El programa AFWERX Agility Prime dio otro paso adelante en diciembre con el primer vuelo pilotado a distancia por el gobierno de un avión de despegue y aterrizaje vertical eléctrico, o eVTOL.
El capitán Terrence McKenna, piloto de la Reserva de la Fuerza Aérea del 370º Escuadrón de Pruebas de Vuelo y Jefe de Pruebas y Experimentación de AFWERX Agility Prime, participó en el entrenamiento de piloto remoto en control, o rPIC, en el avión Heaviside en las instalaciones de Kitty Hawk Corporation en Palo Alto, California, del 13 al 17 de diciembre de 2021.
El entrenamiento culminó con el primer vuelo gubernamental pilotado a distancia de un avión eVTOL cuando voló con éxito el Heaviside a través del sistema Buddy Box. Este primer vuelo de Airman demostró otro hito clave en la colaboración.
Kitty Hawk, en colaboración con Agility Prime, está evaluando un programa de formación para su avión eVTOL no tripulado, el Heaviside. Los más de 15 años de experiencia de McKenna en el pilotaje de aeronaves tripuladas como el C-5 Galaxy y el T-38 Talon, así como en el diseño, desarrollo y prueba de sistemas de aeronaves tripuladas y no tripuladas, o sUAS, como ingeniero civil, ayudaron al equipo de ingenieros de Kitty Hawk a perfeccionar tanto su producto como sus procedimientos de formación.
Kitty Hawk: Construyendo sobre el legado de los hermanos Wright
Kitty Hawk Corporation fue fundada en 2010 por Sebastian Thrun y está respaldada por el cofundador de Google Larry Page. Su serie de aviones Heaviside son sólo algunos de una línea de más de 20 prototipos de eVTOL. Kitty Hawk tiene su sede en Palo Alto (California) y realiza allí gran parte de sus pruebas. En julio de 2021, la Fuerza Aérea de Estados Unidos concedió a Kitty Hawk la aprobación de aeronavegabilidad, lo que permitió a la empresa aprovechar las oportunidades de pruebas adicionales a través de una asociación con Agility Prime.
Josh Lane, un ingeniero de pruebas de vuelo de Agility Prime, comenzó a trabajar con Kitty Hawk en marzo de 2021 y ha colaborado con Kitty Hawk para desarrollar planes de prueba que apoyen sus pruebas de prototipos y sus objetivos de comercialización.
Centrándose en la Parte 23 revisada de la Administración Federal de Aviación, las normas de seguridad y los requisitos de certificación de tipo para aeronaves pequeñas, y otras partes potencialmente relevantes del Código de Reglamentos Federales, las empresas de eVTOL como Kitty Hawk obtuvieron una mayor comprensión de los requisitos que tendrían que cumplir para obtener la certificación de tipo. Sin embargo, Lane explicó que el camino hacia la certificación de los eVTOL es un proceso continuo y de colaboración.
«Se trata de nuevos diseños que no encajan en el molde de la FAA, y no se ajustan al cien por cien en algunos de los casos de estas empresas, por lo que hay mucho compromiso para conseguir este camino hacia una aeronave certificada por la FAA», dijo Lane. «Están utilizando piezas de referencia y trabajando con la FAA para determinar cuál es esa base de certificación y qué áreas hay que ajustar y abordar».
McKenna coincidió, diciendo: «Agility Prime está averiguando cómo enfocar la formación para este tipo de aviones. Es un campo de juego totalmente nuevo».
El avión Heaviside
Llamado así en honor al ingeniero, físico y matemático inglés Oliver Heaviside, el Heaviside es el actual modelo de vuelo de Kitty Hawk. La compañía ha trabajado a través de varias iteraciones de este vehículo y están en las etapas de planificación para el siguiente.
