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
Ocurrió en la noche del 6 al 7 de julio. Al sureste de Jackson, California, un helicóptero del Departamento Forestal y de Protección contra Incendios de California realizó la primera misión de vuelo nocturno para la agencia.
Según explican, como por la noche la actividad del incendio baja, una operación nocturna segura puede mejorar su eficacia. Los helicópteros de la agencia llevan años volando de noche, aunque no en operación apagafuegos.
Sería más que interesante saber con qué medios se ha dotado la cabina para estas operaciones, así como el entrenamiento de los pilotos. Estaremos atentos…
Piaseckies conocido por ser pionero en sus desarrollos de helicópteros compuestos, aquellos que para aumentar su velocidad de crucero tienen una o más hélices que impulsan hacia adelante el helicóptero. Y ahora quieren ser pioneros en los helicópteros con hidrógeno, en concreto en los helicópteros híbridos hidrógeno-eléctrico, volando el primer helicóptero tripulado alimentado con una pila de hidrógeno.
Durante el último Vertical Flight Society H-2 Aero Symposium & Workshop, John Piasecki, su CEO y presidente, anunció que espera que el primer vuelo de su helicóptero compuesto PA-890 se produzca en 2023, y que su objetivo de certificación es 2024.
El hidrógeno
Según ha dicho Piasecki, hay tres tecnologías que pueden permitir descarbonizar la aviación: el hidrógeno, las baterías y el combustible sostenible (conocido por sus siglas en inglés SAF).
Piasecki explicó que las baterías se habían caído de sus diseños por varios motivos, principalmente su coste y no cumplir con los requerimientos necesarios para las misiones de sus aeronaves, en definitiva, el ya conocido problema de que no pueden almacenar suficiente energía con un peso razonable.
Comparación de alcance objetivo para los diseños de Piasecky, de costes de operación, y de descenso de emisiones, según las distintas fuentes de energía
Además apuestan por la tecnología de la pila de hidrógeno, en lugar de utilizarlo directamente como combustible de un motor de explosión, porque minimiza el número de piezas rotando y vibrando en el helicóptero, y también simplifica la distribución de potencia, eliminando los pesados árboles de transmisión y cajas de engranajes.
Además la pila de hidrógeno permite una mejor respuesta a la hora del repostaje, más rápido que las baterías tradicionales.
En cuanto a otros estudios, adaptar a los operadores a estas aeronaves va a requerir formación en cuanto a manejo de estas células, un cambio en la logística del combustible, desde su distribución a su almacenamiento y su suministro a la aeronave, un cambio en las señalizaciones de peligro en las instalaciones…
Según la presentación de Piasecki, la percepción del público parece que va cambiando. Por fin parece que van olvidando del Hindenburg y comprenden que la propuesta de helicóptero con pila de hidrógeno nada tiene que ver con los Zeppelines, que el hidrógeno no es peligroso, e incluso es más seguro que el petróleo y sus derivados en muchos aspectos.
Las baterías de hidrógeno están siendo desarrolladas por HyPoint. El PA-890 pretende montar las HyPoint SPM20. Cada una de las células puede proporcionar 20kW de pico de potencia. Una batería de células de hidrógeno instaladas en el centro del fuselaje (cerca del centro de gravedad de la aeronave) suministrarían 560kW de potencia.
El hidrógeno se almacena en sendos tanques, que a 700 bares de presión contendrían 19.3kg de hidrógeno cada uno.
La aeronave
El PA-890 es un helicóptero compuesto con rotor de giro , con una hélice impulsora que aumenta su velocidad en vuelo. Los helicópteros, si bien tienen la virtud de poder volar a punto fijo y aterrizar en vertical en lugares confinados, tienen una velocidad de crucero limitada por el propio rotor: la velocidad de avance del helicópteor combinada con la de rotación de las palas hacen que éstas entren en régimen sónico, limitando de ese modo la velocidad máxima que se puede alcanzar. El diseño, ya probado por Piasecki, de helicóptero compuesto trata de solventarlo utilizando distintas soluciones técnicas:
La hélice trasera impulsa el helicóptero hacia adelante, aumentando la velocidad de crucero
El ala descarga el rotor, haciendo que no toda la sustentación dependa de éste. Además pivota sobre su encastre, situándose en posición vertical, para reducir la resistencia durante despegues, aterrizajes y vuelos a punto fijo.
