El AFRL invierte 15 millones de dólares en el NF-16 (ahora X-62) VISTA para desarrollar la autonomía táctica de los UAV

El General Dynamics X-62 VISTA es la última actualización de uno de los modelos de aviones experimentales más exclusivos del mundo, con tecnologías innovadoras que lo hacen capaz de realizar acrobacias que ningún otro avión de su tipo puede lograr.

Derivado del F-16 Fighting Falcon, su acrónimo VISTA proviene de Variable Stability In-flight Simulator Test Aircraft o Variable In-flight Stability Test Aircraft.

Aunque eso de simulador y en vuelo parezca contradictorio, tiene una fácil explicación: este avión es capaz de simular el comportamiento de casi cualquier otro avión en vuelo, del pesado B-52 al ágil caza ligero HAL Tejas. Algo así como aquél avión que era capaz de simularlos a todos… pero versión ultra moderna.

Lo que hace que el avión experimental sea aún más revolucionario es su reciente inclusión en el programa Skyborg de la USAF, que busca explorar posibles aplicaciones militares de sofisticados sistemas de inteligencia artificial para dotar de autonomía táctica a los aviones de combate no tripulados (UCAV).

El Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL) ha invertido 15 millones de dólares en la actualización de un viejo caza para convertirlo en el prototipo de uno de los caballos de batalla del futuro de la USAF.

Skyborg es un proyecto de la USAF que estudia el uso de aeronaves de combate autónomas de bajo coste para su uso en enjambres . Estos vehículos ayudarán a las aeronaves pilotadas por humanos a realizar misiones críticas. Desde marzo de 2021, el equipo de Experimentación de Aeronaves Autónomas ejecutó 16 ensayos enfocados en evaluar el Sistema de Control de Autonomía Skyborg en los vehículos aéreos no tripulados Kratos XQ-58 Valkyrie, UTAP-22 Mako y General Atomics MQ-20 Avenger.

Matthew Niemiec, que lidera la cartera de aviones experimentales autónomos, dijo que «Los datos generados durante estas pruebas, junto con los comentarios proporcionados por nuestra comunidad de usuarios, muestran que para desarrollar rápidamente y madurar la autonomía táctica en un cronograma apropiado, se requiere inversión y utilización de una plataforma madura y tácticamente relevante…Las pruebas en tierra y en vuelo del X-62 son uno de varios pasos que estamos tomando para construir redes de información críticas e infraestructura de almacenamiento físico necesarios para permitir un rápido desarrollo de la autonomía… El objetivo para el otoño de 2022 es que vuele junto a una plataforma no tripulada, y ambos usen sensores tácticamente relevantes mientras vuelan de forma autónoma. También estamos construyendo un entorno de simulación robusto para capturar los comentarios de los operadores e integrar sus aportes en nuestro proceso de desarrollo de autonomía».

El Dr. M. Christopher Cotting, director de investigación de la Escuela de Pilotos de Prueba de la USAF, dijo «La Escuela de Pilotos de Pruebas de la USAF ha sido el hogar de NF-16D VISTA desde 2001… Se ha utilizado para exponer a los estudiantes a una amplia gama de dinámicas de aeronaves, lo que les permite experimentar de primera mano aeronaves ‘amigas’ y ‘peligrosas’ después de haber sido discutidas y analizadas en el aula… pero después de un largo historial de apoyo a la Escuela de Pilotos de Prueba [USAF] y la Fuerza Aérea, los sistemas de investigación en la aeronave se estaban volviendo anticuados».

Como parte de la transformación del X-62 VISTA, Lockheed Martin Skunk Works diseñó el sistema para el Control Autónomo de la Simulación. Esta arquitectura informática altamente flexible permite a VISTA probar una amplia gama de sistemas autónomos.

