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Alpha Unmanned Systems: Elevare l'eccellenza degli UAV

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Álvaro Escarpenter, CTO e cofondatore di Alpha Unmanned Systems, ci dedica un po' di tempo per parlare dell'evoluzione degli Alpha 800 e Alpha 900, dei vantaggi degli elicotteri senza pilota alimentati a carburante rispetto alle piattaforme multirotori alimentate a batteria e della chiave per raggiungere l'affidabilità in ambienti difficili e privi di GPS come l'Ucraina

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Negli ultimi anni le nostre piattaforme si sono evolute principalmente su due linee: affidabilità e versatilità. A tal fine, abbiamo investito molto tempo e sforzi ingegneristici nelle seguenti linee:

Aumento dell'affidabilità e riduzione della manutenzione della trasmissione e dei cuscinetti del rotore principale e di coda.

Conversione del combustibile pesante: questo è stato uno degli aspetti più impegnativi a causa dei molteplici fatti e della criticità delle modifiche apportate alla centrale elettrica, ma ora stiamo operando regolarmente con combustibile pesante militare.

Infine, abbiamo aumentato la gamma di temperature ambientali in cui l'A900 può operare lavorando sul nostro progetto proprietario del sistema di raffreddamento del motore. Questo è estremamente importante quando si utilizzano carburanti pesanti con un elevato punto di infiammabilità, poiché le temperature del motore devono essere mantenute entro un intervallo di temperature ristretto.

(D) Può spiegare perché avete scelto il formato di un UAV a elicottero piuttosto che quello di un VTOL ad ala fissa o di un multirotore, e quali vantaggi può avere?

(R) Gli elicotteri presentano notevoli vantaggi rispetto ad altre piattaforme e per alcune missioni possono essere l'unico tipo di piattaforma utilizzabile: ad esempio, le ispezioni LIDAR o batimetriche, in cui il sensore richiede una bassa velocità di volo (15-45 km/h) per funzionare correttamente. Altre missioni, come lo sminamento o l'individuazione di sottomarini con il sonar, escluderebbero qualsiasi VTOL ibrido ad ala fissa a causa della loro incapacità di librarsi per periodi di tempo prolungati. Pertanto, ALPHA è impegnata nello sviluppo dei migliori piccoli elicotteri senza pilota in grado di volare per ore anziché per minuti in condizioni ambientali difficili.

Come forse sapete, Alpha Unmanned è nata come produttore di UAV da elicottero perché siamo convinti dell'enorme vantaggio degli elicotteri in termini di aerodinamica e caratteristiche di volo rispetto ad altri tipi di piattaforme. Gli UAV VTOL ad ala fissa devono trasportare grandi batterie per il decollo e l'atterraggio e non possono librarsi per più di qualche minuto. Inoltre, non sono in grado di gestire molto bene i venti che si trovano negli ambienti marittimi. La stessa cosa accade con i multirotori, che non volano bene con il vento. Sebbene l'ingegneria e la meccanica di un elicottero siano piuttosto complesse, i vantaggi si ripagano soprattutto in queste situazioni difficili.

(D) Siete ancora impegnati a realizzare UAV a combustibile quando gran parte del settore si è orientato verso sistemi a batteria?

(R) Sì, Alpha è ancora impegnata a utilizzare sistemi a combustibile per il momento. La potenza e la resistenza di un sistema a batteria non sono ancora paragonabili a quelle di un sistema alimentato da un motore a combustibile. Sebbene i sistemi elettrici migliorino di giorno in giorno, non è possibile librarsi in aria per 2,5 ore come fa il nostro Alpha 900. Inoltre, grazie ai nostri motori a combustibile, siamo in grado di generare molta elettricità durante il volo, il che dà ai nostri sistemi la capacità di far funzionare carichi utili attivi, con richieste di potenza fino a 150 Watt.

Riteniamo che nel giro di pochi mesi saremo in grado di raggiungere un massimo di 6 ore di durata di volo a velocità di crociera e questo è possibile solo con i combustibili fossili.

