Libertad no tripulada
La empresa analista Teal Group predice un aumento significativo en la producción de vehículos aéreos no tripulados (UAV), debido a su adopción generalizada y un fuerte aumento en la demanda de UAV de ataque de próxima generación en los próximos 10 años aproximadamente.
En su última investigación de mercado, publicada en noviembre de 2017, la compañía estima un aumento en la producción anual de UAV de $ 4,2 mil millones (en adelante, si no se especifica, todos los indicadores financieros están en dólares) en 2017 a $ 10,3 mil millones. En 2026, con gastos totales para este período de alrededor de $ 80.5 mil millones, mientras que el gasto en investigación militar en este sector aumentará esta cifra en otros $ 26 mil millones.
“La creciente demanda de sistemas de gran altitud de largo alcance, de vehículos aéreos no tripulados armados, el desarrollo de sistemas no tripulados de combate de próxima generación y nuevas áreas como la defensa antimisiles continúan impulsando el mercado”, dijo Philip Finnegan, coautor de Teal Group estudio.
El coautor del estudio, Steve Zaloga, dijo que esperan que Estados Unidos gaste el 57 por ciento de todo el gasto mundial en investigación, desarrollo y prueba de estas tecnologías y aproximadamente el 31 por ciento de las compras mundiales de drones militares. Agregó que los números relativamente grandes se deben al enfoque en sistemas grandes y costosos en el mercado estadounidense, aunque el crecimiento en otras regiones, como Asia-Pacífico, es más rápido. En su encuesta de mercado global de abril, las estimaciones de Global Market Insights (GMI) están en gran medida en línea con las expectativas de Teal. Ella estima el tamaño del mercado global en 2016 en 5 mil millones, pero espera que el volumen anual del mercado alcance los 13 mil millones antes, en 2024. Aunque las flotas de vehículos aéreos no tripulados militares están creciendo en todo el mundo, Estados Unidos todavía opera el 70 por ciento del número total de vehículos. Según GMI, las órdenes militares aportaron a la industria más del 85 por ciento de los ingresos totales en 2016, y la venta de vehículos aéreos no tripulados tipo helicóptero en el mismo año generó más del 65 por ciento de los ingresos totales de la industria.
Crecimiento explosivo
GMI predice una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de más del 12 por ciento de 2017 a 2024 y un tamaño de flota de más de 18,000 unidades al final de este período, aunque no está claro qué significa "piezas", un solo vehículo o sistemas no tripulados, que pueden incluir varios dispositivos. En cuanto a la región de Asia y el Pacífico, se espera que el mercado muestre una tasa compuesta anual de alrededor del 17 por ciento durante el mismo período.
Otras tendencias esperadas incluyen una CAGR del mercado de UAV híbridos (una combinación de despegue y aterrizaje vertical con vuelo horizontal) de más del 15 por ciento y una CAGR del mercado de UAV autónomos de más del 18 por ciento, según GMI.
El atractivo del despegue y aterrizaje vertical es obvio, especialmente si los vehículos pueden despegar y aterrizar automáticamente, ya que se vuelve más fácil trabajar con UAV en espacios reducidos y desde posiciones ocultas, se simplifica el proceso de lanzamiento y regreso, se reduce un área más pequeña. requerido, etc. Sin embargo, como en el caso de las aeronaves tripuladas, el despegue y el aterrizaje verticales siempre limitan la velocidad, el alcance de vuelo y la capacidad de carga.
Están entrando en el mercado soluciones híbridas de varios tipos, muchas de las cuales combinan una hélice impulsada por un motor de combustión interna para crucero y cuatro o más hélices montadas verticalmente para modos de vuelo verticales. Los diseños más avanzados y complejos utilizan soluciones como alas giratorias, hélices de empuje o tracción inclinables, o incluso aterrizajes de cola para minimizar la pérdida de carga útil debido a la adición de un sistema de propulsión adicional que no se usa en la mayoría de las aplicaciones.
