‘Winglets digitales’ para rutas de vuelo en tiempo real nacidos de la tecnología de la NASA

Antes incluso de que los aviones lleguen a la pista, los pilotos deben presentar un plan para informar a los controladores de tránsito aéreo hacia dónde se dirigen y el camino que van a tomar. Sin embargo, cuando los aviones están en el aire, ese plan cambia a menudo. Desde turbulencias que causan incomodidad a los pasajeros y uso adicional de combustible hasta patrones climáticos inesperados que bloquean la ruta original, los pilotos tienen que pensar sobre la marcha e informar a los controladores de tráfico aéreo sobre cualquier modificación en sus rutas.

En el pasado, estos cambios tendrían que ocurrir repentinamente y con poco tiempo de anticipación. Pero a medida que los aviones se han vuelto más conectados digitalmente, las máquinas voladoras pueden aprovechar los datos adicionales que reciben, y una tecnología desarrollada por la NASA puede ayudar a los pilotos a encontrar el mejor camino en todo momento.

La NASA ha explorado métodos para mejorar la eficiencia de las aeronaves desde sus inicios. Entre las contribuciones más famosas de la agencia se encuentran los winglets, pestañas verticales vueltas hacia arriba en los extremos de las alas de los aviones que eliminan la turbulencia en la punta del ala y ahorran significativamente combustible. La eficiencia del combustible es fundamental para el futuro desarrollo de aeronaves, ya que no sólo mejora el rendimiento y el peso que puede transportar, sino que también reduce la cantidad de gases de efecto invernadero liberados a la atmósfera.

David Wing, investigador principal de gestión del tráfico aéreo en el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia, desarrolla sistemas avanzados de autonomía para aeronaves, que permiten a los operadores gestionar directamente las rutas de vuelo en cielos abarrotados. Se dio cuenta de que parte de la misma tecnología utilizada para rutas seguras también podría optimizar las rutas para vuelos que ya están en el aire. Permitir a los pilotos identificar una ruta mejor tan pronto como esté disponible podría ahorrar tiempo y dinero.

«El control del tráfico aéreo está ahí para mantener el avión separado de forma segura de otros aviones», dijo Wing. «Entonces, el truco es, cuando necesites cambiar tu ruta, ¿qué ruta solicitas y cuánto te ahorrará?»

Bajo el liderazgo de Wing, la NASA desarrolló Solicitudes estratégicas de tripulación aérea conscientes del tráfico (TASAR), un software que los pilotos y los equipos de operaciones terrestres pueden utilizar para encontrar mejores rutas en tránsito. TASAR utiliza un algoritmo genético, un sistema de aprendizaje automático que encuentra la respuesta óptima comparando cientos de cambios de ruta entre sí y viendo cuál sale ganando.

TASAR toma un mapa del área y dibuja cientos de líneas que irradian desde el avión. Estas líneas representan rutas potenciales que podría tomar el avión. El software reduce cada ruta que genera, evitando aquellas que se desvían hacia zonas de exclusión aérea o sistemas climáticos peligrosos o se acercan demasiado a otros aviones hasta que encuentra la ruta más eficiente que el avión puede tomar. Luego, le corresponde al piloto seguir el consejo del ordenador. La información se actualiza constantemente mediante sensores en el avión y conexiones con servicios en tierra, que TASAR tiene en cuenta.

«Los algoritmos ya habían sido probados y madurados durante muchos años en nuestra investigación, por lo que estaban en bastante buena forma», dijo Wing. «Pero teníamos que conectar este sistema a un avión real, lo que significaba que necesitábamos poder acceder a los datos de la aviónica a bordo».

En los vuelos de prueba de la NASA, el software funcionó perfectamente, pero para que TASAR pudiera realizar más vuelos, los aviones comerciales debían poder acceder a grandes cantidades de datos. Al final resultó que, la solución estaba al alcance de la mano.

La empresa iJET construyó originalmente componentes que podían mantener los aviones conectados a la información más reciente disponible en tierra, que a menudo no estaba disponible en el cielo. Después de desarrollar mejores antenas, la empresa pronto comenzó a trabajar en un nuevo sistema informático integrado para que los aviones recopilen datos y permanezcan conectados a fuentes de información terrestres. Cuando buscaba una «aplicación excelente» para el sistema, la empresa descubrió TASAR.

«Vimos que la NASA estaba llegando a la conclusión de este trabajo y tomamos la decisión comercial de tomar el relevo», dijo Rob Green, director ejecutivo de la compañía.

Después de ser adquirida por otra empresa llamada Aviation Partners, la empresa con sede en Seattle pasó a llamarse APiJET en 2018 y se convirtió en la primera empresa en obtener la licencia TASAR de la NASA. APiJET procedió a vincular el software al sistema informático de a bordo. La versión de TASAR de la compañía se llama Digital Winglets, que lleva el nombre del invento de la NASA.

La aplicación se ejecuta en bolsas de vuelo electrónicas, dispositivos informáticos aprobados para su uso en operaciones de vuelo por la Administración Federal de Aviación, más comúnmente iPads de Apple. Green dijo que no hay planes para integrarlo directamente en el panel de instrumentos de la cabina porque actualizar una aplicación es más fácil. En las pruebas con Alaska Airlines, Green dijo que el programa ahorró un 2% en combustible, lo que equivale a aproximadamente 28,000 libras de combustible por cada cien vuelos.

«El dos por ciento puede no parecer mucho, pero pequeños ahorros realmente pueden sumar a escala aérea», dijo Green.

Varias aerolíneas más han probado la tecnología y Frontier Airlines está actualmente realizando pruebas de campo para una posible implementación de Digital Winglets en toda su flota. APiJET todavía se mantiene en contacto con los desarrolladores de la NASA para seguir investigando los beneficios de TASAR y desarrollar sus capacidades comerciales.

«Todos los que trabajaron en TASAR en la NASA deberían estar realmente orgullosos de su impacto directo en el ahorro de combustible y la reducción de carbono», dijo Green. «Hay mucho que entender, pero funciona».

Proporcionado por la NASA