The UAV – (ang.) Przyszłość nieba
UAV jest akronimem od Unmanned Aerial Vehicle (bezzałogowy statek powietrzny),który jest statkiem powietrznym bez pilota na pokładzie. UAV mogą być zdalnie sterowane (np. latane przez pilota w naziemnej stacji kontrolnej) lub mogą latać autonomicznie w oparciu o zaprogramowane plany lotu lub bardziej złożone dynamiczne systemy automatyki. UAV są obecnie wykorzystywane do wielu misji, w tym zwiadowczych i bojowych. Dla celów niniejszego artykułu oraz w celu odróżnienia UAV od pocisków rakietowych, UAV definiuje się jako zdolne do kontrolowanego, długotrwałego lotu w poziomie i napędzane silnikiem odrzutowym lub zamachowym. Ponadto pocisk manewrujący można uznać za UAV, ale jest on traktowany oddzielnie, ponieważ to pojazd jest bronią. Akronim UAV został w niektórych przypadkach rozszerzony do UAVS (Unmanned Aircraft Vehicle System). TheFAA przyjęła akronim UAS (Unmanned Aircraft System), aby odzwierciedlić fakt, że te złożone systemy obejmują stacje naziemne i inne elementy oprócz rzeczywistych pojazdów powietrznych.
Oficjalnie termin „Unmanned Aerial Vehicle” został zmieniony na „Unmanned Aircraft System”, aby odzwierciedlić fakt, że te złożone systemy obejmują stacje naziemne i inne elementy oprócz rzeczywistych pojazdów powietrznych. Termin UAS nie jest jednak powszechnie używany, ponieważ termin UAV stał się częścią współczesnego leksykonu.
Wojskowa rola UAV rośnie w niespotykanym dotąd tempie. W 2005 roku same tylko taktyczne i teatralne bezzałogowe statki powietrzne (UA) odbyły ponad 100 000 godzin lotu w ramach wsparcia operacji ENDURING FREEDOM (OEF) i operacji IRAQI FREEDOM (OIF). Szybki postęp technologiczny umożliwia umieszczanie coraz większych możliwości na mniejszych płatowcach, co powoduje znaczny wzrost liczby SUAS rozmieszczanych na polu walki. Wykorzystanie SUAS w walce jest tak nowe, że nie ustanowiono formalnych procedur raportowania w ramach DoD, pozwalających na śledzenie godzin lotów SUAS. Wraz ze wzrostem możliwości wszystkich typów UAV, państwa kontynuują subsydiowanie ich badań i rozwoju, co prowadzi do dalszych postępów umożliwiających im wykonywanie wielu misji. UAV nie wykonują już tylko misji wywiadowczych, obserwacyjnych i rozpoznawczych (ISR), choć nadal pozostają ich dominującym typem. Ich role rozszerzyły się na obszary obejmujące atak elektroniczny (EA), misje uderzeniowe, tłumienie i / lub niszczenie obrony powietrznej przeciwnika (SEAD / DEAD), węzeł sieci lub łączności, poszukiwania i ratownictwa bojowego (CSAR), i pochodne tych tematów. Koszt tych UAV waha się od kilku tysięcy dolarów do dziesiątek milionów dolarów, a samoloty używane w tych systemach mają rozmiary od mikropojazdów (MAV) ważących mniej niż jeden funt do dużych samolotów ważących ponad 40 000 funtów.
Typy UAV
Cel i wabik – zapewnienie naziemnej i powietrznej artylerii na cel, który symuluje wrogi samolot lub pocisk
Rozpoznanie – zapewnienie wywiadu pola bitwy
Kombat – zapewnienie zdolności do ataku w misjach wysokiego ryzyka (zob.
Badania i rozwój – wykorzystywane do dalszego rozwoju technologii UAV, które mają być zintegrowane z samolotami UAV użytkowanymi w terenie
Cywilne i komercyjne UAV – UAV przeznaczone specjalnie do zastosowań cywilnych i komercyjnych.
Stopień autonomii
Niektóre wczesne UAV są nazywane dronami, ponieważ nie są bardziej zaawansowane niż proste samoloty sterowane radiowo, które są kontrolowane przez człowieka-pilota (czasami nazywanego operatorem) przez cały czas. Bardziej zaawansowane wersje mogą mieć wbudowane systemy kontroli i/lub naprowadzania, aby wykonywać niskopoziomowe obowiązki ludzkiego pilota, takie jak stabilizacja prędkości i toru lotu, oraz proste, przepisane funkcje nawigacyjne, takie jak śledzenie punktów orientacyjnych.
