Obemannad frihet
Analystföretaget Teal Group förutspår en betydande ökning av produktionen av obemannade flygfordon (UAV) på grund av deras utbredda antagande och en kraftig ökning av efterfrågan på nästa generations attack UAV under de närmaste 10 åren eller så.
I sin senaste marknadsundersökning, som publicerades i november 2017, uppskattar företaget en ökning av den årliga produktionen av UAV från 4,2 miljarder dollar (nedan, om det inte anges, är alla finansiella indikatorer i dollar) år 2017 till 10,3 miljarder dollar. År 2026, med totala utgifter för denna period på cirka 80,5 miljarder dollar, medan utgifterna för militär forskning inom denna sektor kommer att öka denna siffra med ytterligare 26 miljarder dollar.
"Ökad efterfrågan på långdistanssystem på hög höjd, för beväpnade UAV, utveckling av nästa generations stridsobemannade system och nya områden som missilförsvar fortsätter att driva marknaden", säger Philip Finnegan, medförfattare till Teal Group studie.
Studieförfattaren Steve Zaloga sa att de förväntar sig att USA kommer att spendera 57 procent av alla globala utgifter för forskning, utveckling och testning av denna teknik och ungefär 31 procent av globala militära drönarköp. Han tillade att de relativt stora siffrorna beror på fokus på stora, dyra system på den amerikanska marknaden, även om tillväxten i andra regioner, till exempel Asien-Stillahavsområdet, är snabbare. I sin globala marknadsundersökning i april överensstämmer Global Market Insights (GMI) uppskattningar i stort med Teals förväntningar. Hon uppskattar den globala marknadsstorleken 2016 till 5 miljarder, men förväntar sig att den årliga marknadsvolymen kommer att nå 13 miljarder tidigare, 2024. Även om militära UAV -flottor växer runt om i världen, driver USA fortfarande 70 procent av det totala antalet fordon. Enligt GMI gav militära order branschen mer än 85 procent av de totala intäkterna 2016, och försäljningen av helikopter-typ UAV under samma år gav mer än 65 procent av branschens totala intäkter.
Explosiv tillväxt
GMI förutspår en sammansatt årlig tillväxttakt (CAGR) på mer än 12 procent från 2017 till 2024 och en flotta på mer än 18 000 enheter vid slutet av denna period, även om det inte är klart vad”bitar” betyder, ett enda fordon eller obemannade system, som kan innehålla flera enheter. När det gäller Asien-Stillahavsområdet förväntas marknaden visa en CAGR på cirka 17 procent under samma period.
Andra förväntade trender inkluderar en CAGR på hybrid UAV -marknaden (en kombination av vertikal start och landning med horisontell flygning) på mer än 15 procent och en CAGR för den autonoma UAV -marknaden på över 18 procent, enligt GMI.
Attraktiviteten hos vertikal start och landning är uppenbar, särskilt om fordonen kan lyfta och landa automatiskt, eftersom det blir lättare att arbeta med UAV i trånga utrymmen och från dolda positioner, är processen med att starta och återvända förenklad, ett mindre område är krävs osv. Liksom för bemannade flygplan begränsar dock vertikal start och landning alltid hastighet, flygsträcka och bärighet.
Hybridlösningar av olika slag kommer in på marknaden, varav många kombinerar en propeller som drivs av en förbränningsmotor för cruising och fyra eller fler vertikalt monterade propellrar för vertikala flyglägen. Mer avancerade och komplexa konstruktioner använder lösningar som svängvingar, tilt- eller dragpropeller eller till och med svanslandningar för att minimera förlusten av nyttolast på grund av tillägget av ett extra framdrivningssystem som inte används i de flesta applikationer.
Begreppet "autonom UAV" är lite vagt, men de flesta enheter som produceras idag har en eller annan nivå av autonomi, kan flyga på förprogrammerade rutter, efter mellanliggande punkter och automatiskt använda nödlägen, till exempel i vid kommunikationsförlust eller batteriladdning. Genom att göra detta utvecklas mer avancerade funktioner, till exempel kollisionsdetektering och undvikande, gruppflygningar och uppgiftssekvensering. Autonomi, säger rapporten, blir en allt viktigare faktor i marknadsutvecklingen.
