Avances

Año 2017

Actividad 2 “QUALIFICATION METHODS”

Durante este periodo se han comenzado los trabajos realizados en el seno de los Grupos de Trabajo establecidos por AESA (Agencia Española de Seguridad Aérea) para desarrollar el reglamento del RD XX/2017 sobre RPAS que utiliza la metodología SORA para analizar los diferentes escenarios operacionales planteados.

Actividad 3 “ENABLING SYSTEMS”

Durante este periodo se está trabajando en el desarrollo de los primeros componentes necesarios para la implementación del Nido: las baterías inteligentes y el sistema de carga autónoma.

La carga de baterías autónoma y el desarrollo de baterías inteligentes está relacionado con el escenario de operación autónoma de RPAS donde el operador no se encuentra en el punto de despegue y aterrizaje. En estas condiciones es necesario automatizar la carga y mantenimiento de la batería.

Por otra parte, debido a que en este caso el operador no puede realizar las comprobaciones previas al vuelo de forma manual (tal y como se realiza actualmente), así como las inspecciones rutinarias de mantenimiento, es necesario que la plataforma verifique autónomamente si las baterías cumplen con las condiciones para la realización segura del vuelo (nivel de carga, capacidad de la batería adecuada para realizar la misión, estado de salud de la batería, etc.).

Una ventaja adicional de automatizar la verificación del estado de salud de las baterías es que aumenta la seguridad de la operación ya que actualmente estas comprobaciones se realizan de forma cualitativa y subjetiva en función de la experiencia del operador.

Se ha comenzado con la tarea 3.4 Mantenimiento predictivo. Para conseguir este objetivo se plantea investigar en la mejora de los procesos de mantenimiento de UAVs a través de técnicas de deep learning, lo que implicará realizar un trabajo en el estado del arte debido a lo novedoso del enfoque, seleccionar la algoritmia más prometedora para ser implementada, generar grandes volúmenes de datos de cada subsistema clasificados correctamente para entrenar a los algoritmos de deep learning, implementar y probar en un entorno realista esta solución y desarrollar un interfaz de usuario que permita visualizar correctamente las necesidades de mantenimiento para cada componente.

Actividad 4 “OPERATIONS & SERVICES”

Durante este periodo se ha comenzado a trabajar en la tarea 4.1 Plataformas VTOL largo alcance, adquiriendo el material necesario para las integraciones y construcción de las aeronaves.

Actividad 5 “TEST FACILITIES”

Durante esta anualidad se ha trabajado en la definición del campo de vuelo, realizando las tareas necesarias para la gestión y los permisos necesarios.

Año 2018

Actividad 2 “QUALIFICATION METHODS”

En esta actividad se ha continuado con la participación en los subgrupos de trabajo de AESA.

Actividad 3 “ENABLING SYSTEMS”

En la tarea 3.1 de esta actividad se ha continuado el desarrollo del sistema desde el punto en que concluyó en la anterior. En primer lugar, se ha diseñado la arquitectura del sistema de carga consistente en: batería inteligente, cargador, base de carga y envoltura mecánica del nido. Posteriormente se ha procedido al diseño y desarrollo de cada uno de estos componentes, según se detalla en los apartados siguientes.

En la tarea 3.2 se ha comenzado en esta anualidad, durante la que se han realizado las siguientes tareas:

  • Estudio del estado del arte y prospección de mercado de soluciones comerciales.
  • Definición de los objetivos del entregable.
  • Diseño y desarrollo de una prueba de concepto de sistema basado en visión artificial.
  • Estudio de aproximaciones de guiado.

En la tarea 3.3 ha comenzado su ejecución en esta anualidad. Las tareas que se han ejecutado han sido:

  • Definición de requisitos del interfaz de usuario para gestión de misión.
  • Diseño e implementación del envío de telemetría de BMS.
  • Diseño gráfico del interfaz del sistema de control (GCS) en tierra para que el usuario pueda gestionar y ejecutar planes de vuelo.
  • Desarrollo de una primera versión en Android de la GCS.

