Svoboda bez posádky
Analytická společnost Teal Group předpovídá významný nárůst výroby bezpilotních prostředků (UAV), a to kvůli jejich širokému přijetí a prudkému nárůstu poptávky po útočných UAV příští generace v příštích zhruba 10 letech.
Ve svém nejnovějším průzkumu trhu, publikovaném v listopadu 2017, společnost odhaduje nárůst roční produkce UAV ze 4,2 miliardy USD (dále, pokud není uvedeno, všechny finanční ukazatele jsou v dolarech) v roce 2017 na 10,3 miliardy USD. V roce 2026, s celkovými výdaji za toto období asi 80,5 miliardy USD, zatímco výdaje na vojenský výzkum v tomto odvětví zvýší toto číslo o dalších 26 miliard USD.
"Zvýšená poptávka po dálkových výškových systémech, po ozbrojených bezpilotních prostředcích, vývoj bojových bezpilotních systémů nové generace a nové oblasti, jako je protiraketová obrana, nadále pohánějí trh," řekl Philip Finnegan, spoluautor skupiny Teal Group. studie.
Spoluautor studie Steve Zaloga uvedl, že očekávají, že USA vynaloží 57 procent všech globálních výdajů na výzkum, vývoj a testování těchto technologií a zhruba 31 procent globálních nákupů vojenských dronů. Dodal, že relativně velká čísla jsou dána zaměřením na velké, drahé systémy na americkém trhu, přestože růst v jiných regionech, například v asijsko-pacifickém regionu, je rychlejší. Ve svém dubnovém průzkumu globálního trhu jsou odhady Global Market Insights (GMI) do značné míry v souladu s očekáváními společnosti Teal. Odhaduje velikost globálního trhu v roce 2016 na 5 miliard, ale očekává, že roční objem trhu dosáhne 13 miliard dříve, v roce 2024. Přestože vojenské flotily UAV po celém světě rostou, Spojené státy stále provozují 70 procent z celkového počtu vozidel. Podle GMI vojenské zakázky přinesly průmyslu v roce 2016 přes 85 procent celkových příjmů a prodej UAV typu helikoptéry ve stejném roce přinesl více než 65 procent celkových příjmů tohoto odvětví.
Výbušný růst
GMI předpovídá složenou roční míru růstu (CAGR) více než 12 procent od roku 2017 do roku 2024 a velikost flotily více než 18 000 kusů do konce tohoto období, i když není jasné, co znamenají „kusy“, jedno vozidlo nebo bezpilotní systémy, které mohou zahrnovat několik zařízení. Pokud jde o asijsko-pacifický region, očekává se, že trh za stejné období vykáže CAGR přibližně 17 procent.
Mezi další očekávané trendy patří CAGR hybridního trhu UAV (kombinace vertikálního vzletu a přistání s horizontálním letem) o více než 15 procent a CAGR autonomního trhu UAV o více než 18 procent, uvádí GMI.
Atraktivita vertikálního vzletu a přistání je zřejmá, zvláště pokud mohou vozidla automaticky vzlétnout a přistát, protože je snazší pracovat s UAV ve stísněných prostorech a ze skrytých pozic, proces spouštění a návratu je jednodušší, menší plocha je povinné atd. Stejně jako v případě letadel s posádkou však vertikální vzlet a přistání vždy omezují rychlost, dolet a nosnost.
Na trh vstupují hybridní řešení různých typů, z nichž mnohé kombinují vrtuli poháněnou spalovacím motorem pro plavbu a čtyři nebo více svisle uložených vrtulí pro svislé letové režimy. Pokročilejší a složitější konstrukce používají řešení, jako jsou kyvná křídla, naklápěcí vrtule s tlačením nebo tažením nebo dokonce přistání ocasu, aby se minimalizovala ztráta užitečného zatížení v důsledku přidání dalšího pohonného systému, který se ve většině aplikací nepoužívá.