El concepto de "UAV autónomo" es un poco vago, sin embargo, la mayoría de los dispositivos producidos en la actualidad tienen uno u otro nivel de autonomía, pueden volar en rutas preprogramadas, siguiendo puntos intermedios y utilizar automáticamente modos de emergencia, por ejemplo, en caso de pérdida de comunicación o descarga de la batería. Al hacerlo, se están desarrollando capacidades más avanzadas, como detección y evitación de colisiones, vuelos grupales y secuenciación de tareas. La autonomía, dice el informe, se está convirtiendo en un factor cada vez más importante en el desarrollo del mercado.
Enfoque fuera de la línea de visión
El estudio también predice que en el período bajo revisión, los drones capaces de operar en rangos más allá de la línea de visión ocuparán más del 67 por ciento del mercado, mientras que los vehículos con un peso máximo de despegue de 25 a 150 kg capturarán más. más de la mitad del mercado. La importancia de los UAV más grandes también aumentará; durante el período bajo revisión, se espera una CAGR de alrededor del 11 por ciento para los vehículos con una capacidad de carga de 150 kg o más.
Si bien las tareas de los vehículos aéreos no tripulados pertenecientes a estructuras militares estatales se reducen principalmente a reconocimiento, observación y recopilación de información, reconocimiento armado y otras misiones de combate, los actores no estatales, por ejemplo, el Estado Islámico (prohibido en la Federación de Rusia), se han adaptado con éxito. drones disponibles comercialmente para lanzar minas de mortero, granadas modificadas y otras municiones improvisadas.
La importancia de los UAV en las misiones de reconocimiento continúa creciendo en paralelo con los avances en las tecnologías de sensores, desde la optoelectrónica hasta la recopilación y soporte de información por radar y medios electrónicos, y con la mejora del aprendizaje automático y los algoritmos de inteligencia artificial, lo que ayuda a los operadores y analistas a extraer la información necesaria del enorme flujo de datos y, como resultado, facilita a los comandantes la toma de decisiones.
Se ha comenzado a prestar mayor atención a las tareas de proteger las fronteras y garantizar la seguridad, muchos países continúan militarizando sus fronteras con el fin de contener a posibles migrantes y refugiados y terroristas y criminales que han acechado entre ellos. Por las razones anteriores, la importancia del patrullaje marítimo también está creciendo, además de la necesidad más tradicional de proteger la riqueza de sus zonas económicas exclusivas.
Las extensas áreas de patrulla y las misiones que duran muchas horas contribuyen a la creciente popularidad de los UAV de las categorías HALE (High Altitude Long Endurance) y MALE (Medium Altitude Long Endurance), que se acercan al tamaño de las aeronaves tripuladas. Sin embargo, también ha aumentado la popularidad en el sector de los vehículos de pequeño tamaño, un representante destacado del cual es el nano-UAV Black Hornet de FLIR Systems. Este miniaparato de ala giratoria del tamaño de la palma de la mano tiene un alcance de 2 km y una duración de vuelo de 25 minutos, lo que es suficiente para que la infantería desmontada o las fuerzas especiales miren a la vuelta de la esquina, dentro de la habitación o sobre la colina más cercana.
Agrupar lógicamente
Entre los miembros extremos - UAVs de la categoría HALE, por ejemplo, Global Hawk, y nanodispositivos del tipo Black Hornet - hay otras categorías (de pequeñas a grandes): mini, tácticas de tamaño pequeño, tácticas MALE plus, en su categorías propias, sistemas de despegue y aterrizaje verticales basados en barcos y UAV de choque experimentales. Si bien estas categorías son utilizadas por la industria estadounidense, en paralelo, el ejército siempre ha tenido su propia sistemática, que, por regla general, se basaba en un sistema de "rango", pero se cambió a un sistema de cinco grupos basado en una combinación. de masa máxima de despegue (MVM), altitud y velocidad de operación.
El grupo 1 incluye vehículos con MVM de hasta 20 lb (9 kg) y altitudes operativas de hasta 1200 pies (366 metros) sobre el nivel del suelo, es decir, nano, micro y mini UAV. Un ejemplo son los drones Raven y Wasp de AeroVironmerit.
Para el Grupo 2, las cifras relevantes son: 21-55 lb (9,5-25 kg), 3500 pies (1067 metros) y velocidades de hasta 250 nudos (463 km / h); ejemplo, ScanEagle de Boeing Insitu.
