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NASA - Hoja Del Hecho de la NASA Dryden - Sistema Inteligente de Control de Vuelo
August 21, 2007
 
 

Sistema Inteligente de Control de Vuelo

El proyecto de investigación de vuelo Sistema inteligente de control de vuelo (IFCS), del Centro de Investigaciones de Vuelo Dryden de la NASA, se estableció para explotar un revolucionario avance tecnológico en los controles de vuelo de las aeronaves, que puede optimizar eficientemente el desempeño de las aeronaves, tanto en condiciones normales como cuando ocurran desperfectos. El IFCS está diseñado para incorporar conceptos de red neural en el software de control de vuelo, de modo de posibilitar que el piloto mantenga el control y aterrice sin riesgos una aeronave que haya sufrido un desperfecto en una superficie de control o tenga la estructura dañada.

F-15B IFCS in flight El daño en una estructura o en la superficie de control principal obstaculiza la integridad de diseño del sistema de control de vuelo de la aeronave, ocasionando que los sistemas de control tradicionales se vuelvan prácticamente inútiles. El equipo de IFCS ha integrado innovadoras tecnologías de red neural con algoritmos de control de última generación, para identificar y responder correctamente a los cambios en la estabilidad y características de control de la aeronave, y poder hacer un ajuste inmediatamente para mantener el mejor desempeño de vuelo posible durante un desperfecto inesperado. El software de red neural adaptado "aprende" las nuevas características de vuelo, a bordo y en tiempo real, ayudando de este modo al piloto a mantener o recobrar el control y evitar un accidente potencialmente catastrófico.

El objetivo principal del proyecto es desarrollar sistemas de control de vuelo adaptativos y que toleren defectos, a fin de llegar a niveles de seguridad y supervivencia sin precedentes, tanto para las aeronaves civiles como militares. El proyecto IFCS es representativo del tipo de investigaciones de vuelo llevados a cabo por la NASA con el objeto de explorar nuevas tecnologías de control, uniendo los controles de vuelo inteligentes con estructuras adaptativas para expandir el desempeño y las capacidades de la aeronave.

La aeronave utilizada como banco de pruebas por el IFCS es un McDonnell-Douglas NF-15B Eagle muy modificado, que se voló previamente en el proyecto de Tecnología de Control Avanzada para Vehículos Integrados (Advanced Control Technology for Integrated Vehicles) del Centro Dryden de la NASA, desde 1996 hasta 1999.

Los resultados de las pruebas de vuelo serán utilizados en una estrategia general, destinada a incorporar la tecnología de control de vuelo basado en red neural en los diseños de los nuevos sistemas aeroespaciales. Serán consideradas muchas clases de vehículos a medida que se presenten las oportunidades, incluyendo aeronaves de carga, comerciales, de combate, no tripulados y aeronaves espaciales.

El objetivo final del proyecto IFCS es desarrollar y demostrar un sistema de control de vuelo, directo y adaptativo, basado en red neural. El enfoque adaptativo directo incorpora redes neurales que se aplican directamente al informe de errores del sistema de control de vuelo, para proporcionar ajustes que mejoren el desempeño de la aeronave tanto durante vuelos normales como con defectos en el sistema. Un objetivo secundario es desarrollar los procesos de verificación y validación de las redes neurales para su uso en aplicaciones críticas de vuelo.

Las pruebas de vuelo preliminares de una red neural IFCS, que fue preentrenada para la base de datos aerodinámica del NF-15B, se efectuaron en la primavera de 1999. Estas pruebas validaron las porciones no aprendidas del concepto Generation I de IFCS. A medida que la aeronave volaba, la red neural preentrenada proporcionó las mejores estimaciones de estabilidad y características de control, basadas en la información de los túneles de viento. El algoritmo de control de IFCS utilizaba esta información para ajustar las configuraciones de control, con el objeto de estabilizar el sistema y proporcionar características específicas de vuelo.
 

Pruebas del Generation I de IFCS

Las pruebas de vuelo del Generation I de IFCS, efectuadas en 2003, utilizaron algoritmos de a bordo para identificar cambios en las características aerodinámicas. Se utilizó una Red Neural para organizar y trazar un mapa de estos cambios aerodinámicos, que proporcionó esa información al sistema de control de vuelo. El sistema de control de vuelo utilizó esta información para estabilizar la aeronave y proporcionar características específicas de vuelo. El sistema Generation I voló con una curva abierta. Antes de los vuelos Generation I, en el 2002 se efectuaron vuelos para la reducción de riesgos que proporcionaron información para desarrollar y perfeccionar el sistema, antes de las verdaderas pruebas IFCS.

IFCS parts locations

Pruebas del Generation II de IFCS

Las pruebas de vuelo del Generation II de IFCS permitirán que las redes neurales tengan más control directo del vehículo, trabajando junto con el controlador de vuelo para solucionar cualquier desperfecto. La red neural será más bien un colega del sistema de control de vuelo.

El desempeño de este sistema será comparado directamente con el desempeño del Generation I. Se espera que el sistema Generation II proporcione una respuesta más rápida ante desperfectos simulados.

El sistema Generation II es un sistema adaptativo directo, que aplica correcciones continuamente y aprende de la observación del efecto general sobre el desempeño. Debido a que el sistema está más estrechamente integrado dentro del controlador de vuelo, requiere avances en las técnicas de los sistemas de aprendizaje de calificación de vuelo.

De manera similar a los trabajos previos sobre reducción de riesgos de IFCS, los vuelos de reducción de riesgos se efectuaron a principios de 2005, como preparación para las pruebas del Generation II.

El proyecto IFCS es un esfuerzo de colaboración entre el Centro de Investigaciones de Vuelo Dryden de la NASA, el Centro de Investigaciones Ames de la NASA de Moffett Field, California, Boeing Phantom Works, de St. Louis, Missouri, el Instituto para la Investigación Científica de la Universidad de West Virginia, de Fairmont, West Virginia, y el Instituto de Tecnología de Georgia.
 

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Page Last Updated: August 21st, 2013
Page Editor: NASA Administrator