Den UAV – Himlens framtid
UAV är en akronym för Unmanned Aerial Vehicle,vilket är ett flygplan utan pilot ombord. UAV kan vara fjärrstyrda flygplan (som t.ex. flygs av en pilot vid en kontrollstation på marken) eller kan flyga autonomt baserat på förprogrammerade flygplaner eller mer komplexa dynamiska automatiseringssystem. UAV:er används för närvarande för ett antal uppdrag, bland annat för spaning och angrepp. I denna artikel, och för att skilja UAV:er från missiler, definieras en UAV som en UAV som kan utföra en kontrollerad, ihållande planflygning och som drivs av en jetmotor eller en fram- och återgående motor. Dessutom kan en kryssningsmissil betraktas som en UAV, men behandlas separat på grundval av att fordonet är vapnet. Akronymen UAV har i vissa fall utvidgats till UAVS (Unmanned Aircraft Vehicle System). FAA har antagit akronymen UAS (Unmanned Aircraft System) för att återspegla det faktum att dessa komplexa system omfattar markstationer och andra element utöver själva luftfarkosterna.
Officiellt ändrades termen ”Unmanned Aerial Vehicle” till ”Unmanned Aircraft System” för att återspegla det faktum att dessa komplexa system omfattar markstationer och andra element utöver själva luftfarkosterna. Termen UAS används dock inte så ofta eftersom termen UAV har blivit en del av det moderna lexikonet.
Den militära betydelsen av UAV växer i en aldrig tidigare skådad takt. År 2005 hade enbart taktiska obemannade luftfartyg och obemannade luftfartyg på teaternivå flugit över 100 000 flygtimmar till stöd för operation ENDURING FREEDOM (OEF) och operation IRAQI FREEDOM (OIF). De snabba tekniska framstegen gör det möjligt att placera mer och mer kapacitet på mindre flygplansramar, vilket leder till en stor ökning av antalet UAV som sätts in på slagfältet. Användningen av SUAS i strid är så ny att inga formella rapporteringsförfaranden för hela försvaret har inrättats för att spåra SUAS-flygtimmar. I takt med att kapaciteten ökar för alla typer av UAV fortsätter nationerna att subventionera deras forskning och utveckling, vilket leder till ytterligare framsteg som gör det möjligt för dem att utföra en mängd olika uppdrag. UAV:er utför inte längre enbart underrättelse-, övervaknings- och spaningsuppdrag (ISR), även om detta fortfarande är den dominerande typen av UAV:er. Deras roll har utvidgats till områden som elektroniska attacker (EA), anfallsuppdrag, undertryckande och/eller förstörelse av fiendens luftförsvar (SEAD/DEAD), nätverksnod eller kommunikationsrelä, sök- och räddningsuppdrag i strid (CSAR) och avledningar av dessa teman. Kostnaderna för dessa UAV varierar från några tusen dollar till tiotals miljoner dollar, och de flygplan som används i dessa system varierar i storlek från ett Micro Air Vehicle (MAV) som väger mindre än ett pund till stora flygplan som väger över 40 000 pund.
UAV-typer
Mål och lockbete – tillhandahåller mark- och luftskytte mot mål som simulerar ett fientligt flygplan eller en fientlig missil
Rekognosering – tillhandahåller underrättelser om slagfältet
Krigföring – tillhandahåller anfallsförmåga för hög- och högriskflygplan
.riskuppdrag (se Unmanned Combat AirVehicle)
Forskning och utveckling – används för att vidareutveckla UAV-teknik som ska integreras i UAV-flygplan som används på fältet
Civil och kommersiell UAV – UAV:er som är särskilt utformade för civila och kommersiella tillämpningar.
Grad av autonomi
En del av de första UAV:erna kallas drönare eftersom de inte är mer sofistikerade än enkla radiostyrda flygplan som hela tiden styrs av en mänsklig pilot (ibland kallad operatör). Mer sofistikerade versioner kan ha inbyggda styr- och/eller vägledningssystem för att utföra låga pilotuppgifter, t.ex. stabilisering av hastighet och flygbana, och enkla förskrivna navigeringsfunktioner, t.ex. följa en waypoint.