Pojem „autonomní UAV“je trochu vágní, nicméně většina dnes vyráběných zařízení má jednu nebo jinou úroveň autonomie, může létat na předem naprogramovaných trasách, sledovat mezilehlé body a automaticky používat nouzové režimy, například v v případě ztráty komunikace nebo vybití baterie. Přitom se vyvíjejí pokročilejší funkce, jako je detekce a vyhýbání se kolizím, skupinové lety a sekvencování úkolů. Zpráva uvádí, že autonomie se stává stále důležitějším faktorem rozvoje trhu.
Soustřeďte se mimo zorné pole
Studie také předpovídá, že ve sledovaném období drony schopné provozu v dosahu mimo přímou viditelnost obsadí více než 67 procent trhu, zatímco vozidla s maximální vzletovou hmotností 25 až 150 kg zachytí více než polovina trhu. Rovněž se zvýší význam větších UAV; ve sledovaném období se u vozidel s nosností 150 kg a více očekává CAGR asi 11 procent.
Zatímco úkoly UAV patřících do státních vojenských struktur jsou omezeny hlavně na průzkum, pozorování a shromažďování informací, ozbrojené průzkumné a jiné bojové mise, nestátní aktéři, například Islámský stát (v Ruské federaci zakázán), se úspěšně přizpůsobili komerčně dostupné drony na shazování minometných min, upravených granátů a další improvizované munice.
Význam UAV v průzkumných misích stále roste souběžně s pokrokem v senzorových technologiích, od optoelektroniky po shromažďování a podporu informací pomocí radaru a elektronických prostředků, a se zlepšením algoritmů strojového učení a umělé inteligence, které pomáhají operátorům a analytikům získávat potřebné informace z obrovského datového toku a ve výsledku usnadňuje velitelům rozhodování.
Začala být věnována zvýšená pozornost ochraně hranic a zajišťování bezpečnosti, mnoho zemí pokračuje v militarizaci svých hranic s cílem zadržet případné migranty a uprchlíky a teroristy a zločince, kteří mezi nimi číhají. Z výše uvedených důvodů roste také význam námořních hlídek, kromě tradičnější potřeby chránit bohatství jejich výlučných ekonomických zón.
Rozsáhlé hlídkové oblasti a mise trvající mnoho hodin přispívají k rostoucí popularitě bezpilotních letounů kategorií HALE (High Altitude Long Endurance) a MALE (Medium Altitude Long Endurance), které se blíží velikosti pilotovaných letadel. Nárůst popularity je ale také v sektoru malých vozidel, jejichž výrazným představitelem je nano-UAV Black Hornet od společnosti FLIR Systems. Tento mini aparát s otočnými křídly o velikosti dlaně má dosah 2 km a dobu letu 25 minut, což je dost na to, aby sesazená pěchota nebo speciální jednotky mohly podívat za roh, do místnosti nebo přes nejbližší kopec.
Logicky seskupit
Mezi extrémními členy - UAV kategorie HALE, například Global Hawk, a nanozařízení typu Black Hornet - existují další kategorie (od malých po velké): mini, malé taktické, taktické MUŽE plus, v jejich vlastní kategorie, svislé systémy vzletu a přistání na lodi a experimentální šokový UAV. Zatímco tyto kategorie používá americký průmysl, souběžně armáda vždy měla svou vlastní systematiku, která byla zpravidla založena na systému „hodnosti“, ale byla změněna na systém pěti skupin založený na kombinaci maximální vzletové hmotnosti (MVM), provozní nadmořské výšky a rychlosti.
Skupina 1 zahrnuje vozidla s MVM až 9 kg a provozními nadmořskými výškami až 366 metrů nad zemí, tj. Nano-, mikro- a mini-UAV. Příkladem jsou drony Raven a Wasp od AeroVironmerit.
Pro skupinu 2 jsou relevantní údaje: 21,55 lb (9,5-25 kg), 3500 stop (1067 metrů) a rychlosti až 250 uzlů (463 km / h); například ScanEagle od Boeing Insitu.
Skupina 3 zahrnuje bezpilotní prostředky srovnatelné s AAI RQ-7B Shadow, Boeing Insitu RQ-21B Blackjack a NASC RQ-23 Tigershark o hmotnosti 55 až 1320 liber (599 kg), provozní nadmořské výšky až 18 000 stop (5500 metrů) a další. stejné rychlosti jako UAV ze skupiny 2.
