Detrás de escena en BAE Systems Rochester para probar equipos de pilotos de combate

Palabras de Benedict Evans

BAE Systems Rochester alberga el Centro de Pruebas Faraday de la compañía aeroespacial y de defensa y su Instalación de Simulación y Entornos Sintéticos. El equipo aquí ofrece programas de prueba complejos y calificación acreditada por UKAS para productos comerciales, civiles, militares y aeroespaciales tanto para programas internos como para clientes externos.

Una diversa gama de productos pasa por los laboratorios de Rochester: palos de vuelo, cascos, desfibriladores e incluso microondas. Existe un conjunto correspondientemente diverso de requisitos de cualificación. Pero BAE Systems Rochester es más conocido por los diversos avances clave en las pantallas montadas en cascos (HMD) y la tecnología de visualización frontal (HUD) utilizada por los pilotos de aviones de combate desarrollados allí.

El piloto controla el simulador de vuelo de jet de fuselaje ancho en las instalaciones de BAE Systems en Rochester (Imagen: BAE Systems / Christopher Ison)

El Centro de pruebas de Faraday en Rochester realiza pruebas ambientales y de compatibilidad electromagnética (EMC). Paul Davison ha sido gerente del Centro Faraday durante 18 años y ha sido una parte integral de su evolución. El Centro fue reestructurado hace varios años. Los cambios realizados han sido fundamentales para mejorar las habilidades de los miembros del equipo y aumentar su compromiso con el trabajo, al mismo tiempo que mejoran la eficiencia del centro como un departamento de calificación integral.

"El centro de pruebas solía tener cuatro equipos separados: el laboratorio ambiental, el laboratorio de conductividad electromagnética con los ingenieros de diseño y los equipos de gestión de programas en el piso superior. El arreglo estaba desarticulado, por lo que reunimos todo en un departamento donde podemos trabajar juntos", dice Davison.

En ninguna parte es más evidente la eficacia del Test Center que en las funcionalidades avanzadas del Striker II HMD, que ha estado en desarrollo desde 2014 y está previsto que esté en servicio en los próximos años. BAE Systems está en conversaciones con varias naciones sobre Striker II y el sitio de Rochester podría fabricar hasta 80 por mes si es necesario.

A pesar de las capacidades que superan con creces las de sus predecesores, el Striker II es más económico que el casco F-35, cuyo precio es de 400.000 dólares. "La comercializamos abiertamente como la pantalla montada en casco más avanzada del mundo", dice Allan Charles, jefe de desarrollo comercial de BAE Systems.

La velocidad y eficiencia con la que el equipo ha desarrollado Striker II se debe a procesos bien establecidos entre los equipos de desarrollo y prueba de BAE System y al uso de sus instalaciones de simulación. "Todo el diseño y la mayoría de las pruebas, excluyendo las pruebas especializadas como la ráfaga de viento de alta velocidad, para Striker II se realizan aquí", dice Nigel Kidd, director de pantallas montadas en la cabeza de BAE Systems. "La fabricación que se realiza aquí está respaldada por una cadena de suministro global".

La temperatura en la cámara climática de BAE Systems se puede reducir a -70˚C (Imagen: BAE Systems)

El paso de lo analógico a lo digital ha sido un cambio de paradigma para los HMD, que están diseñados teniendo en cuenta la seguridad y la simplicidad. Pero el cambio presenta un desafío complejo. La eliminación de los voluminosos tubos de rayos catódicos presentes en las versiones anteriores a favor de una pantalla digital 4K hace que el casco sea más liviano, mientras que las mejoras en la luminancia y la claridad de la simbología permiten reacciones más rápidas e instintivas por parte del piloto. Estas son características ideales para las situaciones de combate de alto estrés en las que se utilizarán.

"Striker II está una generación por delante de lo que está disponible para el F-35", dice Kidd. "La tecnología de la cámara debe mantenerse al día y coincidir con lo que el casco es capaz de hacer, no al revés. El audio espacial es estéreo con esteroides y la simbología es visible incluso con visión nocturna equipada".

