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Sistemas no tripulados Alpha: Elevando la excelencia de los UAV

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Álvaro Escarpenter, CTO y cofundador de Alpha Unmanned Systems, nos habla de la evolución de los modelos Alpha 800 y Alpha 900, de las ventajas de los helicópteros no tripulados alimentados por combustible frente a las plataformas multirrotor alimentadas por batería, y de la clave para conseguir fiabilidad en entornos exigentes y sin GPS, como Ucrania

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Durante los últimos años, nuestras plataformas han evolucionado principalmente en dos líneas: fiabilidad y versatilidad. Para lograrlo, hemos invertido mucho tiempo y esfuerzos de ingeniería en las siguientes líneas:

Aumento de la fiabilidad y reducción del mantenimiento de la caja de cambios y de los cojinetes del rotor principal y del rotor de cola.

Conversión a combustible pesado: este ha sido uno de los aspectos más desafiantes debido a los múltiples hechos y a la criticidad de los cambios ejecutados en la planta de energía, pero ahora estamos operando de forma regular con combustible pesado militar.

Por último, hemos aumentado la gama de temperaturas ambiente a las que puede funcionar el A900 trabajando en nuestro diseño patentado del sistema de refrigeración del motor. Esto es extremadamente importante cuando se utilizan combustibles pesados con un punto de inflamación elevado, ya que las temperaturas del motor deben mantenerse dentro de un estrecho margen de temperaturas.

(P) ¿Podría explicarnos por qué han elegido el formato de un UAV helicóptero en lugar de un ala fija VTOL o un multirrotor, y qué ventajas puede tener?

(R) Los helicópteros presentan ventajas significativas sobre otras plataformas y, para algunas misiones, pueden ser el único tipo de plataforma que puede utilizarse: inspecciones LIDAR o batimétricas, por ejemplo, en las que el sensor requiere una velocidad de vuelo baja (15-45 km/h) para funcionar correctamente. Otras misiones como el desminado o la detección de submarinos con sonar descartarían cualquier VTOL híbrido de ala fija debido a su incapacidad para planear durante periodos de tiempo sostenidos. Por ello, ALPHA está comprometida con el desarrollo de los mejores helicópteros pequeños no tripulados que puedan volar durante horas en lugar de minutos en condiciones ambientales exigentes.

Como sabrá, Alpha Unmanned nació como fabricante de UAV de helicóptero porque estamos convencidos de la enorme ventaja de los helicópteros en términos de aerodinámica y características de vuelo en comparación con otros tipos de plataformas. Los UAV VTOL de ala fija necesitan llevar grandes baterías para despegar y aterrizar y no pueden permanecer suspendidos más de unos minutos. Aparte de eso, no soportan muy bien los vientos que se encuentran en entornos marítimos. Lo mismo ocurre con los multirrotores, que no vuelan tan bien con viento. Aunque la ingeniería y la mecánica de un helicóptero son bastante complejas, las ventajas compensan especialmente en estas situaciones exigentes.

(P) ¿Siguen apostando por los UAV de combustible cuando gran parte del sector se ha decantado por los sistemas que funcionan con baterías?

(R) Sí, por ahora Alpha sigue apostando por los sistemas que funcionan con combustible. La potencia y la resistencia de un sistema alimentado por batería no tienen, hoy en día, comparación con un sistema alimentado por un motor de combustible. Aunque los sistemas eléctricos mejoran día a día, no pueden flotar durante 2,5 horas como lo hace nuestro Alpha 900. Aparte de eso, gracias a nuestros motores de combustible, podemos generar mucha electricidad durante el vuelo, lo que da a nuestros sistemas la capacidad de operar cargas útiles activas, con demandas de potencia de hasta 150 vatios.

Creemos que en cuestión de meses podremos alcanzar un máximo de 6 horas de autonomía de vuelo a velocidad de crucero y eso sólo es posible ahora mismo con combustibles fósiles.

Al mismo tiempo, la posibilidad de utilizar varios combustibles sin cambiar la configuración de la aeronave representa una mayor ventaja y flexibilidad para los usuarios.

(P) Alpha siempre se ha caracterizado por ser una empresa pragmática que utiliza tecnología comercial, incluido su piloto automático. ¿Puede ayudarnos a entender cuáles son sus componentes estratégicos dentro de sus plataformas?

(R) Como empresa pequeña, Alpha necesita concentrar sus esfuerzos para alcanzar sus objetivos. Teniendo eso en cuenta, preferimos utilizar algunos componentes comerciales para ahorrar tiempo de ingeniería que empleamos en desarrollar nuestras plataformas. Algunos componentes clave llevan muchos años en nuestros diseños, lo que nos ha llevado a conocerlos muy bien, entender las integraciones y modificar o desarrollar lo que ha sido necesario. Hablando específicamente del piloto automático, también tenemos una relación muy estrecha con su fabricante, habiendo desarrollado soluciones conjuntamente y, en muchas ocasiones, incluso adaptando el producto a nuestras necesidades.

(P) Álvaro, como sabes, la fiabilidad es esencial en entornos exigentes como Ucrania. ¿Están en vías de obtener la certificación del producto? ¿Cómo garantizan la fiabilidad de los sistemas para sus clientes?

(R) Sí, la certificación de productos está en nuestra hoja de ruta. Por ejemplo, hemos obtenido diferentes Certificados de Aeronavegabilidad Experimental, emitidos por el Ejército de Tierra español para muchos de nuestros sistemas y tenemos un Permiso de Vuelo BLOS. Además, como empresa, estamos certificados según la norma de calidad ISO9001. Además, hemos diseñado nuestros sistemas para cumplir con la norma STANAG 4738 y en un futuro próximo solicitaremos a EASA una Revisión de Verificación de Diseño de nivel de riesgo operacional SAIL 4.

