La imagen paradigmática del futuro son los autos voladores, tecnología que ha tenido un creciente desarrollo en las últimas décadas. Con la aparición de drones de última generación, es tal la confianza que compañías como Boeing, Hyundai, Airbus y Toyota cuentan con modelos prototipo de pasajeros y ya planean la construcción de grandes flotillas de vehículos de este tipo que harán las veces de taxis aéreos. Esto implica la revisión de las normas de aviación civil, en materia de navegación y por supuesto de seguridad. Por ello, las autoridades aeronáuticas en Europa y EE. UU. han propuesto nuevas reglas para que estos aparatos comiencen a operar de manera legal en esta misma década. Este aspecto debe abordarse mediante la regulación en todo el mundo antes de que se llenen los cielos de las ciudades con vehículos aéreos autónomos y otros tipos de drones.
Al respecto, han surgido estudios cada vez más complejos en los últimos años, incluido un artículo reciente del Equipo de investigación de sistemas de aeronaves no tripuladas del Real Instituto de Tecnología de Melbourne (RITM), Australia, en el que se ha calculado cómo es que la dinámica del viento que corre entre los edificios de las ciudades podrían desestabilizan las aeronaves.
¿Cuál es el problema?
Está bien documentado que aeronaves de todos los tamaños se ven afectadas negativamente por las turbulencias y las ráfagas de viento; según lo identificado por la Administración Federal de Aviación y la Junta de Seguridad del Transporte de EE. UU., se trata de una de las principales causas de accidentes, con un costo de más de 100 millones de dólares anuales. Estos provocan lesiones graves, como las del vuelo AC088 de Air Canada de 2015, que hirió a 21 pasajeros, incluidos tres niños; y el vuelo QF108 de Qantas de 2019, en el que 3 miembros del personal de cabina sufrieron lesiones en la cabeza y el cuello. Los accidentes de este tipo son persistentes en todo el mundo. Pero a medida que disminuyen el tamaño, la masa y la velocidad de las aeronaves, aumenta la susceptibilidad a las turbulencias y las ráfagas. Los aviones y helicópteros de aviación general más pequeños también vuelan a altitudes más bajas dentro de la llamada capa límite atmosférica (CLA), que está dominada por las altas intensidades de turbulencia provocadas por las estructuras que sobresalen del suelo. Incluso la transición a través de la CLA puede ser perjudicial para las aeronaves que están diseñadas para volar a altitudes muy elevadas, como el vehículo aéreo no tripulado (UAV). Los modelos experimentales como el fracasado proyecto Aquila de Facebook y el UAV Zephyr de Airbus sufrieron accidentes fatales debido a turbulencias y/o ráfagas.
Operar vehículos aéreos no tripulados en zonas urbanas para la entrega de paquetes y taxis aéreos que transportan pasajeros (actividad denominada movilidad aérea avanzada) supone desafíos de seguridad propios de las condiciones meteorológicas particulares e infraestructura de cada ciudad. Los flujos turbulentos y las ráfagas alrededor de los edificios y otras infraestructuras urbanas pueden afectar la firmeza y la estabilidad de dichos vehículos aéreos al generar un campo de flujo transitorio.
Los aviones que vuelan a baja altura corren el riesgo de las ráfagas de viento porque aterrizan y despegan a baja velocidad. La investigación del RITM revela que dichas ráfagas repentinas pueden plantear importantes desafíos de seguridad para los taxis aéreos y los drones en menos de un segundo. Como resultado, los aparatos necesitarán más potencia para aterrizar o despegar en las ciudades en comparación con un aeropuerto o un espacio abierto.
Estas aeronaves necesitan motores potentes que puedan cambiar rápidamente el empuje generado por las hélices para obligar rápidamente al vehículo a volver a su rumbo, un proceso que requiere más energía.
¿Cómo se puede resolver?
El reto es hacer que el cielo de las ciudades sea seguro para todos. Las regulaciones para las aeronaves de movilidad aérea avanzada, como los futuros taxis aéreos, se están compilando en todo el mundo, incluidos los EE. UU. y Europa. El equipo de RITM enfatiza que se necesita información meteorológica para garantizar que esta nueva tecnología sea segura y confiable. Esto implica que las regulaciones y la certificación de seguridad de cualquier aeronave deben abordar específicamente la operación segura al atravesar campos de flujo de aire entre edificios. Para ello, las simulaciones y mediciones de viento específicas de las rutas son esenciales para identificar regiones que puedan ser peligrosas.
A medida que se determina la ubicación de los “vertipuertos”, plataformas de aterrizaje y despegue vertical de estos vehículos, también se deberá determinar las zonas de riesgo que se deben evitar. Esto mejorará la seguridad y reducirá la interrupción de una flotilla debido a las condiciones del viento.
Aún no está claro si este tipo de medidas estará bajo la jurisdicción de las autoridades en aviación civil o de los servicios oficiales de meteorología. Sin embargo, los taxis aéreos deberán recibir información meteorológica con una resolución mucho más alta y velocidades más rápidas de lo que es posible actualmente. Esto es importante para la planificación de los vuelos.
El margen de error deberá ser mucho menor que en los aeropuertos, donde los aviones grandes pueden tolerar ráfagas mucho más fuertes. En las ciudades no se tendrá esa flexibilidad con los taxis aéreos.
¿Cuáles son los siguientes pasos?
Los vertipuertos deberán ser construidos con características especiales, pues deberán integrar diseños que puedan reducir en lo posible cualquier flujo de viento peligroso. Los edificios existentes también se pueden reutilizar como vertipuertos, pero pueden requerir modificaciones para mejorar la aerodinámica cerca de las plataformas de aterrizaje. La efectividad de tales características de diseño se puede evaluar a través de experimentos a escala en túneles de viento o mediante mediciones a escala real.
Será necesario, por supuesto, un mapeo del flujo de viento a gran escala. Para ello se han desarrollado drones de detección de viento, un enjambre de drones equipados con anemómetros para mapear con gran precisión alrededor de grandes infraestructuras.
Las recomendaciones obtenidas de este podrían ayudar a dar forma a la regulación de vertipuertos, rutas de vuelo y requisitos de taxis aéreos a nivel mundial.
La investigación “Ráfagas encontradas por vehículos voladores en la proximidad de edificios”, encabezada por el investigador e ingeniero aeroespacial, el Dr. Abdulghani Mohamed, se publicó en la revista de revisión por pares Drones el 31 de mayo de 2023.
Con información de: www.rmit.edu.au y www.mdpi.com
Por: Gerardo Sifuentes
Foto: Twitter
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