Skupina 4 zahrnuje vozidla nad 599 kg (1320 lb), ale se stejnými provozními výškami jako vozidla skupiny 3, ale bez omezení rychlosti. Skupina 4 zahrnuje například MQ-8B Fire Scout od Northrop Grumman. MQ-1A / B Predator a MQ-1C Grey Eagle od General Atomics.
Nakonec UAV skupiny 5 váží přes 1320 liber a obvykle létají nad 18 000 stop jakoukoli rychlostí. Patří mezi ně MQ-9 Reaper od General Atomics, RQ-4 Global Hawk a MQ-4C Triton od Northrop Grumman.
Výdaje dronů
USA zvyšují své výdaje na všechny typy neobydlených systémů a souvisejících technologií, ale letecké systémy zatím dominují rozpočtovému požadavku ministerstva obrany na rok 2019. Ministerstvo požaduje odhadem 9,39 miliardy USD, což zahrnuje financování téměř 3 500 nových neobydlených leteckých, pozemních a námořních vozidel, a to ze 7,5 miliardy USD přidělených na rok 2018.
V žádosti na rok 2019 je požadováno 6,45 miliardy na systémy UAV, 982 milionů na námořní systémy, 866 milionů bude přiděleno na technologie související s autonomními schopnostmi, včetně skupinových letů, a nakonec 429 milionů bude přiděleno na pozemní vozidla. Vzhledem k schopnostem potenciálních i skutečných protivníků chce ministerstvo také utratit přes miliardu dolarů za technologii proti dronům, včetně lodního laseru.
Zpráva, kterou zveřejnilo britské výzkumné středisko pro drony, zdůraznila žádost o financování 1618 munice Switchblade od společnosti Aero Vironment. Loupežná munice Switchblade stírá hranice mezi UAV a řízenými střelami. Rovněž poznamenává, že financování programu dronů MQ-9 Reaper si udrželo status linky s největší částkou v žádosti, která se zvýšila o více než 200 milionů na 1,44 miliardy, a že alokace více než 500 milionů dolarů na výzkum a vývoj tankerového dronu na bázi letounu MQ-25 Stingray je největší jednorázový nárůst výdajů ministerstva obrany na bezpilotní systémy. Zpráva také uvádí, že Pentagon požadoval dodatečné financování práce na umělé inteligenci známé jako Project Maven a také financování nového výzkumu v oblasti autonomie a umělé inteligence.
Prudký nárůst počtu bezpilotních systémů, jak již bylo zmíněno, není zcela zásluhou americké armády. Indie například zahájila výběrové řízení na nákup 600 mini-UAV pro pěší prapory sloužící na hranicích s Pákistánem a Čínou.
GMI ve své zprávě poznamenal, že Čína zachytila více než polovinu trhu s UAV v asijsko-pacifickém regionu, a to díky velkým investicím čínské vlády, která se zaměřuje na rozšíření vlastního výzkumu, vývoje a výroby. Výroba systému CH-5 Rainbow je dvakrát levnější než téměř podobný americký MQ-9 Reaper.
Hloupé, špinavé a nebezpečné mise zůstávají chlebem UAV, ale rozsah těchto misí se rozšiřuje, protože armáda mnoha zemí se snaží rozšířit hranice svých schopností.
Slibná destinace - nic takového jste ještě neviděli
Existuje staré přísloví, že nové technologie se nevyhnutelně začnou používat způsoby, které si jejich vynálezci a vývojáři nikdy nepředstavovali. To bezpochyby platí i pro drony. Mnoho vojenských pracovníků, kteří se s nimi blíže seznámili, našlo lepší způsoby, jak je využít, aby zvýšily úroveň bezpečnosti sebe a svých kolegů i úroveň velení situace. Počet případů, kdy se vojáci vydávají na misi „naslepo“, nyní výrazně klesá.
Jedním ze zřejmých způsobů, jak najít nové výzvy pro technologie UAV, je poskytnout tyto technologie armádě, po nějaké době je požádat, aby přišly s nápady a experimentálně testovaly navrhovaná řešení.