Fokusera utom synhåll
Studien förutspår också att under granskningsperioden kommer drönare som kan arbeta i områden utanför synfältet att uppta mer än 67 procent av marknaden, medan fordon med en maximal startvikt på 25 till 150 kg kommer att fånga mer än hälften av marknaden. Betydelsen av större UAV kommer också att öka. Under granskningsperioden förväntas en CAGR på cirka 11 procent för fordon med en bärighet på 150 kg eller mer.
Medan uppgifterna för UAV som tillhör statens militära strukturer huvudsakligen reduceras till spaning, observation och informationsinsamling, väpnad spaning och andra stridsuppdrag, har icke-statliga aktörer, till exempel Islamiska staten (förbjudet i Ryska federationen), framgångsrikt anpassat sig kommersiellt tillgängliga drönare för tappning av mortelminer, modifierade granater och annan improviserad ammunition.
UAV: s betydelse i spaningsuppdrag fortsätter att växa parallellt med framsteg inom sensorteknologi, från optoelektronik till insamling och stöd av information via radar och elektroniska medel, och med förbättringen av maskininlärning och artificiell intelligensalgoritmer, vilket hjälper operatörer och analytiker att extrahera den nödvändiga informationen från den enorma dataströmmen och som ett resultat gör det det lättare för befälhavare att fatta beslut.
Ökad uppmärksamhet har börjat ägnas åt uppgifterna om att skydda gränser och säkerställa säkerheten, många länder fortsätter att militarisera sina gränser för att begränsa eventuella migranter och flyktingar och terrorister och kriminella som har lurat bland dem. Av ovanstående skäl ökar också betydelsen av sjöpatrullering, förutom det mer traditionella behovet av att skydda rikedomen i deras exklusiva ekonomiska zoner.
Omfattande patrullområden och uppdrag som tar många timmar bidrar till den ökande populariteten för UAV i kategorierna HALE (High Altitude Long Endurance) och MALE (Medium Altitude Long Endurance), som närmar sig bemannade flygplan. Det finns dock också en ökning i popularitet inom sektorn för små fordon, en framstående representant är Black Hornet nano-UAV från FLIR Systems. Denna palmstora roterande miniapparat har en räckvidd på 2 km och en flygtid på 25 minuter, vilket är tillräckligt för avmonterade infanteri eller specialstyrkor att titta runt hörnet, in i rummet eller över närmaste kulle.
Grupp logiskt
Mellan de extrema medlemmarna - UAV i kategorin HALE, till exempel Global Hawk och nanodevices av Black Hornet -typen - finns det andra kategorier (från små till stora): mini, liten taktik, taktisk MALE plus, i deras egna kategorier, skeppsbaserade vertikala start- och landningssystem och experimentell chock UAV. Även om dessa kategorier används av den amerikanska industrin har militären parallellt alltid haft sin egen systematik, som i regel baserades på ett "rang" -system, men ändrades till ett system med fem grupper baserat på en kombination av maximal startmassa (MVM), arbetshöjd och hastighet.
Grupp 1 inkluderar fordon med MVM upp till 9 kg och driftshöjder upp till 366 meter över marknivå, det vill säga nano-, mikro- och mini-UAV. Ett exempel är Raven och Wasp drönare från AeroVironmerit.
För grupp 2 är de relevanta siffrorna: 21-55 lb (9,5-25 kg), 3500 fot (1067 meter) och hastigheter upp till 250 knop (463 km / h); till exempel ScanEagle från Boeing Insitu.
I grupp 3 ingår UAV: er som är jämförbara med AAI: s RQ-7B Shadow, Boeing Insitu's RQ-21B Blackjack och NASC: s RQ-23 Tigershark, som väger 55 till 1.320 pund (599 kg), driftshöjder upp till 18.000 fot (5.500 meter) och mer. samma hastigheter som UAV från grupp 2.