Allo stesso tempo, la possibilità di utilizzare più carburanti senza cambiare la configurazione del velivolo rappresenta un grande vantaggio e una grande flessibilità per gli utenti.

(D) Alpha è sempre stata conosciuta come un'azienda pragmatica che utilizza tecnologie di serie, compreso il vostro autopilota. Può aiutarci a capire quali sono i componenti strategici delle vostre piattaforme?

(R) Essendo una piccola azienda, Alpha ha bisogno di concentrare gli sforzi per raggiungere i propri obiettivi. Tenendo presente questo, preferiamo utilizzare alcuni componenti commerciali per risparmiare il tempo di progettazione che impieghiamo per sviluppare le nostre piattaforme. Alcuni componenti chiave sono presenti nei nostri progetti da molti anni, il che ci ha portato a conoscerli molto bene, a capire le integrazioni e a modificare o sviluppare ciò che era necessario. Per quanto riguarda in particolare l'autopilota, abbiamo anche un rapporto molto stretto con il suo produttore, avendo sviluppato soluzioni insieme e, in molte occasioni, anche adattando il prodotto alle nostre esigenze.

(D) Alvaro, come lei sa, l'affidabilità è essenziale in ambienti esigenti come l'Ucraina. State procedendo verso la certificazione del prodotto? Come garantite l'affidabilità dei sistemi per i vostri clienti?

(R) Sì, la certificazione del prodotto è sulla nostra tabella di marcia. Per esempio, abbiamo ottenuto diversi certificati di aeronavigabilità sperimentale, rilasciati dall'esercito spagnolo per molti dei nostri sistemi e abbiamo un permesso di volo BLOS. Inoltre, come azienda, siamo certificati secondo lo standard di qualità ISO9001. Inoltre, abbiamo progettato i nostri sistemi in conformità con lo STANAG 4738 e nel prossimo futuro perseguiremo una Design Verification Review a livello di rischio operativo SAIL 4 con l'EASA.

(D) La guerra in Ucraina ha certamente portato la tecnologia UAV in primo piano in molte discussioni sulle applicazioni tecnologiche e di difesa. Può descriverci come funzionano i vostri sistemi in ambienti con GPS negato?

(R) Il nostro autopilota è in grado di riconoscere una perdita di qualità del segnale GPS o persino attacchi basati sul GPS come il jamming o lo spoofing. In queste circostanze, l'autopilota utilizza metodi di dead reckoning per navigare, utilizzando accelerometri, giroscopi e velocità dell'aria per stimare la propria posizione. Inoltre, abbiamo recentemente integrato un sistema di navigazione visiva che funziona insieme alle tecniche di dead reckoning, migliorando l'accuratezza della navigazione negata dal GPS e consentendo il successo della missione in ambienti così difficili.

(D) Avete in programma di armare le piattaforme Alpha? Se no, per quali tipi di missioni sono più adatti gli elicotteri Alpha?

(R) L'armamento delle nostre piattaforme non è un obiettivo dell'azienda. I nostri sistemi sono adatti alle missioni ISTAR. Per quanto riguarda altri tipi di missioni, gli elicotteri di Alpha sono particolarmente adatti per missioni ISR, controllo delle frontiere, ricerca e soccorso, ispezioni di infrastrutture, mappatura, ecc. La flessibilità dei nostri elicotteri in termini di integrazione del carico utile li rende adatti anche a missioni di rilevamento come rilievi LiDAR, ispezione di linee elettriche, ecc.

(D) Può inoltre illustrarci gli ultimi tipi di sensori che avete integrato nelle piattaforme Alpha? Volate con sensori EO/IR? Radar o altri? Come vedete l'evoluzione dei nuovi sensori? Ce ne sono alcuni che considerate essenziali per le missioni ISR?

