Equipado con tecnología de última generación para probar y evaluar sistemas de comunicación, navegación y vigilancia, el Pilatus PC-12 de la NASA realiza maniobras de toque y despegue sobre una pista en el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California, el 23 de septiembre de 2024. Los investigadores utilizarán los datos para comprender los escenarios de pérdida de señal de Vigilancia Dependiente Automática-Transmisión (ADS-B) para vuelos de taxi aéreo en áreas urbanas. Para prepararse para los vuelos de prueba ADS-B, los pilotos y la tripulación de Armstrong de la NASA y del Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, realizaron una serie de vuelos de familiarización. Estos vuelos incluyeron varias aproximaciones y aterrizajes, con énfasis en aviónica, trabajo aéreo a media altitud con virajes pronunciados, vuelo lento y demostraciones de pérdida.
NASA/Steve Freeman
A medida que taxis aéreos, drones y otras aeronaves innovadoras ingresan al espacio aéreo estadounidense, los sistemas que comunican la ubicación de una aeronave serán fundamentales para garantizar la seguridad del tráfico aéreo.
La Administración Federal de Aviación (FAA) exige que las aeronaves comuniquen su ubicación a otras aeronaves y al control del tráfico aéreo en tiempo real mediante un sistema de vigilancia dependiente automática por radiodifusión (ADS-B) . La NASA está evaluando actualmente la capacidad de un sistema ADS-B para evitar colisiones en un entorno urbano simulado. Utilizando el avión Pilatus PC-12 de la NASA , los investigadores están investigando cómo estos sistemas podrían manejar las demandas de los taxis aéreos que vuelan a baja altitud a través de las ciudades.
Cuando se opera en áreas urbanas, un desafío particular para los sistemas ADS-B es la cobertura de señal constante. Al igual que ocurre con la pérdida de señal de telefonía celular, los taxis aéreos que vuelan a través de áreas densamente pobladas pueden tener problemas para mantener las señales ADS-B debido a la distancia o a las interferencias. Si eso sucede, esos vehículos se vuelven menos visibles para el control del tráfico aéreo y otras aeronaves en el área, lo que aumenta la probabilidad de colisiones.
El piloto de la NASA, Kurt Blankenship, traza los planes de vuelo durante una sesión informativa previa al vuelo. Los pilotos, la tripulación y los investigadores del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California, y del Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland reciben información sobre el plan de vuelo para recopilar datos de señales de vigilancia dependiente automática por radiodifusión entre la aeronave y las estaciones de ping en tierra en el Centro Armstrong de la NASA. Estos vuelos son la primera actividad de investigación intercentros con el Pilatus-PC-12 en el Centro Armstrong de la NASA.NASA/Steve Freeman
Para simular las condiciones de un área de vuelo urbano y comprender mejor los patrones de pérdida de señal, los investigadores de la NASA establecieron una zona de prueba en el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California, el 23 y 24 de septiembre de 2024.
Los investigadores, que volaron en el Pilatus PC-12 de la agencia en un patrón de cuadrícula sobre cuatro estaciones ADS-B, recopilaron datos sobre la cobertura de la señal desde múltiples ubicaciones terrestres y configuraciones de equipos. Los investigadores pudieron determinar con precisión dónde se produjeron las interrupciones de la señal de las estaciones terrestres ubicadas estratégicamente en relación con la altitud del avión y la distancia a las estaciones. Estos datos informarán sobre la futura ubicación de estaciones terrestres adicionales para mejorar la cobertura de amplificación de la señal.
“Como todas las antenas, las que se utilizan para la recepción de señales ADS-B no tienen un patrón constante”, dijo Brad Snelling, ingeniero jefe del equipo de pruebas de vehículos para el proyecto Air Mobility Pathfinders de la NASA . “Hay ciertas áreas donde el terreno bloqueará las señales ADS-B y, dependiendo del tipo de antena y las características de la ubicación, también hay ángulos de elevación de vuelo donde la recepción puede causar cortes de señal”, dijo Snelling. “Esto significaría que necesitamos colocar estaciones terrestres adicionales en múltiples ubicaciones para potenciar la señal para futuros vuelos de prueba. Podemos usar los resultados de las pruebas para ayudarnos a configurar el equipo para reducir la pérdida de señal cuando realicemos futuras pruebas de vuelo de taxi aéreo”.
En el Centro de Operaciones Móviles del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California, el investigador de Movilidad Aérea Avanzada de la NASA, Dennis Iannicca, ajusta un tablero de control para capturar datos de Vigilancia Dependiente Automática-Transmisión (ADS-B) durante vuelos de prueba. Los datos se utilizarán para comprender los escenarios de pérdida de señal ADS-B para vuelos de taxi aéreo en áreas urbanas.NASA/Steve Freeman
Los vuelos de septiembre en el NASA Armstrong se basaron en pruebas anteriores de ADS-B en diferentes entornos. En junio, los investigadores del Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland volaron el Pilatus PC-12 y encontraron una señal ADS-B constante entre la aeronave y las antenas de comunicaciones montadas en el techo de la Instalación de Comunicaciones Aeroespaciales del centro . Los datos de estos vuelos ayudaron a los investigadores a planificar las pruebas recientes en el NASA Armstrong. En diciembre de 2020, los vuelos de prueba realizados en el marco de la Campaña Nacional de Movilidad Aérea Avanzada de la NASA utilizaron un helicóptero OH-58C Kiowa y estaciones ADS-B terrestres en el NASA Armstrong para recopilar información de señal de referencia.
La investigación de la NASA sobre las señales ADS-B y otros sistemas de comunicación, navegación y vigilancia ayudará a revolucionar el transporte aéreo de Estados Unidos. Los investigadores de Air Mobility Pathfinders evaluarán los datos de las tres pruebas de vuelo independientes para comprender las diferentes condiciones de transmisión de señales y el equipo necesario para que los taxis aéreos y los drones operen de manera segura en el Espacio Aéreo Nacional. La NASA utilizará los resultados de esta investigación para diseñar la infraestructura que sirva de apoyo a la futura investigación sobre comunicaciones, navegación y vigilancia de los taxis aéreos y para desarrollar nuevos conceptos similares a los de ADS-B para sistemas de aeronaves no tripuladas.