I grupp 4 ingår fordon över 599 kg, men med samma arbetshöjder som fordon från grupp 3, men inga hastighetsbegränsningar. I grupp 4 ingår till exempel MQ-8B Fire Scout från Northrop Grumman. MQ-1A / B Predator och MQ-1C Gray Eagle från General Atomics.
Slutligen väger grupp 5 UAV över 1,320 pund och flyger vanligtvis över 18 000 fot i vilken hastighet som helst. Dessa inkluderar MQ-9 Reaper från General Atomics, RQ-4 Global Hawk och MQ-4C Triton från Northrop Grumman.
Drone -utgifter
USA ökar sina utgifter för alla typer av obebodda system och relaterad teknik, men luftsystem dominerar hittills försvarsdepartementets budgetbegäran för budgetåret 2019. Ministeriet begär uppskattningsvis 9,39 miljarder dollar, vilket inkluderar finansiering för nästan 3 500 nya obebodda luft-, land- och sjöfordon, upp från 7,5 miljarder dollar som avsatts för 2018.
I begäran för 2019 begärs 6,45 miljarder för UAV -system, 982 miljoner för maritima system, 866 miljoner kommer att avsättas för teknik relaterad till autonom kapacitet, inklusive gruppflyg, och slutligen kommer 429 miljoner att tilldelas markfordon. Genom att erkänna möjligheterna hos potentiella och verkliga motståndare vill ministeriet också spendera över en miljard dollar på anti-drone-teknik, inklusive ett fartygs laser.
Rapporten, publicerad av UK Drone Research Center, belyste finansieringsbegäran för 1 618 Switchblade -ammunition från Aero Vironment. Switchblade -slängande ammunition suddar ut linjerna mellan UAV och guidade missiler. Det noterar också att finansieringen för MQ-9 Reaper-drönare-programmet behöll statusen för linjen med det största beloppet i begäran, som ökade med mer än 200 miljoner till 1,44 miljarder, och att anslaget på mer än 500 miljoner dollar för FoU av den transportörbaserade tankfartygsdrönaren MQ-25 Stingray är den största enskilda ökningen av försvarsdepartementets utgifter för obemannade system. Rapporten noterar också att Pentagon har begärt ytterligare finansiering för det artificiella intelligensarbetet som kallas Project Maven, samt finansiering för ny forskning inom autonomi och artificiell intelligens.
Den kraftiga ökningen av antalet obemannade system, som redan nämnts, är inte helt den amerikanska militärens förtjänst. Till exempel har Indien lanserat ett anbud för inköp av 600 mini-UAV för infanteribataljoner som tjänstgör vid gränserna till Pakistan och Kina.
I sin rapport noterade GMI att Kina har fångat mer än hälften av UAV-marknaden i Asien-Stillahavsområdet, driven av stora investeringar från den kinesiska regeringen, som fokuserar på att utöka sin egen forskning, utveckling och produktion. Produktionen av CH-5 Rainbow-systemet är två gånger billigare än den nästan liknande amerikanska MQ-9 Reaper.
Dumma, smutsiga och farliga uppdrag förblir UAV: s bröd och smör, men omfattningen av dessa uppdrag expanderar när militären i många länder strävar efter att utvidga gränserna för deras kapacitet.
Lovande destinationer - du har aldrig sett något liknande
Det finns ett gammalt ordspråk om att ny teknik oundvikligen kommer att börja användas på sätt som deras uppfinnare och utvecklare aldrig föreställt sig. Detta gäller utan tvekan också för drönare. Många militärer, som har lärt känna dem bättre, hittar bättre sätt att använda dem för att öka säkerheten för sig själva och sina kollegor, liksom för att kontrollera situationen. Antalet fall när soldater går på ett uppdrag "blindt" minskar nu kraftigt.
Ett av de uppenbara sätten att hitta nya utmaningar för UAV -teknik är att tillhandahålla dessa tekniker till militären, efter en tid be dem komma med idéer och experimentellt testa de föreslagna lösningarna.