Neplánované úkoly
Někdy nové role a úkoly pro UAV vyplývají z povědomí o nerovnosti příležitostí, které je třeba co nejdříve vyrovnat, v souvislosti s nimiž se radikálně mění směr hlavního rozvojového programu. To se stalo s tankerem americké flotily na bázi nosiče MQ-25 Stingray, který byl podle programu UCLASS (Unmanned Carrier-Launched Airborne Surveillance and Strike) původně vyvinut jako průzkumná a / nebo úderná platforma. Nový stíhací letoun F-35 Lightning II nemá dostatečný dolet bez tankování, aby se letadlové lodě mohly držet mimo dosah moderních zbraňových systémů, jako jsou pokročilé protilodní rakety, stále více rozmisťované takovými potenciálními protivníky, jako je Čína a Rusko. Nový tajný letoun MQ-25 by mohl nahradit stávající tanková letadla, která nejsou dostatečně kradmá, aby se dostala do blízkosti nepřátelských systémů protivzdušné obrany. To umožní stíhačce F-35 rozšířit dostřel a zasáhnout hluboko do nepřátelské obrany.
V únoru 2016 oznámilo americké námořnictvo své rozhodnutí nahradit program UCLASS programem CBARS (Carrier Based Aerial Refueling System), který vytvoří tankovací tank o velikosti Hornet s některými průzkumnými schopnostmi. Všechny další úkoly předpokládané projektem UCLASS, včetně bicích a komunikačního relé, byly odloženy pro možnou budoucí možnost. V červenci 2016 získal dron označení MQ-25 Stingray.
V důsledku analýzy nerovnosti příležitostí byl identifikován další nový úkol pro UAV, i když ne nový pro letectví s lidskou posádkou. Jedná se o palubní radar včasného varování (AWACS) pro taktické skupiny pozemních sil a letectví námořní pěchoty MAGTF (Marine Air Ground Task Force), které nemají podporu úderné skupiny letadlové lodi a letounu včasné detekce E-2D Hawkeye. Do budoucna není vyloučeno, že skupiny MAGTF budou jednat v obtížné bojové situaci bez podpory letadlové lodi v takových úkolech, jako jsou distribuované námořní operace, pobřežní operace a expediční operace.
Palubní radarová detekce dlouhého dosahu
V tomto ohledu byl AWACS identifikován jako úkol s nejvyšší prioritou pro program MUX (MAGTF UAS Expeditionary - expediční bezpilotní letoun pro seskupení MAGTF). Mezi další úkoly s nejvyšší prioritou patří průzkum a sledování, elektronické válčení a předávání komunikací, zatímco útočná letecká podpora je považována za úkol druhé priority, který může být neozbrojen, spočívající ve vydávání cílových souřadnic pro cílení zbraní spuštěných z jiných platforem. Doprovod a přeprava nákladu byly odstraněny ze seznamu úkolů pro tento koncepčně nový projekt UAV VTOL / VTOL / krátký vzlet / vertikální přistání.
Systém s podobnými charakteristikami je jednoduše navržen pro práci s obojživelnými útočnými loděmi. Pokud požadavek cestovní rychlosti 175-200 uzlů odpovídá schopnostem helikoptéry, pak požadavek na dobu hlídky 8 hodin na 350 námořních mil od lodi může vést k řešení v podobě tiltrotoru, platformy s rotační křídla a vrtule v prstencové kapotáži nebo přistávací platforma s cestovním letem v režimu letadla.
Přestože je velká a výkonná radarová stanice spojena především s úkoly AWACS, lze na zařízení MUX instalovat různá čidla a komunikační zařízení jako cílové zatížení. Všechny mohou být propojeny do sítě, aby mohly přenášet informace do operačního centra lodi, a také se integrovat s výsadkovými prostředky námořního a pozemního úderu. Otevřená architektura výhledového systému umožní zavedení „nejnovějších výhledových“technologií těsně předtím, než zařízení dosáhne počáteční připravenosti v roce 2032. Údajné náklady na jedno zařízení se budou pohybovat mezi 25 a 30 miliony dolarů.
