domingo, 21 de marzo de 2010

Veinte curiosidades (técnicas) del mundo aeronáutico


  1. Los estabilizadores horizontales de cola (las alas de la parte posterior de los aviones) más que sustentar, empujan hacia abajo la cola de los aviones.
  2. No es lo mismo la ignición que el arrancado de un motor. Se arranca con fuerza hidráulica (líquido a presión) y una vez se alcanza una velocidad, se inicia la combustión.
  3. Donde menos gasto de combustible se hace es en el límite de la troposfera. Por debajo hace más calor (es más difícil refrigerar) y por encima no hay suficiente aire para empujar el avión. [Edit: sólo aviones turbofán]
  4. En el Ecuador se vuela a 20km sobre el nivel del mar. En los polos a 11.
  5. La temperatura del exterior de un avión comercial es de -65ºC y la presión 0.2 bares.
  6. La medición de altitud de los aviones se basa en la presión y depende de ésta por lo que no es real. Los aviones no se chocan porque todos llevan el mismo error, al compartir el mismo entorno. [Edit: ahora hay radioaltímetros]
  7. Con aire seco es más fácil despegar.
  8. Una persona sin suficiente oxígeno puede pensar que está haciendo todo bien cuando no es para nada así. En ciertas situaciones es obligatorio que los pilotos usen máscara de oxígeno.
  9. Algunos aviones tienen un sistema de emergencia de generación eléctrica consistente en un pequeño molino de viento (aerogenerador) que sale del fuselaje. Se llama RAT.
  10. El RAT cae por gravedad cuando ninguno de los generadores funciona.
  11. El aire acondicionado debe compensar el calor que produce cada pasajero, que es equivalente a una bombilla de 100W.
  12. En los lavabos, se tira del aire desde fuera, a diferencia del resto de la cabina, que se empuja para renovarlo. Así si hay algún problema, el olor no se cuela a la cabina.
  13. Peor que el hielo, para los aviones, es el agua superenfriada. Las gotas sin impurezas no cristalizan bajo cero hasta que impactan en el avión. Para estos casos se montan sistemas anti-hielo.
  14. Lo malo de tener los motores detrás de las alas es que el hielo acumulado en ellas puede desprenderse de golpe y dañarlos.
  15. Los motores funcionan mejor en lluvia, porque tienen más capacidad de empuje con agua que con aire (no se puede nadar en el aire). [Empujan más pero no gastan menos]
  16. Un avión se estrelló porque, al aterrizar, la lluvia apagó un motor. Desde entonces hay que tomar tierra con los motores en un régimen del 45%.
  17. El botón más difícil de accionar en cabina es el de extinguir fuego en un motor. La razón es que sale muy caro reparar la acción del extintor.
  18. Antes del amerizaje del Hudson (causado por pájaros en el motor), en la cabina olía a pollo frito porque el aire acondicionado se saca del motor. Este proceso se llama sangrado.
  19. El Boeing 787 es revolucionario por (casi) no utilizar aire sangrado del motor. Por ello, necesita generar cuatro veces más de potencia eléctrica que un A330 para aire acondicionado, sistemas antihielo, etc. Airbus decidió seguir usándolo en su A350. Esta diferencia puede hacer interesante la competencia en un futuro cercano.
  20. En el ala derecha hay una luz verde y en la izquierda una roja. Aunque parezca que sirven para saber si un avión va o viene, las luces de navegación no se ven desde atrás. Su cometido es actuar de semáforo en un cruce de dos aviones en el aire. Si un piloto ve la luz verde (del ala derecha del otro avión) tiene preferencia. Si no, verá una luz roja. Como en los coches, tiene preferencia el que viene por la derecha.
Estos datos son apuntes que estoy recogiendo de comentarios de profesores y algo de wikipedia por mi parte en un módulo del Máster en Integración de Sistemas de Aeronaves de la Universidad Carlos III, que nos están dado a empleados de EADS/CASA.

La foto que ilustra el post tiene licencia Creative Commons bajo condición de reconocimiento. Es del usuario individuo de flickr.

martes, 2 de marzo de 2010

Controlar un vehículo aéreo no tripulado desde Android

Este post no es un tutorial, sólo una recopilación de apuntes.