Oplanerade uppgifter
Ibland uppstår nya roller och uppgifter för UAV: er från medvetenheten om ojämlikhet i möjligheter, som måste jämnas ut så snart som möjligt, i samband med vilket huvudutvecklingsprogrammets riktning radikalt förändras. Detta är vad som hände med MQ-25 Stingray transportbaserade tankfartyg från den amerikanska flottan, som enligt UCLASS-programmet (Unmanned Carrier-Launched Airborne Surveillance and Strike) ursprungligen utvecklades som en spanings- och / eller strejkplattform. Den nya F-35 Lightning II-jaktplanet har inte tillräckligt med räckvidd utan tankning så att hangarfartyg kan hålla sig utanför sortimentet av moderna vapensystem, till exempel avancerade anti-skeppsmissiler, alltmer utplacerade av sådana potentiella motståndare som Kina och Ryssland. Det nya smygflygplanet MQ-25 kan ersätta befintliga tankfartyg, som inte är tillräckligt smygande för att komma nära fiendens luftförsvarssystem. Detta kommer att göra det möjligt för F-35-stridsflygaren att utöka sitt räckvidd för att slå djupt in i fiendens försvar.
I februari 2016 tillkännagav den amerikanska flottan sitt beslut att ersätta UCLASS-programmet med CBARS-programmet (Carrier Based Aerial Refueling System), som kommer att skapa en tankningsfartyg i Hornet-storlek med viss spaningskapacitet. Alla andra uppgifter som planeras av UCLASS -projektet, inklusive trummor och ett kommunikationsrelä, skjuts upp för ett eventuellt framtida alternativ. I juli 2016 fick drönaren beteckningen MQ-25 Stingray.
Som ett resultat av analysen av ojämlikhet i möjligheter identifierades ytterligare en ny uppgift för UAV, men inte ny för bemannad luftfart. Detta är en luftburet tidig varningsradar (AWACS) för taktiska grupper av markstyrkor och luftfart från Marine Corps MAGTF (Marine Air Ground Task Force), som inte har stöd av en hangarfartygs strejkgrupp och tidigt upptäckta flygplan E-2D Hawkeye. I framtiden är det inte uteslutet att MAGTF -grupper kommer att agera i en svår stridssituation utan stöd av ett hangarfartyg i sådana uppgifter som distribuerade marina operationer, kustoperationer och expeditionära operationer.
Luftburna långdistansradardetektering
I detta avseende identifierades AWACS som en topprioriterad uppgift för MUX -programmet (MAGTF UAS Expeditionary - ett expeditionärt obemannat flygfordon för MAGTF -gruppen). Andra högprioriterade uppgifter inkluderar spaning och övervakning, elektronisk krigföring och vidarebefordran av kommunikation, medan offensivt luftstöd ses som en andra prioriterad uppgift, som kan vara obeväpnad, som består i att utfärda målkoordinater för inriktning av vapen som lanserats från andra plattformar. Last eskortering och transport har tagits bort från uppgiftslistan för detta konceptuellt nya VTOL / VTOL / kort start / vertikal landning UAV -projekt.
Ett system med liknande egenskaper är helt enkelt utformat för att fungera med amfibiska attackfartyg. Om krav på marschfart på 175-200 knop passar in i helikopterens kapacitet kan kravet på patrulleringstid på 8 timmar vid 350 nautiska mil från fartyget leda till en lösning i form av en tiltrotor, en plattform med roterande vingar och propellrar i en ringkåpa, eller en landningsplattform med marschflygning i flygplansläge.
Även om en stor och kraftfull radarstation främst är associerad med AWACS -uppgifter, kan olika sensorer och kommunikationsutrustning installeras på MUX -enheten som målbelastning. Alla kan nätverkas för att överföra information till fartygets operativa centrum, samt integrera med luftburna marina och markstrejkande tillgångar. Den öppna arkitekturen för det framåtblickande systemet gör det möjligt att introducera den "senaste framåtblickande" tekniken strax innan enheten når sin första beredskap 2032. Enligt uppgift kommer den uppskattade kostnaden för en enhet att ligga mellan 25 och 30 miljoner dollar.