Minimizar la duración de la fase de desarrollo y prueba es una consideración importante para BAE Systems y sus clientes. La capacidad de repetir las pruebas con una interrupción mínima acelera el desarrollo. Cada equipo también tiene como objetivo progresar de una fase de desarrollo a la siguiente tanto como sea posible. Sin embargo, no se puede subestimar la amplitud de las pruebas requeridas para equipos militares avanzados como el Striker II. Cientos de artículos de prueba se empujan más allá de sus puntos de ruptura durante la prueba.

"Destruimos muchos activos y eso lleva mucho tiempo", dice Kidd.

Tres cámaras anecoicas y 10 cámaras climáticas facilitan las pruebas ambientales y de EMC que se llevan a cabo en el Centro de Pruebas de Faraday. Hay mesas deslizantes, recipientes de sobrepresión, máquinas de choque, una centrífuga y una cámara de niebla salina.

La mesa deslizante se utiliza para pruebas de vibración de equipos piloto (Imagen: BAE Systems)

Las pruebas de vibración son una parte importante de las pruebas de calificación y certificación para componentes como este stick de vuelo en BAE Systems Rochester (Imagen: BAE Systems)

Cada banco de pruebas está hecho a la medida, altamente especializado y es costoso. Con plazos de entrega de hasta 18 meses, cada cámara climática cuesta más de £120 000 (US$145 000) y las cámaras anecoicas alrededor de £500 000 (US$600 000). Tres de las cámaras climáticas pueden simular cambios drásticos de temperatura, altitud y humedad, con temperaturas que caen en picado a -70°C (-94˚F) y se disparan a 140°C (284˚F). La máquina de choque puede generar hasta 300G, mientras que la centrífuga puede alcanzar los 30G.

Una serie reciente de pruebas para componentes de helicópteros duró seis semanas y sometió el artículo de prueba a condiciones extremadamente duras durante largos períodos de tiempo. El estrés acumulado recae tanto en los elementos probados como en los propios bancos de pruebas. Para mantener la eficiencia, se presta atención cuidadosa y constante al mantenimiento de las cámaras, especialmente las del laboratorio ambiental.

"Los productos se prueban hasta el extremo porque deben funcionar durante la vida útil de la aeronave. No podemos quedarnos sentados y hacer vibrar un producto durante 25 años, por lo que usamos niveles más altos y pruebas de menor duración", dice Davison. "Planificamos continuamente la inversión, mirando hacia el futuro hasta diez años".

El próximo hito en la actualización de los bancos de pruebas ambientales es lograr velocidades de rampa más rápidas y tiempos de ciclo más rápidos. Para lograr estos objetivos, el equipo de Davison está considerando una nueva cámara climática de 350 000 libras esterlinas (420 000 dólares estadounidenses).

Las instalaciones de BAE Systems en Rochester son de clase mundial y están vinculadas al éxito y la capacidad de innovación de BAE Systems. Con innumerables partes interesadas internas y externas y una cartera de productos para probar y desarrollar, la pasión dentro de sus equipos principales es evidente. También está equipado para desarrollar tecnologías como Striker II porque maneja I+D, pruebas, calificación hasta ISO/IEC 17025, simulación y servicio posventa in situ. La instalación de simulación y entornos sintéticos está a pocos pasos de la prueba de Faraday. Centro. Alberga una combinación de VR, AR y simuladores que permiten a los ingenieros desarrollar y modificar productos y equipos.

Los simuladores se utilizan para probar equipos como las pantallas Head Up con visión nocturna (Imagen: BAE Systems / Christopher Ison)

El Escuadrón 41 TES de Prueba y Evaluación de Tifones de la RAF ha utilizado la instalación para ayudar con el desarrollo de Striker II. El escuadrón ha brindado valiosos comentarios al equipo de desarrollo sobre Striker II. Los pilotos de prueba de la industria de BAE System también han proporcionado comentarios desde sus instalaciones de Warton, donde construye el avión de combate Eurofighter Typhoon.

