Vehículos aéreos no tripulados

En palabras del investigador Daniel Soto, en la tesis de maestría escrita el año 2012 titulada “Interacción hombre-robot con vehículos aéreos no tripulados basada en visión”, un cuadricóptero es un vehículo aéreo propulsado por cuatro rotores, capaz de despegar y aterrizar verticalmente. A diferencia de los helicópteros, las aspas de las hélices tienen un ángulo de ataque fijo y el movimiento del vehículo se logra variando la velocidad relativa entre los cuatro rotores. Los cuadricópteros actualmente se utilizan como vehículos no tripulados; han demostrado su utilidad en distintas aplicaciones, desde propósitos lúdicos hasta misiones de búsqueda y rescate. Se redujo su tamaño y peso significativamente, desde que el pionero francés de la aviación Etienne Oehmichen comprobara que era posible la construcción del helicóptero teórico, con la fabricación del cuadricóptero Oehmichen No.2, en el año 1922. Etienne Oehmichen experimentaba con alas rotatorias desde el año 1920, en su diseño los cuatro rotores del cuadricóptero eran propulsados por un solo motor y podían cambiar el ángulo de ataque; pero no eran lo suficientemente precisos para ser controlados de manera independiente, por lo cual usó otras ocho hélices para propulsión y estabilización. El Oehmichen No.2 es considerado el primer cuadricóptero confiable capaz de realizar aterrizajes y despegues verticales. Hacia el año 1923 era capaz de sostenerse inmóvil en el aire por varios minutos, estableciendo el primer récord para helicópteros al volar trescientos sesenta metros y completar más de mil vuelos.

Soto continua mencionando que el cuatro de mayo del año 1924 implantó un nuevo récord al volar catorce minutos en un recorrido circular de un kilómetro. En el continente americano, en enero del año 1922, la Armada de los Estados Unidos otorgó un contrato al equipo del Dr. George de Bothezat e Ivan Jerome para desarrollar un vehículo aéreo de propulsión vertical. Un año más tarde, en el año 1923, consiguieron elevar una aeronave de cuatro rotores y un peso de mil seiscientos setenta y ocho kilogramos, a una altura de cinco metros sobre el nivel del suelo. La nave transportaba a un pasajero, era mecánicamente compleja y susceptible a fallas. Con el desarrollo de configuraciones tandem y del helicóptero coaxial, el cual se encuentra constituido de un ala rotatoria horizontal y una hélice en la parte posterior, los cuadricópteros no fueron del interés de los desarrolladores durante casi treinta años. El “gyroplane laboratoire”, construido en el año 1933 por el ingeniero francés Louis Breguet, es considerado el primer helicóptero coaxial práctico. En esa época predominó en la aviación el desarrollo de helicópteros coaxiales y paralelamente, el desarrollo de aviones. No fue sino hasta mediados del siglo veinte que el interés por los cuadricópteros resurgió con proyectos financiados por la Armada de los Estados Unidos, que buscaba el “jeep volador” como medio de transporte aéreo para tropas en zonas de guerra.

Salih y sus colegas, en el artículo escrito el año 2012 con el título “Modelado y diseño de un controlador PID para un vehículo aéreo no tripulado”, mencionan que la ventaja de los cuadricópteros de segunda generación sobre los helicópteros coaxiales son dos. La primera, los cuadricópteros no requieren de uniones mecánicas para variar el ángulo de ataque de cada rotor. Se valen del control de velocidad de los rotores para desplazarse en el aire. La segunda, comparados con un helicóptero, poseen menos energía cinética al desplazarse; esto se debe al menor tamaño en diámetro de sus cuatro rotores, comparado con el diámetro del rotor del helicóptero coaxial equivalente. Consecuentemente, en palabras de Duncan y sus colegas, en el artículo escrito el año 2010 con el título “Sueño de una noche de verano: Prueba social en la interacción robot-humano”, se puede interactuar con ellos a una distancia menor, e incluso algunos drones comerciales usan su fuselaje para resguardar a los propulsores.

Al interior del campo de los vehículos aéreos no tripulados, los cuadricópteros se han convertido en una línea de investigación a seguir a causa de sus numerosas ventajas. Según Parada, en la tesis de maestría escrita el año 2012 con el título “Quadcopter: Construcción, control de vuelo y navegación GPS”, a la hora de definir qué tipo de vehículo aéreo no tripulado se requiere para cada situación, primero se realiza un estudio del entorno, ya que el tipo de vehículo a elegir difiere drásticamente según la situación. Al interior del tipo de vehículo aéreo no tripulado de tipo avión se puede diferenciar tres tamaños: Pequeños, medianos y grandes. Entre los vehículos aéreos no tripulados grandes, los Estados Unidos disponen del RQ-4 Global Hawk. Este vehículo tiene ciento dieciséis pies de envergadura, es capaz de realizar vuelos de hasta treinta y seis horas, con lo que le permite despegar, realizar la misión designada y aterrizar desde la misma base militar que despegó. Para realizar las tareas de vigilancia dispone de un radar de apertura sintética, capaz de abarcar extensas aéreas de terrero y visualizar el terreno a través de las nubes o de tormentas de arena. También dispone de lentes ópticos e infrarrojos. Dentro de la clase media de tamaño, uno de los vehículos aéreos no tripulados más importantes de los que dispone el ejército de Estados Unidos es el RQ-1 Predator. Su uso más habitual es de realizar misiones de reconocimiento. Su rango es de cuatrocientos cincuenta millas y dieciséis horas de vuelo. Este tipo de vehículo cuenta con una potente carga de pago, con la cual es capaz de realizar grabaciones de video de alta definición. Dispone de cámaras de visión infrarrojas y de un radar de apertura sintética, con el que es capaz de mapear amplias secciones de tierra. Por último, dentro de los vehículos aéreos no tripulados se define los de tamaño pequeño, el RQ-11 Raven es un modelo pequeño con un alcance máximo de diez kilómetros y ciento diez minutos de autonomía, su techo está situado en los quinientos pies.