Vertikal start och landning i hög hastighet är också temat för det innovativa DARPA-konceptet, som ursprungligen introducerades 2009 som Transformer X. Det utvecklas för närvarande av Lockheed Martin och Piasecki Aircraft till ett fullskaligt demonstrationssystem som kan leverera små, isolerade stridsgrupper och utföra andra uppgifter, inklusive uppgifterna för MUX -plattformen som den är en potentiell kandidat för.
Svängbara skärmar, motorhuv
ARES -projektet (Aerial Reconfigurable Embedded System) är byggt kring en UAV med svängbara vingar och propellrar i ringformiga fairings, som kan bära en mängd mållaster, från övervaknings- och spaningsutrustning till konventionell last och sårade soldater, med tillräcklig nivå av autonomi, så att du säkert kan välja dina egna landningsplatser utan operatörsintervention.
DARPA kallar ARES för en VTOL -flygmodul med sitt framdrivningssystem, bränsle, digital flygkontroll och fjärrkommando- och kontrollgränssnitt. Det operativa konceptet tillhandahåller flygningar av en flygande modul mellan dess bas och målpunkter för leverans och retur av funktionella specialiserade moduler av flera typer.
Under presentationen för specialister gav Piasecki mer detaljerad information om ARES -projektet. Den taktiska transportmodulen visades, som såg ut som ett slags fyrsitsigt lättfordon av specialstyrkorna. Dessutom presenterades en lastcontainer på hjul och en container som utvecklats för att evakuera de skadade. Den tredje presenterade modulen är avsedd för introduktion och evakuering av specialstyrkegrupper och liknar den främre delen av flygplanskroppen på en attackhelikopter på en skid, på vilken en optisk-elektronisk station för en synspaning och ett vapentorn kan installeras. Den sista modulen i form av en långsträckt flygkropp med en vertikal svans med en radar upptill var utrustad med en trehjulig landningsväxel, två hjul framför och ett på svansen; den optisk-elektroniska stationen installerad i fören såg utåt större ut än stationen på specialstyrkan-modulen. Denna modul är avsedd för spanings- och brandstödsuppdrag.
Med en nyttolast på över 1360 kg kan detta fordon bära 4x4 militära fordon. Själva flygplanet kan transporteras med dessa bilar på vägar och till och med terräng. DARPA noterar att nyttolasten är mer än 40 procent av startvikten, vilket möjliggör en ungefärlig övre gräns på 3400 kg.
Eftersom propellerbladen är skyddade av ringformiga munstycken kan enheten fungera på platser som är hälften så stora som de som krävs för små helikoptrar, till exempel Boeing AH6 Little Bird. Även om det inledningsvis kommer att fungera som ett vanligt obemannat fordon, är utvecklingen av semi-autonoma flygnavigeringssystem och användargränssnitt som möjliggör valfria bemannade flygningar inte uteslutna i framtiden.
Alternativa övergångar
Anpassningsbarhet är huvudtemat för futuristiska UAV -koncept och presenteras på många olika sätt. BAE Systems visade i september förra året sin gemensamma utveckling med studenter vid Crenfield University - konceptprojektet Adaptable UAV, som använder en innovativ metod för att växla mellan flygning i flygplan och helikopterlägen och en innovativ boom för sjösättning och retur av drönare.
Företaget presenterade en kort video av utplaceringen av en svärm av drönare för att undertrycka fiendens luftförsvar. UAV-operatören för strejk upptäcker startpositionen för luft-till-luft-missiler och ger kommandot till enheten att släppa behållaren med fallskärm, varefter den öppnas som ett skal och släpper sex drönare. som har formen av en toroid med breda, lätt avsmalnande vingar med propellrar vid sina främre kanter. De glider ner en bom fixerad i mitten av behållaren och flyger ut i flygplansläge för att söka och förstöra deras mål, som fjärrstyr missilskjutare. Genom att fördela mål mellan sig inaktiverar de dem tillfälligt i vad som troligen är en skumstråle som täcker sensorerna.
