El reabastecimiento en vuelo es una de las maniobras más complejas a las que se tienen que enfrentar los pilotos de las aeronaves militares, tanto por el lado del tanque que provee como del que recibe un extra de queroseno. Con el objetivo de simplificar todo el proceso, los ingenieros de Airbus en Getafe (Madrid) se encuentran trabajando en el programa Auto'Mate para automatizar al máximo los repostajes entre aviones.
El programa consiste en desarrollar un sistema que sea capaz de hacer toda la maniobra de forma autónoma: aproximación, la fase de encuentro, la estabilización y, por último, el contacto para comenzar el llenado de los tanques. Todo ello con una participación humana limitada a monitorizar todo el proceso y a supervisar por si algo no va según lo previso y se tiene que tomar el control.
Las últimas pruebas de Auto'Mate las han realizado en las costas de Huelva empleando como base de operaciones el Centro de Experimentación de El Arenosillo, perteneciente al Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA). Desde allí, donde hace tan sólo unas semanas se lanzó el cohete Miura 1, despegaron tres drones demostradores que se unieron en formación a un avión cisterna A310 MRTT. Este último despegó minutos antes del aeródromo de Getafe, aledaño a las instalaciones de Airbus, como líder de la agrupación aérea.
Última prueba del sistema de reabastecimiento en vuelo autónomo Auto'Mate
"Teníamos salas de control de telemetría en Getafe, otra en Sevilla como soporte de comunicaciones y dos emplazadas en las instalaciones del INTA en Huelva", según explica Gonzalo Martín, responsable del programa Auto'Mate de Airbus, a EL ESPAÑOL - Omicrono. El manejo de los drones se gestionó directamente desde El Arenosillo y en coordinación con el avión tanker —como se les conoce en la jerga aeronáutica— que sirvió como un quinto centro de control aerotransportado.
La formación de aviones reales se completó con otros dos drones virtuales con el fin de probar mejor la tecnología. "Los drones virtuales se comportan exactamente igual que los reales, solo que nunca podrán llegar a chocarse en vuelo", indica Gonzalo Martín. Este punto es esencial porque permite evaluar el Auto'Mate añadiendo complejidad operativa pero sin poner en peligro ninguna aeronave.
Una vez finalizado, Martín señala que el programa de pruebas fue todo un éxito. "Hemos alcanzado todos los objetivos que nos habíamos propuesto y recogido toda la información que necesitábamos, tanto técnica como operacional". Los sistemas integrados en el avión cisterna y en las aeronaves no tripuladas funcionaron según se había planeado y lograron completar el ensayo de reabastecimiento en vuelo empleando únicamente la tecnología autónoma integrada.
Reabastecimiento autónomo
El programa Auto'Mate comenzó su andadura en el año 2022 dentro de la filial UpNext que Airbus tiene en su sede de Getafe. Los ingenieros comenzaron entonces a trabajar en una solución tecnológica completa que sirviera como demostrador de repostaje aéreo autónomo. Y que, además pudiera integrarse como una función más dentro de las aeronaves militares que la compañía tiene en su catálogo.
"Nos faltaba por automatizar primera fase de la operación", apunta Gonzalo Martín. "En la que los receptores se colocan en formación, se aproximan hasta el avión cisterna y comienzan a establecer contacto", bien con la manguera o con la pértiga, dependiendo del sistema de repostaje presente en cada aeronave.
Una de las tecnologías en las que Airbus ha estado trabajando es en la comunicación entre las aeronaves, tanto la emisora de combustible como las receptoras. La manera tradicional de dar instrucciones a estas últimas es mediante las órdenes por voz mediante radio o con unas luces situadas en la panza del avión cisterna que sirven como guía hasta el punto exacto.
Lanzamiento de un dron para las pruebas de Auto'Mate desde El Arenosillo
En el caso de Auto'Mate las órdenes viajan mediante un enlace de datos —data link— desde el tanker hacia los aviones receptores del combustible. Desde la perspectiva del intercambio de información,"necesitábamos entender cuáles son todos los requerimientos para realizar esta operación de forma autónoma". Por ejemplo, la latencia de la comunicación, el ancho de banda o la distancias a las que se puede establecer la conexión inalámbrica.
