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Congreso sobre las Aplicaciones de los DRONES a la Ingeniería Civil 24 - 25 enero 2018

LA CERTIFICACION MILITAR DE UAS/RPAS

Dr. Rafael González Armengod Ingeniero Aeronáutico Director del Departamento de Materiales y Estructuras [email protected]


Índice INTRODUCCION CERTIFICACION MILITAR DE UAS

General Ala FIJA

• STANAG 4671 • STANAG 4703

Ala ROTATORIA • STANAG 4702 • STANAG 4746


A diferencia de la CALIFICACION, que no es más que una evaluación del grado de cumplimiento de la Especificación de un sistema, en el proceso de CERTIFICACION se evalúa la adecuación para el vuelo seguro, dentro de la envolvente de diseño, de una Plataforma aérea. En dicho proceso el Solicitante del Certificado, tiene que aportar “evidencias”, es decir, declaraciones, cálculos, ensayos, etc, que demuestren, a satisfacción de la Autoridad de Aeronavegabilidad, el cumplimiento del Código de Aeronavegabilidad que ha condicionado, desde el principio, el diseño del Sistema.

INTRODUCCION (1)


INTRODUCCION (2)

Obviamente para garantizar la SEGURIDAD EN VUELO NO basta únicamente con garantizar la idoneidad de la Plataforma ó del SISTEMA (RPAS/UAS).

Hay que considerar también los factores humanos y los ambientales.

Y, OBVIAMENTE,


INTRODUCCION (3)

ESTACION DE CONTROL EN TIERRA

PLATAFORMA

TELECOMANDO &

TELECONTROL

…………… En el caso de los UAS/RPAS, los Requisitos de Aeronavegabilidad incluidos en el Código seleccionado se aplican al Sistema UAS COMPLETO es decir, tanto la Plataforma Aérea (UAV) como a la Estación de control en tierra (UCS) y al Radio-enlace que los une ó “Datalink” y otros medios de comunicación y auxiliares (si los hubiere) y “apuntando” hacia su plena integración en el espacio aéreo libre..


UCS

UAVs

Contenedores Antenas auxiliares Catapulta

SISTEMA “SIVA”

INTRODUCCION (4)


CERTIFICACION MILITAR (1)

Certificación MILITAR


En el ámbito militar, los EE.UU. y también los países mas avanzados europeos redactaron, a partir de los años 20´s , Códigos específicos para aeronaves tripuladas (HIAD, MIL, AvP, Air, BVF, etc ) y con el tiempo se hizo necesaria, en el ámbito de la aviación civil, la armonización de criterios de Certificación (JAA), mientras que en ámbito militar ese proceso ha sido mas lento ya que este progresa por obsolescencia de las Normativas nacionales y por la participación en los Programas Internacionales (Tornado, Eurofighter, A400, etc).



En el caso de los UAS/RPAS esta armonización ha sido evidente desde el principio en el ámbito militar y esta siendo impulsada por la OTAN, quien ha aplicado los mismos criterios habituales de Normalización de material de defensa, es decir,

MEDIANTE NORMATIVA “STANAG”



CERTIFICACION MILITAR (4) En el ámbito MILITAR, en España estamos trabajando de acuerdo a la doctrina contenida en el REGLAMENTO DE AERONAVEGABILIDAD DE LA DEFENSA y con los requisitos incluidos en los Códigos “STANAG” aplicables, es decir:

STANAG 4671, aplicable a UAS con UAV de ALA FIJA y con MTOW entre los 150 y 20.000 Kg.

STANAG 4703, aplicable a UAS con UAV de ALA FIJA y con MTOW igual o inferior a los 150 Kg.

STANAG 4702 , aplicable a UAS con UAV de ALA ROTATORIA y MTOW entre 150 y 3175 Kg.

STANAG 4746, aplicable a UAS con UAV de ALA ROTATORIA y con MTOW igual o inferior a los 150 Kg.


STANAG 4671

UAV Systems Airworthiness Requirements (USAR) for North Atlantic Treaty Organization (NATO) Military UAV Systems

STANAG 4671 (1)


STANAG 4671 (2) La creación de la Norma fue impulsada desde el NATO-FINAS (“Flight in Not Segregated Air Space “) quien puso a trabajar a las Autoridades de Certificación de las diferentes naciones de las naciones en la iniciativa USAR (“UAV Systems Airworthiness Requirements”) liderada por inicialmente por Francia y finalmente por los EE.UU. Lógicamente, este Grupo arrancó de un punto de partida: la CS-23 “NORMAL, UTILITY, ACROBATIC AND COMMUTER CATEGORY” que era de Código Unificado más cercano al problema desde el punto de vista de la Plataforma, si bien, el segmento de tierra y la conexión entre ambos NO estaban cubiertos en esta Norma. El objetivo estaba claro: NO pedir un nivel de seguridad en vuelo ni mayor ni menor que el exigible a las aeronaves de aviación general.


