L’UAV – Il futuro del cielo
L’UAV è un acronimo per Unmanned Aerial Vehicle,che è un aereo senza pilota a bordo. Gli UAV possono essere velivoli telecomandati (ad esempio pilotati da un pilota in una stazione di controllo a terra) o possono volare autonomamente sulla base di piani di volo pre-programmati o sistemi di automazione dinamica più complessi. UAVs sono attualmente utilizzati per un numero di missioni ofmissions, tra cui ricognizione e attacco ruoli. Per gli scopi di thisarticle, e per distinguere UAVs da missili, un UAV è definito come essere in grado di controllato, sostenuto volo livellato e alimentato da un motore jet oreciprocating. Inoltre, un missile da crociera può essere considerato un UAV, ma è trattato separatamente sulla base che il veicolo è l’arma. L’acronimo UAV è stato esteso in alcuni casi a UAVS (Unmanned Aircraft Vehicle System). La FAA ha adottato l’acronimo UAS (Unmanned Aircraft System) per riflettere il fatto che questi sistemi complessi includono stazioni di terra e altri elementi oltre ai veicoli aerei effettivi.
Officialmente, il termine ‘Unmanned Aerial Vehicle’ è stato cambiato in ‘Unmanned Aircraft System’ per riflettere il fatto che questi sistemi complessi includono stazioni di terra e altri elementi oltre ai veicoli aerei effettivi. Il termine UAS, tuttavia, non è molto usato, in quanto il termine UAV è diventato parte del lessico moderno.
Il ruolo militare degli UAV sta crescendo a tassi senza precedenti. Nel 2005, i soli velivoli senza pilota (UA) a livello tattico e di teatro hanno volato più di 100.000 ore di volo a sostegno delle operazioni ENDURING FREEDOM (OEF) e IRAQI FREEDOM (OIF). I rapidi progressi nella tecnologia stanno consentendo una sempre maggiore capacità di essere collocata su telai più piccoli che sta stimolando un grande aumento del numero di SUAS schierati sul campo di battaglia. L’uso dei SUAS in combattimento è così nuovo che non sono state stabilite procedure formali di segnalazione a livello di DoD per tracciare le ore di volo dei SUAS. Mentre le capacità crescono per tutti i tipi di UAV, le nazioni continuano a sovvenzionare la loro ricerca e sviluppo portando a ulteriori progressi che consentono loro di eseguire una moltitudine di missioni. UAV non più solo eseguire missioni di intelligence, sorveglianza e ricognizione (ISR), anche se questo rimane ancora il loro tipo predominante. I loro ruoli hanno ampliato a areasincluding attacco elettronico (EA), missioni di sciopero, soppressione e/ordestruction di difesa aerea nemica (SEAD/DEAD), nodo di rete o communicationsrelay, ricerca di combattimento e salvataggio (CSAR), e derivazioni di questi temi. Questi UAV hanno un costo che va da poche migliaia di dollari a decine di milioni di dollari, e i velivoli utilizzati in questi sistemi hanno dimensioni che vanno da un Micro Air Vehicle (MAV) che pesa meno di una libbra a grandi aerei che pesano oltre 40.000 libbre.
Tipi di UAV
Target e decoy – fornire un bersaglio a terra e aereo che simula un aereo o un missile nemico
Reconnaissance – fornire intelligence sul campo di battaglia
Combat- fornire capacità di attacco per missioni ad alto rischio (vedi Unmanned Combat).missioni ad alto rischio (vedi Unmanned Combat AirVehicle)
Ricerca e sviluppo – utilizzato per sviluppare ulteriormente le tecnologie UAV da integrare in velivoli UAV schierati sul campo
UAV civili e commerciali – UAV specificamente progettati per applicazioni civili e commerciali.
Grado di autonomia
Alcuni UAV sono chiamati droni perché non sono più sofisticati di un semplice aereo radiocomandato controllato da un pilota umano (talvolta chiamato operatore) in ogni momento. Versioni più sofisticate possono avere un controllo incorporato e/o sistemi di guida per eseguire compiti di basso livello del pilota umano, come la stabilizzazione della velocità e del percorso di volo, e semplici funzioni di navigazione prescritte, come il waypoint seguente.
