Sikorsky ensaya un «tail sitter» como aeronave VTOL para DARPA

Una aeronave VTOL es aquella que despega y aterriza en vertical. Y hay muchas formas de lograrlo, bien con alas rotatorias, como los helicópteros, bien con rotores basculantes como los convertiplanos… Y, como todo diseño, cada cual tiene sus ventajas y desventajas.

Los tail-sitter son aquellas aeronaves VTOL que despegan desde una posición morro arriba, sentadas en su cola. Son, posiblemente de los diseños más antiguos que hay, por su simplicidad.

Ya sabemos que los helicópteros, siendo una excelente máquina VTOL, tiene como inconvenientes su elevado consumo y su limitada velocidad de crucero.

Los convertiplanos tienen como desventaja la complejidad de los mecanismos para bascular el rotor, los problemas estructurales que introduce la precesión giroscópica del mismo, y el coste que tienen, amén de la resistencia aerodinámica y los efectos que tiene el que el ala esté en perpendicular del flujo del aire de los rotores durante el vuelo «como helicóptero», salvo que el ala entera pivote, y no solo los rotores, lo que trae otro montón de problemas.

Los tail-sitter carecen de todos estos problemas. Son aeronaves «convencionales», con un par de rotores más grandes, lo suficiente como para dar un empuje igual al peso y levantar toda la aeronave y su carga de pago, pero no tiene ningún tipo de mecanismo adicional que haga pivotar los rotores. Es toda la aeronave la que rota sobre su eje de cabeceo hasta alcanzar la posiciòn horizontal de vuelo. De este modo puede conseguir mayores velocidades que los helicópteros, con mucho menor consumo, sin los problemas de los rotores basculantes que ya hemos mencionado.

Y si son tan buena solución de diseño, ¿cómo es que no tenemos los buques de nuestras armadas llenos de ellos? Porque hasta ahora se han probado tripulados. Y el mayor problema de estas aeronaves es su operación tripulada. ¿Os imagináis al piloto aterrizando con la mano en el respaldo del asiento del copiloto y mirando hacia atrás por encima del hombro? De hecho hay muchos proyectos históricos que fracasaron, entre otros motivos por este, como por ejemplo el Convair Pogo.

Pero ahora, que es la era de las aeronaves no tripuladas, puede ser su momento. Tan solo necesitan un sistema de control de ciclo cerrado y caracterizar adecuadamente las leyes que gobiernan su vuelo. Y eso es lo que va a hacer Sikorsky con esta aeronave para DARPA.

Os dejamos a continuación la nota de prensa.

Nota de Prensa:

Sikorsky, una compañía de Lockheed Martin (NYSE: LMT), está llevando a cabo pruebas de vuelo para perfeccionar las leyes de control y la aerodinámica de un novedoso sistema aéreo no tripulado de despegue y aterrizaje vertical (VTOL / UAS). Las pruebas de vuelo tienen como objetivo demostrar la eficiencia y escalabilidad de una configuración de doble rotor y ‘ala soplada por rotor’ que se coloca en posición vertical para despegar y aterrizar como un helicóptero, y transita fácilmente a un vuelo horizontal hacia adelante para misiones de larga duración, como inteligencia, vigilancia, reconocimiento y designación de objetivos.

Las pruebas de vuelo en curso respaldan la iniciativa Ancillary de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada en Defensa (DARPA), que busca desarrollar un UAS VTOL X-Plane de Clase 3 que pueda operar en la mayoría de las condiciones climáticas desde cubiertas de barcos y superficies no preparadas sin infraestructura. Sikorsky es uno de varios competidores seleccionados para avanzar sus diseños conceptuales de UAS a la siguiente fase de desarrollo.

El término ‘ala soplada por rotor’ se refiere al flujo constante de aire procedente de las hhélices y que fluye a través del ala. Sikorsky eligió el diseño para reducir la resistencia en el ala en modo de hover y al transicionar al vuelo hacia adelante, y para aumentar la eficiencia de crucero y la resistencia.

