Das UAV – Die Zukunft des Himmels

DasUAV ist eine Abkürzung für Unmanned Aerial Vehicle,das ist ein Flugzeug ohne Pilot an Bord. UAVs können ferngesteuert sein (z. B. von einem Piloten in einer Bodenkontrollstation) oder autonom auf der Grundlage vorprogrammierter Flugpläne oder komplexerer dynamischer Automatisierungssysteme fliegen. UAVs werden derzeit für eine Reihe von Aufgaben eingesetzt, darunter Aufklärungs- und Angriffsaufgaben. Für die Zwecke dieses Artikels und zur Unterscheidung zwischen UAVs und Flugkörpern wird ein UAV als ein Flugkörper definiert, der zu einem kontrollierten, anhaltenden Horizontalflug fähig ist und von einem Strahl- oder Hubschraubertriebwerk angetrieben wird. Auch ein Marschflugkörper kann als UAV betrachtet werden, wird aber gesondert behandelt, da das Fahrzeug die Waffe ist. Das Akronym UAV wurde in einigen Fällen zu UAVS (Unmanned Aircraft Vehicle System) erweitert. DieFAA hat das Akronym UAS (Unmanned Aircraft System) übernommen, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass diese komplexen Systeme neben den eigentlichen Luftfahrzeugen auch Bodenstationen und andere Elemente umfassen.

Offiziell wurde der Begriff „Unmanned Aerial Vehicle“ in „Unmanned Aircraft System“ geändert, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass diese komplexen Systeme neben den eigentlichen Luftfahrzeugen auch Bodenstationen und andere Elemente umfassen. Der Begriff UAS ist jedoch nicht weit verbreitet, da der Begriff UAV Teil des modernen Sprachgebrauchs geworden ist.

Die militärische Rolle von UAV wächst in einem nie dagewesenen Tempo. Im Jahr 2005 haben allein die unbemannten Flugzeuge der taktischen und militärischen Ebene mehr als 100.000 Flugstunden zur Unterstützung der Operation ENDURING FREEDOM (OEF) und der Operation IRAQI FREEDOM (OIF) absolviert. Die rasanten technologischen Fortschritte ermöglichen es, immer mehr Fähigkeiten in kleineren Flugzeugen unterzubringen, wodurch die Zahl der SUAS, die auf dem Schlachtfeld eingesetzt werden, stark zunimmt. Der Einsatz von SUAS im Gefecht ist so neu, dass noch keine formellen, DoD-weiten Berichtsverfahren zur Verfolgung derSUAS-Flugstunden eingeführt wurden. Da die Fähigkeiten aller Arten von UAVs zunehmen, subventionieren die Staaten weiterhin deren Forschung und Entwicklung, was zu weiteren Fortschritten führt, die es ihnen ermöglichen, eine Vielzahl von Aufgaben zu erfüllen. UAVs erfüllen nicht mehr nur Aufgaben der Nachrichtengewinnung, Überwachung und Aufklärung (ISR), auch wenn dies nach wie vor ihr vorherrschender Typ ist. Ihre Aufgaben haben sich auf Bereiche wie elektronische Angriffe (EA), Angriffsmissionen, Unterdrückung und Zerstörung der gegnerischen Luftverteidigung (SEAD/DEAD), Netzwerkknoten oder Kommunikationsverbindungen, Kampfsuche und -rettung (CSAR) und Ableitungen dieser Themen ausgeweitet. Die Kosten für dieseUAV reichen von einigen tausend Dollar bis zu mehreren zehn Millionen Dollar, und die in diesen Systemen eingesetzten Flugzeuge sind unterschiedlich groß, von einem Micro Air Vehicle (MAV) mit einem Gewicht von weniger als einem Pfund bis zu großen Flugzeugen mit einem Gewicht von über 40.000 Pfund.

UAV-Typen

Ziel- und Täuschkörper – Bereitstellung von Boden- und Luftschützenzielen, die ein feindliches Flugzeug oder eine Rakete simulieren

Aufklärung – Bereitstellung von Gefechtsfeldinformationen

Kampfeinsatz – Bereitstellung von Angriffsfähigkeiten für hochriskante(siehe Unmanned Combat Air Vehicle)

Forschung und Entwicklung – dient der Weiterentwicklung von UAV-Technologien, die in einsatzfähige UAV-Flugzeuge integriert werden sollen

Zivile und kommerzielle UAVs – UAVs, die speziell für zivile und kommerzielle Anwendungen entwickelt wurden.

Grad der Autonomie

Einige frühe UAVs werden als Drohnen bezeichnet, weil sie nicht weiter entwickelt sind als einfache funkgesteuerte Flugzeuge, die jederzeit von einem menschlichen Piloten (manchmal auch Betreiber genannt) gesteuert werden. Anspruchsvollere Versionen können über eingebaute Kontroll- und/oder Leitsysteme verfügen, die die Aufgaben des menschlichen Piloten auf niedriger Ebene übernehmen, z. B. die Stabilisierung der Geschwindigkeit und der Flugbahn sowie einfache vorgegebene Navigationsfunktionen wie die Verfolgung von Wegpunkten.

