Los Micro Drones
19 sep 2002, actualizado el
21 de septiembre de 2002
Actualización del 18 de junio de 2005
Fuente:
http://www.aerovironment.com/area-aircraft/prod-serv/bwidpap.pdf
Con cierta sorpresa descubrí en internet, gracias a mi amigo Christophe Tardy, el desarrollo de los minidrones. El lector interesado encontrará un artículo (en inglés) en formato pdf titulado "Desarrollo del micro vehículo aéreo Veuve Noire". En inglés, MAV o "micro aéreo vehículo". El rendimiento de estas máquinas lo deja a uno... sin palabras. Es cierto que en internet se descubren cosas todos los días. Estos objetos parecen juguetes, pero no lo son en absoluto. La Veuve Noire tiene una envergadura de 15 cm. El artículo hace referencia a pruebas realizadas en agosto de 2000, es decir, hace dos años. El objetivo es obviamente militar.
La Veuve Noire
Estas pruebas se sitúan al final de un programa de desarrollo que se extendió durante cuatro años. El pliego de condiciones de esta aeronave es impresionante:
- Envergadura: menos de 15 cm
- Peso: menos de cien gramos
- Carga útil: doce gramos
- Cámara de video incorporada de 2 gramos que transmite imágenes en color a distancia
- Velocidad: 55 km/h
- Duración del vuelo: 30 minutos
- Propulsión eléctrica, mediante batería
- Radio de acción (respecto a las comunicaciones): 2 km
- Piloto automático incorporado que permite a una persona no entrenada poner en funcionamiento el aparato. Control del vuelo mediante microprocesador incorporado
- El sistema de control de vuelo y gestión de comunicaciones radio pesa 5 gramos
- Los micro-motores que actúan sobre las dos superficies de control, una horizontal y una vertical central, pesan cada uno medio gramo
Fue la Rand Corporation la que lanzó en 1993 un estudio de viabilidad sobre máquinas microscópicas voladoras. Se indica que los militares consideran el desarrollo de vehículos que alcancen un grado de miniaturización tal que podrían tener el tamaño de un insecto volador o trepador. Dado que nuestra época es la de las nanotecnologías, ¿cómo sorprenderse de ver aparecer "nanorobots" y una "nanoaeronáutica"? No existe límite teórico a esta implosión de tamaños de objetos, salvo las dimensiones moleculares y atómicas. Para quien sabe crear "nanobombas" de unos pocos micrones de diámetro, los vehículos de unos pocos milímetros son "gigantescos".
Varias universidades participaron en este programa de desarrollo de máquinas microscópicas, de una "microaeronáutica", entre otras la de Florida y Arizona. Los objetivos definidos eran poder transportar una carga útil de treinta gramos hasta un blanco situado a 600 metros de distancia, con la máquina permaneciendo en vuelo al menos dos minutos. Al finalizar este programa, una máquina fue probada con éxito en agosto de 2000 con las siguientes prestaciones:
- Masa: 80 gramos (...)
- Envergadura: 15 cm
- Propulsión mediante motor eléctrico conectado directamente al hélice (de fibra de carbono. Tiene un rendimiento del 83 %, mientras que el motor tiene un rendimiento del 70 %)
- Duración del vuelo: treinta minutos (...)