El diseño es solo una de las muchas formas en que Sikorsky está avanzando en tecnologías e innovaciones de Seguridad del Siglo XXI®, dijo Igor Cherepinsky, director del grupo de prototipos rápidos Sikorsky Innovations.

«Las pruebas de vuelo están en curso para verificar que nuestro UAS de ala soplada por rotor de posición vertical pueda despegar y aterrizar verticalmente con alta estabilidad, y volar eficientemente en ala», dijo Cherepinsky. «Los habilitadores clave para la maniobrabilidad de vuelo y la escalabilidad del vehículo en el futuro son nuestro sistema de control de vuelo de autonomía MATRIX, y un sistema de rotor articulado similar a los de los helicópteros tradicionales».

Para las pruebas de vuelo que se están llevando a cabo actualmente, Sikorsky está volando un vehículo de prueba alimentado por una batería. Si es seleccionado para producir un vehículo aéreo para una futura fase ANCILLARY, Sikorsky planea construir una versión híbrida-eléctrica de 300 libras que incluya una carga útil ISR de 60 libras.

Sikorsky Innovations se formó en 2010 para superar los desafíos tecnológicos de la velocidad, autonomía e inteligencia de las alas giratorias, Aprende más sobre los logros del equipo de ingeniería en velocidad e inteligencia, y su enfoque actual en la electrificación y UAS VTOL para apoyar las misiones de Seguridad del Siglo XXI®.

Airbus fabricará un UH-72 no tripulado para los Marines

No es la primera vez que hablamos de helicópteros tripulados convertidos en no tripulados u opcionalmente tripulados en el blog. Pero posiblemente sea la primera vez que hablamos de uno de Airbus militar y para los Estados Unidos. Como comentamos no hace mucho en Linkedin, la guerra de Ucrania ha cambiado mucho la percepción de los helicópteros en guerra, tanto que se ha cancelado el programa FARA, y es normal que se potencie sus versiones no tripuladas. Y las fuerzas armadas de USA ya probaron en servicio, incluso en Afganistan, una versión no tripulada del Kaman K-MAX, como aeronave para transportar carga. Tambiñen han ensayado profusamente el MQ-8C Firescout, una conversión del Bell 407.

Y en este imparable avance en la introducción de tecnología que convierte en aeronaves no tripuladas las que han de llevar a cargo las misiones peligrosas, «sucias» (con riesgo NBQ) o tediosas, tras conversiones de otros grandes fabricantes de helicópteros, ha llegado el turno del Lakota de Airbus.

El Comando de Sistemas Aéreos Navales de los Estados Unidos (NAVAIR), en nombre del Cuerpo de Marines de los Estados Unidos (USMC), ha firmado un contrato con Airbus US para adquirir una versión no tripulada de su UH-72 Lakota, anunció la empresa el 14 de mayo.

Los helicópteros están siendo considerados para el programa de Aerial Logistics Connector del USMC. Se espera que los helicópteros no tripulados se sometan a pruebas, en competencia con otras aeronaves, de las que aún no tenemos noticias, aunque no sería raro ver a Sikorsky con su sistema de control Matrix. Se espera una selección final poco después.

El trabajo en el concepto de UH-72 no tripulado ha estado en curso durante aproximadamente un año, dijo Carl Forsling, director senior de desarrollo de negocios y estrategia de Airbus, a Janes el 1 de mayo en la convención Modern Day Marine 2024 en Washington, DC, donde se mostró un modelo del concepto.

Además no podemos olvidar que Airbus lleva un tiempo probando tecnologías que puede integrar con facilidad en su modelo, como el aterrizaje autónomo en una plataforma móvil, o su piloto automático que permite volar los helicópteros desde una tablet.