Vertikální vzlet a přistání vysokou rychlostí je také tématem inovativního konceptu DARPA, původně představeného v roce 2009 jako Transformer X. V současné době jej vyvíjejí společnosti Lockheed Martin a Piasecki Aircraft do předváděcího systému v plném rozsahu schopného dodávat malé izolované bojové skupiny a plnění dalších úkolů, včetně úkolů platformy MUX, pro kterou je potenciálním kandidátem.
Otočné blatníky, kryty motorů
Projekt ARES (Aerial Reconfigurable Embedded System) je postaven kolem UAV s otočnými křídly a vrtulemi v prstencových kapotážích, schopných nést různé cílové zátěže, od sledovacího a průzkumného vybavení po konvenční náklad a zraněné vojáky, s dostatečnou úrovní autonomie, což vám umožní bezpečně si vybrat vlastní přistávací místa bez zásahu operátora.
DARPA nazývá ARES létajícím modulem VTOL s pohonným systémem, palivem, digitálním řízením letu a dálkovým ovládáním a ovládáním. Provozní koncept počítá s lety létajícího modulu mezi jeho základním a cílovým bodem pro dodání a vrácení funkčních specializovaných modulů několika typů.
Během prezentace pro specialisty poskytl Piasecki podrobnější informace o projektu ARES. Ukázal se taktický transportní modul, který vypadal jako jakési čtyřmístné lehké vozidlo speciálních sil. Představen byl také kontejner s koly a kontejner vyvinutý na jeho základě pro evakuaci zraněných. Třetí prezentovaný modul je určen k zavedení a evakuaci skupin speciálních sil a připomíná přední část trupu útočné helikoptéry na smyku, na kterou lze instalovat opticko-elektronickou stanici průzkumného průzkumu a zbraňovou věž. Poslední modul v podobě podlouhlého trupu se svislým ocasem s radarem nahoře byl vybaven tříkolovým podvozkem, dvěma koly vpředu a jedním na ocase; opticko-elektronická stanice instalovaná v přídi vypadala navenek větší než stanice na modulu speciálních sil. Tento modul je určen pro průzkumné a palebné podpory.
S užitečným zatížením přes 1 360 kg může toto vozidlo přepravovat vojenská vozidla 4x4. Samotné letadlo lze těmito vozy přepravovat po silnicích i mimo něj. DARPA poznamenává, že užitečné zatížení je více než 40 procent vzletové hmotnosti, což umožňuje přibližně horní hranici 3400 kg.
Vzhledem k tomu, že listy vrtule jsou chráněny prstencovými tryskami, je zařízení schopné pracovat na místech, která jsou o polovinu menší než ta, která jsou požadována pro malé helikoptéry, například Boeing AH6 Little Bird. Přestože bude zpočátku fungovat jako typické bezpilotní vozidlo, není v budoucnu vyloučen vývoj poloautonomních letových navigačních systémů a uživatelských rozhraní, která umožní volitelně pilotované lety.
Alternativní přechody
Adaptabilita je hlavním tématem futuristických konceptů UAV a je prezentována mnoha různými způsoby. Společnost BAE Systems loni v září ukázala svůj společný vývoj se studenty Crenfield University - koncepční projekt Adaptable UAV, který využívá inovativní metodu přepínání mezi letem v režimech letadlo a helikoptéra a inovativní boom pro spouštění a vracení dronů.
Společnost představila krátké video o nasazení roje dronů za úkol potlačit nepřátelskou protivzdušnou obranu. Operátor úderného UAV detekuje odpalovací polohu raket země-vzduch a vydá zařízení příkaz k shození kontejneru padákem, poté se otevře jako skořápka a vypustí šest dronů. které mají tvar toroidu se širokými, mírně se zužujícími křídly s vrtulemi na jejich náběžných hranách. Sesunou dolů výložník upevněný ve středu kontejneru a vyletí v režimu letadla, aby prohledali a zničili své cíle, které na dálku ovládají odpalovací zařízení raket. Rozdělením cílů mezi sebou je dočasně vyřadí z činnosti, což je s největší pravděpodobností proud pěny pokrývající senzory.