- Velocidad: 55 km/h, lo que da una distancia teórica recorrible de 27 kilómetros y un radio de acción de trece kilómetros
- Capaz de retransmitir los datos adquiridos a 1,8 kilómetros (límite de su radio de acción actual), sobre dieciséis canales
- Altitud de vuelo: 250 metros. Es una altitud típica de operación, aunque por supuesto no representa un techo máximo
- Peso del transmisor de vídeo: 1,4 gramos. Resolución en modo color: 510 por 488 píxeles
- Potencia requerida por este transmisor: 550 milivatios
- Potencia de la señal: 100 milivatios en 2,4 gigahercios
- Frecuencia de trabajo del mando a distancia: 433 MHz
- Carga útil: doce gramos
- Bajo costo total
Las baterías de litio tienen un bajo costo y son extremadamente fiables. El vuelo se realiza en nueve décimas partes del tiempo a velocidad constante, lo que simplifica los problemas de optimización aerodinámica. El motor eléctrico pesa 7 gramos. El grupo motopropulsor proporciona una tracción de 10 gramos girando a cinco mil revoluciones por minuto. Las pruebas en una sopladora de 50 x 50 cm de diámetro dieron como resultado una medición de rendimiento del hélice del 83 %, mientras que los cálculos por ordenador habían predicho un 82 %. El ala está hecha de poliestireno expandido, más un revestimiento y elementos estructurales, todo pegado. Los revestimientos son de Kevlar. Las aletas verticales son de balsa. El sistema de adquisición y transferencia de datos conectado durante el vuelo fue diseñado para dieciséis canales. En modo almacenamiento, todo el dispositivo cabe en una maleta (se piensa en James Bond).
El "miniavionero", el constructor de modelos reducidos (que yo fui), se sorprenderá con la forma del aparato. Sin alerones, un ala de muy bajo alargamiento. La respuesta es sencilla. Se priorizó la compactibilidad del objeto en detrimento de sus prestaciones puramente aeronáuticas (que exigirían un alargamiento importante). La ausencia de estabilizador: los sistemas de estabilización puramente aeronáuticos están reducidos al mínimo. Esta máquina es
imposible de pilotar manualmente.
Pero eso no debe sorprender y es simplemente la consecuencia de los avances en "regulación", en controles automáticos de actitud. El ser humano tiene rendimientos muy limitados en este campo. Sus "sensores" son poco eficientes y ofrecen tiempos de reacción largos. Conoce el truco del billete de banco que se coloca como en la figura A, se suelta y la persona no puede atraparlo, simplemente porque el intervalo entre la captación de la señal "billete en movimiento" y la llegada de la orden "cerrar la mano" es superior al tiempo de caída del billete.
Imagen siguiente, en
Buna embarcación que se sostiene a altitud constante y a gran velocidad sobre unos alerones: imposible de pilotar por el hombre.
En C un robot fabricado por un amigo hace diez años, pilotado por una simple PC de la época. Dos grados de libertad. En la plataforma móvil un tubo de PVC que sostiene una bola de petanca o una bandeja llena de vasos. Vuelta a una posición estable ultra-rápida, sin oscilaciones. Capaz de soportar sin problemas turbulencias atmosféricas, hasta cierto punto. Detalle: este robot había sido diseñado para la industria pastelera, para escribir los nombres de las personas con nata sobre pasteles encargados por clientes para cumpleaños. "¡Feliz cumpleaños, Marcel!", con elección de tipo de letra, etc.
Falta de ayuda, la empresa quebró hace diez años (normal: era demasiado simple y demasiado barato).
Vosotros mismos os colocáis durante vuestros viajes en avión, sin darme cuenta, en máquinas que no son pilotables por el hombre, o muy mal. Un Boeing 747 posee una cola horizontal cuya superficie es equivalente a la de las alas de un avión de tamaño normal. En modo "estabilización aeronáutica", esta cola es "desviadora", compensa el par de cabeceo originado por el ala. Esto aumenta estúpidamente el consumo de queroseno. Para comprender todo esto, véase mi cómic "L'Aspirissoufle" (ex "¿Y si voláramos?"), que se puede encontrar en
el CD que contiene más de quince cómics de la serie de las Aventuras de Anselme Lanturlu
(18 euros en J.P. Petit, villa Jean-Christophe, camino de la Montagnère, 84120 Pertuis. El envío está incluido).
Una ala normal, cuando carga, desarrolla un par de cabeceo. El plano horizontal (cola), desviador, compensa esta a...