Otro de los puntos clave en los que han trabajado durante estos meses es en la navegación y más concretamente en "saber de forma precisa la posición relativa entre los aviones". Para este fin, según explica, utilizan múltiples sensores y "varias técnicas de visión por ordenador" a las que tanto "algoritmos clásicos como de inteligencia artificial".
El margen de precisión necesario para llevar a cabo los repostajes autónomos se mueve en unos "pocos centímetros". Este afinado en plataformas que viajan a cientos de kilómetros por hora en el aire requiere de varios sistemas de navegación por satélite como el RTK —Real Time Kinematic o Cinemática en Tiempo Real— que consigue un mejor rendimiento respecto a los métodos tradicionales de geoposicionamiento.
"Una vez establecido el lazo de comunicaciones y teniendo el conocimiento preciso de la posición relativa entre los aviones, necesitamos controlar la formación", explica. "Estamos evaluando distintas formas con diferentes algoritmos de control cooperativo donde incluimos conceptos como consenso, evitación de colisiones y distintas protecciones para evitar un accidente en pleno vuelo".
Dron utilizado para probar el sistema de reabastecimiento en vuelo autónomo
En este caso, es el cisterna el que toma el control de todas las aeronaves receptoras pertenecientes a la formación. "El nodo de comunicación central está en el tanker", afirma Gonzalo Martín. Esta aeronave es la que conoce la posición de cada una de las plataformas receptoras, gestiona la separación entre ellas en pleno vuelo y decide quién va a recibir la carga de combustible. El siguiente paso es ejecutar la operación de reabastecimiento como tal, de la que se encarga el sistema A3R desarrollado también Airbus.
El dominio de formaciones de drones desde una aeronave líder tripulada sigue el camino marcado por el próximo caza FCAS. Se trata de un programa llevado a cabo por España, Francia y Alemania que se encuentra en la actualidad desarrollando un nuevo avión de combate que usará plataformas no tripuladas como sistemas de ayuda y soporte. Por ejemplo, para realizar misiones de inteligencia tras las líneas enemigas sin poner en riesgo la vida del piloto.
Prueba de Auto'Mate simulando el reabastecimiento en vuelo
En cuanto a la posibilidad de incorporar Auto'Mate a los aviones ya en activo, Gonzalo Martín afirma que se trata de una integración sencilla. "Al fin y al cabo es instalar una serie de computadoras y sensores, el reto grande está en los algoritmos que se han probado". Depende, en todo caso, de que los clientes requieran esta función para sus futuras aeronaves fabricadas por Airbus, cazas como el Eurofighter incluido.
Sistema A3R
Una de las tecnologías esenciales para el reabastecimiento en vuelo de Auto'Mate pasa por el sistema A3R de Airbus que se encuentra ya operativo en la Fuerza Aérea de Singapur. Gracias a él, la lanza que se utiliza para transportar el combustible desde el tanker hasta el avión receptor se mueve de forma autónoma con el objetivo de conectarse con el puerto de recarga de forma segura y coordinada.
Según informó la propia Airbus, el A3R se ha diseñado pensando en descargar parte del trabajo del operador de reabastecimiento y para agilizar la maniobra sin comprometer la seguridad. El sistema tiene que ser activado manualmente por este operador y el A3R guiará la pértiga de suministro automáticamente y la mantendrá alineada con la boca del caza con una precisión de un par de centímetros.
Auto'Mate emplea A3R en la última fase de su operativa. Una vez que la aeronave se coloca de forma autónoma dentro del alcance del sistema de la pértiga , ésta es la encargada de conectarse y comenzar a llenar el tanque de combustible. Una vez concluido este proceso, el avión receptor se desacopla y regresa a la formación controlada por el cisterna.
Airbus A3R
La maniobra se monitoriza en tiempo real para garantizar el alineamiento y la estabilidad del receptor para evitar impactos accidentales con la pértiga . Una vez el A3R detecta que todo está en orden, procede a introducir la última parte telescópica de la 'manguera' al caza y comenzará la recarga de combustible. Una vez con los tanques llenos, el sistema da la orden de desconexión y se desacopla de la aeronave receptora.