Unmanned Solutions · 2018. 1. 5. · Planta motriz de 150 cc. con gestión electrónica (inyección, governor) Alas de la serie K2B de 4 metros de envergadura Fuselaje en fibra de

Mayo 2013

Unmanned

Solutions

UAVs: Aplicaciones de los Aviones no tripulados en Incendios forestales

Seminarios Técnicos sobre incendios forestales

Alvaro LópezDirector Comercial

Conclusiones

Los sistemas aéreos no tripulados (UAVs) pueden convertirse en una potente herramienta en la lucha contra los incendios forestales, en todas y cada una de sus fases (prevención, detección, extinción y evaluación de daños)Para llegar a ese punto es necesario todavía resolver algunos aspectos claves:– El desarrollo de una normativa que permita la integración de los

UAVs en el espacio aéreo no segregado civil– La integración de subsistemas que amplíen sus capacidades (p.e.,

comunicaciones para distancias largas, cargas de misión específicas)La producción en serie ayudará a una reducción en los costes de adquisiciónUnmanned Solutions dispone de una gama de aeronaves no tripuladas en el rango de 50‐150 kg de peso máximo al despegue que permiten misiones con autonomía de vuelo superior a las 18 horas de vuelo y carga útil hasta 75 kg

Sumario

ObjetivosQuiénes somosQué hacemosLos UAVsNuestros UAVsLas aplicaciones de los UAVs en incendios forestalesVentajas….y temas pendientes

Unmanned

Solutions

Objetivos

No queremos venderles UAVs

Quiénes somos

USol se crea en 2008 como empresa de base tecnológica de la Universidad Politécnica de Madrid, como un spin‐off del Grupo de Investigación en Sistemas Dinámicos. Nuestro equipo ha trabajado en ingeniería de sistemas de control de vuelo durante más de treinta años y, específicamente, en sistemas no tripulados (aviones sin piloto) desde 2003. Mantenemos la colaboración con diferentes grupos dentro de la Universidad Politécnica de Madrid.Diseñamos, fabricamos y suministramos Sistemas Aéreos No Tripulados (UAV) para aplicaciones de ámbito civil.Hemos desarrollado CUATRO generaciones de UAV.Cinco sistemas vendidos.

K2A

K150

Qué hacemos: Desarrollos

Ingeniería aeronáutica– Cálculo de la arquitectura de la aeronave– Diseño aerodinámico– Simulación aerodinámica (+ partners)– Diseño estructural en composite– Simulación estructural (+ partners)– Diseño de sistemas

Ingeniería del Grupo Motopropulsor (+ partners)Ingeniería de la producción (+ partners)Experimentación en vuelo

– Instalaciones en el aeródromo de Marugán (Segovia)Aviónica y FCS

– Diseño de algorítmica de control de vuelo– Ingeniería de SW embarcado

I+D– Grupo de Investigación de Sistemas Dinámicos (UPM)

Qué hacemos: Productos y servicios

Integración de subsistemas:– Cargas de misión– Sistemas de comunicaciones

Comercialización de nuestras plataformasPrestación de servicios sobre nuestras plataformas Formación y capacitación de operadores Consultoría y elaboración de Planes Directores sobre el uso de Sistemas Aéreos No Tripulados

Los UAVS: dos terminologías

Los UAVS: algunos conceptos

10

Los UAVS :Clasificación

Clase (MTOW) Categoría Misión Altura (m) Ejemplo

Clase III

(>650 kg)

HALE Estratégico 20.000 Global Hawk

MALE Operacional 10.000 Predator B

Clase II

(150‐650 kg)

TACTICO Táctico 1.000 Shadow

Clase I

(<150 kg)

SMALL Táctico 350 Scan Eagle

MINI Subtáctico 300 Raven

MICRO Personal 60 Hummingbird

Los UAVS :Clasificación

Tren de aterrizaje

Los UAVs: principales subsistemas

Depósitos integrados en las semi‐alas

Sistema de propulsión

Autopiloto

Sistema de recuperación de emergencia con

paracaídas

Potencia eléctrica

Estructura (alas y fuselaje)

Carga de misión

Puntos de fijación para

cargas externas subalares

Depósitos combustible

Sistema de comunicaciones (datos, vídeo)

Superficies de control

Nuestros UAVs

Unmanned Solutions, S.L. – 13

Desde 2004 hasta 2011:

1ª, 2ª y 3ª generación

A partir de 2012:

Familia K

Desde 2004 hasta 2011:

1ª, 2ª y 3ª generación

A partir de 2012:

Familia K

1200 horas de vuelo

Nuestros UAVs (2004‐2011)

K2B (4, 5 y 6)

Aeronave de entre 4 y 6 metros de envergadura , hasta 100Kg. de peso máximo al despegue,diseñada y construida siguiendo estándares de calidad aeronáutica.