En la tarea 3.4 se ha continuado el desarrollo del sistema desde el punto en que concluyó en la anterior, ejecutándose las siguientes tareas:

  • Determinación de los elementos críticos que es necesario monitorizar: tras un estudio tipo FMECA y teniendo en cuenta el histórico en servicio de drones civiles se determinó que los componentes que se deben modelar para predecir sus fallos son la batería y el conjunto motor compuesto por hélice, motor y variador.
  • Realización de una prueba de concepto de mantenimiento predictivo para baterías.
  • Realización de una prueba de concepto de mantenimiento predictivo para el conjunto motor.

Actividad 4 “OPERATIONS & SERVICES”

En esta actividad se ha trabajado en las siguientes tareas:

  1. Fabricación VTOL
    1. Fabricación y pruebas en el banco de pruebas de un motor de combustión con tecnología de inyección. Se ha finalizado con éxito la fabricación del prototipo de motor y se han realizado 280 horas de pruebas del motor antes de su validación. El motor está terminado y se ha instalado en el prototipo.
    2. Fabricación del chasis del avión, los soportes de los motores VTOL y las alas. Se han fabricadotodos los componentes del avión en el taller de fibra, realizando los soportes de los motores en fibra de carbono, las alas, que incluyen un refuerzo de fibra de vidrio y fibra de carbono y el pintado del puro.
    3. Fabricación y encapsulado del cableado: Se ha realizado el diseño y fabricación del cableado de conexión de todos los componentes electrónicos en función de los estándares de seguridad STAGNAC.
  1. Fabricación Multirrotor
    1. Fabricación del dron multirrotor de 6 motores para la realización de las pruebas de batería inteligente y sw de control de la aeronave.
    2. Pruebas de funcionamiento en campo de vuelo. Se han realizado todas las pruebas de validación de la aeronave para poder realizar la integración de las baterías. Se han probado diferentes configuraciones de autopiloto, baterías, cargas de pago y motores hasta crear una aeronave eficiente con una batería, suficiente para poder realizar las pruebas de batería inteligente de ITG.

Para la realización de estas pruebas hemos alquilado un campo de vuelo de Ultraligeros en Toledo. Este campo de vuelo nos permitirá realizar las pruebas del VTOL en el 2019, tal como está previsto.

Actividad 5 “TEST FACILITIES”

Durante esta anualidad se ha continuado trabajando en la gestión de permisos para obtener un procedimiento ágil para realizar reservas de espacio aéreo temporales, reduciendo el tiempo de planificación y trámites necesarios lo máximo posible. La información obtenida a través de ENAIRE nos ha confirmado que están trabajando en un procedimiento general para poder realizar este tipo de reservas de espacio aéreo. Mientras tanto, por nuestra parte hemos estado en contacto permanente a través de los grupos de trabajo de la comisión asesora de RPAS de AESA, con ENAIRE y con el Ministerio de Fomento, para colaborar en el desarrollo de estos procedimientos aportando nuestra visión y comentarios. A su vez, hemos consultado la forma de proceder para certificar el campo de vuelo y, después de diversos contactos y reuniones, hemos comprobado que no hay una normativa específica para este tipo de campos de vuelo todavía. En cualquier caso, las gestiones se llevarán a cabo en el futuro con la Xunta de Galicia, ya que Fomento nos ha confirmado que la responsabilidad y competencias sobre aeródromos recaen en las autonomías.