"En cada etapa, ha habido mejoras iterativas. Hemos podido introducir funciones en el producto en función de sus comentarios, asegurándonos de que haga lo que necesitan que haga", dice Kidd. Al igual que el Centro de Pruebas de Faraday, se tiene un cuidado meticuloso del aparato

"Hay un simulador de helicóptero que se integró en la instalación en 1992 y que costó 1.000.000 de libras esterlinas en ese momento. Todavía está en uso hoy en día", dice el gerente de las instalaciones de simulación, Paul Harrison.

"Es muy rápido y receptivo modificar y actualizar las simulaciones y los entornos sintéticos para que coincidan con los requisitos de la industria", agrega.

La instalación de simulación también alberga un simulador de aviación comercial, equipado con el último HUD de BAE Systems, el LiteWave. Tener simuladores de helicópteros, simuladores de aviones de combate y simuladores de aviación comercial bajo un mismo techo es un activo importante para BAE Systems. Ha actuado como base para el desarrollo de instalaciones hermanas en el Reino Unido y en el extranjero.

La relación simbiótica entre el Centro de Pruebas de Faraday y la Instalación de Simulación y Entornos Sintéticos es evidente, ya medida que la tecnología evolucione, también lo hará el sitio de Rochester de BAE Systems.

Casi mil cascos Striker I se han fabricado desde 2005, principalmente para uso de los pilotos de caza Eurofighter Typhoon. El casco Striker II se anunció como su reemplazo en el Salón Aeronáutico de Farnborough en 2014. Su competidor más cercano es el sistema de pantalla montada en casco (HMD) F-35 Gen III, utilizado principalmente en el Lockheed Martin F-35 Lightning II.

Striker II presenta varios avances en la tecnología HMD. Su pantalla utiliza la entrada audiovisual de un conjunto de sensores de apertura distribuida y cámaras de alta resolución que se distribuyen alrededor de una aeronave para proporcionar una transmisión en vivo del entorno circundante.

La transmisión en vivo brinda al piloto la capacidad de ver a través de la estructura de la aeronave, por ejemplo, a través del piso. Esta capacidad se combina con una pantalla a todo color, visión nocturna integrada, tecnología de imagen en imagen y audio espacial 3D con latencia casi nula.

La simbología incluye la velocidad del aire y la elevación y destaca a los enemigos y aliados en diferentes colores. El Striker II es independiente de la plataforma y es compatible con la electrónica de accionamiento analógica y digital.

El laboratorio de EMC de BAE Systems Rochester está revestido con placas de ferrita y placas cargadas de carbono. Las cámaras anecoicas se pueden reorganizar para realizar pruebas muy complejas que abarcan emisiones conducidas de RF, emisiones radiadas, inyección de corriente de perno, descarga electrostática y pruebas de pulso electromagnético nuclear.

Todas las pruebas están diseñadas para garantizar que los dispositivos eléctricos no produzcan un exceso de ruido ni interfieran entre sí.

Dentro de una de las tres cámaras anecoicas en las instalaciones de Rochester de BAE Systems (Imagen: BAE Systems / Christopher Ison)

Ken Morley, líder del grupo de calificación para el laboratorio de EMC, dice: "Si su teléfono deja de funcionar porque está caminando junto a un equipo ruidoso, es un inconveniente. Si está volando a 30 000 pies y la computadora de control de vuelo deja de funcionar, es un poco más que un inconveniente".

Morley y su equipo tienden a ir más allá. Por ejemplo, los estándares comerciales para una prueba BCI descansan en 300mA y el laboratorio de EMC puede probar hasta 4A. El equipo también ha integrado los últimos receptores Fast Fourier Transfer (FFT) que toman medidas en dominios de tiempo y no en dominios de frecuencia, reduciendo horas de los tiempos de prueba. "Un barrido típico de emisiones conducidas para un DO160 con una permanencia de 20 milisegundos nos llevaría unos 50 minutos. Con un receptor FFT, nos llevaría unos dos", dice Morley.