Otra parte integral de la transformación fue el nuevo sistema de simulación, diseñado e instalado por Calspan Corporation. Lockheed Martin Skunk Works contribuyó con el algoritmo de seguimiento del modelo, una capacidad de marco de modelado mejorada para el sistema de simulación. Las mejoras permiten que VISTA admita una gama más amplia de simulación de aeronaves y múltiples leyes de control de investigación.

«Una vez que los investigadores han integrado sus modelos de simulación, el nuevo sistema de VISTA puede tomar esos modelos e implementarlos fácilmente en el X-62… Normalmente, un nuevo sistema de control para un avión puede tardar años en implementarse… Con VISTA, se puede instalar y volar un nuevo sistema de control en solo unos meses. Una vez instalado, se pueden realizar cambios durante la noche para modificar el sistema de control en función de la información aprendida durante la prueba de vuelo de ese día» dijo Cotting.

El X-62 VISTA está diseñado para ser un demostrador de tecnología y una plataforma de reducción de riesgos. Por ejemplo, las leyes de control utilizadas para volar el Joint Strike Fighter se usaron por primera vez en VISTA, lo que reduce los riesgos técnicos y de seguridad significativos.

«El marco de simulación de VISTA es lo suficientemente flexible como para permitir que los diseñadores de aeronaves vuelen sus aeronaves antes de que despeguen del suelo… Si bien los laboratorios de simulación modernos están mejorando mucho en la simulación de aeronaves, todavía no pueden replicar algunas de las incógnitas de operar una aeronave en un entorno de vuelo relevante. VISTA y su sistema de simulación permiten que los diseños de aeronaves digitales sean «probados en vuelo» antes de que se construya la aeronave», dijo Cotting.

Niemiec dijo que AFRL está trabajando con múltiples socios de la industria para integrar diseños avanzados de vehículos junto con capacidades autónomas de vanguardia en el X-62 y «VISTA nos permitirá paralelizar el desarrollo y la prueba de técnicas de inteligencia artificial de vanguardia con nuevos diseños de vehículos no tripulados… Este enfoque, combinado con pruebas orientadas a los nuevos sistemas de vehículos a medida que se producen, madurará rápidamente la autonomía de las plataformas no tripuladas y nos permitirá brindar una capacidad tácticamente relevante a nuestro combatiente”.

Fuente: nota de prensa de la USAF

Primer vuelo del helicóptero compuesto no tripulado de Kawasaki

Kawasaki Heavy Industries ha realizado con éxito en sus instalaciones de Taiki-cho Multipurpose Air Park en Hokkaido el primer vuelo de su helicóptero compuesto no tripulado K-Racer.

Es un demostrador tecnológico de un helicóptero de alta velocidad, y quedaron probadas sus cualidades de vuelo estable y de control autónomo.

Su rotor principal es de 4m, y además tiene unas alas embrionarias en las que monta otro par de hélices para propulsarlo hacia adelante. Además cumplen también la labor de rotor antipar, eliminando la necesidad de llevar un rotor de cola. La motorización viene de una Kawasaki Ninja H2R, ¡mas de 300CV!.

Ha sido desarrollado por la división Aerospace Systems Company, de Kawasaki, que ya tiene experiencia en aeronáutica, tanto en ala fija como en motores, así como en helicópteros, cuya colaboración comenzó con Bolkow (con el BK117/EC145), y aún se mantiene a través de Airbus Helicopters. Y tampoco hay que olvidar su drone de gran tamaño y equipado cn cuatro motores de moto ZX10R.

El concepto de helicóptero compuesto no es nuevo, y aparece en este blog con cierta asiduidad. Y no sólo por el X-2 o el X3, sino que viene de lejos, el más conocido es tal vez el AH-56 Cheyenne, pero también están los intentos de Sikorsky, Piasecky y otros. ¿Y qué se pretende con un helicóptero compuesto? Superar las limitaciones que impone un helicóptero convencional.

