El prototipo de dron de Sikorsky despegando en vertical Omicrono
El ingenioso dron que despega como un helicóptero y vuela como un avión para misiones de vigilancia de largo alcance
Sikorsky ha validado con éxito las primeras pruebas de este UAS de ala sustentada por rotor tanto para el despegue como para el vuelo de crucero.
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El sector de los vehículos autónomos en general y el de los drones en particular es uno de los que más rápido ha evolucionado en los últimos años. Aunque son cada vez más rápidos y logran mayor autonomía gracias a las mejoras constantes de las baterías, todavía tienen un reto importante a superar: combinar una alta capacidad de vuelo estacionario, como el de los helicópteros tradicionales, con una excelente aerodinámica en la horizontal. Ya hay modelos como Flexrotor que aprovechan lo mejor de ambos esquemas y los eVTOL (vehículos eléctricos de despegue y aterrizaje vertical) calientan motores para su entrada en el mercado, pero el próximo paso podría estar más cerca de lo que se pensaba gracias a Sikorsky, fabricante de los icónicos Black Hawk.
La subsidiaria del gigante estadounidense Lockheed Martin acaba de anunciar la validación de las leyes de control avanzadas de su UAS (siglas de sistema aéreo no tripulado) de ala sustentada por rotor. La aeronave eléctrica, con doble rotor, un peso de 52 kg y algo más de 3 metros de envergadura, ha logrado superar los objetivos marcados tanto en modo helicóptero como en modo avión, demostrando "una gran estabilidad operativa y maniobrabilidad en todos los regímenes de vuelo", según la empresa. Este avance allana el camino a prototipos y vehículos finales más grandes y potentes con propulsión híbrida-eléctrica.
"Combinar las características de vuelo de un helicóptero y un avión en un ala voladora refleja el impulso de Sikorsky para innovar en la próxima generación de aeronaves VTOL UAS que pueden volar más rápido y más lejos que los helicópteros tradicionales", dijo Rich Benton, vicepresidente y director general de Sikorsky, en un comunicado de prensa. "Nuestra plataforma de ala sustentada por rotor es un excelente ejemplo de cómo estamos aprovechando la amplitud de nuestra herencia de 102 años de aviación para desarrollar nuevos diseños que cumplan con las misiones emergentes de los operadores comerciales y militares".
Prototipo en tiempo récord
El éxito en estas pruebas es el resultado del trabajo de Sikorsky Innovations, el departamento que se ocupa del prototipado rápido de aeronaves dentro de la compañía. Lo de rápido no es un adjetivo superfluo: han tardado solo un año en llevar a cabo el diseño preliminar, las simulaciones por ordenador y las pruebas para recopilar los datos aerodinámicos, de control de vuelo y de calidad.
A diferencia de otros UAS, este tipo de propulsión dirige la corriente de retorno de las hélices o rotores sobre las superficies del ala, reduciendo la resistencia y aumentando la sustentación al incrementar la velocidad del aire. Los tests se llevaron a cabo a lo largo del mes de enero, cuando el prototipo realizó más de 40 despegues y aterrizajes con éxito. El momento más complejo es precisamente la transición entre el despegue en vertical, el vuelo estacionario y el avance en horizontal, pero el dron no tuvo problemas en llevar a cabo 30 transiciones de este tipo.
El prototipo de ala sustentada por rotor de Sikorsky
Una vez que los rotores giraron para impulsar la aeronave, esta llegó a alcanzar una velocidad máxima de crucero de 86 nudos, el equivalente a casi 160 km/h. En paralelo y de forma simultánea, Sikorsky efectuó otras pruebas con un modelo a escala 1:1 en un túnel de viento. Al correlacionar los datos obtenidos tanto en el mundo real como en el túnel, los técnicos de la compañía pudieron validar las leyes de control del vehículo.
"Nuestra ala sustentada por rotor ha demostrado la potencia de control y las cualidades de manejo únicas necesarias para pasar de forma repetida y predecible de un vuelo estacionario a un vuelo de crucero a alta velocidad, y viceversa", aseguró Igor Cherepinsky, director de innovaciones de Sikorsky. "Se necesitaban nuevas leyes de control para que esta maniobra de transición funcionara sin problemas y con eficacia. Los datos indican que podemos operar desde cubiertas de barcos inclinadas y terrenos no preparados cuando se escalen a tamaños mucho mayores".
