Ponencia del seminario «Aeronaves piloteadas a distancia» Buenos Aires, 20 de Mayo 2015, Universidad del Salvador.
RPAS: ASPECTOS TÉCNICOS Y OPERACIONALES
Por Rafael Teijo Gundin
El objetivo de este artículo es conocer unas pinceladas básicas sobre los aspectos técnicos y operacionales de los RPAS.
Introducción.
Desde los primeros momentos de su existencia el ser humano ha tenido el deseo de volar. Quizás los primeros elementos voladores construidos por el hombre hayan sido las cometas, hace ya más 3000 años en China. Luego la técnica permitió construir máquinas voladoras, como los globos aerostáticos de los hermanos Montgolfier o los planeadores de Otto Lilienthal. Luego llegaron las máquinas propulsadas a motor de los hermanos Wright, con las que consiguieron hacer los primeros vuelos propulsados mecánicamente.
Pero ya desde los primeros momentos se vio que volar era un asunto muy peligroso. Hay que recordar que el propio Otto Lilienthal murió en un accidente aéreo. Y por el camino han quedado muchos otros entusiastas y genios aeronáuticos.
Así es como el hombre empezó a buscar la manera de controlar a distancia ese aparato volador, sin poner en peligro la vida de su piloto.
Esto solo fue posible gracias al desarrollo de la radio y sus aplicaciones.
Al sacar al piloto de la cabina se pueden realizar de forma segura misiones de alto riesgo, con el único inconveniente de perder el aparato.
Por ejemplo el sobrevuelo de volcanes en erupción, zonas de guerra, fumigaciones, lucha contraincendios etc.
Así es como nacen los RPAS, En definitiva, los RPAS son aeronaves que están pilotados remotamente que se usan para obtener un servicio.
Ya las palomas ya eran usadas durante la primera guerra mundial como soporte para cámaras de fotos y así espiar a las tropas enemigas. ¡Fueron los primeros RPAS de carne y hueso!
Los RPAS no son algo nuevo o una novedad del siglo 21, han evolucionado en paralelo a la aviación convencional, pero ahora tienen un gran auge gracias a ciertos factores técnicos que han permitido su desarrollo.
Pero, ¿Qué son los RPAS?
Son lo que popularmente se conoce como drones. Pero su nombre correcto es RPAS.
También podríamos aceptar llamarlos UAS (Unmanned Aerial System), nomenclatura que todavía se usa en Estados Unidos de América y Canadá.
A día de hoy los RPAS se asocian a esos aviones no tripulados que sobrevuelan zonas de guerra, vigilan el terreno cámaras y radares, y que alguna vez van artillados y lanzan misiles.
Pero los RPAS son mucho más que eso.
Los RPAS evolucionaron en el ámbito militar, donde disfrutan de fondos económicos prácticamente ilimitados para su desarrollo. Ahora esta tecnología la recoge la industria civil, es una industria nueva, pero que ya mueve 7000 millones de dólares al año a nivel mundial y se espera que su volumen de negocio aumente año tras año.
Actualmente los países que lideran el desarrollo de los RPAS a nivel mundial son EEUU e Israel, por sus potentes industrias militares, y China, como fabricante de componentes de todo tipo.
En Europa, Francia y Reino Unido llevan la delantera a otros países. Y tienen esta ventaja porque ya disfrutan de cierta normativa legal que les permite su desarrollo con un marco jurídico adecuado.
¿Qué es un RPAS?.
RPAS es la definición que ha tomado OACI para referirse a cualquier aeronave que esté pilotada remotamente.
Se trata de una aeronave que está entre medias de una aeronave de aeromodelismo y una aeronave totalmente autónoma. Cabe destacar que OACI no considera oportuno legislar sobre este tipo de aparatos totalmente autónomos.
Por sus siglas en inglés, RPAS es Remotely Piloted Aircraft System.
Es decir, y para que nos entendamos en español, es un Sistema de Aeronave Pilotada Remotamente.
Analizando su nombre, esto significa: Es un sistema, ya que está formada por varios elementos. Hasta ahora el elemento central de la aviación era una aeronave, pero ahora además existen otros elementos necesarios para conformar un RPAS.