El Grupo 3 incluye vehículos aéreos no tripulados comparables al RQ-7B Shadow de AAI, el RQ-21B Blackjack de Boeing Insitu y el RQ-23 Tigershark de NASC, con un peso de 55 a 1320 libras (599 kg), altitudes operativas de hasta 18.000 pies (5.500 metros) y más. las mismas velocidades que los UAV del Grupo 2.
El grupo 4 incluye vehículos de más de 599 kg (1.320 lb), pero con las mismas alturas de funcionamiento que los vehículos del grupo 3, pero sin límites de velocidad. El grupo 4 incluye, por ejemplo, el MQ-8B Fire Scout de Northrop Grumman. MQ-1A / B Predator y MQ-1C Grey Eagle de General Atomics.
Finalmente, los UAV del Grupo 5 pesan más de 1.320 libras y normalmente vuelan por encima de los 18.000 pies a cualquier velocidad. Estos incluyen el MQ-9 Reaper de General Atomics, el RQ-4 Global Hawk y el MQ-4C Triton de Northrop Grumman.
Gasto de drones
Estados Unidos está aumentando su gasto en todo tipo de sistemas deshabitados y tecnologías relacionadas, pero los sistemas aéreos dominan hasta ahora la solicitud de presupuesto fiscal 2019 del Departamento de Defensa. El ministerio solicita un estimado de $ 9.390 millones, que incluye fondos para casi 3.500 nuevos vehículos aéreos, terrestres y marítimos deshabitados, frente a los $ 7.500 millones asignados para 2018.
En la solicitud para 2019 se solicitan 6.450 millones para sistemas UAV, 982 millones para sistemas marítimos, 866 millones se destinarán a tecnologías relacionadas con capacidades autónomas, incluidos vuelos grupales, y, finalmente, 429 millones se destinarán a vehículos terrestres. Reconociendo las capacidades de adversarios potenciales y reales, el ministerio también quiere gastar más de mil millones de dólares en tecnología anti-drones, incluido el láser de un barco.
El informe, publicado por el Centro de Investigación de Drones del Reino Unido, destacó la solicitud de financiación para 1.618 municiones Switchblade de Aero Vironment. La munición merodeadora Switchblade difumina las líneas entre los vehículos aéreos no tripulados y los misiles guiados. También señala que la financiación para el programa de drones MQ-9 Reaper mantuvo el estado de la línea con el mayor monto en la solicitud, que aumentó en más de 200 millones a 1,44 mil millones, y que la asignación de más de $ 500 millones para I + D del dron cisterna basado en portaaviones El MQ-25 Stingray es el mayor aumento individual en el gasto del Departamento de Defensa en sistemas no tripulados. El informe también señala que el Pentágono ha solicitado fondos adicionales para el trabajo de inteligencia artificial conocido como Proyecto Maven, así como fondos para nuevas investigaciones en autonomía e inteligencia artificial.
El fuerte aumento en el número de sistemas no tripulados, como ya se mencionó, no es del todo mérito del ejército estadounidense. Por ejemplo, India ha lanzado una licitación para la compra de 600 mini-UAV para batallones de infantería que sirven en las fronteras con Pakistán y China.
En su informe, GMI señaló que China ha capturado más de la mitad del mercado de vehículos aéreos no tripulados en la región de Asia y el Pacífico, impulsado por grandes inversiones del gobierno chino, que se está enfocando en expandir su propia investigación, desarrollo y producción. La producción del sistema CH-5 Rainbow es dos veces más barata que la casi similar estadounidense MQ-9 Reaper.
Las misiones tontas, sucias y peligrosas siguen siendo el pan y la mantequilla de los vehículos aéreos no tripulados, pero la escala de estas misiones se está expandiendo a medida que el ejército de muchos países se esfuerza por expandir los límites de sus capacidades.
Destinos prometedores: nunca has visto nada como esto
Existe un viejo adagio de que las nuevas tecnologías inevitablemente comenzarán a usarse de formas que sus inventores y desarrolladores nunca imaginaron. Sin duda, esto también se aplica a los drones. Muchos militares, que han llegado a conocerlos mejor, encuentran mejores formas de utilizarlos para aumentar el nivel de seguridad de ellos mismos y de sus colegas, así como el nivel de mando de la situación. El número de casos en que los soldados van en una misión "a ciegas" ahora está disminuyendo drásticamente.