Aus dieser Sicht sind die meisten frühen UAVs überhaupt nicht autonom. Tatsächlich ist der Bereich der autonomen Luftfahrzeuge ein erst kürzlich entstandener Bereich, dessen Wirtschaftlichkeit weitgehend vom Militär vorangetrieben wird, um kampffähige Technologie für die Streitkräfte zu entwickeln. Verglichen mit der Herstellung vonUAV -Fluggeräten ist der Markt für autonome Technologie relativ unreif und unterentwickelt. Aus diesem Grund war und ist die Autonomie der Engpass für künftige UAV-Entwicklungen, und der Gesamtwert und die Expansionsrate des künftigen UAV-Marktes könnten weitgehend von den Fortschritten auf dem Gebiet der Autonomie bestimmt werden.

Autonome Technologien, die für die künftige UAV-Entwicklung wichtig werden, lassen sich in die folgenden Kategorien einteilen:

Sensorfusion: Kombination von Informationen aus verschiedenen Sensoren für die Verwendung an Bord des Fahrzeugs

Kommunikation: Kommunikation und Koordination zwischen mehreren Agenten bei unvollständiger und unvollkommener Information

Bewegungsplanung (auch Pfadplanung genannt): Bestimmung eines optimalen Weges für das Fahrzeug unter Berücksichtigung bestimmter Ziele und Einschränkungen, wie z.B. Hindernisse

Trajektoriengenerierung: Bestimmung eines optimalen Steuerungsmanövers, um einem vorgegebenen Weg zu folgen oder von einem Ort zu einem anderen zu gelangen

Aufgabenverteilung und Zeitplanung: Bestimmung der optimalen Verteilung von Aufgaben auf eine Gruppe von Agenten unter Berücksichtigung von Zeit- und Ausrüstungsrestriktionen

Kooperative Taktik: Formulierung einer optimalen Abfolge und räumlichen Verteilung von Aktivitäten zwischen Agenten, um die Erfolgschancen in einem gegebenen Einsatzszenario zu maximieren

Autonomie wird allgemein als die Fähigkeit definiert, Entscheidungen ohne menschliches Eingreifen zu treffen. Das Ziel der Autonomie ist es, Maschinen zu lehren, „intelligent“ zu sein und mehr wie Menschen zu handeln. Der aufmerksame Beobachter mag dies mit der Entwicklung im Bereich der künstlichen Intelligenz in Verbindung bringen, die in den 1980er und 1990er Jahren populär wurde, wie Expertensysteme, neuronale Netze, maschinelles Lernen, Verarbeitung natürlicher Sprache und Bildverarbeitung. Die technologische Entwicklung auf dem Gebiet der Autonomie ist jedoch meist von unten nach oben verlaufen, und die jüngsten Fortschritte wurden weitgehend von den Praktikern auf dem Gebiet der Kontrollwissenschaften und nicht der Informatik vorangetrieben. In ähnlicher Weise wurde und wird die Autonomie wahrscheinlich auch weiterhin als eine Erweiterung des Bereichs der Steuerungen betrachtet. In absehbarer Zukunft werden die beiden Bereiche jedoch stärker miteinander verschmelzen, und Praktiker und Forscher aus beiden Disziplinen werden zusammenarbeiten, um eine rasche technologische Entwicklung in diesem Bereich herbeizuführen.

In gewissem Maße besteht das Endziel bei der Entwicklung der Autonomietechnik darin, den menschlichen Piloten zu ersetzen. Es bleibt abzuwarten, ob zukünftige Entwicklungen der Autonomietechnologie, die Wahrnehmung der Technologie und vor allem das politische Klima, das den Einsatz dieser Technologie umgibt, die Entwicklung und den Nutzen der Autonomie für UAV-Anwendungen einschränken werden.

Nach der NATO-Standardisierungsrichtlinie 4586 müssen alle UAVs der NATO mit dem Tactical Control System (TCS) geflogen werden, einem System, das von der Softwarefirma Raytheon entwickelt wurde.

UAV-Ausdauer

Da UAVs nicht mit den physiologischen Einschränkungen menschlicher Piloten belastet sind, können sie für eine möglichst lange Verweildauer am Boden ausgelegt werden. Die maximale Flugdauer von unbemannten Luftfahrzeugen ist sehr unterschiedlich. Die Flugdauer von Flugzeugen mit Verbrennungsmotoren hängt stark vom prozentualen Anteil des verbrauchten Treibstoffs am Gesamtgewicht ab (Breguet-Gleichung für die Flugdauer) und ist daher weitgehend unabhängig von der Größe des Flugzeugs. Solarelektrische UAVs haben das Potenzial für unbegrenzten Flug, ein Konzept, für das sich der Helios-Prototyp einsetzte, der leider 2003 bei einem Absturz zerstört wurde.

Während für UAVs nur ein Bruchteil der Beträge aufgewendet wird, die für Kampfflugzeuge und taktische Raketen ausgegeben werden, hat der große Bedarf der USA, der durch den Krieg gegen den Terror ausgelöst wurde, das Bild verändert. Hinzu kommen aggressive U-Boot- und schiffsgestützte UAV-Programme, ein ehrgeiziger Fahrplan für künftige UAVs und die hohen Kosten für fortschrittliche Systeme wie das RQ-4 Global Hawk UAV (dessen Produktion in den nächsten 10 Jahren 3,5 Milliarden Dollar und mehr als 200 Einheiten erreichen könnte) und J-UCAS, und die globale Prognose erhält einen erheblichen Auftrieb.