Está basado en una aeronave, de cualquier tipo, pues así está definido por OACI en su circular 328 y es una aeronave que está pilotada, es decir, no es autónoma, siempre tiene que haber un piloto que controle el discurrir del vuelo de la aeronave. Por tanto no es un robot, al que se le programa un trabajo y se deja desatendido y que está pilotada remotamente, es decir, el piloto no está físicamente con la aeronave.
Veamos cuáles son las TRES PARTES fundamentales que conforman este SISTEMA.
Primero tenemos una aeronave, del tipo que sea, avión, helicóptero, dirigible, o un multicóptero, aeronave que ha sido el gran revolucionador de esta industria.
Para los RPAS, el tamaño de la aeronave no importa. Pueden ser grandes o pequeños, pueden usar cualquier tipo de fuente de energía. Pueden tener cualquier tipo de planta de potencia. Pueden volar bajo o alto, rápido o lento. No hay ninguna limitación a la hora de determinar qué es un RPA.
El segundo elemento de un RPAS es la estación de control. El piloto no está en la aeronave, pero sigue necesitando una forma de controlarlo. Este medio de control, puede ser un teléfono móvil o un tablet con una aplicación, un PC con un software específico, un mando diseñado ad hoc o una representación de una cabina de avión convencional.
Aquí surgen los primeros problemas, ya que no hay un proceso homologado para certificar este tipo de mandos. ¿Quién garantiza que la aplicación de ese móvil funciona adecuadamente? ¿O que el ordenador no tiene un virus, que provoque un fallo del ordenador durante el vuelo? ¿Quién vigila que esa “cabina” cumple unos requisitos mínimos de ergonomía?
Por ultimo tenemos el elemento de Command and Control. Como el piloto y su mando no están físicamente en el mismo sitio que la aeronave tiene que existir un medio de comunicación que transmita las órdenes del piloto a la aeronave y que además transmita datos desde la aeronave al piloto. En la aviación convencional esta información se transmite desde la cabina a los mandos de vuelo mediante cables y poleas. En los RPAS se emiten ondas de radio que transmiten esa información. Este canal de comunicación puede ser de cualquier tipo o protocolo, bluetooth o WiFi, canales de radio en distintas frecuencias, o incluso transmisiones vía satélite. Y esto supone otro problema añadido. ¿Cómo se garantiza la seguridad de estas comunicaciones?, ¿o que no interfieren o son interferidos por otros aparatos o transmisiones, de forma intencionada o no?. Debería ser un sistema fiable y seguro de comunicación entre piloto y aeronave, que cumplan con estándares definidos, a prueba de interferencias ilícitas, interferencias electromagnéticas… Y de acuerdo con normativas ya existentes sobre el espectro radioeléctrico; con protocolos concretos de actuación en caso de pérdida de señal o contacto.
Como vemos un RPAS es un sistema de tres elementos que se unen y que puede dar lugar a infinitas combinaciones. Por ejemplo, un RPAS puede ser un avión de 50 mts de envergadura controlado desde un bunker vía satélite. O un multicóptero controlado con un móvil por bluetooth.
Cada uno de estos los elementos tienen sus propios problemas, pero ahora al formar un sistema, los problemas se multiplican exponencialmente. ¿Cómo se certifica el conjunto de los tres elementos?. Y ¿quién garantiza que ese aparato está diseñado y construido con arreglo a ciertos estándares?. ¿Cómo debe ser la instrucción en Vuelo de este aparato?
En esto es en lo que se está trabajando hoy en día a distintos niveles administrativos.
Para qué sirven
En general se observa que los RPAS vienen a sustituir a la aviación convencional o crear áreas de negocio que se relacionan con lo que se ha dado en llamar las tres D´s.:
Dirty Jobs: Trabajos sucios, que no son agradables, en los que el ser humano no se quiere ver involucrado, como trabajos en zonas remotas, escombreras, ambientes extremos..
Dull: Trabajos repetitivos, tediosos, que requieren un gran consumo de tiempo. Como tomar secuencias de fotos de un mismo punto para ver por ejemplo la evolución de una obra, vigilancia de perímetros de seguridad; búsqueda y salvamento en la parte de búsqueda.