Respecto a las infraestructuras y equipos del entorno de pruebas, durante esta anualidad hemos continuado las gestiones con el Concello de Cervo la construcción de las instalaciones (pista y edificio, principalmente), mediante varias reuniones de trabajo. Existe un retraso de varios meses con respecto a la planificación inicial de la construcción del edificio, pero eso no ha impedido realizar pruebas en el mes de septiembre, ya que se ha trabajado de forma paralela en la habilitación de un entorno de pruebas provisional pero suficiente para la ejecución de los primeros test de vuelo del proyecto. Este entorno provisional ha consistido en el cierre perimetral de la zona de vuelo para garantizar la seguridad de las operaciones evitando el acceso a personas ajenas al proyecto y en la instalación de unos contenedores que den servicio al personal que se desplaza campo (almacenamiento, oficina, baño) con los servicios básicos (luz y agua).

Las pruebas realizadas en septiembre se han centrado principalmente en los siguientes aspectos:

  • Pruebas y validación de la plataforma multirrotor y pruebas de vuelo en diversos entornos y condiciones (vuelo sobre el mar, en condiciones de viento, vuelos alejados del piloto, etc.).
  • Pruebas con distintas configuraciones de vuelo automático utilizando el SW GCS QgroundControl para la planificación y ejecución de vuelo.

Cabe destacar que las pruebas han sido muy satisfactorias, alcanzando todos los objetivos previamente establecidos y sin ninguna incidencia. Además, han servido para detectar y proponer mejoras en el desarrollo de la GCS.

Año 2019

Actividad 2 “QUALIFICATION METHODS”

En esta actividad se ha continuado con la participación en los subgrupos de trabajo de AESA, si bien durante 2019 su actividad ha sido reducida salvo en el caso del SGT2.4. El trabajo realizado en los subgrupos se ha continuado en EUROCAE, organismo europeo de estandarización en el ámbito aeronáutico que invitó a ITG a liderar el SG63 dentro del Working Group 105 que está desarrollando los medios de cumplimiento que acompañarán al reglamento europeo que entra en vigor en julio de 2020.

Además, en esta anualidad se ha avanzado en el estudio de la metodología SORA, que ha servido como punto de partida para desarrollar una herramienta de cálculo automático de nivel SAIL según especifica SORA.

Actividad 3 “ENABLING SYSTEMS”

En la tarea 3.1 de esta actividad se ha continuado el desarrollo del sistema desde el punto en que concluyó en la anterior. En primer lugar, se realizaron demostraciones entre potenciales clientes para recoger sus impresiones y requisitos adicionales, además se llevaron a cabo tests para validar los prototipos realizados anteriormente. Como resultado de ambas tareas, se identificaron algunas áreas de mejora, por lo que se iteraron los diseños de batería inteligente y cargador.

Por otra parte, se ha seguido avanzando en el diseño de la envoltura mecánica del nido.Finalmente, debido al alto interés detectado entorno a batería inteligente y cargador, se ha decidido invertir más allá del alcance de FastFly para comercializar ambos productos en 2020.

En la tarea 3.2 se ha comenzado en esta anualidad, durante la que se han realizado las siguientes tareas (recogido en detalle en el informe 3.2) a partir del trabajo realizado en la anualidad pasada:

  • Desarrollo de una prueba de concepto en entorno PC.
  • Mejora del diseño del patrón visual del landing pad.
  • Implementación de la algoritmia en electrónica embarcada con ejecución en tiempo real.
  • Implementación de un canal de comunicaciones entre la algoritmia de detección del landing pad y el autopiloto.
  • Generación de comandos de guiado
  • Ensayos en vuelo

En la tarea 3.3 se ha completado el desarrollo de la GCS utilizada en FastFly. Al igual que en el caso de la batería inteligente, se ha probado con potenciales clientes, de los que se ha obtenido una respuesta muy positiva. Por ello, en este caso también se ha decidido invertir en este producto para comercializarlo en 2020. Las tareas que se han ejecutado han sido:

  • Mejora del interfaz de usuario para gestión de misión.
  • Verificación en vuelo.
  • Validación en clientes.
  • Integración de funcionalidad U-space.