Modern Day Marine 2024

El programa de Aerial Logistics Connector es uno de los tres programas de evaluación de VTOLs para el USMC, que busca mejorar sus capacidades de cara a los conflictos del futuro. El servicio seleccionó el TRV-150C de Survice Engineering Company para logística a nivel de escuadrón ( Sistema de Aeronaves no Tripuladas de Reabastecimiento Táctico — TRUAS). Para el programa de Vehículo de Reabastecimiento Medio probará otras dos aeronaves no tripuladas, Kargo de Kaman (del que os hablamos aquí), y el Chaparral de Leidos y Elroy Air, para el programa de Vehículo de Reabastecimiento Aéreo Medio – Logística Expedicionaria (MARV-EL).

Fuentes: Jane’s, Airbus US

El ultraligero gallego Colyaer, banco de ensayos de tecnología eléctrica y eVTOL

Fiberlaminates es una empresa gallega que fabrica los aviones ultraligeros Colyaer, de los cuales es especialmente espectacular su modelo anfibio Freedom 100.

Estos ultraligeros han servido de buena base para varios aviones no tripulados, tanto el Martin terrestre en Estados Unidos, como el Freedom anfibio en China. Y ahora junto con Abervian, Zelestium y Embention, con financiación del CDTI y de los fondos NextGenerationEU europeos, van a electrificar la aeronave.

En el marco del Programa Tecnológico Aeronáutico de 2023, subvencionado por el CDTI, las empresas citadas anteriormente han unido sus fuerzas para trabajar en el proyecto ELECTRA (ELEctrificación de ComponenTes pRopulsivos en Aeronaves).

ELECTRA tiene como objetivo principal el desarrollo de un sistema de potencia eléctrico destinado primeramente a ultraligeros y aeronaves de despegue vertical (eVTOL), aunque no descartan su potencial aplicación en otras aeronaves de mayor tamaño.

El proyecto aúna la experiencia de Fiberlaminates en la fabricación de aeronaves ligeras en material compuesto y su adaptación a otros menesteres, con la de Zelestium y su capacidad tecnológica en diseño de baterías, la de Avervian en el diseño de de sistemas de monitorización y control de baterías y Embention y su experiencia en pilotos automáticos y fly-by-wire para drones.

Además de electrificar las aeronaves para reducir la emisión directa (la que se produce por el tubo de escape) de contaminantes, el proyecto busca la reducción del ruido que generan las aeronaves, reduciendo la contaminación acústica.

De momento no hay mucha más información sobre el diseño, pero por las imágenes que hay publicadas en su web parece que lo más lógico sería realizar el proyecto en varias fases.

Teniendo en cuenta que la empresa ya tiene experiencia en la conversión de aeronaves en no tripuladas, lo lógico sería realizar una primera de electrificación de la aeronave convencional, con un motor eléctrico, las baterías y los sistemas de gestión. Aparentemente, añadirían un carenado para una hélice entubada, cuyo objetivo sería el de reducir el ruido y mejorar la eficiencia.

Una vez dominadas la electrificación y la gestión de las baterías, el siguiente paso lógico sería su conversión en aeronave de despegue y aterrizaje vertical.

Fuentes: Fiberlaminates,

Aurora da más detalles de su demostrador VTOL de ala y fuselaje integrados (BWB)

Los aviones con el diseño de ala integrada en el fuselaje o BWB (por Blended Wing Body) están pegando fuerte otra vez. Como este concepto de Aurora, subsidiaria de Boeing, para DARPA que presentamos en noviembre de 2023.

El diseño, aún sin nombre «X» asignado, es parte del esfuerzo que está realizando últimamente Estados Unidos en el desarrollo de aviones experimentales (o X-Planes). Éste, fomentado por el Pentágono, busca aunar la velocidad de crucero de los aviones de ala fija, lo bueno de los diseños BWB (baja resistencia aerodinámica y gran capacidad de carga interior) con lo mejor de los aviones de despegue y aterrizaje vertical (VTOL), como poder despegar de cualquier sitio o volar a punto fijo Por eso para DARPA es SPRINT (Speed and Runway Independent Technologies — Tecnologías Independientes de Velocidad y Pista).