Efter att ha slutfört uppgiften återvänder de till en annan bar, monterad på tankens torn, som ligger på ett säkert avstånd. Kort innan de återvänder, byter de till en helikopterflygning genom att vända en av propellerna från vingens framkant till baksidan, vilket tvingar UAV att rotera runt sin vertikala axel. Sedan saktar de ner, svävar över baren och "sitter" på den en efter en. Videon visar också, som ett alternativ, deras återkomst på samma sätt till den dök upp ubåten.
Övergången mellan de två driftsätten kan kräva adaptiv flygkontrollprogramvara, medan avancerad autonomi skulle göra det möjligt för dem att anpassa sig till snabbt föränderliga situationer på det framtida slagfältet, verka i ett svärmsläge för att vilseleda avancerade luftvärn och verka i komplexa stadsrum.
Lanserings- och returbommen gör det möjligt för de anpassningsbara UAV: erna att arbeta från en mängd olika lanseringsplattformar i utmanande miljöer som troligen kommer att vara trångt med människor, fordon och flygplan. BAE Systems säger att bommen begränsar UAV: s sidorörelse så att starka vindar inte kan slå ner dem och därför minskar risken för skador på människor i närheten. Bommen är gyrostabiliserad för att säkerställa sitt vertikala läge, även om lastbilen står på en sluttning eller fartyget svänger på vågorna.
Skapad på begäran
Ett annat program för DARPA och US Air Force, kallat FMR (Flying Missile Rail - flying missile guide), löser ett liknande problem. FMR kommer att kunna lossna från ett stridsflygplan som en F-16 eller F / A-18 och flyga fram till en målpunkt från vilken den kan starta en luft-till-luft-missil AIM-120 AMRAAM. Rälsens bashastighet är Mach 0,9 och flygtiden är 20 minuter; den måste kunna flyga genom de utvalda mellanpunkterna. Dessutom måste den kunna skjuta upp en raket medan den är fäst vid ett flygplan.
Denna idé ser ut som lite mer än bara ett schema för att öka utbudet av AMRAAM -missiler, medan kravet på att utveckla en process för deras produktion på begäran med upp till 500 stycken per månad visar att avancerad produktionsteknik är lika viktig som själva enheten och dess driftskoncept.
DARPA rekommenderar att man går samman mellan flygplanskonstruktörer och tillverkare och betonar att termen”snabb produktion” inte betyder någon specifik process. Det slutliga målet är att säkerställa att allt material för FMR finns tillgängligt på produktionsplatsen, alla komponenter och utrustning köps i förväg, levereras till en plats och lagras i väntan på montering. Idén fick namnet "en växt i en låda". Det vill säga att alla råvaror, råvaror, CNC -maskiner, pressar, spraybås, elektronik, kablar etc. måste köpas, transporteras och förvaras i flera modifierade fraktbehållare. Dessutom bör ett team av specialister utbildas för att regelbundet testa hela produktionsprocessen, vilket kommer att vara möjligt tack vare den årliga leveransen av små mängder FMR -flygplan till deponier.
FMR -programmet är uppdelat i tre steg. Den första kommer att utvärdera design och produktionsteknik för enheter från konkurrerande grupper. I den andra fasen kommer de två utvalda grupperna att demonstrera sina fordon, inklusive kontroll av deras anslutning till F-16 och F / A-18 flygplan, deras produktionsprocesser, plus de därtill hörande riskerna. Den tredje fasen kommer att demonstrera "snabb produktion" och flygprov av FMR -enheten.
Men det viktigaste är att hela tillvägagångssättet ska vara tillämpligt inte bara på FMR, utan också på nya snabbt utformade system. Om det lyckas kan detta koncept göra framtiden för obemannade system mycket lovande och eventuellt släppa lös militärens kreativitet, så att de kan skapa sina egna verktyg, anpassade efter deras uppdrag.