Po splnění úkolu se vracejí k další tyči, namontované na věži tanku, umístěné v bezpečné vzdálenosti. Krátce před návratem přepnou na let helikoptérou překlopením jedné z vrtulí z náběžné hrany křídla dozadu, což donutí UAV otáčet se kolem své svislé osy. Poté zpomalí, vznáší se nad barem a jeden po druhém na něj „sedí“. Video také ukazuje, jako alternativu, jejich návrat stejným způsobem k vynořené ponorce.
Přechod mezi těmito dvěma režimy provozu může vyžadovat software adaptivního řízení letu, zatímco pokročilá autonomie by jim umožnila přizpůsobit se rychle se měnícím situacím na budoucím bojišti, pracovat v rojovém režimu, aby zaváděla pokročilé protivzdušné obrany, a operovat ve složitých městských prostorech.
Boom spouštění a návratu umožňuje adaptabilním UAV operovat z celé řady startovacích platforem v náročných prostředích, která jsou pravděpodobně přeplněná lidmi, vozidly a letadly. Společnost BAE Systems říká, že výložník omezuje boční pohyb UAV, takže je silný vítr nemůže srazit, a proto snižuje riziko zranění lidí v okolí. Výložník je stabilizován gyroskopem, aby byla zajištěna jeho svislá poloha, i když nosné vozidlo stojí na svahu nebo se loď houpá na vlnách.
Vytvořeno na vyžádání
Podobný problém řeší další program DARPA a amerického letectva s názvem FMR (Flying Missile Rail - průvodce létajícími střelami). FMR se bude moci odpojit od bojových letadel, jako jsou F-16 nebo F / A-18, a letět vpřed do cílového bodu, ze kterého může odpálit raketu vzduch-vzduch AIM-120 AMRAAM. Základní rychlost železnice je 0,9 Mach a doba letu je 20 minut; musí být schopen proletět vybranými mezilehlými body. Kromě toho musí být schopen odpálit raketu, když je připojen k letadlu.
Tato myšlenka vypadá trochu víc než jen schéma pro zvýšení dosahu střel AMRAAM, zatímco požadavek vyvinout proces jejich výroby na vyžádání rychlostí až 500 kusů za měsíc ukazuje, že pokročilá výrobní technologie je stejně důležitá jako samotné zařízení a jeho provozní koncept.
DARPA doporučuje spojit síly mezi konstruktéry letadel a výrobci s důrazem na to, že termín „rychlá výroba“neznamená žádný konkrétní proces. Konečným cílem je zajistit, aby všechny materiály pro FMR byly k dispozici ve výrobním závodě, všechny komponenty a vybavení byly zakoupeny předem, dodány na jedno místo a připraveny zásoby čekající na montáž. Myšlenka byla pojmenována „rostlina v jedné krabici“. To znamená, že všechny suroviny, suroviny, CNC stroje, lisy, stříkací kabiny, elektronika, kabely atd. Musí být zakoupeny, přepravovány a skladovány v několika upravených přepravních kontejnerech. Kromě toho by měl být vyškolen tým specialistů, kteří budou pravidelně testovat celý výrobní proces, což bude možné díky roční dodávce malých množství letadel FMR na skládky.
Program FMR je rozdělen do tří fází. První vyhodnotí návrhy a výrobní technologie zařízení od konkurenčních skupin. Ve druhé fázi dvě vybrané skupiny předvedou svá vozidla, včetně kontroly jejich připevnění k letadlům F-16 a F / A-18, jejich výrobních postupů a souvisejících rizik. Třetí fáze předvede „rychlou výrobu“a letové zkoušky jednotky FMR.
Ale nejdůležitější je, že celý přístup by měl být použitelný nejen pro FMR, ale také pro nové rychle navržené systémy. Pokud by byl tento koncept úspěšný, mohl by učinit budoucnost bezpilotních systémů velmi slibnou, což by potenciálně uvolnilo kreativitu armády a umožnilo jim vytvořit si vlastní nástroje přizpůsobené jejich misím.
