Comprendiendo al: SANT ARPIA

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Comprendiendo al:

 Sistema Aéreo No Tripulado ARPIA

Por  JC65/Agosto 2016

Sistema Arpía en exposición durante Balanda 2016. El autor.

Antecedentes

Las capacidad de controlar a largas distancias, en forma relativamente segura, aeronaves de distintos tipos, ha abierto las posibilidades de crear toda una nueva casta de equipos, mediáticamente conocidos como Drones, UAV (vehículos aéreos no habitados, definición más real), o SANT (sistemas aéreos no tripulados, nombre oficial dado a este sistema en particular).

Todos estos nombres describen a estos prodigios tecnológicos en forma parcial, pues son más que ”avioncitos sin piloto a bordo”, completos sistemas, en el que el “avioncito” es solo una pequeña parte del todo, y a veces representa solo una pequeña fracción del costo de dicho sistema. 

Actualmente, todas las fuerzas armadas del mundo están involucradas, en menor o mayor grado en el uso y/o desarrollo de tales sistemas, y las Venezolanas, no han sido la excepción, implementando el programa SANT ARPIA, consistente en el ensamblaje y fabricación parcial de una versión tropicalizada del UAV Mohajer-2, de diseño Iraní, y el cual se ha  usado en dicho país por muchos años.

 SANT ARPIA

El sistema consiste de una estación base, o centro de control,  uno o varios aviones no tripulados del tipo mencionado, y uno o más vehículos de soporte con la lanzadera neumática, y los equipos de recuperación y mantenimiento.


Aparte de ganar experiencia en operación y construcción de este tipo de equipos, el principal objetivo dado al Arpía es la observación óptica diurna, en dos modalidades: En tiempo real con transmisión de video de baja resolución, y en modo cartográfico con videos y fotografías de alta resolución, grabadas en medios digitales, y asociados a la posición geográfica (vía GPS) y hora exacta de la toma; para su estudio una vez recuperado el drone. 

Ambos modos, ya han rendido frutos en el campo de la detección y seguimiento de fugas en pozos y oleoductos de la empresa estatal PDVSA, hasta ahora el principal usuario final de los servicios, que a modo experimental, viene prestando en forma conjunta la industria militar CAVIM y el personal de la Aeronáutica militar Bolivariana.

Como se indicó antes, el sistema es de origen Iraní, y fue desarrollado a mediados de la década de los 90s, a partir del Mohajer-1, pero aumentando su autonomía, y capacidades en general. Está basado en tecnologías de adquisición comercial (COTS), y arquitectura abierta que permite su constante actualización, de manera de no quedar obsoleto con el avance de las tecnologías del área. Alcanzándose en el año 2006 un acuerdo para la venta de 12 drones para su ensamblaje, más el utillaje necesario para la fabricación de los cuerpos aerodinámicos,  el adecuado número de estaciones bases, y la transferencia de tecnología necesaria para la integración de los diversos componentes. Entraron en servicio en el año 2013, y al presente día se reportan más de 15 UAVs recibidos y unos 3 perdidos en accidentes, con más de 500 misiones cumplidas.

Tecnológicamente, es un equipo de corto a medio radio de acción y persistencia, capaz de operar en 3 modalidades de vuelo: manual, en el que el piloto ubicado en la estación base controla todas las acciones del drone, basado en la información de telemetría y video que baja en tiempo real del mismo. Semi-automático, en la cual el operador basado solo en la telemetría, le indica el camino a seguir al UAV, mas no lo “vuela” directamente, y Automático, basado en un programa de vuelo introducido antes de partir, con los “way-point” y acciones a tomar durante el mismo, pudiéndose prescindir totalmente del datalink, pero que normalmente se usa como forma de supervisión.  

Las labores de despegue y recuperación, son exclusivamente en modo manual (favorecidas por una consola externa), se puede cambiar la modalidad en cualquier momento de la misión, y en caso de fallo del enlace de comunicaciones u otros sistemas, se entra en un modo automático de retorno a la base, siempre y cuando se le haya suministrado previamente su ubicación geográfica. 

El Drone o UAV

El vehículo aéreo no habitado, consiste de un fuselaje cilíndrico, alas rectas y derivas verticales dobles, unidas por el elevador horizontal, de forma que las aspas de madera del motor impulsor, quedan protegidas.   El diseño se completa con un patín doble apto para el  aterrizaje en  las más  diversas superficies, pero que le imposibilita el despegue autónomo, necesitando de una catapulta. 



En la nariz, debajo del tubo pitot, se ubica una cámara de baja resolución que da una perspectiva frontal al piloto, atrás la bahía de carga, de hasta 17 Kg, en la cual se puede ubicar una gran variedad de equipos, pero de forma estándar se usa una cámara de alta definición con zoom, bien sea en modelo fijo mirando hacia abajo, u orientable en un domo invertido. Luego el depósito de combustible, el compartimiento del paracaídas de recuperación y al final el motor WAE 342.

Este motor de 2 tiempos y 25 [[Editado por el sistema]] de potencia, es de origen Británico, y no queda claro si es adquirido en el mercado civil de vehículos no tripulados y modelos RC, o es una copia, con o sin licencia fabricada en Irán. En todo caso es de sencillo mantenimiento y de alta relación potencia/peso.