En un helicóptero todos los movimientos que puede hacer dependen del rotor, que también proporciona la sustentación, y de su inclinación. Por otro lado las alas rotatorias, como las hélices, dejan de funcionar adecuadamente cuando se alcanza en ellas velocidades supersónicas. 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 [pdf] las puntas de pala de los helicópteros, la velocidad de vuelo estará siempre limitada por una cota superior.

Y esto es lo que se intenta solucionar con los helicópteros compuestos. En el vuelo de avance la fuerza para avanzar viene del rotor, digamos, auxiliar, el que empuja o tira del helicóptero en modo avión. Si además descargamos al rotor principal de parte de su trabajo dando sustentación con alas embrionarias, mejor que mejor, podremos reducir la velocidad de rotación del rotor y podremos aumentar la velocidad de vuelo de la aeronave. 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.

Fuente: Nota de Prensa

Lectura adicional recomendada: Revitalising advanced rotorcraftresearch – and the compoundhelicopter [pdf]

Interstate XBDR-1, el abuelo del X-47

patente 

 

O el otro abuelo del X-47, porque los TDR-1 y TDN-1 también eran proto UCAVs, solo que el XDBR-1 (X por eXperimental, B por Bombardero, D por Drone R por serlaletradel fabricante, Interstate, -1 por ser el 1er bombardero drone de este fabricante) además es un ala volante, como el X-47. El XDBR-1 debía ser el sustituto del TDR-1, un avión bombardero guiado por televisión, pero movido por motores a reacción. Es decir, lo que ahora en 2016 se plantea como el futuro de los aviones de combate… pero a mediados de los 40 del siglo XX.

 

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TDN-1, un torpedero no tripulado de la Segunda Guerra Mundial

Últimamente se habla bastante del X-47 y de haber sido el primer UAV en ser lanzado desde un portaaviones. Sin duda el lanzamiento del X-47 es un gran hito en la historia de la aviación embarcada. Sin embargo, como casi todo, hablar de «primeros» es un tanto delicado. ¿Es el reactor de F. Whittle el primer motor a reacción o el de Coanda? Con los UAV  pasa lo mismo. Vamos a hablar del TDN-1, que fue lanzado desde el portaaviones USS Sable. Y como veréis solo me atrevo a decir que es un UAV que se probó en portaaviones antes que el X-47, tampoco me atrevo a decir que fuera el primero…

 
 
TDN-1

 

Con la invención de la radio y la televisión se abrieron nuevas puertas a los aviones no tripulados, dejando ideas como el Mosquito de Kettering, torpedo aéreo, o la V-1 como intentos obsoletos, guiados por sistemas inerciales. A comienzos de los años 40 se comenzó se comenzaron varios desarrollos. Uno de ellos fue el TDN-1, de la Naval Aircraft Factory. Como el TDR-1 (y [ 2 ]) fue diseñado para ser construido con materiales de poco valor estratégico. Y para ser fabricado en una factoría no dedicada al esfuerzo de guerra. Por ello fue fabricado en  Brunswick-Balke-Collender Company, una fábrica de bolas para bolos y mesas de billar.

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Interstate TDR-1, ¿el primer UCAV?

  En 1938 la Marina de los Estados Unidos realizó pruebas con un drone (N2C-2), bombardeando en picado el Utah. Aunque el propósito del ensayo era probar contra un avión la batería antiaérea del BB-31 Utah (¡¡a ver quién es el guapo que se ofrece voluntario para dejarse disparar!!). En 1936 Lt Cdr DS Fahrney, de la Marina propuso el desarrollode drones de combate no tripulados. Y después del resultado de la batalla de Midway, bien pensado, no hubiera estado mal que les hubiera dado tiempo a desarrollar y perfeccionar el sitema…

En 1940 ya existían dos elementos nuevos que podían ayudar para crear este nuevo arma: la televisión (para permitir guiar el aparato a distancia) y el radio altímetro (para evitar estrellarlo contra el terreno)

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