VTOL X-Plane

El programa de aeronave experimental de despegue y aterrizaje vertical ( VTOL X-Plane ) fue un proyecto de investigación estadounidense patrocinado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA). El objetivo del programa era demostrar un diseño de aeronave VTOL capaz de despegar verticalmente y mantenerse en vuelo estacionario de manera eficiente, volando a mayor velocidad que los helicópteros convencionales . ^{[ 1 ]} Se han realizado numerosos intentos previos, la mayoría de ellos infructuosos hasta 2015. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Un helicóptero con una configuración de rotor convencional tiene una velocidad máxima teórica de 200 nudos (230 mph; 370 km/h) , después de la cual sufre de asimetría de sustentación . Algunos diseños han creado con éxito aeronaves de vuelo estacionario y alta velocidad, incluyendo el rotor basculante Bell Boeing V-22 Osprey que puede volar a 275 nudos (316 mph; 509 km/h) y el helicóptero compuesto Sikorsky X2 que volaba a 260 nudos (300 mph; 480 km/h) , pero ambos hicieron importantes concesiones aerodinámicas a la eficiencia del vuelo estacionario o al alcance. El objetivo de DARPA era demostrar una aeronave VTOL que pudiera alcanzar una velocidad máxima sostenida de 300 a 400 nudos ( 345 a 460 mph (555 a 740 km/h) ). ^{[ 1 ]}        

Todos los competidores del programa optaron por demostrar sus conceptos utilizando un vehículo aéreo no tripulado , aunque no era un requisito, pero las tecnologías estaban destinadas a aplicarse también a aeronaves tripuladas. ^{[ 4 ]}

Aurora Flight Sciences fue seleccionada para crear un diseño de prueba, que volaría en 2018. ^{[ 5 ]} DARPA canceló el programa en 2018 antes de las pruebas de vuelo, citando el creciente interés comercial y la falta de un socio militar. ^{[ 6 ]}

En septiembre de 2022, DARPA inició el programa ANCILLARY para desarrollar un pequeño sistema aéreo no tripulado (UAS) VTOL con bajo peso, alta capacidad de carga útil y gran autonomía, con pruebas de vuelo X-plane programadas para 2026. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

DARPA anunció el programa en febrero de 2013 con el requisito de crear una nueva aeronave que utilizara las mejores características tanto de la tecnología de despegue y aterrizaje vertical como de la utilizada en las aeronaves convencionales. ^{[ 10 ]} La aeronave híbrida intentará mejorar en cuatro áreas:

• Velocidad: alcanzar una velocidad máxima de al menos 300 nudos. ^{[ 11 ]}
• Flotar: aumentar la eficiencia del vuelo estacionario a al menos el 75 por ciento. ^{[ 11 ]}
• Eficiencia de crucero: lograr una relación sustentación-resistencia de al menos 10. ^{[ 11 ]}
• Carga: asegúrese de que la solución pueda soportar una carga útil de al menos el 40 % del peso bruto proyectado. ^{[ 11 ]}

Las dos primeras empresas participantes se anunciaron en diciembre de 2013, cuando Sikorsky Aircraft obtuvo un contrato de 14,4 millones de dólares y Aurora Flight Sciences recibió 14 millones de dólares para estudios de diseño preliminares, como parte del presupuesto de 47 millones de dólares de la Fase Uno. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

El 18 de marzo de 2014, DARPA anunció que Sikorsky, Aurora Flight Sciences, Boeing y Karem Aircraft habían sido seleccionados para competir por el avión experimental VTOL. Las cuatro compañías basaron sus diseños en aeronaves no tripuladas y competirán durante los próximos 20 meses. El nombre de la propuesta de Aurora se reveló en febrero como LightningStrike y, aunque el diseño era desconocido, la compañía tiene experiencia en la producción de aeronaves con ventiladores entubados y propulsión híbrida. Se esperaba que Karem Aircraft propusiera una aeronave de rotor basculante con un rotor de velocidad óptima. El Boeing PhantomSwift incorporaba ventiladores de sustentación gemelos dentro del fuselaje con ventiladores entubados basculantes montados en las puntas de las alas para sustentación y empuje hacia adelante; la compañía construyó y voló un demostrador a escala en 2013. Sikorsky se asoció con Lockheed Martin para un diseño de "baja complejidad" que combinaba la aerodinámica de ala fija y un control de rotor avanzado. Se iba a seleccionar un único diseño en otoño de 2015 para un contrato de 95 millones de dólares ^{[ 14 ]} para construir un demostrador en la fase 2. ^{[ 15 ]}