Componentes y subsistemas certificados para la aviación general

Diseñado aerodinámicamente en túnel de viento y simulado por métodos numéricos para obtener una elevada fineza y prestaciones

Diseñado y simulado estructuralmente por métodos numéricos

Depósitos integrados en las semialas para liberar espacio en la bodega dedicado a la carga de misión

Diversas plantas motrices de elevada fiabilidad

Capacidad máxima de combustible de 50 litros, lo que le confiere autonomía superior a 15 horas, según configuración

Sistema de recuperación de emergencia con paracaídas de accionamiento neumático

Sistema de potencia eléctrica regulado y estabilizado, capaz de proporcionar hasta 2000W, según configuración

Estructura en fibra de carbono, construida con preimpregnados aeronáuticos y curada en autoclave

Dotado de diversos sistemas giroestabilizados de captura de imágenes de alta calidad

Hasta seis puntos de fijación para cargas externas subalares

Depósitos auxiliares externos

Estructura verificada por ultrasonidos cumpliendo las exigencias de calidad de Airbus Industries

70

80

90

100

110

120

130

140

150

22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

MTO

W (kg)

Velocidad de máxima autonomía (kg)

Vmax. Autonomía

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Altitud

(m)

V max. (m/s)

Techos

70

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90

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110

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150

26 28 30 32 34 36 38 40 42

MTO

W (kg)

Velocidad de máximo alcance (m/s)

MTOW‐V máx. Alcance

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

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4500

15 20 25 30 35 40 45 50 55

Altura (m

)

Velocidad (m/s)

Envolvente de vuelo

Velocidades mínimas

Velocidades máximas

Velocidad de entrada en pérdida

Velocidad de crucero

Nuestros UAVs: Documentación

Manuales de actuaciones

Manuales de mantenimientoHoras calientes Horas de vuelo Ciclos de operación Intervención Actividades Duración estimada Utillaje Procedimiento

Revisión de planta motriz 5 minutos

Ninguno especializado

Revisión visual de montaje y pérdida de líquidos

Revisión de integridad 5 minutos


Revisión visual y táctil de alas, fuselaje, carenas y superficies móviles

Revisión de sistema eléctrico 5 minutos Polímetro

Conexión del polímetro a los terminales de potencia y comprobación de que se encuentran dentro de tolerancias

Revision de luces 5 minutosNinguno especializado

Encendido de luces y comprobación de funcionamiento































Revisión de partes móviles 5 minutos


Comprobación de holgurasComprobación de las fijacionesComprobación de recorridos

Revisión del tren de aterrizaje 5 minutos


Comprobación de holgurasComprobación de las fijacionesComprobación de material de fricción

Sustitución de hélice 30 minutosNinguno especializado

Desmontaje de conoDesmontaje de héliceMontaje de héliceMontaje de cono

D 45 30 15

Comprobación funcional

D 60 40 20


D 15 10 5


D 30 20 10


75 2550

Operación de mantenimiento menor

C

Despieces y manuales de montaje

Libros de operación, libro de célula y de motor

Nuestros UAVs: la 4ª generación

4 m

K506m

K150K1005 m 6 m

K100

50 Kg 100 Kg 150 Kg

30 Kg 70 Kg 70 Kg 75 Kg

110 Kg

65 Km/h ‐sin flaps 79 Km/h –sin flaps 70 Km/h –sin flaps 90 Km/h –sin flaps

130 Km/h 140 Km/h160 Km/h 180 Km/h

>5 h (1500 m alt.) > 7 h (2000 m alt.) > 12 h (2000 m alt.) > 18 h (2000 m alt.)

20 l 30 l 50 l 80 l

3000 m 4000 m 5000 m 6000 m

MTOW

Peso en vacío

Velocidad de pérdida

Velocidad máxima

Autonomía máxima

Techo de servicio

Capacidad de combustible

20 Kg 30 Kg 40 Kg 75 KgCarga útil

Familia K

Familia K: K50

Planta motriz de 150 cc. con gestión electrónica (inyección, governor)

Alas de la serie K2B de 4 metros de envergadura

Fuselaje en fibra de vidrio reforzado con fibra de carbono

Bahía de equipos de misión de 50 litros de capacidad

Autopiloto, GCS y comunicaciones Cloud Cap, o de otros fabricantes reputados

Familia K: K150

Planta motriz de 230 cc con gestión electrónica (inyección, governor, compensación de riqueza con la altitud, calefacción del conducto de admisión) con mapa de encendido y avance de máxima potencia para un MTOW de 150 Kg

Lanzable por catapulta y recuperable por paracaídas

Sistema de combustible configurable, con depósitos internos, externos y alares

Sistema de recuperación de emergencia con paracaídas de accionamiento neumático

Estructura en fibra de carbono, construida con preimpregnados aeronáuticos y curada en autoclave

Sistema de potencia eléctrica regulado y estabilizado, capaz de proporcionar hasta 2000W, según configuración

Diseñado aerodinámicamente en túnel de viento y simulado por métodos numéricos para obtener una elevada fineza y prestaciones