Una de las formas obvias de encontrar nuevos desafíos para las tecnologías de UAV es proporcionar estas tecnologías a los militares, después de un tiempo pedirles que presenten ideas y prueben experimentalmente las soluciones propuestas.
Tareas no planificadas
A veces, nuevos roles y tareas para los UAV surgen de la conciencia de la desigualdad de oportunidades, que debe nivelarse lo antes posible, en relación con lo cual la dirección del programa de desarrollo principal está cambiando radicalmente. Esto es lo que sucedió con el buque cisterna MQ-25 Stingray de la flota estadounidense, que, según el programa UCLASS (Unmanned Carrier-Launched Airborne Surveillance and Strike), se desarrolló originalmente como una plataforma de reconocimiento y / o ataque. El nuevo caza F-35 Lightning II no tiene suficiente alcance sin reabastecimiento de combustible para que los portaaviones puedan mantenerse fuera del alcance de los sistemas de armas modernos, como los misiles antibuque avanzados, desplegados cada vez más por adversarios potenciales como China y Rusia. El nuevo avión furtivo MQ-25 podría reemplazar a los aviones cisterna existentes, que no son lo suficientemente sigilosos como para acercarse a los sistemas de defensa aérea enemigos. Esto permitirá que el caza F-35 extienda su alcance para atacar profundamente las defensas enemigas.
En febrero de 2016, la Marina de los EE. UU. Anunció su decisión de reemplazar el programa UCLASS con el programa CBARS (Sistema de reabastecimiento aéreo basado en transportistas), que creará un tanque de reabastecimiento de combustible del tamaño de un Hornet con algunas capacidades de reconocimiento. Todas las demás tareas previstas por el proyecto UCLASS, incluidos los tambores y un relé de comunicación, se pospusieron para una posible opción futura. En julio de 2016, el dron recibió la designación MQ-25 Stingray.
Como resultado del análisis de la desigualdad de oportunidades, se identificó otra nueva tarea para los UAV, aunque no nueva para la aviación tripulada. Se trata de un radar de alerta temprana aerotransportado (AWACS) para grupos tácticos de fuerzas terrestres y de aviación de la Infantería de Marina MAGTF (Marine Air Ground Task Force), que no cuenta con el apoyo de un grupo de ataque de portaaviones y aviones de detección temprana E-2D Hawkeye. En el futuro, no se excluye que los grupos MAGTF actuarán en una situación de combate difícil sin el apoyo de un portaaviones en tareas tales como operaciones marítimas distribuidas, operaciones costeras y operaciones expedicionarias.
Detección de radar de largo alcance aerotransportado
En este sentido, AWACS fue identificado como una tarea de máxima prioridad para el programa MUX (MAGTF UAS Expeditionary - un vehículo aéreo no tripulado expedicionario para el grupo MAGTF). Otras tareas de máxima prioridad incluyen el reconocimiento y la vigilancia, la guerra electrónica y la transmisión de comunicaciones, mientras que el apoyo aéreo ofensivo se considera una tarea de segunda prioridad, que puede ser desarmada, que consiste en emitir coordenadas de objetivos para atacar armas lanzadas desde otras plataformas. La escolta y el transporte de carga se han eliminado de la lista de tareas para este proyecto UAV VTOL / VTOL / despegue corto / aterrizaje vertical conceptualmente nuevo.
Un sistema con características similares está diseñado simplemente para funcionar con barcos de asalto anfibios. Si el requisito de velocidad de crucero de 175-200 nudos se ajusta a las capacidades del helicóptero, entonces el requisito de una duración de patrulla de 8 horas a 350 millas náuticas del barco puede conducir a una solución en forma de un rotor basculante, una plataforma con alas giratorias y hélices en un carenado circular, o una plataforma de aterrizaje con vuelo de crucero en modo avión.