• Ala de rotor soplado: Sikorsky y Lockheed Martin se unieron para desarrollar su concepto de ala de rotor soplado no tripulada. Afirmaron que integraba la aerodinámica de un ala fija y un control avanzado del rotor para proporcionar una configuración de baja complejidad. ^{[ 12 ]} Una representación artística del Ala de Rotor Soplado de Sikorsky tenía un parecido visual con el Boeing Heliwing, un helicóptero no tripulado de cola plana diseñado para alcanzar 180 nudos (210 mph; 330 km/h) en vuelo hacia adelante; voló por primera vez en abril de 1995, pero se estrelló en julio y el proyecto fue archivado. Sikorsky confirmó que el Ala de Rotor Soplado sería de cola plana, y su nombre sugiere que el ala permanece alineada con el flujo del proprotor durante la transición entre la vertical y el vuelo hacia adelante, reduciendo la descarga sobre el ala en modo de vuelo estacionario. ^{[ 3 ] [ 16 ]}   
• LightningStrike - El LightningStrike de Aurora Flight Sciences lograría una alta eficiencia general al integrar la propulsión en el diseño aerodinámico del vehículo aéreo. La compañía tiene experiencia con diseños de ventiladores entubados a través de aeronaves de la serie Goldeneye , también bajo programas DARPA, y con propulsión híbrida-eléctrica con el vehículo aéreo no tripulado de prueba de concepto Excalibur para crear un diseño que permite el despegue y aterrizaje vertical con vuelo horizontal de alta velocidad. ^{[ 17 ]} Aprovechando esta experiencia, Aurora Flight Sciences desarrolló un concepto de vehículo revolucionario que emplea Propulsión Eléctrica Distribuida (EDP) en dieciocho ventiladores de ala de 31 pulgadas (79 cm) y seis ventiladores canard de 21 pulgadas (53 cm) , impulsados ​​por 3 MW de electricidad. ^{[ 3 ]}    
• Karem tiltrotor - Karem Aircraft presentó un concepto de tiltrotor llamado TR36XP, que emplea un fuselaje estilizado con un ala de gaviota de alta relación de aspecto . Las secciones exteriores del ala, junto con dos  rotores/hélices de 36 pies, giraban 90 grados para la transición entre el vuelo estacionario y el vuelo hacia adelante, impulsados ​​por dos motores Rolls-Royce Turbomeca RTM322 . ^{[ 3 ] [ 18 ]}
• PhantomSwift: el concepto PhantomSwift de Boeing tenía dos grandes ventiladores internos para proporcionar sustentación y dos ventiladores en las puntas de las alas que proporcionaban estabilidad durante el vuelo estacionario. En vuelo hacia adelante, los ventiladores internos dejaban de suministrar energía y los ventiladores de las puntas de las alas proporcionaban empuje. Boeing afirmó que esta configuración era un 50 por ciento más eficiente en vuelo estacionario que un helicóptero típico, y esperaba tener una velocidad máxima de 740 km/h (460 mph; 400 nudos) . La versión de tamaño real habría tenido una envergadura de 50 pies (15 m) , una longitud de fuselaje de 44 pies (13 m) y un peso de 12 000 lb (5400 kg) . ^{[ 19 ]} El demostrador estaría propulsado por uno o dos motores General Electric CT7-8 , ^{[ 3 ]} pero una versión de producción estaría propulsada por un sistema de propulsión totalmente eléctrico. ^{[ 20 ]}         

Se prevé que la fase de diseño, desarrollo e integración dure 18 meses; la Fase Dos permitirá a las empresas perfeccionar sus diseños. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

El 3 de marzo de 2016, DARPA otorgó a Aurora Flight Sciences 89,4 millones de dólares para construir y demostrar su concepto LightningStrike, superando a los otros tres competidores. El LightningStrike es un diseño de ala basculante propulsado por un motor turboeje Rolls-Royce AE1107C , del mismo tipo que el utilizado en el V-22 Osprey, que genera energía eléctrica mediante tres generadores Honeywell para alimentar 24 ventiladores entubados distribuidos, tres en cada uno de los canards delanteros y 18 a lo largo del ala principal. En lugar de utilizar motores convencionales como todos los demás participantes, la aeronave se basa en la "propulsión eléctrica distribuida", donde los tres generadores que producen tres megavatios (4023 caballos de fuerza ) de electricidad, tanto como una turbina eólica comercial , alimentan motores individuales que impulsan los ventiladores; cada ventilador del ala utiliza un motor de 100 kW, y cada ventilador del canard un motor de 70 kW. El vehículo aéreo pesará entre 10 000 y 12 000 lb (4500 y 5400 kg) , aproximadamente del tamaño de un UH-1Y Venom , y volará a más de 300 nudos, 50 nudos más rápido que el V-22. La Fase II del proyecto VTOL X-Plane fabricará dos vehículos aéreos antes de las pruebas de vuelo, previstas para septiembre de 2018. ^{[ 5 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]} Un demostrador a escala del 20 %, que pesa 325 lb (147 kg) y utiliza alas y canards hechos de compuestos de carbono y plásticos impresos en 3D , voló el 29 de marzo de 2016. ^{[ 25 ] [ 26 ]} La aeronave a escala real se denominará XV-24A . ^{[ 27 ]}      

La tercera fase debía durar 12 meses, desde febrero de 2017 hasta febrero de 2018, y consistiría en pruebas en tierra y en vuelo de los diseños experimentales. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

DARPA canceló el proyecto antes de las pruebas de vuelo . ^{[ 6 ]}