La construcción es mayoritariamente de materiales compuestos (FGRP), de aerodinámica sencilla con alerones, 1 elevador y 2 timones verticales. Su electrónica incluye un piloto automático con capacidad de reprogramación, las interfaces para la carga de pago, y el vital sistema de radiocomunicaciones, que exhibe un par de antenas, una en cada cara superior de las alas.

Su longitud es de 2.91 mts, envergadura 3.8 mts, peso vacío con combustible 70 Kgs, carga de pago 17 Kgs, MTOW 87 Kgs., velocidad máxima 200 Km/h, techo 3500 msnm, persistencia 1.5 hr, radio de acción 50 Kms, Rango de traslado 100 Kms.  Estas características lo sitúan como un equivalente aproximado al UAV RQ-7 Shadow norteamericano, sobre todo si se le aplican las mejoras de detalle del modelo Mohajer-2N, que hacen que se duplique el alcance en distancia y triplique en tiempo (hasta 6 horas).

Por último, se debe indicar que el generoso espacio de la bahía de carga, y su capacidad de 17 Kgs, permite la instalación de una amplia variedad de equipos, limitada solo por la poca generación eléctrica a bordo. Así cámaras nocturnas, equipo electrónico ESM/ECM de bajo consumo, ayuda médica o sanitaria, y hasta explosivos son posibles cargas a llevar.   

La Estación-Base. (GCS)

La parte más costosa del sistema es sin duda la estación base o Ground Control Station, la cual se monta en un camión Iveco de dos ejes, y que posee autonomía eléctrica gracias a un generador propio. Contando con toda la logística de comunicaciones, tanto con el drone, como con el resto de fuerzas amigas. Poseyendo las consolas de control, y un ambiente de temperatura controlada para el confort de los tripulantes.



GCS en camión Iveco                                                                          Consolas de operación

Externamente muestra 3 antenas, 2 omnidireccionales en mástiles desplegables, una para el datalink de las instrucciones o comandos y telemetría con el drone, y otra para el downlink del video de baja resolución. Y una de disco parabólico para comando y telemetría, pero a larga distancia, es decir a más de 20 Kms, pero siempre dentro de la línea visual, que para un drone a 1500 mts de altura se puede extender a mas de 150 Kms.

Las frecuencias usadas son, por motivos obvios, secretas, pero dada la arquitectura COTS, y las dimensiones de las antenas en la base y el drone, bien pudiera tratarse de enlaces de 910 MHz para el modem de telemetría y video, y de 2.4 GHz para la transmisión de comandos y control, tal como sucede con otros drones de origen occidental. Más esto es meramente especulativo.

Ya dentro de la base, se tienen 3 puestos de control, aunque suelen ser solo dos los operadores o pilotos. El de la izquierda corresponde al piloto principal u operador de los mandos aerodinámicos del avión, quien tiene de frente una pantalla contentiva de la telemetría del drone, es decir su posición geográfica (GPS), dirección, velocidad y aptitud espacial, con lo cual puede ejecutar un vuelo instrumental similar a cualquier avión tripulado. Además los datos de combustible, temperatura, altura, etc, del UAV, y obviamente los controles de alerones, timones de profundidad y potencia del motor.


El puesto central corresponde a la consola táctica o de planificación de vuelo, en la cual mediante un software comercial como el FliteMap, se genera el plan de vuelo con los way-points, y otras instrucciones que deberá cumplir el drone en modo semi o completamente automático. Esta ocupado previo y después del vuelo, y no durante el mismo.


La de la derecha corresponde al operador de carga, normalmente cámaras,  encargándose de direccionar (si es el caso), acercar o alejar el zoom y enfocar las mismas. Adicionalmente tiene una pequeña consola de control de la antena de disco parabólico, con la cual apunta la misma en dirección del UAV, buscando siempre una óptima recepción de datos, en otras palabras efectúa el trackeo manual del mismo. También puede dirigir mediante una consola de control portátil maniobras específicas del drone, inclusive desde afuera de la GCS.



Elementos Auxiliares

Adicional al drone y el GCS, se requieren de otros equipos de apoyo, como la lanzadera o catapulta neumática, que se encarga de impulsar al UAV durante el despegue, una pequeña grúa para el manejo en tierra, talleres portátiles, transportes, habitáculos para el personal, etc.

Y obviamente se requiere de un extenso entrenamiento, tanto para el manejo del sistema, como para su mantenimiento. Resultando de la experiencia ganada, algunos datos interesantes, como por ejemplo la reticencia de los pilotos de aviones reales a operar el sistema, tal vez considerando el caso como un retroceso en sus funciones, por el contrario ha sido de gran ayuda la experiencia previa en vuelo de modelos de hobby a control remoto (RC), de algunos de los operadores. Siendo estos los mas diestros en el pilotaje de los drones dada su ya adquirida, con los años en el RC, noción de orientación espacial desde “afuera del avión”.

Otro dato curioso es la gran aceptación entre los operadores, del sistema de patines en lugar de las mas tradicionales ruedas, y es debido a que la mayoría de las misiones se han efectuado desde sitios que no disponen de tramos rectos que sirvan de pista de aterrizaje, y ha demostrado ser muy robusto incluso para aterrizajes sin el uso del paracaídas.

 Secuencia de lanzamiento,  tomada de la TV

Todas las fotos y diagramas son del autor JC65.




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