El Heaviside se desplegó por primera vez en 2019 tras casi una década de desarrollo. El peso máximo de despegue de esta aeronave es de aproximadamente 880 libras, lo que permite un pasajero de hasta unas 176 libras. El Heaviside puede viajar a velocidades de aproximadamente 180 millas por hora, pero lo más significativo es que sigue siendo silencioso: solo unos 35 decibelios a 1.500 pies sobre el nivel del suelo, que es ligeramente más ruidoso que un susurro y unas 100 veces más silencioso que un helicóptero. Además, Heaviside ha demostrado 237 transiciones entre el vuelo estacionario y el de avance, así como una autonomía de 160 kilómetros con una sola carga.
Heaviside aprovecha varias tecnologías avanzadas, como la propulsión eléctrica distribuida, ya que este avión cuenta con ocho hélices totalmente eléctricas. Además, Lane explica que Kitty Hawk ha perfeccionado su uso de las capacidades de vuelo automatizado a través de su Estación de Control en Tierra, o GCS; los ingenieros pueden cargar un plan de vuelo, indicando al vehículo que vuele a determinados lugares, y el Heaviside puede realizar todo el perfil de vuelo sin intervención humana.
Sin embargo, una característica de entrenamiento del Heaviside es la configuración Buddy Box, que es un controlador remoto secundario conectado a un controlador primario. Este sistema está pensado para el uso de un instructor y un alumno que realiza las funciones de un piloto externo en modo de vuelo manual; el alumno maneja y opera la aeronave mientras el instructor proporciona supervisión y apoyo.
El sistema Buddy Box funciona de forma muy parecida a un coche de educación vial: el instructor de conducción está en el asiento del copiloto y permite al alumno manejar manualmente el vehículo, pero en última instancia tiene el control total y puede frenar si es necesario. Del mismo modo, en una configuración de Buddy Box, el instructor puede anular cualquier dirección que el rPIC dé a la aeronave desde el controlador principal.
El Heaviside y los modelos futuros no dependerán de un piloto externo para las operaciones de vuelo, pero la utilización de este método de formación ofrece ahora la oportunidad de obtener una información más inmediata y cualitativa sobre la aeronave, al tiempo que se crea un programa de formación para el operador del GCS.
Entrenamiento con el capitán Terrence McKenna
Aunque el plan de formación actual para el Heaviside incluye un curso de familiarización de cinco días y un curso de cualificación rPIC de 12 días, McKenna sólo participó en elementos del curso de familiarización.
Kitty Hawk utiliza técnicas como la formación basada en escenarios, que se deriva de las normas de certificación de aviadores de la FAA y coloca al alumno en situaciones reales para completar el objetivo de cada lección. Además, Kitty Hawk emplea la calificación centrada en el alumno, que permite a los estudiantes evaluar su propio rendimiento en una conversación abierta con su instructor.
Agility Prime eligió a McKenna para participar en esta formación porque cumplía los requisitos previos de Kitty Hawk, que incluyen poseer una habilitación de piloto militar o un certificado FAA Parte 107 y 61. A través de un enfoque de bloques, los estudiantes también deben demostrar su competencia en el vuelo de aviones de control remoto más pequeños, como aviones de ala fija y cuadricópteros, antes de pasar al Heaviside.
Durante la semana en California, McKenna se concentró principalmente en los deberes del piloto externo, volando en modo manual, en lugar de vuelo automatizado y operando el GCS. Los días 1 y 2 se centraron en la formación en tierra, incluyendo el entrenamiento de simulación, las listas de comprobación previas al vuelo y la exposición al GCS del Heaviside. Las inclemencias del tiempo mantuvieron el avión en tierra, pero McKenna informó de un día productivo en el que se revisaron las operaciones y se discutió el desarrollo del programa de estudios.
Luego, el tercer día, después de completar varios vuelos en aviones de control remoto más pequeños, McKenna pilotó con éxito el primer vuelo de la Fuerza Aérea de EE.UU. de un vehículo patrocinado por Agility Prime, navegando el Heaviside por el cielo como piloto externo en el centro de pruebas de Kitty Hawk. Al final del día, McKenna había realizado tres vuelos con éxito, centrándose en las maniobras verticales, el despegue y el aterrizaje, la manipulación en todos los ejes, la maniobra automática y el vuelo manual.