Da questa prospettiva, la maggior parte dei primi UAV non sono affatto autonomi. Infatti, il campo dell’autonomia dei veicoli aerei è un campo emergente di recente, la cui economia è in gran parte guidata dai militari per sviluppare una tecnologia pronta alla battaglia per il combattente. Rispetto alla produzione di hardware di volo UAV, il mercato per la tecnologia di autonomia è abbastanza immaturo e non sviluppato. A causa di questo, l’autonomia è stata e può continuare ad essere il collo di bottiglia per i futuri sviluppi UAV, e il valore complessivo e il tasso di espansione del futuro mercato UAV potrebbe essere in gran parte guidato dai progressi da fare nel campo dell’autonomia.
La tecnologia di autonomia che diventerà importante per il futuro sviluppo UAV rientra nelle seguenti categorie:
Fusione di sensori: Combinazione di informazioni da diversi sensori per l’uso a bordo del veicolo
Comunicazioni: Gestire la comunicazione e il coordinamento tra più agenti in presenza di informazioni incomplete e imperfette
Pianificazione del movimento (chiamato anche Path planning): Determinazione di un percorso ottimale per il veicolo da percorrere rispettando determinati obiettivi e vincoli, come gli ostacoli
Generazione della traiettoria: Determinazione di una manovra di controllo ottimale da fare per seguire un dato percorso o per andare da una posizione all’altra
Allocazione e programmazione dei compiti: Determinazione della distribuzione ottimale dei compiti tra un gruppo di agenti, con vincoli di tempo e di equipaggiamento
Tattica cooperativa: Formulare una sequenza ottimale e una distribuzione spaziale delle attività tra gli agenti al fine di massimizzare le possibilità di successo in qualsiasi scenario di missione
L’autonomia è comunemente definita come la capacità di prendere decisioni senza intervento umano. A tal fine, l’obiettivo dell’autonomia è insegnare alle macchine a essere “intelligenti” e ad agire più come gli esseri umani. L’osservatore attento può associarlo allo sviluppo nel campo dell’intelligenza artificiale reso popolare negli anni ’80 e ’90, come i sistemi esperti, le reti neurali, l’apprendimento automatico, l’elaborazione del linguaggio naturale e la visione. Tuttavia, la modalità di sviluppo tecnologico nel campo dell’autonomia ha seguito per lo più un approccio dall’alto verso il basso, e i recenti progressi sono stati in gran parte guidati dai professionisti nel campo della scienza del controllo, non dell’informatica. Allo stesso modo, l’autonomia è stata e probabilmente continuerà ad essere considerata un’estensione del campo dei controlli. In un futuro prevedibile, tuttavia, i due campi si fonderanno in misura molto maggiore, e i professionisti e i ricercatori di entrambe le discipline lavoreranno insieme per generare un rapido sviluppo tecnologico nell’area.
In qualche misura, l’obiettivo finale nello sviluppo della tecnologia dell’autonomia è quello di sostituire il pilota umano. Resta da vedere se i futuri sviluppi della tecnologia dell’autonomia, la percezione della tecnologia e, soprattutto, il clima politico che circonda l’uso di tale tecnologia, limiteranno lo sviluppo e l’utilità dell’autonomia per le applicazioni UAV.
Secondo la politica di standardizzazione NATO 4586 tutti gli UAV NATO dovranno essere pilotati utilizzando il Tactical Control System (TCS), un sistema sviluppato dalla società di software Raytheon.
La resistenza degli UAV
Perché gli UAV non sono gravati dalle limitazioni fisiologiche dei piloti umani, possono essere progettati per massimizzare i tempi di permanenza. La durata massima di volo dei veicoli aerei senza equipaggio varia ampiamente. La resistenza dei velivoli con motore a combustione interna dipende fortemente dalla percentuale di carburante bruciato come frazione del peso totale (l’equazione di resistenza Breguet), e quindi è in gran parte indipendente dalle dimensioni del velivolo. Gli UAV elettrici solari hanno il potenziale per un volo illimitato, un concetto sostenuto dal prototipo Helios, che purtroppo è stato distrutto in un incidente nel 2003.
Mentre gli UAV ricevono solo una frazione degli importi spesi per aerei da combattimento e missili tattici, i grandi requisiti degli Stati Uniti stimolati dalla guerra al terrore hanno cambiato il quadro. Aggiungete programmi aggressivi di UAV lanciati da sottomarini e navi, un’ambiziosa tabella di marcia futura degli UAV e l’alto costo di sistemi avanzati come l’RQ-4 Global Hawk UAV (la cui produzione nei prossimi 10 anni potrebbe raggiungere i 3,5 miliardi di dollari e superare le 200 unità) e il J-UCAS, e la previsione globale finisce per ottenere una spinta significativa.