Z tej perspektywy większość wczesnych UAV nie jest w ogóle autonomiczna. W rzeczywistości, dziedzina autonomii pojazdów powietrznych jest niedawno powstałą dziedziną, której ekonomia jest w dużej mierze napędzana przez wojsko, aby rozwijać technologię gotową do walki dla wojska. W porównaniu z produkcją sprzętu latającego UAV, rynek technologii autonomii jest dość niedojrzały i słabo rozwinięty. Z tego powodu autonomia była i może nadal być wąskim gardłem dla przyszłego rozwoju UAV, a ogólna wartość i tempo ekspansji przyszłego rynku UAV mogą być w dużej mierze napędzane przez postępy w dziedzinie autonomii.
Technologia autonomii, która stanie się istotna dla przyszłego rozwoju UAV, należy do następujących kategorii:
Fuzja czujników: Łączenie informacji z różnych czujników do wykorzystania na pokładzie pojazdu
Komunikacja: Obsługa komunikacji i koordynacji między wieloma agentami w obecności niekompletnych i niedoskonałych informacji
Planowanie ruchu (zwane również planowaniem ścieżki): Określenie optymalnej ścieżki dla pojazdu, aby przejść podczas spełniania pewnych celów i ograniczeń, takich jak przeszkody
Trajectory Generation: Określenie optymalnego manewru sterowania, który należy wykonać, aby podążać daną ścieżką lub przejść z jednej lokalizacji do drugiej
Przydzielanie zadań i harmonogramowanie: Określanie optymalnego podziału zadań między grupę agentów, z ograniczeniami czasowymi i sprzętowymi
Taktyka kooperacyjna: Sformułowanie optymalnej sekwencji i przestrzennej dystrybucji działań pomiędzy agentami w celu maksymalizacji szansy na sukces w danym scenariuszu misji
Autonomia jest powszechnie definiowana jako zdolność do podejmowania decyzji bez interwencji człowieka. W tym celu, celem autonomii jest nauczenie maszyn, aby były „inteligentne” i działały bardziej jak ludzie. Wnikliwy obserwator może kojarzyć to z rozwojem w dziedzinie sztucznej inteligencji spopularyzowanej w latach 80. i 90. ubiegłego wieku, takiej jak systemy eksperckie, sieci neuronowe, uczenie maszynowe, przetwarzanie języka naturalnego i wizja. Jednak tryb rozwoju technologicznego w dziedzinie autonomii w większości podążał za podejściem „od dołu do góry”, a ostatnie postępy były w dużej mierze napędzane przez praktyków w dziedzinie nauki o sterowaniu, a nie informatyki. Podobnie, autonomia była i prawdopodobnie nadal będzie uważana za rozszerzenie dziedziny kontroli. W przewidywalnej przyszłości, jednak dwie dziedziny będą się łączyć w znacznie większym stopniu, a praktycy i badacze z obu dyscyplin będą współpracować, aby zrodzić szybki rozwój technologiczny w tej dziedzinie.
W pewnym stopniu, ostatecznym celem w rozwoju technologii autonomii jest zastąpienie ludzkiego pilota. Okaże się, czy przyszły rozwój technologii autonomicznej, postrzeganie tej technologii, a przede wszystkim klimat polityczny towarzyszący wykorzystaniu takiej technologii, ograniczą rozwój i użyteczność autonomii w zastosowaniach UAV.
Według polityki standaryzacyjnej NATO 4586 wszystkie UAV NATO będą musiały latać z wykorzystaniem systemu TCS (Tactical Control System), opracowanego przez firmę Raytheon.
Wytrzymałość UAV
Ponieważ UAV nie są obciążone fizjologicznymi ograniczeniami ludzkich pilotów, mogą być projektowane z myślą o maksymalizacji czasu przebywania na stanowisku. Maksymalny czas lotu bezzałogowych statków powietrznych jest bardzo różny. Wytrzymałość samolotu z silnikiem spalinowym zależy w dużym stopniu od procentu spalanego paliwa jako ułamka masy całkowitej (równanie wytrzymałości Bregueta), a więc jest w dużym stopniu niezależna od wielkości samolotu. Bezzałogowe statki powietrzne napędzane energią słoneczną mają potencjał nieograniczonego lotu – koncepcja ta została rozwinięta przez prototyp Helios, który niestety został zniszczony w katastrofie w 2003 r.
Pomimo że bezzałogowe statki powietrzne otrzymują tylko ułamek kwot przeznaczanych na samoloty myśliwskie i pociski taktyczne, duże zapotrzebowanie USA spowodowane wojną z terroryzmem zmieniło obraz sytuacji. Jeśli dodać do tego agresywne programy wystrzeliwania UAV z okrętów podwodnych i statków, ambitną mapę drogową przyszłych UAV oraz wysokie koszty zaawansowanych systemów, takich jak RQ-4 Global Hawk UAV (którego produkcja w ciągu najbliższych 10 lat może osiągnąć 3,5 mld dolarów i przekroczyć 200 sztuk) i J-UCAS, to globalna prognoza znacznie się podnosi.