¿Cuáles son algunas de las últimas tecnologías de aviones?

Realmente están sucediendo muchas cosas en el campo de la aviación civil comercial. Para el desarrollo de aviones militares, tendrá que buscar en otro lado.

El gran gastador donde ninguna parte privada arriesgará la inversión es la NASA, por lo que buscaremos allí.

¿Recuerdas los aviones X de la NASA? Bueno, la NASA planea regresar a ellos.

El avión X más famoso de todos: el X-15 de la NASA

Más limpio , más silencioso e incluso más rápido es el nuevo lema: todo a un costo asequible, por supuesto. Nadie puede olvidar el amargo recuerdo del Concorde y el proyecto estadounidense SST. En cuanto al proyecto SST ruso (soviético), ¡casi nadie lo recuerda!

La construcción de una serie de aviones X que son alimentados por energía verde, usan la mitad del combustible y son solo la mitad de ruidosos, así como el primer avión X supersónico “silencioso” del mundo, es parte de la propuesta de presupuesto de la NASA. Crédito: NASA

Los detalles del plan de la NASA para llegar de aquí para allá se detallan en la solicitud de presupuesto federal recientemente publicada por el presidente Obama para el año fiscal que comienza el 1 de octubre de 2016. Si se aprueba, el próximo año será el primero en un audaz plan de 10 años para NASA Aeronautics para lograr grandes objetivos en la reducción del uso de combustible, las emisiones y el ruido por la forma en que se diseñan los aviones, y la forma en que operan en el aire y en tierra.

Una parte emocionante de este plan de 10 años es New Aviation Horizons , un ambicioso compromiso de la NASA para diseñar, construir y volar una variedad de vehículos de demostración de vuelo, o “aviones X”. Es un agradecimiento a la herencia centenaria de la NASA al usar aviones experimentales para probar tecnologías avanzadas y diseños revolucionarios, y para reducir el tiempo que toma la tecnología para ser adoptada por la industria y trasladada al mercado.

Gracias a los resultados extraordinarios recientes de seis años de demostraciones tecnológicas realizadas con otras agencias gubernamentales, la industria y la academia, NASA Aeronautics se siente segura para ingresar al territorio de los aviones X.

Las demostraciones incluyeron avances en materiales compuestos livianos que son necesarios para crear estructuras revolucionarias de aeronaves, un diseño de ventilador avanzado para mejorar la propulsión y reducir el ruido en los motores a reacción, diseños para reducir el ruido de las aletas y el tren de aterrizaje , y aletas que cambian de forma , y incluso recubrimientos para evitar la acumulación de residuos de insectos en las alas . Los investigadores predicen que la tecnología podría ahorrarle a la industria de las aerolíneas $ 255 mil millones acumulados durante los primeros 25 años después de su puesta en servicio.

Un NASA F-15D vuela en busca del proyecto G-III Adaptive Compliant Trailing Edge (ACTE) . Esta foto fue tomada por una cámara automática del Sistema de Medición de Deflexión de Ala (WDMS) en el G-III que fotografió el ala ACTE cada segundo durante el vuelo. El proyecto de investigación de vuelo experimental ACTE es un esfuerzo conjunto entre la NASA y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Para determinar si las aletas de ala flexibles flexibles avanzadas, desarrolladas y patentadas por FlexSys, Inc., pueden mejorar la eficiencia aerodinámica de las aeronaves y reducir el área del aeropuerto ruido generado durante despegues y aterrizajes.

El experimento se está llevando a cabo en un avión comercial modificado Gulfstream III (G-III) que se ha convertido en un banco de pruebas de investigación aerodinámica en el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA. El proyecto ACTE implica el reemplazo de las dos aletas de aluminio convencionales de 19 pies de largo del G-III con las aletas que cambian de forma y forman superficies plegables continuas.

“El potencial completo de estas tecnologías no puede realizarse en la forma de tubo y ala de los aviones de hoy”, dijo Jaiwon Shin, administrador asociado de la Dirección de Misión de Investigación Aeronáutica de la NASA. “Necesitamos que los aviones X demuestren, de manera innegable, cómo esa tecnología puede hacer que la aviación sea más amigable con la Tierra, reducir las demoras y mantener la seguridad para el público que vuela, y apoyar una industria que es crítica para la vitalidad económica de nuestra nación”.

