No se permiten drones en las cercanías de helicópteros. Crédito:Michael May
El rápido aumento en el número de drones en todo el mundo ha ido acompañado de crecientes informes de cuasi accidentes con aviones comerciales. En 2017, mientras entraba a tierra, un avión de pasajeros canadiense chocó con un dron, escapando por poco de la catástrofe. Las pruebas de impacto de aves para aviones son obligatorias. Hasta la fecha, sin embargo, No existe un procedimiento de prueba estándar equivalente para colisiones con drones. Para poder comprender fundamentalmente las consecuencias de una colisión entre una aeronave y un dron, el Instituto Fraunhofer de dinámica de alta velocidad, Ernst-Mach-Institut, EMI ahora planea construir un banco de pruebas para recrear varios escenarios de colisión con drones completos.
La incidencia de drones que impactan el tráfico aéreo ha aumentado en los últimos años. En 2018, se notificaron 158 casos en los aeropuertos alemanes. En efecto, La policía federal de Alemania advirtió sobre una amenaza masiva que representan los vehículos aéreos no tripulados. Este año, a principios de mayo, Las operaciones de vuelo en el aeropuerto de Frankfurt tuvieron que cerrarse por completo durante un breve período tras el avistamiento de un dron. Se prevé que el número total de drones de uso privado y comercial en Alemania aumente a 847, 000 para 2030, un aumento de casi el 80 por ciento.
Los drones ponen en peligro no solo a los aviones que llegan a tierra, sino también a los helicópteros que vuelan a baja altura. Los pilotos viven con el temor de que un dron golpee el parabrisas de la cabina, el motor o el borde de ataque de las alas. Los expertos opinan que una colisión con un dron causaría más daño a la aeronave que el impacto de un pájaro. Antes de obtener la certificación para su uso, las aeronaves deben someterse a una prueba estándar para evaluar su tolerancia al impacto de aves. En el caso de los drones, sin embargo, no existen tales regulaciones. Los investigadores de Fraunhofer EMI en Friburgo están ansiosos por ver cambios aquí. "Desde un punto de vista mecánico, Los drones se comportan de manera diferente a las aves y también pesan considerablemente más, "explica el Dr. Sebastian Schopferer, uno de los científicos que trabaja en este proyecto. "Por lo tanto, es incierto, si una aeronave que ha sido probada con éxito contra choques con aves, también sobreviviría a una colisión con un dron ".
Una gran amenaza para la seguridad
Batería típica de iones de litio (que pesa aproximadamente 700 gramos), como instalado en un dron. Crédito:Fraunhofer EMI
Las pruebas de impacto iniciales con baterías y motores de drones han confirmado el peligro. "Con aire comprimido, Aceleramos estos dos componentes a velocidades que van desde 115 a 255 metros por segundo y los disparamos a placas de aluminio de hasta ocho milímetros de espesor que se montaron en un banco de pruebas. "Schopferer explica. Dado su peso, tanto la batería como el motor pueden causar daños importantes:"Hubo una deformación sustancial e indentación de las placas, y la batería y el motor del dron quedaron completamente destruidos ”. El resultado de las pruebas se registró con una cámara de video de alta velocidad.
El objetivo principal de esta serie de pruebas es determinar la transferencia de impulso en el instante del impacto con los dos componentes antes mencionados e investigar el daño asociado a los materiales de la aeronave, como las aleaciones de aluminio y los compuestos de fibra. Paralelamente a estas investigaciones dinámicas, Los investigadores también realizaron una serie de pruebas de presión cuasiestática para determinar la resistencia y rigidez de los componentes del dron. Estos resultados jugarán un papel esencial en la derivación de valores numéricamente eficientes, Modelos de simulación predictiva que la industria de la aviación puede utilizar para determinar hallazgos nuevos e importantes sobre el comportamiento de impacto de los drones. Usando tales modelos durante la fase de diseño, será posible evaluar la resistencia de los nuevos componentes de la aeronave al impacto de un dron.
Fragmentos de una batería de drones tras el impacto con una placa de aluminio en el banco de pruebas. Crédito:Fraunhofer EMI
Pruebas de aceleración con drones completos
Para simular escenarios de impacto realistas, Los investigadores ahora planean construir un nuevo tipo de banco de pruebas para investigar el impacto de drones completos con un peso máximo de tres kilogramos y que vuelan a velocidades de hasta 150 metros por segundo. "Podremos investigar el impacto y la fragmentación de drones completos durante la colisión con objetivos rígidos y flexibles y, por lo tanto, estudiar los efectos presumiblemente catastróficos de un ataque con drones para un avión". Schopferer explica.
"Nunca antes se habían realizado pruebas en esta clase de peso de drones". Las pruebas se realizarán con una variedad de drones, incluyendo modelos tanto aficionados como semiprofesionales, con un peso de entre uno y tres kilogramos. Además de los fabricantes de aviones, estas investigaciones también beneficiarán a las autoridades de aviación, proporcionándoles información importante para una evaluación más profunda del peligro que representan los aviones no tripulados para las aeronaves.