McKenna describió que operar como piloto externo permite a los pilotos hacerse una idea de lo que es capaz la aeronave cuando se mueve por el cielo.
«Es un paradigma diferente para operar la aeronave», dijo McKenna. «Una cosa crucial que el controlador RC te permite hacer que un enfoque basado en una estación completamente no tripulada o completamente controlada en tierra no hace es [ganar] esa intuición sobre las características de vuelo de la aeronave que son tan importantes [para el empleo operativo]».
Los días 4 y 5 concluyeron la semana con la formación de McKenna en vuelo de ala fija, transiciones de salida y entrada a vuelo vertical y vuelo de perfiles completos. McKenna informó de su entusiasta satisfacción con los métodos de entrenamiento probados de Agility Prime, el Det 62 del Mando de Educación y Entrenamiento Aéreo, y Kitty Hawk.
«Me siento muy confiado en la formación [que incluye] el estudio previo, los estudios en tierra, el trabajo de simulación y los vuelos de sustitución para llegar a este punto», dijo McKenna.
Desarrollo del programa de estudios en colaboración con el Destacamento 62 del AETC
Aunque McKenna aprendió efectivamente a pilotar a distancia el Heaviside, un objetivo crucial del ejercicio de una semana fue evaluar y mejorar el propio plan de formación para futuras operaciones.
«El objetivo principal es ayudar a desarrollar en colaboración los planes de estudio para estas plataformas con Kitty Hawk y nuestro destacamento AETC [Det 62]», dijo McKenna.
Para supervisar y evaluar el proceso de formación de McKenna, el AETC envió al personal del Det 62 para que aportara su experiencia en el desarrollo de planes de formación de vuelo. El equipo del Det 62 trabajó estrechamente con Kitty Hawk y el equipo de pruebas de Agility Prime para redactar un programa inicial de pruebas y entrenamiento para McKenna. El equipo se coordinó con los analistas de Kitty Hawk, así como con Agility Prime, para observar, recopilar datos, revisar los procesos de entrenamiento y realizar informes detallados a lo largo del proceso. Además, Brittney Tough, directora senior de entrenamiento de vuelo de Kitty Hawk, también aportó amplios conocimientos y experiencia y sirvió como un activo para los equipos de pruebas de vuelo del gobierno.
«Hay una oportunidad entre los militares y los civiles para aprender unos de otros sobre las buenas prácticas y enfoques para el desarrollo de planes de entrenamiento», dijo Lane. «Estoy seguro de que se va a aprender en ambas direcciones».
Con vistas a la posible utilidad militar del Heaviside, Lane expresó la vitalidad de la presencia de la AETC en el proyecto y su contribución al mismo.
«Es enorme que el AETC haya enviado este destacamento, y que esté realizando este trabajo inicial para reducir el riesgo y allanar el camino para la integración de uno o más de los sistemas de estas empresas en el uso militar, e intentar asegurarse de que sea lo más fluido posible», dijo Lane.
Tanto Lane como McKenna destacaron la importancia de que Agility Prime se involucre pronto y coopere con la industria para acelerar el desarrollo del mercado de eVTOL.
«Hay tres patas en el taburete: la formación, la aeronave en sí y la logística para apoyarla», explicó Lane. «El objetivo típico es tener el sistema de formación en su lugar, de modo que cuando usted campo un sistema, usted tiene la gente que está listo para usarlo.»
McKenna se refirió al éxito de la participación temprana del Ejército del Aire a través de Agility Prime con empresas de eVTOL como Kitty Hawk.
«Esa interacción está dando sus frutos y sigue creciendo», dijo. «De primera mano, he visto que esa interacción resulta fructífera en ambos lados».