Se espera que uno de los primeros planos X sea una forma de cuerpo de ala híbrida, donde el conocido tubo y ala se convierte en un ala que se funde con el cuerpo. Vuela a las mismas velocidades que los aviones de transporte comercial.

Esta versión de un concepto de avión híbrido de cuerpo de ala tiene motores de turboventilador en la parte superior del extremo posterior, flanqueados por dos colas verticales para proteger a las personas en el suelo del ruido del motor. Crédito: NASA / Boeing

Los motores están encima de un fuselaje que es revolucionario debido a la forma y lo que se requiere para construirlo para resistir las tensiones del vuelo. Durante la última década, la NASA y sus socios han estudiado el rendimiento y los beneficios de la configuración del cuerpo del ala híbrida utilizando computadoras, túneles de viento e incluso pruebas de vuelo sin piloto de subescala. Ya hay muchos datos disponibles para informar a un plano X que probará la mayor cantidad de tecnologías avanzadas.

Otros aviones X demostrarán tecnologías específicas relacionadas con diseños de aviones subsónicos ultraeficientes en vuelo: las posibilidades incluyen alas muy largas pero estrechas, formas de propulsión eléctrica, un fuselaje de doble ancho o motores integrados en el vehículo.

Y en un mundo “primero”, otro avión X será un vehículo supersónico del tamaño de un avión de negocios que quema biocombustibles bajos en carbono y genera auges sónicos tan silenciosos que las personas en tierra apenas los oirán.

Este concepto de ala con refuerzo de armadura podría ser otro plano X subsónico; El ala apoyada ha demostrado en pruebas de túnel de viento que reduce el uso de combustible en un 5 a 10 por ciento en comparación con las alas convencionales avanzadas. Crédito: NASA Langley

Los aviones X de New Aviation Horizons suelen tener aproximadamente la mitad de la escala de un avión de producción, aunque algunos pueden ser más pequeños o más grandes, y es probable que se piloteen. Diseñar y construir llevará varios años, y los vehículos comenzarán a volar a partir de 2020, dependiendo de la financiación.

El plan de 10 años también incluye pruebas de campo importantes en colaboración con aerolíneas, aeropuertos y la Administración Federal de Aviación para continuar mejorando el flujo de tráfico aéreo en el aire y en tierra en los aeropuertos. Mejorar el flujo conduce a un menor uso de combustible y emisiones, y menos ruido durante el despegue, aproximación y aterrizaje. Y la NASA continuará investigando y probando tecnologías que podrían usarse para integrar de manera segura sistemas de aviones no tripulados, o drones, en el espacio aéreo.

NASA, Socios prueban sistemas de aviones no tripulados

La NASA, en colaboración con socios gubernamentales y de la industria, está probando un sistema que haría posible que aviones no tripulados vuelen operaciones de rutina en el espacio aéreo de los Estados Unidos.

A través del proyecto de integración de sistemas de aeronaves no tripuladas de la agencia en el proyecto del Sistema Nacional del Espacio Aéreo (UAS-NAS), la NASA, General Atomics Aeronautical Systems, Inc. (GA-ASI) y Honeywell International, Inc., están realizando una serie de pruebas que comenzaron en junio 17 y se extenderá hasta julio en el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en California.

El Ikhana de la NASA se está utilizando para probar un sistema que permitirá que aviones sin tripulación vuelen operaciones de rutina dentro del Sistema Nacional del Espacio Aéreo. Créditos: NASA

Esta es la tercera serie de pruebas que se basa en el éxito de experimentos similares realizados a fines del año pasado que demostraron un sistema de prueba de concepto de detección y evitación. Las pruebas involucran la infraestructura de tráfico aéreo central y los componentes de software de soporte a través de un entorno en vivo y virtual para demostrar cómo una aeronave pilotada remotamente interactúa con los controladores de tráfico aéreo y otro tráfico aéreo.

Esta serie de pruebas consta de dos fases. El primero se centra en la validación de sensores, trayectoria y otros modelos de simulación utilizando datos en vivo. Algunas de las pruebas se realizarán con un avión Ikhana, con base en Armstrong, que ha sido equipado con un sistema actualizado de detección y evitación, así como otro software avanzado de Honeywell.