La última representación de la nave no tripulada, publicada el 20 de mayo, muestra un diseño BWB, ya conocido anteriormente, con una gran cola en forma de V y dos tomas de aire montadas baja a cada lado del morro. Más tres compuertas en el ala-fuselaje que carenan las hélices entubadas de sustentación, que permiten las operaciones VTOL —El Pentágono define aeronave STOL como aquella que puede aterrizar y despegar en 450m salvando los obstáculos estándar definidos por la norma (15.2m en la cabecera en despegue y 12.2 en aterrizaje)—, o SSTOL (despegues y aterrizajes super cortos, que necesitan más espacio que los anteriores, pero consumen menos combustible). El tren de aterrizaje, convencional, también permite los despegues y aterrizajes rodados, como en una aeronave normal, muy útiles en caso de tener pista de sobra, para poder despegar con más carga a igual consumo de combustible, o consumir mucho menos, a igualdad de carga.

Sin ofrecer detalles específicos, Aurora dice que el diseño «aprovecha soluciones de motor existentes», lo que, según la empresa, acortará el plazo de desarrollo y reducirá el riesgo de ingeniería.

DARPA ha fijado un objetivo de velocidad de 400-450kt (740-830 km/h).

Los nuevos detalles de diseño llegan menos de dos semanas después de que el diseño de Aurora fuera elegido por DARPA como la primera propuesta en avanzar a la última etapa de la competencia SPRINT, llamada Fase 1B, equivalente a decir que se les ha autorizado a proseguir hasta la fase de PDR (Preliminary Design Review o revisión preliminar de diseño)

Aurora dice que espera completar esta fase en 12 meses y tener un prototipo funcional listo para volar en 36 meses.

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 con un avión de aerolínea. Vemos tres 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. Boeing ya había presentado alguna patente para aviones de carga BWB, Jet Zero ha recibido hace poco el certificado de aeronavegabilidad para su BWB que plantean como avión cisterna y transporte militar, y sabemos que USA está pensando en los futuros aviones de transporte militar. Aurora dice que busca demostrar una «capacidad de cambio de paradigma para la movilidad aérea» con su aeronave SPRINT.

Ninguno de los otros competidores del programa (Bell, Piasecki Aircraft y Northrop Grumman), ha sido aprobado aún para la Fase 1B.

Fuente: Nota de prensa de Aurora:

Un UAV de la USAF basado en un motovelero Stemme, que vuela 80h sin parar, desplegado en Medio Oriente

El ULTRA (Unmanned Long-Endurance Tactical Reconnaissance Aircraft — «Aeronave Táctica de Reconocimiento de Larga Duración No Tripulada») de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos hizo una rara aparición en una ubicación no revelada en el Medio Oriente, que algunos usuarios de Twitter han identificado como la base aérea de Al Dhafra, en Emiratos Árabes Unidos. Que se sepa, esta sería la primera vez que se despliega.

Las fotos fueron publicadas en DVIDS (Defense Visual Information Distribution Service), de donde ya han sido eliminadas, después de que la ubicación no identificada fuera reconocida.

Para la vigilancia, tanto Rusia como Estados Unidos utilizan drones MALE/HALE (Medium Altitude/High Altitude Long Endurance) como el MQ-9 Predator, el MQ-4 Global Hawk. Pero en entornos disputados y con alta atrición, reemplazar las plataformas de varios millones de dólares se convierte en un asunto peliagudo, y muy caro. Además, su pérdida también representaría una relación coste-beneficio desfavorable, especialmente cuando son derribados por simples misiles antiaéreos que cuestan menos de un millón de dólares.

Los aviones no tripulados, que nacieron para ser soluciones económicas que no pusieran en peligro vidas humanas en misiones peligrosas, sucias (riesgos NBQ), o tediosas, han tenido éxito, pero ahora mismo son de todo menos económicos. Una historia paralela a la que se vivió con los cazas en el siglo XX, cada vez más caros y pesados, finalmente fue necesario convocar un concurso de cazas ligeros, que dio lugar al F-16. Y ahora se está intentando desarrollar plataformas de inteligencia, mucho más económicas, de desarrollo más rápido, y a ser posible basadas en plataformas ya industrializadas y producidas en serie.

