La aeronáutica andaluza apuesta por el desarrollo de nuevas tecnologías y procesos para el futuro de la industria internacional

 

Imagen de las futuras instalaciones del centro ATLAS.

 

Uno de los UAV's desarrollados por Elimco

 

Ensayos con materiales en fibra de carbono en la empresa TEAMS.

 

Larguero posterior del demostrador del nuevo cajón de ala tanque desarrollado en el proyecto DAICA.

 

Airbus Military desarrolla nuevos sistemas para la protección de los aviones de impactos.

 

Instalaciones del Centro Avanzado de Tecnologías Ae- roespaciales (CATEC).

 

Instalaciones del Centro Avanzado de Tecnologías Ae- roespaciales (CATEC).

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Aeronáutica Andaluza Nº 19
Junio 2011 (Especial Le Bourget)
Aug 8, 2011

La apuesta por el desarrollo tecnológico y la investigación en nuevas aplicaciones de alta tecnología es una de las realidades patentes en la industria aeronáutica andaluza, que busca situarse a la vanguardia del sector a nivel internacional en aquellos ámbitos que presentan mayores posibilidades de mercado en el futuro.

La experimentación en el área de los UAv’S impulsada por la Universidad de Sevilla y el CATEC; las nuevas técnicas de ensayo para estructuras diseñadas por empresas como TEAMS o las mejoras en la fabricación de materiales compuestos en fibra de carbono en las plantas de Airbus Military, son una muestra del potencial tecnológico andaluz y de los objetivos que se marca para los próximos años. La ubicación de la FAL del A400M en Sevilla, y el notable crecimiento que el sector aeroespacial andaluz ha experimentado en los últimos años gracias a su participación en programas de envergadura internacional como el A380 o el A350, son algunas de las razones fundamentales por las que Andalucía es hoy considerada el tercer polo aeronáutico de Europa, tras Toulouse y Hamburgo, pero no son las únicas. La apuesta por el desarrollo tecnológico y la investigación en nuevas aplicaciones de alta tecnología por parte de las entidades y empresas andaluzas para situarse a la vanguardia internacional es otra de las realidades patentes en el sector andaluz, que demuestra así el peso que está adquiriendo dentro de la industria europea, sabiendo posicionarse de manera acertada para ganar competitividad y nuevas oportunidades de mercado a nivel mundial.

El cluster aeronáutico andaluz está centrando sus esfuerzos en una de las áreas tecnológicas que mayor proyección tendrá en un futuro a medio plazo dentro de la industria aeroespacial: los aviones y sistemas no tripulados (UAV’s), con la puesta en marcha de importantes iniciaivas que pretenden convertir a Andalucía en uno de los referentes en a creación de nuevas tecnologías para este tipo de aeronaves, ya utilizadas en el ámbito militar pero con grandes posibilidades comerciales para su uso y aplicación en la aviación civil. Pero además, Andalucía ya es considerada un centro de excelencia en otros campos de invesigación y creación de tecnologías punteras para el sector aeronáutico nternacional, como en la mejora de la fabricación de las piezas mediane la aplicación de materiales compuestos en fibra de carbono en el desarrollo de nuevas técnicas para ensayos de estructuras, estas últimas de reciente implantación pero ya reconocidas de manera importante por el sector.

Una apuesta decidida en UAV’s

Andalucía ha dado un paso al frente en el desarrollo de nuevas aplicaciones orientadas al campo de los aviones y sistemas aéreos no tripulados con la puesta en marcha de una iniciativa pionera en España y Europa, el Centro de Vuelos Experimentales ATLAS, un proyecto impulsado por la Fundación Andaluza para el Desarrollo Aeroespacial a través del Centro Avanzado de Tecnologías Aeroespaciales (FADACATEC).

Se trata del primer centro que de estas características que se habilitará en todo el territorio nacional y el tercero en el continente europeo, que ofrecerá a la comunidad aeronáutica internacional un aeródromo dotado de instalaciones de excelencia y de un espacio aéreo segregado idóneo para la realización de ensayos en vuelo con sistemas de aeronaves no tripuladas.

