Después de años de trabajo dedicado con vehículos aéreos no tripulados (UAV), los socios del NPS y el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) han concluido con éxito la prueba definitiva de una serie continua de nueve años de investigación y desarrollo en uno de los entornos más desafiantes del mundo: el Círculo Polar Ártico..

El equipo colaborativo integró la propia tecnología de vanguardia de NPS.vuelo-software de planificación de rutas conocido como POTION (Path Optimization) con el UAV Vanilla, desarrollado y operado por Platform Aerospace.Esta iniciativa traspasó los límites de su investigación, sometiendo la combinación Vanilla-POTION a pruebas rigurosas en la desalentadora ladera norte de Alaska, aprovechando al máximo una ventana climática estrecha.

Sorprendentemente, los resultados del vuelo al Ártico en septiembre superaron todas las expectativas, así como numerosos récords establecidos por Vanilla en misiones anteriores.Este logro subraya las capacidades excepcionales de la combinación Vanilla-POTION y representa un hito en el avance de la tecnología UAV para operaciones navales dentro del alcance de la asociación a largo plazo.

Al frente de los esfuerzos del NPS en lo que él denomina "vuelo aéreo consciente de la energía" está el Dr. Vladimir Dobrokhodov, Profesor Asociado de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial (MAE) del NPS, quien comenzó en el NPS como becario postdoctoral en 2001.

"La eficiencia de un planeador se cuantifica por su utilización juiciosa de la energía, un marcado contraste con las métricas de eficiencia de combate aplicadas a los aviones de combate. Al igual que los aviones de transporte, los planeadores pretenden atravesar grandes distancias con un consumo mínimo de combustible", explicó Dobrokhodov."Durante una meticulosa colaboración de nueve años entre NPS y NRL, se han desarrollado enfoques innovadores para optimizar la eficiencia de los aviones de larga resistencia".

En 2014, Dobrokhodov trabajó junto con el Dr. Dan Edwards y el Dr. Richard Stroman de NRL para explorar la investigación de vuelos conscientes de la energía con un novedoso UAV híbrido llamado Hybrid Tiger que integraba tecnologías de recolección de energía de celda de combustible de hidrógeno, solar y eólica atmosférica.El proyecto duró tres años.

Un elemento central de los logros del proyecto fue el desarrollo de un software de planificación de trayectorias óptimas que emula los patrones de vuelo de conservación de energía de las aves migratorias que navegan por ríos de viento atmosférico.

En el ámbito de los vuelos energéticamente eficientes, caracterizados por bajas velocidades y altitudes, la susceptibilidad a los efectos adversos de los fuertes vientos y la formación de hielo se amplifica, lo que hace que la planificación de la trayectoria de vuelo sea extremadamente desafiante para los operadores humanos.La optimización matemática de las rutas se vuelve vital, lo que requiere una solución de software compleja que permita a la aeronave navegar hábilmente a través de condiciones climáticas diversas y potencialmente peligrosas.

La estrecha colaboración con los profesores de MAE, Mark Karpenko y Kevin Jones, investigadores que han pasado años en el área de eficiencia de vuelo e ingeniería de control óptimo, ayudó a avanzar en el enfoque energético óptimo de lo que ahora es POTION.El equipo desarrolló el modelo de eficiencia de propulsión de un avión para modelar el consumo de combustible del Vanilla UAV y utilizó el aprendizaje automático para integrar ese modelo en el algoritmo de optimización de rutas.

"El uso de redes neuronales para representar y ejecutar rápidamente un modelo energético que de otro modo sería complicado fue un factor clave para optimizar la trayectoria de vuelo de Vanilla", dijo Karpenko.

Proporcionado porEscuela de Postgrado Naval