(A) Uno dei più recenti sensori che abbiamo integrato nelle nostre piattaforme è stato un IMSI catcher prodotto dall'azienda spagnola CENTUM. L'abbinamento di questo sensore con una telecamera EO/IR rende l'Alpha 900 uno strumento potente per le missioni di soccorso in montagna o di intelligence. Stiamo anche lavorando all'integrazione di un radar ad apertura sintetica. I nuovi sensori migliorano di giorno in giorno, non solo in termini di qualità ma anche di peso e dimensioni. La miniaturizzazione sta rendendo possibile integrare negli UAV leggeri carichi utili che anni fa non potevamo nemmeno sognare. Per quanto riguarda le missioni ISR, le telecamere EO/IR sono il carico utile principale. Abbinate all'elaborazione delle immagini a bordo e agli algoritmi di intelligenza artificiale, sono in grado di rilevare e riconoscere autonomamente i bersagli, inviando all'operatore solo le informazioni elaborate.

(D) Come sapete, i sistemi UAV devono integrarsi con molti altri sistemi informativi per essere utilizzati efficacemente in ambienti attivi. I sistemi di Alpha sono in grado di integrarsi con le comunicazioni della NATO o con altri sistemi? Può fornire esempi e spiegare perché questo è importante per Alpha Unmanned Systems?

(A) Sì, negli ultimi anni Alpha ha dedicato risorse per integrare i propri sistemi nelle reti operative della NATO.

Elicottero UAV Alpha 900

Lavorando in stretta collaborazione con alcune aziende spagnole leader (GMV, Navantia, Telefónica) e con la Marina spagnola, abbiamo sviluppato le interfacce software per integrare le informazioni sui prodotti provenienti dalle nostre piattaforme nel sistema di combattimento delle navi della Marina e nei centri di controllo della missione a terra.

Abbiamo testato queste integrazioni durante le esercitazioni NATO Dynamic Messenger dello scorso anno, tenutesi a Lisbona nel settembre 2023. Durante queste esercitazioni, Alpha 900 è stato pilotato con successo dalla nave della Marina spagnola BAM Furor, inviando i dati al sistema di combattimento della nave in tempo reale durante le operazioni. Questo è un aspetto importante per Alpha, in quanto è un punto chiave differenziale che ci fa stare davanti a molti altri produttori.

(D) Infine, l'intelligenza artificiale sarà estremamente importante nei sistemi autonomi. Può descriverci come l'intelligenza artificiale sarà utilizzata da Alpha Unmanned Systems in futuro?

(R) Come già detto, esistono già sistemi autonomi per il rilevamento e l'identificazione di bersagli o minacce, ma non solo. L'intelligenza artificiale può anche essere incaricata di ottimizzare le missioni, pianificare percorsi ottimali, ecc. Inoltre, nelle missioni multi UAV, l'IA può deconflicare autonomamente i velivoli, assegnare le risorse agli obiettivi, ecc. Oltre a ciò, l'intelligenza artificiale è di grande applicabilità per altri compiti come la pianificazione della manutenzione della flotta, la diagnostica della manutenzione degli aerei o la supervisione dei parametri di volo.

(D) Ci sono altre tendenze future riguardanti la tecnologia, le operazioni o l'addestramento degli UAV che vorrebbe commentare? Ha qualche idea sulle limitazioni che i clienti incontrano quando si tratta di utilizzare sistemi come il suo e altri?

(A) Per quanto riguarda la tecnologia e le operazioni, probabilmente le comunicazioni subiranno un notevole balzo in avanti nei prossimi anni con l'integrazione generale del 5G e delle comunicazioni satellitari. Questo renderà possibile operare un UAV praticamente da qualsiasi parte del mondo, compreso l'uso di caschi per la realtà virtuale o la realtà aumentata, che saranno anche adottati come interfaccia uomo-macchina standard. Per quanto riguarda l'addestramento, questi tipi di caschi aiuteranno a ottenere un'esperienza più immersiva, ottimizzando le simulazioni e migliorando la formazione. Il limite principale che abbiamo riscontrato con i clienti nel corso degli anni è stata la curva di apprendimento ripida di questi sistemi, soprattutto per i nuovi arrivati. Interfacce innovative come i caschi citati, la formazione online e i simulatori aiuteranno a superare questi limiti.

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