Componentes y subsistemas certificados para la aviación general

K150 Competencia de productos más grandes y costosos

• Sistema táctico de gran capacidad de carga de misión/combustible• Eficiente, fiable y robusto• Equipos y cargas de misión accesibles• Capacidad de alojar equipos de misión muy voluminosos• Ratio de carga útil/peso máximo al despegue muy favorable• Arquitectura que permite el centrado del avión sin recurrir a contrapesos• Muy altas prestaciones (autonomía, carga útil y techo)

Ratio de carga útil frente a peso máximo superior al 50 %

Aplicaciones de los UAVs

•Las 3 Ds

Aplicaciones de los UAVs

Cámaras giroestabilizadas en espectro visible e infrarrojo, cámaras multiespectrales, autopiloto con función de fijación y seguimiento de objetos; Radar; Lidar; sensores de contaminación; sensores de radiactividad; sensores sísmicos; medidores de velocidad; etc.

• Control de Áreas extensas• Vigilancia de fronteras• Vigilancia de infraestructuras críticas• Gestión de desastres naturales y accidentes• Monitorización y gestión de incendios forestales• Monitorización y control medioambiental• Control de contaminantes y residuos• Gestión de recursos hídricos• Gestión de zonas naturales• Exploración y explotación mineral• Sistemas de Información geográfica• Control de obras públicas• Cartografía• Vigilancia de bienes culturales• Agricultura de precisión• Control urbanístico y de desplazamientos• Etc, etc, etc... Software de

tratamiento de imágenes en tiempo real

Prevención

Aplicaciones UAVs en incendios forestales

Inventario de especiesCálculo de cobertura, densidad y altura del arboladoIndice de continuidad de las copasGrado de humedadMapas de riesgo detallados…

Misiones rutinarias predefinidasSensorización ad hoc: cámara hiperespectral, VIS/IR, radar, lidar, etcAterrizaje y despegue desde pista convencionalBuena autonomíaTransmisión de información a centro de control

Ope

rativo

Capa

cida

des


Vigilancia rutinariaVigilancia específica de las zonas de alto riesgoConfirmación y localización de alarmasEfecto de disuasión

Determinación de zonas/horas de vigilanciaSensorización: cámaras térmicas (NIR, TIR, MIR), visibleAterrizaje y despegue desde pista convencionalVuelo continuo/ autonomía altaTransmisión de información en tiempo real

Detección

Ope

rativo

Capa

cida

des


Localización de los equipos de extinciónMonitorización del frente de llamaLocalización de nuevos focosBúsqueda de personas en zonas de difícil accesoRelé de comunicaciones…

Despliegue rápidoAutonomías grandesCapacidad de reconfiguración de la misiónTransmisión de información en tiempo real Centro de control/ Puesto de Mando Avanzado

Extinción

Ope

rativo

Capa

cida

des


Medida de la superficie quemadaDaño a la vegetación…

Misiones predefinidas y reconfigurablesSensorización ad hoc: cámara hiperespectral, VIS/IR, radar, etcAutonomía mediaAterrizaje y despegue desde pista convencionalTransmisión de información a centro de control

Evaluación de daños

Ope

rativo

Capa

cida

des

VentajasPermiten vuelos con visibilidad reducida o nula (poca luz, nocturnos, humo denso)Misiones peligrosas sin riesgo para los pilotosOperación con condiciones meteorológicas adversas (vientos, tormentas, turbulencias, …)Eliminan zonas ocultas para los medios de detección tradicionales



Temas pendientes1. No hay regulación para volar en espacio aéreo no segregado

CIVIL

MILITAR

EASA (European Agency for Safety Aviation) es responsable de la Certificación de cualquier UAS cuyo UAV supere los 150 kg de MTOW

Es responsabilidad nacional la regulación por debajo de este peso y se ha de certificar no sólo la aeronave, sino la estación de control y el data‐link

STANAG 4671, aplicable a UAS con UAV de ALA FIJA y con MTOW entre los 150 y 20.000 kg

STANAG 4703, aplicable a UAS con UAV de ALA FIJA y con MTOW igual o inferior a los 150 kg; y STANAG 4702 , aplicable a UAS con UAV de ALA ROTATORIA.

EUROCAE (European Organisation for Civil Aviation Equipment) ha creado el WG073 orientado a la investigación de los temas clave relacionados con la operación del UAS en el contexto del ATM europeo (USol colidera el WP para operaciones fuera de LOS)


Temas pendientes2. Comunicaciones en tiempo realLos enlaces RF tienen un alcance entre 30‐50 kmPara alcances superiores sería necesario una red terrestre de

apoyo o un enlace satélite (BLOS)


Temas pendientes3. Coste de adquisiciónAunque los costes de operación pueden ser menores, los costes de adquisición

de un UAV tipo táctico son superiores a los de aviones convencionales de vigilancia

Heron 1‐MTOW: 1000 kg10 M$

Predator MTOW: 1000 kg4,5 M$Scan Eagle MTOW: 18 kg

0,52 M$

PUMA MTOW: 6 kg0,56 M$

nmanned utions

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C/ Milán, 34‐ Bajo28043 MadridTel: 91 716 14 [email protected]

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