Este centro se ubicará en el municipio de Villacarrillo (Jaén), un enclave estratégico que destaca por disponer de un espacio aéreo cuya situación, climatología y orografía son magníficas para el desarrollo de pruebas con UAV’s. Sus instalaciones incluirán una pista de vuelo principal de 800 metros de longitud y 18 metros de anchura, una sala de control para el seguimiento de las misiones, varios hangares independientes con espacio de oficinas y talleres, y otras dependencias destinadas para el soporte logístico-técnico. Además, ATLAS contará con una reserva de espacio aéreo segregado con una extensión aproximada de 35 x 30 kilómetros y una altura máxima de hasta 5000 ft. Las principales actividades que se desarrollarán en este centro de vuelos experimentales consistirán en estudiar cómo mejorar la capacidad de los aviones no tripulados y probar su eficacia en el aire. El objetivo es que empresas fabricantes y operadores de UAV’s, autoridades reguladoras, organismos oficiales, y Universidades y centros tecnológicos dispongan de un escenario único para la investigación y desarrollo de tecnologías en este campo. Su construcción está a punto de iniciarse, teniendo prevista su puesta en funcionamiento para mediados de 2012.

 

El Centro de Vuelos Experimentales ATLAS no sólo supone un salto de calidad en el ámbito de los aviones no tripulados y una apuesta firme y de futuro para el sector aeronáutico andaluz, sino que también refleja el fruto del gran trabajo realizado en Andalucía en el campo de la investigación científica con aeronaves no tripuladas durante los últimos años, a través de instituciones académicas como la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla y la Asociación de Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía (AICIA), que han liderado diferentes proyectos nacionales e internacionales de I+D+i con UAV’s y han demostrado con creces la capacidad tecnológica del sector andaluz en este campo. Sirvan como ejemplo los proyectos europeos AWARE y PLAnET, correspondientes a las convocatorias del VI y VII Programa Marco de la Unión Europea, en los que ha intervenido de manera destacada el profesor Aníbal Ollero, catedrático de la Universidad de Sevilla, director científico del CATEC y uno de los más reconocidos expertos en España y Europa sobre aviones y sistemas aéreos no tripulados.

En el caso de AWARE, proyecto liderado por el grupo de Aníbal Ollero, se han desarrollado tecnologías novedosas para la integración de UAV’s con redes inalámbricas de sensores en tierra que han permitido el despliegue de múltiples helicópteros autónomos para diferentes aplicaciones como la toma de medidas en sitios de difícil acceso, seguimiento automático de personas y vehículos, detección y extinción de incendios, inspección de edificios y plantas industriales o filmaciones cinematográficas, entre otros. Por su parte, PLAnET, actualmente en marcha, es un proyecto que busca complementar los resultados obtenidos en AWARE mediante la utilización de aviones no tripulados en experimentos de monitorización de la flora y fauna en la Estación Biológica de Doñana así como en la automatización de operaciones en aeropuertos y en estrategias de gestión del tráfico ante posibles emergencias como la pérdida de comunicación entre la aeronave y el centro de control. A todo esto hay que añadir que el CATEC tiene entre sus principales líneas estratégicas el desarrollo de proyectos relacionados con UAV’S, algo que está potenciando con iniciativas como MOnIF o SEILAF, destinadas a explorar sobre nuevas tecnologías y procedimientos que hagan más eficiente la extinción de incendios forestales. La repercusión de estos y otros importantes trabajos ejecutados por parte del equipo de investigación del profesor Ollero le han llevado a participar recientemente en la International Conference on Umnamed Aircraft Systems (ICUAS) celebrada en Denver (EE.UU.) a finales del pasado mes de mayo, donde se dieron cita los mayores expertos y profesionales en esta materia a nivel mundial y en el que los científicos andaluces presentaron sus aplicaciones tecnológicas desarrolladas en los últimos años en esta materia, siendo la única representación española participante en este prestigioso encuentro.

Esta intensa actividad investigadora en el área de los UAV’s tiene su traslación en el campo industrial a través de empresas del sector andaluz como el grupo Elimco, que se está especializando en el diseño, desarrollo, integración y fabricación de este tipo de aviones y ha realizado varios proyectos en el ámbito Micro, Mini y Táctico que incrementan la capacidad tecnológica de las aeronaves, entre los que destacan sus modelos Scan, Viewer y X-Vision. La empresa ha desarrollado sistemas completamente nuevos equipados con la última tecnología en navegación autónoma y sensorización de a bordo, que incluyen aeronaves, estación de tierra y el software necesario para su funcionamiento. Entre estos equipos se hallan pilotos automáticos con navegación satelital, Sistemas de Medidas Inerciales (IMU), estaciones de control en tierra integrales y portátiles, cargas de pago de imagen visible e infrarroja, radio enlaces de gran alcance y sistemas de seguimiento automático de antenas.

