOM

Durante estas pruebas, los pilotos estarán en la cabina para monitorizar la autonomía y garantizar que se cumplan los objetivos de prueba de sistemas de vuelo y misión.

Es importante comprender el aspecto ‘humano en el bucle’ de este tipo de pruebas, lo que significa que un piloto estará involucrado en la autonomía en tiempo real y mantendrá la capacidad de iniciar y detener algoritmos específicos. Nunca habrá un momento en el que la aeronave VENOM vuele sin supervisión humana. En cuanto a VENOM-AFT, el desarrollo rápido de autonomía táctica se centra en avanzar tan rápido como sea posible, de manera segura, para garantizar que tengamos al CCA volando lo antes posible

Teniente Coronel Joe Gagnon, comandante del 85º Escuadrón de Pruebas de Evaluación

Los operadores proporcionarán retroalimentación durante la modelización, simulación y después del vuelo a los desarrolladores de autonomía para mejorar el rendimiento con el tiempo y garantizar que la autonomía tome decisiones apropiadas antes y durante el vuelo.

El objetivo del programa VENOM es permitir a la Fuerza Aérea iterar y expandir rápidamente los de conocimientos para posibles soluciones de autonomía y carga útil.

[Podcast] Análisis: Portugal y España se han interesado por porta-UAVs, con Carlos González

Recientemente hemos hablado del interés que están despertando los buques porta-aeronaves no tripuladas. Analizamos con el propio Carlos el caso del Anadolu. Y esta vez, también con Carlos, analizamos el buque portugués, del astillero Damen, así como la noticia publicada sobre el interés de la Armada española en un portaaeronaves capaz de operar con aviones no tripulados de unos 600kg.

El podcast se puede encontrar en Amazon Music, Apple Podcast, Google Podcast, Ivoox, Spotify

pd: Si la intro y la despedida os son familiares, que no os sorprenda. En un ejercicio de nostalgia podcasteril he hablado con Javier Lago para pedirle permiso y utlizar la introducción que hizo para el que, si no recuerdo mal, fue el primer podcast español sobre aviación: Remove Before Flight RBF podcast