Aunque una estación de radar grande y potente se asocia principalmente con las tareas de AWACS, se pueden instalar varios sensores y equipos de comunicación en el dispositivo MUX como carga objetivo. Todos ellos pueden conectarse en red para transmitir información al centro operativo del barco, así como integrarse con los activos de ataque naval y terrestre aerotransportados. La arquitectura abierta del sistema con visión de futuro permitirá la introducción de las "últimas tecnologías con visión de futuro" justo antes de que el dispositivo alcance la preparación inicial en 2032. Según se informa, el costo estimado de un dispositivo estará entre $ 25 millones y $ 30 millones.
El despegue vertical y el aterrizaje a alta velocidad también es el tema del innovador concepto DARPA, presentado originalmente en 2009 como el Transformer X. Actualmente, Lockheed Martin y Piasecki Aircraft lo están desarrollando en un sistema de demostración a gran escala capaz de suministrar pequeños y aislados grupos de batalla y realizar otras tareas, incluidas las tareas de la plataforma MUX para las que es un candidato potencial.
Guardabarros giratorios, motores con capota
El proyecto ARES (Aerial Reconfigurable Embedded System) se basa en un UAV con alas giratorias y hélices en carenados anulares, capaz de transportar una variedad de cargas objetivo, desde equipos de vigilancia y reconocimiento hasta carga convencional y soldados heridos, con un nivel suficiente de autonomía., lo que le permite elegir de forma segura sus propios lugares de aterrizaje sin la intervención del operador.
DARPA llama a ARES un módulo de vuelo VTOL con su sistema de propulsión, combustible, control de vuelo digital e interfaces de comando y control remoto. El concepto operativo prevé vuelos de un módulo volante entre su base y los puntos de destino para la entrega y devolución de módulos funcionales especializados de varios tipos.
Durante la presentación para especialistas, Piasecki brindó información más detallada sobre el proyecto ARES. Se mostró el módulo de transporte táctico, que parecía una especie de vehículo ligero de cuatro plazas de las fuerzas especiales. También se presentó un contenedor de carga con ruedas y un contenedor desarrollado sobre su base para la evacuación de los heridos. El tercer módulo presentado está destinado a la introducción y evacuación de grupos de fuerzas especiales y se asemeja a la parte frontal del fuselaje de un helicóptero de ataque sobre un patín, en el que se puede instalar una estación óptico-electrónica de reconocimiento de vista y una torreta de armas. El último módulo en forma de fuselaje alargado con cola vertical con radar en la parte superior estaba equipado con un tren de aterrizaje triciclo, dos ruedas delante y una en la cola; la estación óptico-electrónica instalada en la proa parecía exteriormente más grande que la estación del módulo de fuerzas especiales. Este módulo está diseñado para misiones de reconocimiento y apoyo de fuego.
Con una carga útil de más de 1.360 kg, este vehículo puede transportar vehículos militares 4x4. El avión en sí puede ser transportado por estos automóviles en carreteras e incluso fuera de la carretera. DARPA señala que la carga útil es más del 40 por ciento del peso de despegue, lo que permite un límite superior aproximado de 3400 kg.
Dado que las palas de la hélice están protegidas por toberas anulares, el dispositivo es capaz de operar en sitios que son la mitad del tamaño de los requeridos para helicópteros pequeños, por ejemplo, el Boeing AH6 Little Bird. Aunque inicialmente operará como un vehículo no tripulado típico, el desarrollo de sistemas de navegación de vuelo e interfaces de usuario semiautónomos que permitirán vuelos tripulados opcionalmente no está excluido en el futuro.
Transiciones alternativas
La adaptabilidad es el tema principal de los conceptos futuristas de UAV y se presenta de muchas formas diferentes. BAE Systems mostró en septiembre pasado su desarrollo conjunto con estudiantes de la Universidad de Crenfield: el proyecto conceptual Adaptable UAV, que utiliza un método innovador para cambiar entre vuelo en modo avión y helicóptero y un brazo innovador para el lanzamiento y retorno de drones.
La compañía presentó un breve video del despliegue de un enjambre de drones en la tarea de reprimir la defensa aérea enemiga. El operador del UAV de ataque detecta la posición de lanzamiento de los misiles tierra-aire y le da la orden al dispositivo para que deje caer el contenedor en paracaídas, luego de lo cual se abre como un proyectil y libera seis drones. que toman la forma de un toroide con alas anchas y ligeramente ahusadas con hélices en sus bordes de ataque. Se deslizan por un brazo fijo en el centro del contenedor y vuelan en modo avión para buscar y destruir sus objetivos, que controlan de forma remota los lanzadores de misiles. Al distribuir los objetivos entre ellos, los desactivan temporalmente en lo que probablemente sea un chorro de espuma que cubre los sensores.