Från detta perspektiv är de flesta av de tidiga UAV:erna inte autonoma överhuvudtaget. Faktum är att området för autonoma luftfarkoster är ett nyligen framväxande område, vars ekonomi till stor del drivs av militären för att utveckla stridsklar teknik för krigsmakten. Jämfört med tillverkningen av flygutrustning för UAV är marknaden för autonom teknik ganska omogen och underutvecklad. På grund av detta har autonomi varit och kan fortsätta att vara en flaskhals för framtida UAV-utveckling, och det övergripande värdet och expansionstakten på den framtida UAV-marknaden kan till stor del drivas av de framsteg som kommer att göras på autonomiområdet.
Autonomiteknik som kommer att bli viktig för framtida UAV-utveckling faller in under följande kategorier:
Sensorfusion: Kombinering av information från olika sensorer för användning ombord på fordonet
Kommunikation: Kommunikation: Hantering av kommunikation och samordning mellan flera agenter i närvaro av ofullständig och ofullständig information
Bewegningsplanering (även kallad banplanering): Fastställande av en optimal väg för fordonet att gå samtidigt som det uppfyller vissa mål och begränsningar, t.ex. hinder
Trajektorgenerering: Fastställande av en optimal kontrollmanöver för att följa en given bana eller för att gå från en plats till en annan
Task Allocation and Scheduling: Tilldelning och schemaläggning av uppgifter: Fastställande av den optimala fördelningen av uppgifter mellan en grupp agenter, med begränsningar i fråga om tid och utrustning
Kooperativ taktik: Formulering av en optimal sekvens och rumslig fördelning av aktiviteter mellan agenterna för att maximera chansen till framgång i ett givet uppdragsscenario
Autonomi definieras vanligen som förmågan att fatta beslut utan mänskligt ingripande. Målet med autonomi är därför att lära maskiner att bli ”smarta” och agera mer som människor. Den uppmärksamme kan förknippa detta med utvecklingen inom området artificiell intelligens som blev populär på 1980- och 1990-talen, t.ex. expertsystem, neurala nätverk, maskininlärning, behandling av naturliga språk och syn. Den tekniska utvecklingen på området autonomi har dock oftast följt en uppifrån och ner-strategi, och de senaste framstegen har till stor del drivits av praktiker inom kontrollvetenskap, inte datavetenskap. På samma sätt har autonomi betraktats och kommer förmodligen att fortsätta att betraktas som en utvidgning av kontrollområdet. Inom en överskådlig framtid kommer dock de två områdena att smälta samman i mycket högre grad, och praktiker och forskare från båda disciplinerna kommer att arbeta tillsammans för att skapa en snabb teknisk utveckling på området.
I viss utsträckning är det slutgiltiga målet för utvecklingen av autonomiteknik att ersätta den mänskliga piloten. Det återstår att se om den framtida utvecklingen av autonomitekniken, uppfattningen om tekniken och framför allt det politiska klimatet kring användningen av sådan teknik kommer att begränsa utvecklingen och användbarheten av autonomi för UAV-tillämpningar.
Enligt Natos standardiseringspolicy 4586 måste alla Natos UAV:er flygas med hjälp av Tactical Control System (TCS), ett system som utvecklats av mjukvaruföretaget Raytheon.
UAV:s uthållighet
Då UAV:er inte belastas av de fysiologiska begränsningar som mänskliga piloter har, kan de utformas för att maximera tiden på plats. Den maximala flygtiden för obemannade luftfarkoster varierar kraftigt. Flygplanets uthållighet med förbränningsmotorer beror i hög grad på den procentuella andelen bränsle som förbrukas som en del av totalvikten (Breguets uthållighetsekvation) och är därför i stort sett oberoende av flygplansstorleken. Solcellsdrivna UAV har potential för obegränsad flygning, ett koncept som förespråkades av Helios-prototypen, som tyvärr förstördes i en krasch 2003.
Och även om UAV endast erhåller en bråkdel av de belopp som spenderas på stridsflygplan och taktiska missiler har USA:s stora behov, som stimulerats av kriget mot terrorismen, förändrat bilden. Lägg till aggressiva program för ubåts- och fartygslanserade UAV:er, en ambitiös färdplan för framtida UAV:er och de höga kostnaderna för avancerade system som RQ-4 Global Hawk UAV (vars produktion under de kommande tio åren kan uppgå till 3,5 miljarder dollar och överstiga 200 enheter) och J-UCAS, och den globala prognosen får en avsevärd skjuts uppåt.