Un Vehículo Aéreo no Tripulado (UAV - Unmanned Air Vehicle, desde ahora) es un avión, helicóptero, quadcóptero o cualquier cosa que vuele sin la supervisión en tiempo real de un humano. La diferencia entre un UAV y un vehículo radiocontrolado es que el último necesita la intervención y supervisión continua de algún ente que lo domine y el primero tiene los sistemas típicamente electrónicos que le confieren la inteligencia suficiente para ejecutar órdenes, lidiando con los obstáculos o impedimentos (viento, fallos de comunicación, etc.) por sí mismo.

Hay gran cantidad de proyectos de UAVs, desde los de bajo presupuesto hasta los utilizados en operaciones militares, capaces de transportar y disparar armamento (UCAV, Unmanned Combat Air Vehicle). Además, teniendo en cuenta que los aviones de transporte civil aterrizan de forma automática en la mayoría de las situaciones, habría que tenerlos en cuenta al hablar de vehículos no tripulados.

En lo que estoy trabajando desde hace unos meses con un compañero del trabajo es en crear la -ya clásica- estructura para un quadcopter. Gracias a lo que ha avanzado la tecnología en motores R/C, es bastante económico hacer un vehículo volador con cuatro motores brushless y un controlador tipo Arduino.


Las características del sistema que hay que maximizar en principio son:
  • Duración del vuelo
  • Peso que es capaz de levantar
  • Dureza y tolerancia a los choques
  • Capacidades (GPS, cámara, acelerómetro, brújula, telemetría, etc.)
Lo que hay que minimizar es:
  • Peso de todo el sistema
  • Tiempo de respuesta (en general)
  • Coste
Un móvil moderno tiene las siguientes capacidades y características, por orden de importancia:
  • Peso reducido
  • Procesador de 300Mhz-1Ghz
  • Puerto de comunicación USB
  • Conexión GPRS/UMTS
  • Batería de larga duración
  • Acelerómetro de tres ejes
  • Brújula
  • GPS
  • Altavoz
  • Pantalla gráfica
  • Dispositivo de almacenamiento
  • Cámara de fotos y vídeo
  • Cierta dureza
  • Micrófono
Es una elección lógica, por lo que no soy el primero en pensar que es un controlador perfecto para un UAV. Si elegimos un móvil Android para el proyecto, dado que es Open-Source y se basan en hardware potente, el equipo parece tener un potencial impresionante (y bastante divertido).

Temas resueltos:
  • Aunque la electrónica de control y comunicaciones se realice en el móvil, un controlador externo basado en Arduino (con chip AVR) deberá lanzar las órdenes a los motores.
  • Desde Android se cambian los parámetros de vuelo, no se controlan directamente los motores.
  • La comunicación con el móvil se hace por GPRS/UMTS o Wi-Fi indistintamente.
  • Aunque se cuente con un GPS, el control se debe hacer en base a datos de un sensor de altura o barométrico, externo al sistema.




Los asuntos que aún hay que tratar son (algo así como un TO-DO List):
  • Habilitar la comunicación serie en el móvil, modificando el kernel del móvil: http://code.google.com/p/android-serialport-api/ y http://forum.xda-developers.com/archive/index.php/t-496976.html
  • Crear el circuito interfaz entre móvil y el controlador externo. http://www.instructables.com/id/Android_G1_Serial_Cable/
  • Dotar al software de prioridad suficiente en el móvil para evitar que otras aplicaciones lo saturen
  • Conseguir un quadcopter totalmente funcional radiocontrolado con Arduino y alguno de los proyectos libres disponibles:
  • Probar si el acelerómetro del móvil es suficientemente:
    • Sensible
    • Rápido detectando cambios,
    • Rápido comunicándose con el software
    • Rápido comunicándose con la Arduino
    Puesto que es bastante posible que falle en alguno de estos pasos, habrá que tener en cuenta la posibilidad de adaptar un acelerómetro externo conectado directamente a la Arduino.
  • Crear un protocolo de comunicaciones que admita comandos desde un portatil como:
    • Ir a un punto con el GPS
    • Pararse, manteniendo una altura.
    • Tomar una foto
    • Empezar un vídeo
    • Terminar un vídeo
    • Calibrar a 0
    • Aterrizar
    • Desplegar un paracaídas (por qué no)
  • Crear un sistema de telemetría que envíe datos por el mismo canal de comunicación al portatil.
    • Datos del GPS
    • Datos del acelerómetro
    • Vídeo en tiempo real
Nota sobre licencias: todas las fotos son CC de fuentes mencionadas y vinculadas en el post.