La firma está cooperando en Latinoamérica en países como México, Brasil, Chile y Colombia en programas específicos que incluyen desarrollo tecnológico y transferencia de conocimiento en este ámbito, por lo que se está convirtiendo en una de las empresas españolas más activas en el sector de los UAV’s. Todo ello ha hecho que el impulso tomado por Elimco enseñe el camino a seguir a otras compañías del sector andaluz, que cada vez observan con mayores posibilidades de negocio y crecimiento el desarrollo de nuevas tecnologías en torno a los sistemas aéreos no tripulados. Con todas estas iniciativas, Andalucía se sitúa de manera definitiva a la cabeza en la carrera del futuro de los UAV’s y como escenario idóneo para acoger el Centro de Excelencia de Aviones no Tripulados de EADS, que la compañía europea ubicará definitivamente en la comunidad andaluza, en concreto, en el Centro de Experimentación El Arenosillo, en Huelva, instalaciones que pertenecen al Instituto nacional de Técnica Aeroespacial (INTA).

Este nuevo centro estaría gestionado por un consorcio integrado por la Junta de Andalucía, a través de la Agencia de Innovación y Desarrollo (IDEA), FADA y el Ministerio de Defensa, a través del INTA, y que tendría a CASSIDIAN, la empresa de defensa y seguridad de EADS, como cliente principal. El centro, denominado CEUS (Center or Excellence on Unmanned air Systems), permitirá realizar gran variedad de ensayos y experimentación en vuelo de una extensa gama de sistemas aeroespaciales, dotando al sector de una extraordinaria herramienta de desarrollo tecnológico y contribuyendo a la creación de empresas de base tecnológica y actividades de alto valor añadido.

Ensayos en paneles de fibra de carbono

Andalucía se ha distinguido en las últimas décadas como una comunidad referente en la fabricación de piezas de fibra de carbono, donde continúa trabajando en tecnologías para mejorar las prestaciones de los materiales aeronáuticos. Además de la actividad que se desarrolla en las plantas de Airbus Military en el Puerto de Santa María (Cádiz) y Alestis Aerospace en Sevilla (antigua Sacesa), especializadas en la producción de productos de fibra de carbono para aviones como el A380 y el A400M, otras empresas andaluzas también están ejecutando una importante tarea en la búsqueda de nuevos hitos para este subsector de la industria auxiliar, como es el caso de TEAMS.

Esta joven empresa andaluza está desarrollando nuevas técnicas y herramientas para el ensayo de paneles curvos en fibra de carbono, así como un sistema virtual para probar la calidad de los materiales aeronáuticos a distancia. Este sistema está basado en tecnologías de videoconferencia y representación gráfica en tiempo real, con el fin de visualizar y acceder a los datos del ensayo sin necesidad de desplazarse hasta el lugar de realización del mismo, lo que supone un importante ahorro en costes en el tiempo de ingeniería y en los viajes que limitan tanto a los constructores a la hora de adquirir los materiales como a las empresas que desarrollan los ensayos para acometer un mercado potencial de mayor envergadura.

Se trata de los primeros ensayos de paneles curvos de fibra de carbono sometidos a compresión que se realizan en España, y los segundos en Europa, por lo que este proyecto sitúa a TEAMS en una posición privilegiada en el área de ensayos estructurales y al sector andaluz como impulsor de un nuevo avance tecnológico. Pero a esta iniciativa hay que sumar otra igualmente atractiva que tiene por objeto estudiar la viabilidad de la posible mejora la estructura de la belly fairing de los aviones comerciales mediante la sustitución de materiales metálicos por materiales compuestos en fibra de carbono, lo que supondrá un ahorro en peso y costes y, además, permitirá que la misma empresa que fabrica paneles en fibra de carbono pueda fabricar la estructura de soporte.

El objetivo de esta nueva tecnología, también desarrollada por TEAMS, es mejorar el diseño de este tipo de estructuras para programas como el A350, por lo que los resultados de este proyecto también podrían ser incorporados por Airbus a sus recomendaciones de diseño.