Otros éxitos: Vuelo BVLOS y FlyOhio
El primer vuelo de un eVTOL pilotado por las Fuerzas Aéreas de EE.UU. se suma a los recientes hitos del programa Agility Prime. El 10 de noviembre de 2021, el Kitty Hawk completó con éxito su primer vuelo más allá de la línea visual, o BVLOS, durante la Muestra de Movilidad Aérea Avanzada de Ohio, organizada por FlyOhio, en el Aeropuerto Municipal de Springfield-Beckley, cerca de la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson.
«La Fuerza Aérea ha sido un socio fuerte para nosotros mientras acercamos los eVTOLs a estar listos para el vuelo humano», dijo Sebastian Thrun, director ejecutivo de Kitty Hawk. «En Ohio, alcanzamos un importante hito que nos convierte en el primer proveedor de UAM que vuela una aeronave pilotada a distancia BVLOS en un espacio aéreo no restringido».
Utilizando SkyVision, un sistema de detección y evasión basado en tierra desarrollado por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, junto con el Departamento de Transporte de Ohio, Kitty Hawk maniobró con seguridad a Heaviside entre otro tráfico de vuelos tripulados.
«Las pruebas BVLOS de Heaviside son un excelente ejemplo del objetivo de Agility Prime de asociarse con la industria y proporcionar acceso a recursos de prueba gubernamentales clave, como SkyVision, y [esta] experiencia sigue ayudando a avanzar a la industria comercial de eVTOL», dijo el coronel Nathan Diller, director de AFWERX.
Objetivos del Heaviside e impacto en el ecosistema
La utilidad del Heaviside se extiende tanto al mundo comercial como al militar. Kitty Hawk espera proporcionar un servicio de taxi aéreo comercial, pero su eVTOL presenta una multitud de oportunidades para el uso civil y gubernamental.
En última instancia, Kitty Hawk espera reducir los costes con su vehículo, haciendo que los viajes aéreos compartidos sean más accesibles y asequibles para la población en general.
McKenna señaló que los posibles casos de uso militar e industrial se solapan en gran medida para el Heaviside: la aeronave podría transportar a personal herido, evacuar a personas de territorios hostiles, entregar carga o primeros auxilios, hacer más accesibles los servicios médicos de emergencia en zonas rurales o ciudades congestionadas, y ayudar en la extinción de incendios o en operaciones de búsqueda y rescate, entre otros muchos escenarios potenciales.
«Lo que estamos tratando de hacer es desarrollar una línea de entrenamiento en la Fuerza Aérea para entender este tipo de aviones», dijo McKenna. «Si conseguimos un equipo de experimentación conjunto de las Fuerzas Aéreas y la industria, ahora podemos abrir la apertura de los compromisos para este tipo de aviones de forma espectacular».
Independientemente de cómo se utilicen estos vehículos después de la certificación, Lane llamó la atención sobre la viabilidad de la implantación de los aviones eVTOL en la sociedad. Aunque Prime se centra en cómo el Heaviside y sus competidores afectan al Sistema Nacional de Espacio Aéreo, la nueva tecnología eVTOL tendrá un impacto en todo el ecosistema de la aviación.
«De forma muy simplificada, es algo más que las aeronaves; son estos sistemas aéreos y todo el ecosistema en el que volarán y que necesita apoyarlos», dijo Lane. «Se está llevando a cabo una actividad de investigación y pruebas para desarrollar, mejorar y reforzar el Sistema Nacional del Espacio Aéreo de modo que podamos empezar a incorporar estas nuevas capacidades».
En general, tanto McKenna como Lane elogiaron el trabajo en equipo necesario para lograr este vuelo histórico.
«Estamos estableciendo la interacción y los procesos para asegurarnos de que todo sea examinado y aprobado y se haga de forma segura», dijo McKenna. «Es una gran manera de acelerar la innovación, apoyando a la industria y manteniéndonos al día. Ha sido un gran esfuerzo de equipo, y estoy entusiasmado por cómo se ha desarrollado».
USAF/BASE DE LA FUERZA AÉREA WRIGHT-PATTERSON, Ohio. Enero 21 de 2022