Dangerous: Aquellos trabajos que tienen peligro para la vida humana: investigación en volcanes, huracanes, inspecciones en plataformas offshore, fumigación de productos tóxicos o en mediciones de niveles de radiación como ya ocurrió en Fukushima.
Pero a día de hoy y centrándonos en la Aviación civil, ¿Cómo se usan los RPAS?
El tipo de RPAS y misión a realizar más común es un multicóptero con una cámara que se usa para realizar fotografía o vídeo. El 98% de todas las operaciones de RPAS civiles en el mundo a día de hoy son de estas características. Pero dando que las posibilidades técnicas son ilimitadas, a la hora de legislar se tendría que pensar en todos los tipos RPAS.
Para empezar hay que distinguir si su uso es de tipo privado o comercial. Es decir, pueden ser individuos que usan un RPAS para su disfrute personal o empresas que venden un servicio usando un RPAS.
Algunos ejemplos: fotografía o cine, vigilancia de líneas eléctricas, oleoductos, gaseoductos, mediciones topográficas, control de cultivos. Todos estos trabajos se hacen a día de hoy con aviones y helicópteros. Y además se podrán realizar otros que hasta ahora eran imposibles de hacer con la aviación convencional y a una fracción del precio. Todos estos trabajos dependen del sensor a utilizar, lo que se llama “la carga de pago” y el procesamiento de la información obtenida por este sensor para obtener el resultado deseado por el usuario o cliente.
Operación
Pensemos en un operador de RPAS que pretende usar su aeronave para cargar una cámara con la que quiere obtener imágenes de un terreno.
Sea cual sea la complejidad del RPAS y su carga de pago, todo operador que pretenda realizar un vuelo debe tener en cuenta una serie de aspectos operativos que para una persona ajena al mundo de la aviación son totalmente nuevos.
En primer lugar debe tener una especial atención a las condiciones meteorológicas en las que pretende usar su RPAS. Estas deben estar dentro de los límites operativos del RPAS que vienen reflejadas en su manual de operaciones.
En segundo lugar debe realizar un estudio de la zona en la que pretende volar, para saber si es un espacio aéreo adecuado para el vuelo que pretende realizar, si le afectan zonas prohibidas, está de cerca de aeropuertos.
Un vez en la zona de vuelo se tiene que analizar las características geográficas de la zona, peligros como líneas de alta tensión, viviendas, aglomeraciones humanas, etc
Es decir, debe tener una idea de por donde pretende circular.
Se tendrá especialmente en cuenta si el vuelo se va a realizar manteniendo el contacto visual entre el operador y la aeronave (Vuelo en línea de visión) o si por el contrario la aeronave se va alejar tanto que el operador pierda el contacto visual (Vuelo más allá de línea de visión).
Se debe realizar una inspección pre-vuelo del aparato para determinar si está en condiciones óptimas de acuerdo con el manual de mantenimiento.
También es fundamental tener un plan de vuelo en el que venga reflejado qué es lo que se va a realizar durante el vuelo. Este proceso se puede hacer en un papel o en un software específico más avanzado. Pero lo más importante es que sirva de guía para actuar en caso de un incidente durante el vuelo.
Todo esto servirá al piloto para tener una conciencia situacional del ambiente en el que va a volar.
Después se realizaría el vuelo para cumplir la misión que se desea y obtener la información que buscamos.
Por último solo quedaría recoger el RPAS según el manual para su correcta estiba.
Todo esto es lo que hace un piloto de aviación convecional antes de salir a volar. Se ayuda de listas de chequeo de acuerdo con cada fase que se ha mencionado para no olvidarse ningún detalle. Y se hace así porque la vida del piloto está en juego. En el mundo de los RPAS, algunas veces no se tiene la conciencia del peligro que supone una aeronave en vuelo. En Internet se pueden ver multitud de vídeos en los que se no se cumplen estas sencillas reglas con resultados de lo más desastroso.