Otras pruebas incluirán un avión S-3B del Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, que servirá como un avión sustituto pilotado de alta velocidad. Ambas pruebas utilizarán otras aeronaves que sigan rutas de vuelo con guión para entrometerse en la ruta de vuelo que está volando la nave pilotada remotamente, lo que lo impulsará a emitir una alerta o maniobrar fuera de la ruta de la otra aeronave. Estos vuelos también llevarán a cabo la primera prueba completa del sistema de alerta de tráfico y anticolisión (TCAS II) en una aeronave pilotada a distancia.

Avión experimental en forma de ala voladora Validando un nuevo método de diseño de ala

La futura eficiencia del combustible de las aeronaves podría incrementarse dramáticamente gracias a ideas validadas con una subescala cada vez más compleja, experimental, piloteada remotamente en el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en California.

Los vuelos están programados para reanudarse este verano en el Diseño Aerodinámico de Investigación Principal en forma de ala voladora para Lower Drag, o Prandtl-D No.3. El proyecto presenta un nuevo método de diseño de alas y un giro. Si el concepto continúa demostrando su valor, podría reenviar los objetivos de investigación de la NASA para probar tecnologías que conduzcan a una economía de combustible y una reducción de emisiones significativas.

Las serpentinas en el Prandtl-D No. 2, tal como se lanzó, ilustran cómo las fuerzas aerodinámicas se maximizan a medida que las aves se superponen en las puntas de las alas cuando vuelan en formación. Créditos: NASA Photo

Para obtener más información sobre la investigación aeronáutica de la NASA, visite:

http://www.nasa.gov/aeronautics

Junto con la investigación en varios aspectos de la tecnología de los aviones, ha habido una investigación considerable en el campo de los sistemas de seguridad de los aviones.

Con los años, el error del piloto ha contribuido a aproximadamente el 40% de los aviones: muertes. Los errores cometidos por el piloto pueden atribuirse a dos razones principales:

  • Falta de atención
  • Falta de información para tomar decisiones precisas

Por lo tanto, existe un aumento en la necesidad de tecnologías que minimicen el error humano. Esta necesidad ha llevado a un cambio de enfoque de investigación hacia el desarrollo de tecnologías que ayuden a los pilotos a tomar decisiones informadas.

Por lo tanto, las tecnologías de seguridad se pueden clasificar como las que abordan:

  • Errores relacionados con el clima
  • Errores mecánicos
  • Errores humanos

Tecnología para abordar errores relacionados con el clima

Tecnología de gestión de seguridad de aeronaves de JAXA

PROBLEMA

Operar aviones en invierno puede ser muy difícil. El hielo interrumpe la aerodinámica del avión y aumenta la resistencia. A medida que se agrega potencia para compensar el arrastre adicional y se levanta la nariz para mantener la altitud, se expone un área adicional en la parte inferior de las alas y el fuselaje donde se acumula el hielo. La formación de hielo también hace que las antenas vibren tan severamente que pueden romperse. Incluso en condiciones de formación de hielo moderada, se hace difícil manejar una aeronave ligera, ya que puede detenerse a velocidades más altas y ángulos de ataque más bajos de lo normal. La formación de hielo también puede detener el motor congelando el carburador o bloqueando la fuente de aire del motor. Esto puede resultar fatal. Existen tecnologías que reducen los efectos de la formación de hielo en el cuerpo del avión; Sin embargo, el problema aún persiste. Existe la necesidad de una tecnología que pueda prever la posibilidad de obtener precios. Una de esas tecnologías es desarrollada por JAXA.

SOLUCIÓN

JAXA planea desarrollar tecnología de gestión de seguridad de la aeronave para sistemas que puedan detectar y hacer un seguimiento de la aeronave, la pista y las condiciones climáticas, y mejorar la seguridad de cada aeronave que se gestionará.

La tecnología incluye sistemas de monitoreo de formación de hielo y rayos junto con sistemas de seguridad pasiva como el recubrimiento antihielo en el cuerpo exterior de la aeronave. El sistema activo detecta las condiciones climáticas y comprueba la posibilidad de formación de hielo, y en consecuencia decide la ruta de vuelo que minimiza cualquier incidente de hielo.

NextGen Network Enabled Weather (NUEVO)

NextGen Network Enabled Weather es un intento de estandarizar y simplificar el acceso a los datos meteorológicos entre las agencias de aviación. NNUEVO será la porción de la FAA de un cubo de datos interinstitucional llamado Cubo de datos meteorológicos de 4 dimensiones. Es un esfuerzo de colaboración que involucra a la FAA, NOAA, DOD y organizaciones meteorológicas comerciales.

