NRL prueba el concepto de vuelo cooperativo para el vuelo sostenido de planeadores de UAV

Laboratorio de Investigación Naval

Los investigadores del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos y del Laboratorio de Inteligencia y Autonomía de los Vehículos Aéreos de la Universidad Estatal de Pensilvania demuestran algoritmos autónomos de elevación utilizados para mantener los planeadores no tripulados en ... Ver más

Crédito: Universidad Estatal de Pensilvania - Laboratorio de Inteligencia y Autonomía de Vehículos Aéreos

El Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos (NRL), en colaboración con el Laboratorio de Inteligencia y Autonomía de Vehículos Aéreos (AVIA) de la Universidad Estatal de Pensilvania (PSU), completó las pruebas de los algoritmos autónomos cooperativos utilizados para mantener los veleros no tripulados en vuelo, - demostrar el concepto de datos compartidos de vuelo entre dos vehículos aéreos no tripulados (UAV) en vuelo.

Durante las semanas del 28 de septiembre y 26 de octubre, el equipo lanzó 23 vuelos durante un período de nueve días, resultando en más de 30 horas de vuelo combinado. Las pruebas, realizadas en el espacio aéreo restringido del campo de aviación de Phillips, Aberdeen Proving Grounds, culminaron con dos planetas "energizados" que comparten datos de telemetría y se elevan cooperativa y autónomamente a altitudes superiores a un kilómetro y con una duración de vuelo de más de cinco horas.

El algoritmo autónomo de elevación desarrollado por el NRL-Autonomous Locator of Thermals (ALOFT) guió los aviones de NRL. El avión PSU fue guiado a bordo por el algoritmo autónomo desarrollado por AVIA desarrollado AutoSOAR, que se inspiró en las técnicas ALOFT de NRL. La adición de AutoSOAR de una serie de mapas atmosféricos y algoritmos de evitación de colisiones demostró la cooperación en vuelo entre los dos aviones en vuelos múltiples.

"Los algoritmos de vuelo autónomos buscan áreas de origen natural que se llaman termales", dijo el Dr. Dan Edwards, ingeniero aeroespacial y principal investigador del programa solar. "El auge autónomo cooperativo combina los datos de múltiples aviones autónomos para hacer una medición más completa de las condiciones atmosféricas locales. Este mapa atmosférico se integra para guiar ambos aviones hacia una actividad de elevación más rápida que si fuera sólo un solo avión, una técnica muy similar a la utilizada por una bandada de pájaros altísimos ".

Ambos aviones demostraron una robusta capacidad de vuelo autónoma durante las dos semanas de pruebas. El avión de la PSU voló varios vuelos de 2,5 horas a pesar de llevar una batería con sólo la capacidad suficiente para cuatro minutos de tiempo de funcionamiento del motor. El mejor vuelo ascendente de NRL fue de 5,3 horas, mientras que solo funcionaba con una hélice motorizada durante 27 minutos. Ambos aviones viajaban a alturas superiores a los 1.400 metros, con varias subidas individuales de más de 1.000 metros, utilizando nada más que el poder de la atmósfera.

"Estas pruebas demostraron que tanto el NRL como los algoritmos autónomos de la PSU son exitosos en encontrar y usar térmicas por sí mismos", dijo Edwards. "Lo que es más importante, esta prueba mostró una prueba de concepto en múltiples ocasiones, con ambas aeronaves encontrando termales y 'llamando' a la otra aeronave para usar la misma área de elevación para aumentar la resistencia del enjambre".

Las pruebas futuras se enfocarán en reducir la distancia de separación de manera que ambas aeronaves puedan elevarse activamente en la misma temperatura a la misma altitud. El equipo también investigará la inclusión de la energía solar fotovoltaica en las técnicas cooperativas autónomas de elevación, permitiendo vuelos de larga duración de planeadores no tripulados utilizando el poder del sol.

Solar fotovoltaica permitirá la conversión de la radiación solar directamente a la electricidad para cargar las baterías o proporcionar energía para una mayor duración o cargas útiles. NRL está desarrollando electrónica de potencia "drop-in" y alas solares, lo que permitirá cargar las baterías y apuntar a vuelo nocturno.

El Programa de Proyectos de Energía Solar Fotovoltaica y Autónoma y el Programa Cooperativo-Soaring de la Oficina de Energía Expedicionaria de la US Marine Corps tienen como objetivo mejorar la disponibilidad de una misión 24-7 de Información, Vigilancia y Reconocimiento (ISR) sin utilizar combustible logístico, beneficiando al expedicionario Warfighter mejorando la resistencia de los activos UAV existentes y futuros.