Y es que lo más un probable es que un usuario particular compre su RPAS por Internet y según le llega a casa por correo se ponga a armarlo sin leer su manual de instrucciones y salga a la calle a volarlo sin tan siquiera plantearse que está usando un espacio aéreo compartido con otros tráficos y con una regulación que debería observar.
Por otra parte, un usuario profesional debe cumplir con unas normativas más exigentes en cuanto a la profesionalidad de su operación, niveles más estrictos de seguridad y una planificación más exhaustiva. Además en relación al nuevo concepto de seguridad reflejado en el Anexo 19 de OACI, un operador de RPAS debe tener implementado un SMS (Safety Management System) de acuerdo a las necesidades y características de la operación. Por último debe ser responsable de que su personal tenga las licencias y certificados necesarios en vigor.
Otro factor importante es la problemática de los factores humanos, la relación humano-máquina considerando la carga de trabajo.
Hay que estudiar la interacción entre el RPAS, su carga y la misión a realizar. Se tendrá que definir un protocolo de actuación y trabajo que estudie las limitaciones de esta relación. Hay que definir manuales de operación del RPAS que cubran aspectos básicos de forma de trabajo, seguridad e higiene.
¿Puede el piloto de RPAS manejar además la carga de pago?. Dependerá de la complejidad del RPAS y de la tarea a cumplir. Quizás sea necesario incluir en la tripulación del RPAS un operador de la carga de pago como ya ocurre en las operaciones militares.
Y una vez más, ¿quién certifica esto?, ¿quién lo controla?
Por qué ahora son tan populares
Las razones de la popularidad y desarrollo actual de los RPAS son muchos, pero podemos citar estas entre otras.
El desarrollo de las baterías de ión-litio que proporcionan una gran cantidad de energía en poco espacio y que se pueden reutilizar muchas veces, componentes electrónicos cada vez más potentes, cada vez más baratos y cada vez más fáciles de comprar, accesible a todo tipo de público; mandos de control intuitivos y con multitud de automatismos que permiten un control fácil de la aeronave; ya no son necesarios conocimientos de aerodinámica para volar un avión. Son aparatos muy versátiles, que se adaptan a una misión en concreto, pero se pueden adaptar a otra cambiando el sensor.
Problemas y Peligros
Como vemos, hay muchas interrogantes por el camino. Y esto se traduce en problemas y peligros asociados al uso de los RPAS.
Estos problemas incluyen el uso del RPAS para fines ilegales como el contrabando, la falta total de cultura aeronáutica de sus usuarios, tanto individuales como profesionales, vulneraciones de la privacidad y espionaje, accidentes provocados su uso inadecuado…
Pero además de estos problemas hay que añadir los propiamente aeronáuticos. Como por ejemplo
la integración de los RPAS en el espacio aéreo actual, el uso conjunto de aeropuertos y la separación con otros tráficos y todo esto sin restringir el tráfico convencional y cumpliendo la normativa ya existente.
Otro apartado importante es el SAFETY. Hasta ahora no se ha desarrollado un sensor que sustituya al ojo humano y que permita a los RPAS operar en condiciones similares a los vuelos bajo reglas de vuelo visual.
También aspectos relacionados al safety, que protejan en caso fallo de comunicaciones o en caso de accidente o como llevar a cabo una terminación segura del vuelo durante una operación de emergencia.
Debido a la falta de cultura de los usuarios de RPAS, estos no son conscientes de que cuando tienen un accidente con un RPAS deben reportarlo a la autoridad competente.
Problemas relacionados con SECURITY o como impedir una interferencia ilícita del mando de control o de la señal (robo del mando de control, bloqueo de señal GPS);
o cómo introducir redundancias en el control y vigilancia del vuelo, o un canal de comunicación alternativo.
También hay que buscar métodos para reducir la latencia en las comunicaciones entre aeronave y mando.
Por último tenemos los problemas “legales” del asunto.
Como los RPAS son difíciles de clasificar, es difícil asignarle una regulación adecuada. La clasificación de RPAS se puede hacer siguiendo diversos criterios. Por ejemplo si su uso es privado o profesional; el tipo de aeronave; la distancia a la que vuela en relación con el piloto; el peso de la aeronave o su densidad. En la Unión Europea, tras la Declaración de Riga sobre integración de los RPAS, se han definido 3 categorías dependiendo del tipo de operación independientemente de otros factores: open category, specific category y restricted category.