Las intenciones del fabricante estadounidense son aprovechar todos estos avances para aplicarlos a futuras aeronaves comerciales y militares, con un amplio abanico de aplicaciones. Estos drones podrán realizar misiones de búsqueda y salvamento, y vigilancia contra incendios, mientras las variantes de mayor tamaño serán ideales para misiones de inteligencia, vigilancia y reconocimiento de largo alcance. Tampoco se descarta que los mismos principios de diseño se aprovechen para aeronaves pilotadas que sustituyan en un futuro a plataformas de ala basculante tan polémicas como los V-22 Osprey de Bell-Boeing.
De hecho, Sikorsky asegura que el prototipo que acaba de superar estas pruebas pertenece a la misma familia de un demostrador híbrido-eléctrico (HEX) actualmente en desarrollo. Tendrá una potencia de 1,2 MW, y su configuración de ala basculante le permitirá transportar pasajeros o carga a largas distancias. Las miras están puestas en 2027, cuando están previstas las primeras demostraciones de su capacidad de vuelo estacionario.
El dron de ala sustentada por rotor en modo avión Omicrono
Este tipo de aeronaves aportarán una serie de ventajas fundamentales frente a las más populares de la actualidad. Al combinar despegue y aterrizaje vertical con vuelo de alta velocidad y largo alcance, estos vehículos aéreos podrán operar en entornos sin infraestructura aeroportuaria, como los helicópteros, pero con la eficiencia de los aviones de ala fija. Además, durante el vuelo horizontal las alas proporcionan sustentación adicional, lo que reduce la carga de los rotores y mejora la eficiencia energética en comparación con los helicópteros tradicionales.
Software de control
Según Sikorsky, "todas las variantes de ala sustentada por rotor incluirán el sistema de autonomía de vuelo MATRIX", la misma que ya ha demostrado sus capacidades en las pruebas de los primeros Black Hawk sin piloto. A diferencia de otros sistemas autónomos, MATRIX pretende ir un paso más allá y "no es un simple director de vuelo que sigue una ruta planificada", asegura la compañía.
Operación autónoma del Black Hawk
En su lugar, el sistema está diseñado para actuar de forma totalmente independiente, "reaccionando al entorno dinámico de combate para evitar amenazas, optimizar la ruta y ejecutar procedimientos de emergencia en caso necesario". Sus primeros pasos en un Black Hawk se dieron en 2020, bajo el paraguas del programa ALIAS (Aircrew Labor In-cockpit Automation System) de DARPA, cuando la compañía añadió a un helicóptero experimental UH-60A controles de vuelo fly-by-wire. Estos sirven para reemplazar los controles de vuelo manuales convencionales por una interfaz electrónica.
Las primeras pruebas realizadas con éxito se remontan a 2022, cuando se llevaron a cabo dos escenarios de vuelos autónomos simulando condiciones reales. El primero consistía en probar un reabastecimiento médico de larga duración, en el que el helicóptero Black Hawk voló 133 kilómetros cargado con 400 unidades de sangre real y simulada con un peso total de 226 kilogramos.
Control de un helicóptero Black Hawk autónomo a 500 km de distancia
Durante la prueba más reciente, llevada a cabo en octubre de 2024 durante la reunión anual de la Asociación del Ejército de los Estados Unidos, la presidenta de Lockheed Martin Rotary and Mission Systems, Stephanie Hill, fue la encargada de dirigir el Black Hawk MX, que es como se ha bautizado esta versión.
Sin ser piloto, Hill pudo ordenar desde una tablet el despegue, vuelo, realización de un circuito y aterrizaje de la aeronave en Connecticut, a 500 km de distancia, lo que demuestra la versatilidad y facilidad de uso del sistema. Eso sí, durante la prueba siempre hubo presentes pilotos de seguridad en la cabina, aunque no tuvieron que intervenir en ningún momento.