(P) No cabe duda de que la guerra de Ucrania ha llevado la tecnología de los UAV al primer plano de muchos debates sobre tecnología y aplicaciones de defensa. ¿Puede describir cómo funcionan sus sistemas en entornos sin GPS?

(R) Nuestro piloto automático es capaz de reconocer una pérdida de calidad de la señal GPS o incluso ataques basados en GPS, como interferencias o suplantación de identidad. En estas circunstancias, el piloto automático utilizará métodos de navegación por estima, utilizando acelerómetros, giroscopios y la velocidad del aire para estimar su posición. Además, recientemente hemos integrado un sistema de navegación visual que funciona junto con las técnicas de navegación por estima, mejorando la precisión de la navegación denegada por GPS y permitiendo el éxito de la misión en entornos tan exigentes.

(P) ¿Piensan dotar de armamento a las plataformas Alpha? En caso negativo, ¿para qué tipo de misiones son más adecuados los helicópteros Alpha?

(R) El armamento de nuestras plataformas no es un objetivo de la empresa. Nuestros sistemas son muy adecuados para misiones ISTAR. En cuanto a otros tipos de misiones, los helicópteros de Alpha son especialmente adecuados para misiones ISR, control de fronteras, búsqueda y rescate, inspección de infraestructuras, cartografía, etc. La flexibilidad de nuestros helicópteros en términos de integración de la carga útil también les permite realizar misiones de topografía como estudios LiDAR, inspección de líneas eléctricas, etc.

(P) También, ¿puede compartir los últimos tipos de sensores que han integrado en las plataformas de Alpha? ¿Vuelan con sensores EO/IR? ¿Radar u otros? ¿Cómo ve la evolución de los nuevos sensores? ¿Hay alguno que considere esencial para las misiones ISR?

(R) Uno de los últimos sensores que hemos integrado en nuestras plataformas ha sido un IMSI catcher fabricado por la empresa española CENTUM. La combinación de este sensor con una cámara EO/IR convierte al Alpha 900 en una potente herramienta para misiones de rescate en montaña o de inteligencia. También estamos trabajando en la integración de un radar de apertura sintética. Los nuevos sensores mejoran cada día, no sólo en términos de calidad, sino también de peso y tamaño. La miniaturización está haciendo posible integrar cargas útiles en UAV ligeros que hace años ni siquiera podíamos soñar. En cuanto a las misiones ISR, las cámaras EO/IR son la carga útil clave. Junto con el procesamiento de imágenes a bordo y los algoritmos de IA, son capaces de detectar y reconocer objetivos de forma autónoma, enviando al operador únicamente la información procesada.

(P) Como usted sabe, los sistemas UAV deben integrarse en muchos sistemas de información adicionales para poder utilizarse eficazmente en entornos activos. ¿Pueden los sistemas Alpha integrarse en los sistemas de comunicación de la OTAN o en otros sistemas? ¿Puede dar ejemplos y explicar por qué esto es importante para Alpha Unmanned Systems?

(R) Sí, durante los últimos años Alpha ha dedicado recursos a integrar sus sistemas en las redes operativas de la OTAN.

Helicóptero UAV Alpha 900

Trabajando en estrecha colaboración con algunas empresas españolas líderes (GMV, Navantia, Telefónica) y con la Armada española, hemos desarrollado las interfaces de software para integrar la información de los productos procedentes de nuestras plataformas en el Sistema de Combate de los buques de la Armada y en los centros de Control de Misión en tierra.

Hemos probado estas integraciones en los ejercicios Dynamic Messenger de la OTAN del año pasado, celebrados en Lisboa durante el mes de septiembre de 2023. Durante estos ejercicios, el Alpha 900 voló con éxito desde el buque de la Armada española BAM Furor, enviando los datos al Sistema de Combate del buque en tiempo real durante las operaciones. Esto es importante para Alpha como punto clave diferencial que nos hace estar por delante de muchos otros fabricantes.

(P) Por último, la inteligencia artificial será extremadamente importante en los sistemas autónomos. ¿Puede describirnos cómo utilizará la IA Alpha Unmanned Systems en el futuro?

(R) Como ya se ha mencionado, ya existen sistemas autónomos para detectar e identificar objetivos o amenazas, pero no sólo eso. La IA también puede encargarse de optimizar misiones, planificar rutas óptimas, etc. También, en misiones multi UAV, desconfigurando de forma autónoma aeronaves, asignando activos a objetivos, etc. Aparte de eso, la IA es de gran aplicabilidad a otras tareas como la planificación del mantenimiento de flotas, el diagnóstico del mantenimiento de aeronaves o la supervisión de parámetros de vuelo.

(P) ¿Hay alguna otra tendencia futura en relación con la tecnología, las operaciones o la formación de los UAV que le gustaría comentar? ¿Alguna opinión sobre las limitaciones que experimentan los clientes a la hora de utilizar sistemas como el suyo y otros?

(R) En cuanto a la tecnología y las operaciones, probablemente las comunicaciones experimentarán un salto significativo en los próximos años con la integración general de las comunicaciones 5G y por satélite. Esto permitirá operar un UAV desde prácticamente cualquier lugar del mundo, incluyendo el uso de cascos de realidad virtual o realidad aumentada que también se adoptarán como interfaz hombre-máquina estándar. En cuanto a la formación, este tipo de cascos ayudarán a conseguir una experiencia más inmersiva, optimizando las simulaciones y mejorando la formación. La principal limitación que hemos encontrado con los clientes a lo largo de los años ha sido la pronunciada curva de aprendizaje que tienen estos sistemas, especialmente para los recién llegados. Interfaces innovadoras como los cascos mencionados, la formación en línea y los simuladores ayudarán a superar estas limitaciones.

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