El rotor, al estar descargado de dar toda la sustentación, puede reducir su velocidad de rotación, permitiendo de este modo retrasar el punto en el que la composición de velocidades de avance y rotación se vuelve sónica, y aumentando así la velocidad límite de crucero de un ala rotatoria.
El PA-890 no está destinado al mercado de la movilidad aérea urbana. Se va a certificar bajo FAA parte 27, con lo que se espera que su certificación sea más rápida y convencional que la de cualquier aparato eVTOL. Su mercado objetivo son los tradicionales de los helicópteros medios (vuelos medicalizados, policía, enlace con plataformas petrolíferas, etc), y como secundario la movilidad aérea urbana.
— NASA's Perseverance Mars Rover (@NASAPersevere) April 19, 2021
Diecinueve de abril de 1890. Clement Ader registraba una patente de una cosa llamada avión. Ciento treinta y un años más tarde volaba por primera vez una aeronave de ala rotatoria en la atmósfera de otro planeta.
A las 9:34, hora peninsular española, el pequeño helicóptero no tripulado despegaba de la superficie marciana. Alcanzaba una altura sobre el suelo de algo más de 3 metros, sostenía un vuelo estacionario de 30 segundos y volvía a aterrizar de forma exitosa. En total 39.1 segundos de vuelo. Y sí, curiosamente los datos de altura sobre el suelo se han dado en metros, en lugar de en pies, ¡cosas de ingenieros! (o de pilotos de veleros).
Pero este vuelo implica muchas más cosas que controlar una aeronave a distancia, no es otro drone más.
Por un lado, y posiblemente lo más obvio, destacar que en Marte el helicóptero de palas contrarrotatorias no puede navegar con ayuda del GPS. Así pues han tenido que solucionar los problemas de navegación utilizando la vieja técnica de los inerciales, y cámaras y procesado de imágenes.
Por otro lado, no se puede recurrir a que sea un simple helicóptero teledirigido, puesto que el retraso que hay desde que se envía la orden desde la tierra hasta que la ejecuta la aeronave en Marte es suficiente como para que el vuelo termine en accidente, así que ha de incorporar una inteligencia artificial que automatice decisiones en función de los datos que reciba de los distintos sensores.
Pero además está el problema de la densidad de la atmósfera marciana. La gravedad de Marte es entorno a un tercio de la de la Tierra (3.72m/s² frente a los 9.81m/s²), lo que hace que los 1.8kg de masa pesen menos allí que aquí. Sin embargo ¡la densidad de la atmósfera es de un 1% la de nuestro planeta (~0.01kg /m3 frente a los 1.225kg/m3)!. Para que el helicóptero vuele, la sustentación proporcionada por sus palas debe al menos igualar la masa del helicóptero. Como la sustentación depende del tamaño de las palas, la velocidad a la que roten y la densidad del gas en el que se mueven, y al ser ésta última tan baja, se han tenido que utilizar palas de 1.2m de diámetro capaces de rotar a 2400rpm para elevar los menos de dos kilos (1.8kg) del helicóptero. Y posiblemente haya sido necesario desarrollar un nuevo perfil aerodinámico para las palas.
Y si todo esto os parece poco, echad un ojo a su clima.