Precisamente el fabricante europeo ha designado a TEAMS como Tier One en Materiales y Procesos, lo que la distingue como el primer laboratorio español que cuenta con tal distinción y el cuarto a nivel mundial. Además, la compañía Alestis le ha adjudicado el programa completo de ensayos sobre materiales, componentes y sistemas de la belly fairing y del cono de cola del A350. Asimismo, es muy destacabale la labor que otras empresas andaluzas como Sofitec están realizando por incrementar su capacidad tecnológica en el área de materiales compuestos y fibra de carbono para posicionarse como una referencia en el desarrollo de productos integrales de aeroestructuras para los grandes fabricantes.

Esta firma está afrontando un proceso de ampliación e incorporación de nuevas tecnologías en sus instalaciones ubicadas en Aerópolis, que cuentan con una nueva planta de materiales compuestos en la que se pueden fabricar piezas de hasta 12 metros de largo. Entre sus apuestas más recientes también destaca la adquisición de un nuevo centro de torneado para sus productos de mecanizado, una maquinaria única en España por sus dimensiones y que permite la fabricación de piezas de hasta 2 metros de diámetro y 1,4 metros de altura. Asimismo, la empresa ha ampliado su línea de chapistería con un horno de tratamiento térmico y está desarrollando una nueva línea de fabricación de termoplásticos para piezas no estructurales en el interior de los aviones.

Proyectos Airbus Military

Airbus Military también continúa impulsando otros proyectos destinados a la mejora de las piezas y estructuras realizadas en materiales compuestos en fibra de carbono, como es el caso de la iniciativa DAICA, consistente en la fabricación de un ala multilarguero en fibra de carbono de última generación que se pretende utilizar en el futuro avión de transporte medio que la compañía pretende desarrollar en los próximos años. En concreto, el objetivo es desarrollar un cajón de ala multilarguero fabricado en fibra de carbono, más ligero y económico, que mantenga su utilidad como tanque de combustible y mejore sus propiedades de apantallamiento electromagnético y protección frente al impacto de rayos.

El desarrollo de este proyecto en Andalucía supone la implantación de una serie de tecnologías como la ATL, Automated Tape Laying o encintado automático, un tipo de encintado que permite realizar en un solo paso las operaciones de laminado, corte y compactación del preimpregnado y que confiere ventajas competitivas frente a otros polos aeronáuticos, como mayor productividad y precisión, la mejora ergonómica (consecución de piezas de mayor tamaño) y la eliminación de objetos extraños durante la fase de laminado, lo que reduce la necesidad de reparaciones de fabricación.

Las estructuras fabricadas mediante ATL son uno de los campos de especialización en los que Airbus Military es líder en Europa. Con esta iniciativa, se evoluciona del concepto tradicional de construcción metálica (que hace uso de larguero anterior y posterior combinado con larguerillos distribuidos uniformemente en los revestimientos superior e inferior y uso de múltiples costillas) a un concepto multilarguero, sin larguerillos ni costillas, lo que permite obtener el conjunto estructural constituido por revestimientos y largueros en un solo ciclo de curado. Así se mejora la integración de los principales elementos estructurales, además de incluir la protección contra rayos tanto de la estructura como de los sistemas.

El proyecto DAICA se enmarca en otra iniciativa superior denominada ÍTACA, cuyo objetivo es convertir el Centro Bahía de Cádiz de Airbus Military, y por extensión el polo aeronáutico andaluz, en un centro de excelencia de materiales compuestos en fibra de carbono unido al AFP (Automated Fiber Placement). Además, el fabricante europeo está desarrollando un nuevo sistema con materiales compuestos más ligeros para la protección del avión y los pasajeros de impactos como los de hielo, piedras, trozos de turbina o motor, pájaros o un aterrizaje en terreno no preparado. Se trata de fabricar las partes protegidas desde su concepción en el mismo proceso de fabricación y conseguir que esta técnica pueda ser aplicada también a vehículos terrestres. Bajo el nombre de DEPLA, el objetivo último del proyecto es conseguir una solución tecnológica que mejore la protección de la aeronave frente a las amenazas citadas, pero sin una penalización en las prestaciones y en el coste final. En el proyecto, participan tres grupos de investigación de las Universidades de Cádiz, Jaén y Córdoba y Sevilla y colaboran las empresas IDEC y Ghenova.