En la tarea 3.4 se ha continuado el desarrollo del sistema desde el punto en que concluyó en la anterior, ejecutándose las siguientes tareas:

  • Se implementó el entorno en nube para la recogida y análisis de datos.
  • Se implementó la funcionalidad en placas embarcadas con ejecución en tiempo real.
  • Realización de una prueba de concepto de mantenimiento predictivo para el conjunto motor.

La tarea 3.5 ha conseguido importantes hitos ya que en el seno de esta actividad se ha conseguido operar por primera vez en espacio aéreo controlado en España y se han realizado distintos tipos de vuelos en estos entornos, hasta conseguir la plena integración en el espacio UTM con control de tráfico aéreo en varios entornos aeroportuarios entre ellos Santiago y A Coruña. Para ello ha sido necesario:

  • Realizar estudios de seguridad y conseguir la autorización de AESA
  • Acordar protocolos de coordinación con todos los gestores aeroportuarios de España (ENAIRE, FerroNATS, SAERCO, Ministerio de Defensa)
  • Equipar un dron con los mecanismos de seguridad recogidos en el estudio de seguridad
  • Realizar vuelos de prueba tanto fuera del entorno aeroportuario (en el área de influencia del Aeropuerto de Santiago y en el área de influencia del Aeropuerto de Barajas) como dentro del entorno aeroportuario (Madrid, A Coruña y Santiago) y sobre la pista del aeropuerto sin parar la actividad en el aeropuerto de A Coruña, siendo el primer vuelo de un RPA en España que se realiza sobre la pista de un aeropuerto sin parar la actividad.

Actividad 4 “OPERATIONS & SERVICES”

En el seno de la tarea 4.1.- Plataformas VTOL de largo alcance se ha continuado con los trabajos realizados durante la anualidad pasada. Se han realizado mejoras en la estructura del VTOL para conseguir una mayor autonomía. Se ha diseñado y producido un prototipo con estructura tubular más ligero y a la vez más rígido que permite aumentar el tiempo de vuelo a 11h en condiciones ISA.

En la tarea 4.2.- Prestaciones avanzadas misión se ha trabajado en la implantación de la tecnología 4G en los VTOL Zarek como elemento fundamental para poder realizar misiones de largo alcance con seguridad. Por otro lado, se han añadido nuevas funcionalidades al gimbal de misiones respecto al tracking de objetivos. Ahora se puede guiar el VTOL en base al seguimiento de objetivos.

En la tarea 4.3.- Definición y especificaciones de escenarios de servicio se han estudiado los casos de uso especialmente indicados para el VTOL Zarek en base al estado del arte de la tecnología, sus puntos fuertes del VTOL Zarek y al análisis de la competencia se han establecido dos categorías de escenarios de uso:

  • Vuelos de larga distancia desde una base o Nido a un objetivo concreto
  • Vuelos de larga distancia para inspección en lugares alejados de las condiciones ISA. Humedad, altitud o temperatura.

De estas dos categorías se han elegido diversos casos de servicio con sus especificaciones, que van desde labores de Vigilancia de costas, soporte en operaciones de búsqueda y rescate, inspección y búsqueda en entornos marítimos y montañosos, Transporte de mercancías entre islas, Transporte de documentación, etc. Se han descartado otros escenarios de servicio que no eran rentables para esta categoría de aeronaves como la inspección de infraestructuras lineales y fotogrametría.

Actividad 5 “TEST FACILITIES”

Durante esta anualidad se ha logrado un procedimiento ágil para gestionar la segregación del espacio aéreo entorno al campo de vuelo, habiéndose conseguido el permiso para varias campañas de vuelo.

Gran parte del trabajo de esta anualidad dentro de esta actividad se ha centrado en la actividad 5.2 en la que se ha dotado al campo de vuelo infraestructuras necesarias para su operación: hangar, oficina y taller; pista de aterrizaje asfaltada; cierre del perímetro; torre de meteorología; comunicaciones radio; y acceso a internet. Estas infraestructuras han permitido realizar las campañas de vuelos.

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