STANAG 4671 (3) La STANAG 4671, denominada “USAR” consta, análogamente a la CS-23 en la que se inspira, de 2 Volúmenes:

BOOK 1: que contiene el Código de Aeronavegabilidad, respetando párrafo a párrafo la numeración de la CS-23 en las Subpartes comunes, introduce las nuevas Subpartes (H y I) y mantiene 4 Apéndices. BOOK 2: que contiene el conjunto de material Interpretativo (AMCs “Acceptable Means of Compliance”) habituales en la Normativa CS.


STANAG 4671 (4) La primera Edición de la Norma se consolidó en Agosto de 2009 poniéndose, inmediatamente, en circulación para la ratificación por las diferentes naciones.

En España pasó a ser de obligado cumplimiento a partir del día 20 de Julio de 2011, en que apareció la disposición del DIGAM publicada en el BOE.


STANAG 4671 (5) MANTIENE CRITERIOS AERONAUTICOS TRADICIONALES

Como, p.e.

CALIFICACION AERONAUTICA DE EQUIPOS Y SISTEMAS CALIFICACION AERONAUTICA DE METODOS DE FABRICACION REBAJA (MUY POCO) LOS NIVELES DE SEGURIDAD EXIGIBLES ELIMINA REQUISITOS DE ACONDICIONAMIENTO INTERIOR

INTRODUCE CRITERIOS AERONAUTICOS TRADICIONALES PARA LA ESTACION DE TIERRA Y EL DATALINK

EXIGE CALIFICACION AERONAUTICA PARA LOS EQUIPOS ELECTRONICOS E INFORMATICOS DE LA ESTACION DE TIERRA

ES MUY EXIGENTE EN LA SEGURIDAD DE LA COMUNICACIONES


STANAG 4671 (6)

CS-23 v.s.STANAG 4671 Frente a los 379 REQUISITOS a considerar y a los cuales hay que asignar un MEDIO DE CUMPLIMIENTO de acuerdo con CS-23, se requiere considerar 397 de la STANAG 4671, es decir, el esfuerzo y la carga de trabajo de la certificación es del mismo orden en ambos casos.


STANAG 4703 (1)

STANAG 4703


STANAG 4703 (2)

Al contrario que en el ámbito CIVIL, en el que por parte de la Autoridades Europeas se considero que los UAS cuyo UAV tenían un MTOW ≤ 150 Kg caían fuera de las competencias de la EASA y, por lo tanto, no se considero necesario especificar ningún Código, en el ámbito militar (NATO) SI se consideró necesario, dada la gran proliferación en el mercado de Sistemas de estas características y por ser, en principio, de tecnología y precio mas accesibles que los grandes UAS.


STANAG 4703 (3)

La STANAG 4703 denominada USAR-Light, contrariamente a la 4671, no sigue el esquema ni el capitulado de ningún Código FAR o CS, sino que su principal referencia la constituyen los “ESSENTIAL REQUIREMENTS FOR CIVIL AVIATION AIRWORTHINESS” que constituyen el Anexo I de la Regulación Europea (EC) nº 216/2008 del Parlamento y Consejo Europeos de 20 de Febrero de 2.008.


STANAG 4703 (4) El Código tiene TRES Capítulos fundamentales: 1. INTEGRIDAD DEL SISTEMA, que contiene TODOS

los requisitos técnicos que debe cumplir el sistema material para poder ser aceptado para su certificación

2. OPERACIÓN DEL SISTEMA, que contiene los aspectos operativos del Sistema que afectan a la Aeronavegabilidad del mismo

3. ORGANIZACIÓN, que incluye los requisitos que debe cumplir toda Organización que pretenda fabricar y/o operar estos sistemas.


STANAG 4703 (5)

En total la STANAG 4703 incluye Requisitos que exigen 69 MOCs, además de los 8 Apéndices, para completar una Certificación de un nuevo diseño.