Especificaciones
Altura: 0.49m
Diámetro de los rotores contrarrotatorios de fibra de carbono: 1.2m
MTOW: 1.8kg (incluye 6 baterías de litio, sensores, carga útil, y escudo térmico)
Masa en vacío: 0.7kg
Altitud máxima: de 3 a 5m
Alcance máximo: 300m (alcance máximo de la emisora del Perseverance)
Autonomía de vuelo: 90 segundos
Paneles solares para recargar totalmente la batería en 24h y 40 minutos (1 día marciano)
Calendario de pruebas
21/03/21: Perseverance lanza la tapa que carenaba al Ingenuity
03/04/21: Perseverance situa al Ingenuity en el punto escogido como adecuado para actuar como helipuerto
13/04/21 la NASA realiza ensayos con Ingenuity y deciden que o deben actualizar el software del helicóptero o deben cambiar la secuencia de comandos utilizada para su puesta en marcha y despegue
17/04/21 la NASA logra poner los rotores del Ingenuity al máximo de sus revoluciones
19/04/21 Primer vuelo
A este primer vuelo de este demostrador tecnológico seguirán otros cuantos, todos muy sencillos y con objetivos que pueden parecer poco ambiciosos a primera vista. Pero como toda aeronave cuando se prueba, se comienzan dando saltos por la pista, y se va ampliando su envolvente de vuelo poco a poco.
Vuelos a realizar
1er vuelo: Despegue, sostener vuelo a punto fijo a 3 metros, aterrizaje. 39 segundos
2º vuelo: Despegue, ascenso en vertical a unos 5m, vuelo de translación en horizontal de otros ~5m, y regreso al punto de partida siguiendo la misma trayectoria. 90 segundos.
3er vuelo: Despegue, ascenso vertical hasta ~5m, translación de unos ~50m. Vuelta al punto de partida. 90 segundos.
Los vuelos 4º y 5º servirán para ampliar la envolvente de vuelo del helicóptero, una vez se hayan analizado los datos obtenidos de los tres primeros vuelos.
Erickson está trabajando en un futuro no tripulado, u opcionalmente tripulado, para sus helicópteros.
En enero del año pasado Erickson y Sikorsky (Lockheed Martin)firmaron un acuerdo para incorporar la tecnología Matrix de Sikorsky, que ya vuela en el demostrador SARA, en sus helicópteros Skycrane.
La tecnología Matrix podría permitir al helicóptero operar de forma autónoma incluso de noche, y de esta manera utilizar los 10000 litros de agua en circunstancias que ahora mismo hacen a los pilotos quedarse en tierra.
La incorporación de esta tecnología en el Skycrane supone la introducción de un sistema fly-by-wire, y una nueva cabina, y ambos estan siendo ya incorporados junto con unas palas de material compuesto en la última versión que la compañía ha hecho de este helicóptero, el S-64F+ Elvis, que volará por primera vez en 2024.
Por supuesto, una tecnología tan de moda en el mundo militar no podía quedarse tan solo en una propuesta de helicóptero apagafuegos, y Erickson ha contactado también con el ejército estadounidense para ofrecerle una variante de transporte.
Un ejecutivo de Erickson ha dicho que las prestaciones de la aeronave en altura y con calor en el F+ han sido mejoradas: sólo con el cambio del rotor se incrementará en un 88% la carga útil, medida a 25ºC y 8000ft. La velocidad ascensional a carga máxima y 2000ft pasará de 1300ft/min a 2200ft/min. Y estas cifras mejorarán aún más con el nuevo motor. Para el F+ anuncian ¡Hasta 25000 libras de carga externa!
Y por supuesto Erickson se sube al carro de la mal llamada impresión 3D, o fabricación aditiva.
Cabe destacar que el US Army ya tiene experiencia en el empleo de helicópteros opcionalmente tripulados puesto que contaron con dos K-MAX que han volado más de 1000 misiones de combate y transportado más de 130000kg en situaciones de combate y ambientes donde hubiera sido peligroso arriesgar la vida de pilotos.
https://youtu.be/Zj95SHZCkbM
Junto con el Chinook Very Lare Helitanker es el segundo gran proyecto de apagafuegos nocturno autónomo que hemos conocido en los últimos tiempos. Y si bien en algunos entornos son vistos como una amenaza a la profesión de piloto de helicópteros, creemos que serán un complemento ideal para volar en condiciones en las que actualmente no se pueden arriesgar a volar los pilotos humanos: en incendios de noche, en condiciones de baja visibilidad o zonas de conflicto con pocas posibilidades de supervivencia.
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