No hay un proceso de certificación para RPAS en su conjunto, solo para sus componentes.
Los pilotos de RPAS no tienen programas de instrucción oficiales, no hay licencias o títulos reconocidos internacionalmente.
Los seguros no se quieren involucrar con una industria que no está regulada, de la que no hay estadísticas. Como no saben cuál es el riesgo no pueden calcular que prima cobrar.
Por esto es importante que los estados tengan una normativa.
Con normativa en vigor se pueden desarrollar negocios basados en RPAS.
Se inicia un círculo muy importante:
Los estados se deben involucrar y desarrollar la normativa sobre RPAS; los usuarios se deben comprometer en mejorar su educación y la calidad de sus operaciones; las compañías de seguros deben colaborar para iniciar el círculo.
Y deben colaborar porque les interesa ya que los RPAS suponen un aumento de los riesgos sobre los aviones y helicópteros que YA tienen asegurados.
Así se competa el circulo: estados una normativa en vigor y una supervisión adecuada tendrán un índice riesgo más bajo para los agentes aseguradores. Así los seguros podrán ser más bajos, lo que promoverá que los usuarios quieran asegurar sus RPAS.
También existe un grave problema de intrusismo laboral, tanto de RPAS en los negocios de la aviación convencional como de usuarios particulares en los negocios de empresas de RPAS.
Por último, esta industria evoluciona de forma muy rápida, el ciclo de vida de un producto de RPAS es de pocos meses, en contra de lo que ocurre en la aviación convencional. Los RPAS se diseñan, producen y venden en semanas integrando los últimos avances tecnológicos. La legislación siempre va por detrás de la técnica.
Objetivos de una posible legislación sobre RPAS
El objetivo debe ser disfrutar de una legislación sobre RPAS, no para restringir esta industria, si no para poder controlar y garantizar la seguridad.
Para esto ya se han dado los primeros pasos y se trabaja en distintos niveles: OACI ha publicado la circular 328 sobre RPAS, la Unión Europea publicó su mapa de ruta para la integración de los RPAS en el espacio aéreo europeo y recientemente se publicó el Manual de RPAS de OACI, el Documento 10019. Además muchos paises ya tienen su propia normativa específica sobre el tema.
Con esto se debería desarrollar: primero la integración segura y ordenada de los RPAS en el espacio aéreo sin restringir las capacidades actuales del sistema ATC; y segundo una normativa lo más armonizada posible, que sea flexible para adaptarse a la evolución de la industria y no quedarse atrás, próxima al usuario final y proporcional según el tipo de operación a realizar.
Sin duda alguna los RPAS contribuirán al desarrollo y bienestar de la humanidad.
Pero deben integrarse de forma correcta, ordenada y manteniendo los niveles de seguridad ya alcanzados por la aviación convencional.
Lo que se pretende es construir un edificio normativo en torno a los RPAS. Este edificio se conforma de varios elementos.
Primero debemos tener en cuenta que ya existe un mercado sobre RPAS amplio y con gran volumen de negocio y que está pidiendo a gritos una regulación.
Asimismo es necesario afianzar la confianza de la sociedad en esta nueva aviación, que aleje los fantasmas de su uso inadecuado.
Primero debemos desarrollar un pilar Normativo. Este pilar es el que debe proporcionar las herramientas necesarias para conseguir nuestros objetivos.
Pero también es necesario que los usuarios de RPAS tengan la educación y conocimientos necesarios para el correcto uso de los RPAS, apoyándose en asociaciones de usuarios o gremiales y basándose en los parámetros dictados por la legislación.
Tercero, los estados o sus agencias correspondientes, deben tener capacidad supervisora de las normas establecidas.
Y también capacidad sancionadora de las conductas y comportamientos inadecuados de los usuarios irresponsables.
Solo así se podrá desarrollar la aviación del Siglo 21 y proteger de forma adecuada a la sociedad.