Además , si lo que se requiere es una Certificación de Tipo, al igual que en el ámbito Civil, donde se exige la calificación del Solicitante como Organización de Diseño Aprobada (DOA ó ROD) y, para producción en serie (POA ó ROP).


STANAG 4703 (6) Los OCHO Apéndices de la STANAG 4703 son:

1. Landing Conditions - Condiciones de carga de aterrizaje 2. Recriprocating Engines- Calificación de motores alternativos 3. Electric Engines – Calificación de motores eléctricos 4. Propellers – Calificación de hélices propulsoras 5. Hazard Reference System – Niveles de fiabilidad requeridos 6. Stability Response – Requisitos de estabilidad Lateral y Longitudinal

y de respuesta transitoria 7. Safety Management Plan – Aseguramiento del NO deterioro de la

seguridad en vuelo por acciones de la Organización 8. UAS con UAV de menos de 66 J (49 Lb x ft) de Energía Cinética Guía de Certificación


APENDICE 8 UAS con UAV de menos de 66 Julios de Energía

Contiene los apartados siguientes:

1. Design Usage Spectrum 2. General Requirements 3. Structures and Materials 4. Propulsion System 5. Systems and Equipment 6. Continuous Airworthiness

STANAG 4703 (7)


Ec = 66 J = cte

MTOW (Kg) Velocidad max. (m/s)

0.001 234.47

0.01 74.15

0.1 23,45

1 11,49

5 3,31

50 1,05

100 0.74

Las posibilidades reales de NO letalidad se reducen a un segmento muy pequeño

STANAG 4703 (8)


RW-UAS STANAG 4702 (1)

STANAG 4702 (for MTOW > 150 Kg)


Análogamente a como se hizo para el caso de Ala Fija en el caso de UAS con Plataforma de tipo Ala Rotatoria de mayor tamaño se usó como referencia de partida la Norma CS-27 (análoga europea de la FAR part 27), lo cual conduce al igual que en la STANAG 4671 a DOS Volúmenes:

Book 1: Código de Aeronavegabilidad Book 2: AMC

STANAG 4702 (2)


Ala Rotatoria En este caso es aun mas patente la dificultad que entraña certificar un UAS que un Helicóptero tripulado, y que puede llegar hasta un 43 % mas si se compara con un helicóptero tripulado de hasta 2 pasajeros, de uso diurno y deportivo, y con un MTOW inferior a 600 Kg (CS-VLR)

STANAG 4702 (3)


RW-UAS

STANAG 4746 (for MTOW ≤ 150 Kg)

STANAG 4746 (1)


Análogamente a como se hizo para el caso de Ala Fija pequeños (STANAG 4703), en el caso equivalente de Ala Rotatoria (STANAG 4746) se adaptó el formato y la referencia fundamental (es decir, los “Essential Requirements”del Consejo y Parlamento Europeos) . Casualmente el numero de MOC también es 69 aunque presenta dos Apéndices más

Terms and Definitions and Accronims & Abbreviations Turbine Engine Qualification Guide

STANAG 4746 (2)


Análogamente al caso de Ala Fija pequeños (STANAG 4703), también hay un Apéndice dedicado a plataformas con Energía de impacto igual o inferior a 66 J, con idéntico contenido

STANAG 4746 (3)

Unv. Harvard “ROBOFLY” (2b = 3 cm) MTOW =0.06 grs


CONCLUSIONES (1) La Certificación MILITAR de UAS en España se caracteriza por:

Aplicación de la misma filosofía contenida en el RAD. Pleno acuerdo con la OTAN, que esta demostrando tener un particular interés en UNIFORMIZAR criterios y Códigos entre las diferentes Autoridades de Certificación de los países miembros (STANAG 4671), incluso entre los UAV de menor tamaño (STANAG 4703) y los correspondientes de ala rotatoria (STANAG 4702 y 4746). En caso de micro-UAV cuyo fallo catastrófico NO pueda producir efectos letales, la preocupación se centra en la Calificación y Mantenimiento de vida en servicio durante la vida útil


CONCLUSIONES (2)

PERO, sobretodo, hay que tener en cuenta que ……………………


CONCLUSION FINAL ¡¡ Los UAS de uso militar deben ser CERTIFICADOS independiente mente de su tamaño !!

Northrop-Grumman X-47B, MTOW = 44,500 Lb

Unviversidad de Harvard “ROBOFLY” (2b = 3 cm) MTOW =106 mg


¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!

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