El nuevo producto consistirá en una aeroestructura mejorada capaz de proteger adecuadamente de la amenaza de posibles impactos, desde los de menor intensidad (impacto de un pájaro) hasta los de mayor riesgo (impacto balístico), pasando por ondas aéreas (onda sísmica, radiación de calor, formación de cráteres…) y abrasión o erosión. Entre las innovaciones tecnológicas más llamativas del proyecto, destaca la caracterización de materiales avanzados ligeros para protecciones, técnicas de fabricación para elementos complejos, simulación y caracterización del comportamiento de estos materiales ante impactos de baja y alta energía, y el montaje en aeroestructuras.

Los resultados del proyecto podrán aplicarse como protecciones ante impactos para aviación civil de cualquier diseño nuevo o militar de transporte de todos los tamaños y rangos. Además, su uso se puede generalizar a las aeronaves actualmente en uso para sustituir las actuales protecciones cerámicas o aplicar a vehículos no aéreos tanto civiles como militares, como coches de policía o patrulla, vehículos blindados civiles, trenes de alta velocidad, etc.

Nuevas tecnologías para el futuro

La puesta en marcha del Centro Avanzado de Tecnologías Aeroespaciales (CATEC) supone otra de las más importantes bazas andaluzas por la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías para el sector internacional de cara al futuro. Además de sus experimentaciones en el ámbito de los UAV’s, este centro centra sus esfuerzos en otras áreas como materiales, automatización y robótica o simulación y software, donde desarrolla técnicas y procesos que pueden resultar de gran interés para su aprovechamiento en el sector y su transferencia a las empresas andaluzas vinculadas a la industria aeronáutica.

Así, por ejemplo, realiza tareas de investigación aplicada y de desarrollo en nuevos procesos de fabricación de aeroestructuras tales como técnicas de inspección por ultrasonido para las pruebas en materiales de fibra de carbono y fibra de vidrio, técnicas de termografía infrarroja y shearographía láser para la detección de anomalías en composites y piezas metálicas, y máquinas prototipadoras con tecnología de sintetizado láser y de fabricación rápida (“rapid-nanufacrturing”) para la fabricación de componentes metálicos y materiales poliméricos (resinas). Destaca especialmente esta última tecnología destinada a la producción de piezas de aplicación final o funcional directamente desde un CAD en 3D mediante técnicas de fabricación por sinterizado láser (Selective Laser Sintering). Cada vez son más los sectores que aplican esta tecnología, que resulta especialmente interesante para la industria aeronaútica y, fundamentalmente, para lotes pequeños de producción, ya que evita la inversión en utillajes a un coste fijo de fabricación.

El CATEC también dispone de otras interesantes capacidades tec nológicas y equipamiento de última generación como una máquina dinámica de tracción-compresión para ensayos estructurales de 4 Meganewton, una de las cuatro de mayor capacidad de toda Espa ña; una cámara “halt-hass” para ensayos de vida altamente acelerada en componentes y materiales aeronáuticos; y otra cámara climática en la que se pueden regular la presión, la temperatura y la humedad de las piezas tratadas. Las instalaciones también disponen de bra zos robóticos, sistemas multi-robots y otros elementos técnicos que constituyen un importante banco de pruebas para el sector aeronáu tico y tecnológico.

Entre sus instalaciones destaca igualmente un “test bed” o zona de pruebas de interiores para sistemas no tripulados aéreos y terrestres un espacio cerrado único en Europa para realizar ensayos de coordi nación de vehículos de manera autónoma y monitorización de movi mientos que cuenta con unas dimensiones de 18x18x7 metros y la instalación de 20 cámaras de seguridad provistas con sistemas de in frarrojo. El centro incluye asimismo una sala de realidad virtual 3D, con una pantalla de curva envolvente de 130°, un sistema de localización por ultrasonido y cascos y guantes sensorizados, que permiten crea interfaces en las que el usuario se encuentre inmerso en la situación simulada. También se utilizan dispositivos hápticos por ordenador para la simulación de movimientos, así como un dispositivo “surface” para facilitar la interacción de una persona con el ordenador y que posibilita crear situaciones de terrenos y superficies diferentes.