El cubo de datos meteorológicos de 4 dimensiones comprenderá:

  • Actualizaciones en tiempo real sobre las condiciones climáticas (órbita de la superficie a la tierra baja, incluidos el clima espacial y los parámetros oceánicos)
  • Análisis de espacio y tiempo e información de pronóstico basada en parámetros climáticos convencionales de modelos numéricos
  • Parámetros de impacto de la aviación necesarios para la Capacidad operativa inicial (COI) que incluirían:
  • Turbulencia
  • Formación de hielo
  • Convección
  • Techo y visibilidad
  • Vientos (en superficie y en altura)

Tecnología para abordar errores mecánicos

Sistema automático para evitar colisiones con el suelo (Auto-GCAS)

Desarrollada conjuntamente por la NASA, la Fuerza Aérea y Lockheed Martin, esta tecnología se encuentra actualmente en su fase de prueba. El Auto-GCAS ingresó al servicio militar en septiembre de 2014 y ya ha demostrado su capacidad al salvar al menos dos F-16 y sus tripulaciones. Saab desarrolló también un sistema GCAS automatizado similar para el caza JAS-39 Gripen.

El GCAS está diseñado para advertir al piloto si existe un riesgo inminente de colisión en el suelo. Tales situaciones pueden surgir, por ejemplo, debido a la pérdida de conciencia, objetivo, fascinación o falta de concentración inducida por g. El sistema monitorea constantemente la actitud de altitud y la velocidad. Sobre la base de estos parámetros, determina la posibilidad de un choque, y si un choque es inminente, desencadena una maniobra ordenada por piloto automático para regresar a una ruta de vuelo segura.

Radares de evitación de impacto de aves de aeronaves

Los choques con aves representan un riesgo de seguridad significativo para las aeronaves, los pilotos y los pasajeros. Cuesta a la aviación militar y comercial más de $ 2 mil millones cada año debido a pérdidas y daños de aeronaves, retrasos fuera de servicio, así como vidas perdidas.

Para minimizar las muertes relacionadas con los ataques de aves, DeTect ha introducido un sistema de radar para evitar el impacto de las aves.

El sistema utiliza sensores de radar de banda S de estado sólido con procesamiento Doppler, que proporcionan detección de todo clima y seguimiento de aves, incluso en condiciones como niebla, lluvia y nieve. Los radares de estado sólido han sido diseñados y fabricados específicamente para la detección de aves. Ofrecen una mayor sensibilidad que las aves tradicionales basadas en magnetrón, los sistemas de radar, que son susceptibles a los falsos positivos de la contaminación por insectos. También son “ciegos” en la niebla húmeda o incluso lluvia ligera.

Tecnología para abordar errores humanos

Vigilancia dependiente automática-Broadcast (ADS-B)

La transmisión de vigilancia dependiente automática (ADS-B) es una tecnología de vigilancia en la que un avión determina su posición a través de la navegación por satélite y la transmite periódicamente, lo que permite su seguimiento. La información puede ser recibida por las estaciones terrestres de control de tráfico aéreo como reemplazo del radar secundario. También puede ser recibido por otras aeronaves para proporcionar conocimiento de la situación y permitir la auto-separación.

ADS-B proporciona muchos beneficios tanto para los pilotos como para el control del tráfico aéreo que mejoran tanto la seguridad como la eficiencia del vuelo.

  • Tráfico: cuando se usa un ADS-B, un piloto puede ver la información de tráfico sobre las aeronaves circundantes. Esta información incluye altitud, rumbo, velocidad y distancia a aeronaves adyacentes.
  • Terreno: ADS-B la tecnología transmite una superposición de terreno para que los pilotos la vean en la cabina
  • Eficiencia: ADS-B se actualiza aproximadamente una vez por segundo, mientras que el radar solo se actualiza cada tres a 13 segundos; por lo tanto, es menos probable que los pilotos de aeronaves vean un objetivo de su propia aeronave al maniobrar
  • Gastos: las estaciones terrestres ADS-B son significativamente más baratas de instalar y operar en comparación con el sistema de radar primario y secundario

En su fase actual de desarrollo y prueba, ADS-B ha ayudado a reducir los accidentes en un 40%, las emisiones en un 34% y el ruido en un 30%.

Aircraft Safety Management Solutions de Airworks Safety y las soluciones tecnológicas ofrecen transporte aéreo, aviones comerciales y operaciones en tierra.