El ULTRA está basado en un motovelero (TMG Tourism Motor Glider) Stemme, aparentemente el S10, pero con hélice no retráctil.

Los motoveleros de Stemme han sido utilizados en varias conversiones a avión no tripulado de vigilancia, debido a sus estupendas prestaciones (gran diseño del ala, buena aerodinámica del fuselaje, resistencia aerodinámica reducida), como el Safran/Sagem Patroller francés o el Stemme ASP S15 alemán.

El modelo estadounidense se desarrolló en menos de diez meses. Los requisitos, además de la gran autonomía (llega a las 80h), era partir de una plataforma simple, ya industrializada, y cuya producción se pudiera escalar fácilmente a bajo coste. La masa de los pilotos es reemplazada por la de la aviónica de navegación y control y por los sensores y sistemas ópticos.

La integración de sensores Electro-Ópticos/Infrarrojos (EO-IR) y de Radiofrecuencia (RF) de bajo costo es posible debido a las altitudes de operación más bajas que, por lo que no requieren ópticas grandes o RF de alta potencia. Y la integración es sencilla, gracias a la espaciosa cabina diseñada para dos pilotos, dando lugar así a un drone de inteligencia, vigilancia y reconocimiento (ISR) que permanece en el aire durante días. Aunque puede ser derribado, el misil de defensa aérea también revela su posición y esta información puede ser transmitida. Pero su pérdida y su reposición no será tan costosa como en otras plataformas de desarrollo dedicado específico.

Este concepto, por cierto, lo venimos defendiendo hace muchos años en el blog, y hace menos en el podcast: ahorrar costes en el desarrollo de una plataforma dedicada y específica y emplear una célula comercial, probada, y producida en serie, ya industrializada, e invertir en llenarla con sistemas, y producir el avión en masa, para poder probarlo en servicio y poder desarrollar doctrinas para su uso y modificarlo rápidamente con las lecciones aprendidas, precisamente con ese presupuesto que se ha ahorrado utilizando células ya probadas e industrializadas.

Hay quien piensa que estos requisitos han sido validados por la guerra en Ucrania y el punto conflictivo emergente en el Asia-Pacífico, donde China está aprendiendo lecciones de los éxitos y fracasos de Moscú y Kiev. Rusia y Ucrania han estado utilizando drones simples, y disponibles comercialmente, para todo, desde el reconocimiento táctico básico en el campo de batalla y la corrección del fuego de artillería, hasta su conversión en munición merodeadora. Y no solo con drones de pequeño tamaño, ¡también con aviones ultraligeros!

Asumiendo que no nos equivocamos al identificar la célula como perteneciente a un Stemme S10, y que sus características no hab variado gran cosa al ser modificado, el tamaño y las características serían:

  • Longitud: 8.42 m (27 ft 7 in)
  • Envergadura: 23.00 m (75 ft 6 in) (excluding winglets)
  • Altura: 1.80 m (5 ft 11 in)
  • Superficie Alar: 18.70 m2 (201 sq ft)
  • Alargamiento alar: 28.3
  • Peso en vacío: 645 kg (1,422 lb)
  • Peso al despegue: 850 kg (1,874 lb)
  • Motor: 1 × Rotax 914 F2/S1 115cv
  • Velocidad de crucero: 259 km/h (161 mph, 140 kn)
  • Velocidad de pérdida: 78 km/h (48 mph, 42 kn)
  • VNE: 270 km/h (168 mph, 146 kn)
  • Alcance: 1,730 km (1,075 mi, 934 nmi)
  • Techo de servicio: 9,140 m (30,000 ft)
  • Límites: +5.3/-2.65 Gs
  • Máximo planeo: 50:1

Las fotos nos han llegado vía The War Zone y The Aviationist, y AFRL