Después de completar la tarea, regresan a otra barra, montada en la torreta del tanque, ubicada a una distancia segura. Poco antes de regresar, cambian a un vuelo en helicóptero volteando una de las hélices desde el borde de ataque del ala hacia la parte trasera, lo que obliga al UAV a girar alrededor de su eje vertical. Luego disminuyen la velocidad, se ciernen sobre la barra y se "sientan" uno por uno. El video también muestra, como alternativa, su regreso de la misma manera al submarino emergido.
La transición entre los dos modos de operación puede requerir un software de control de vuelo adaptativo, mientras que la autonomía avanzada les permitiría adaptarse a situaciones que cambian rápidamente en el futuro campo de batalla, operar en modo enjambre para engañar a las defensas aéreas avanzadas y operar en espacios urbanos complejos.
El brazo de lanzamiento y retorno permite que los UAV adaptables operen desde una amplia variedad de plataformas de lanzamiento en entornos desafiantes que probablemente estén abarrotados de personas, vehículos y aviones. BAE Systems dice que el brazo restringe el movimiento lateral del UAV para que los fuertes vientos no puedan derribarlo y, por lo tanto, reduce el riesgo de lesiones a las personas cercanas. La pluma está giroscópica para asegurar su posición vertical, incluso si el vehículo de transporte está parado en una pendiente o el barco se balancea sobre las olas.
Creado a pedido
Otro programa de DARPA y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, llamado FMR (Flying Missile Rail - guía de misiles voladores), resuelve un problema similar. El FMR podrá separarse de un avión de combate como un F-16 o F / A-18 y volar hacia un punto objetivo desde el que pueda lanzar un misil aire-aire AIM-120 AMRAAM. La velocidad base del tren es Mach 0.9 y la duración del vuelo es de 20 minutos; debe poder volar a través de los puntos intermedios seleccionados. Además, debe ser capaz de lanzar un cohete mientras está conectado a un avión de transporte.
Esta idea parece poco más que un esquema para aumentar la gama de misiles AMRAAM, mientras que el requisito de desarrollar un proceso para su producción bajo demanda a una tasa de hasta 500 piezas por mes muestra que la tecnología de producción avanzada es tan importante como el dispositivo en sí y su concepto operativo.
DARPA recomienda unir fuerzas entre diseñadores y fabricantes de aeronaves, enfatizando que el término “producción rápida” no significa ningún proceso específico. El objetivo final es garantizar que todos los materiales para el FMR estén disponibles en el sitio de producción, que todos los componentes y equipos se compren con anticipación, se entreguen en un solo lugar y se almacenen en espera de ser ensamblados. La idea se denominó “una planta en una caja”. Es decir, todas las materias primas, materias primas, máquinas CNC, prensas, cabinas de pintura, electrónica, cables, etc., deben comprarse, transportarse y almacenarse en varios contenedores de envío modificados. Además, se debe capacitar a un equipo de especialistas para probar periódicamente todo el proceso de producción, lo que será posible gracias al suministro anual de pequeñas cantidades de aviones FMR a los vertederos.
El programa de RMF se divide en tres etapas. El primero evaluará los diseños y tecnologías de producción de dispositivos de grupos competidores. En la segunda fase, los dos grupos seleccionados demostrarán sus vehículos, incluida la verificación de su apego a los aviones F-16 y F / A-18, sus procesos de producción, más los riesgos asociados. La tercera fase demostrará la "producción rápida" y las pruebas de vuelo de la unidad FMR.
Pero lo más importante es que todo el enfoque debería ser aplicable no solo a FMR, sino también a nuevos sistemas diseñados rápidamente. Si tiene éxito, este concepto podría hacer que el futuro de los sistemas no tripulados sea muy prometedor, desatando potencialmente la creatividad de los militares, permitiéndoles crear sus propias herramientas, adaptadas a sus misiones.
