SAMODZIELNE ŚMIGŁA

Transkrypt

1 SAMODZIELNE ŚMIGŁA Bezzałogowe śmigłowce to idealne narzędzie do rozpoznania lub zaopatrywania własnych oddziałów w warunkach bojowych bez ryzyka utraty załóg. Powoli śmigłowce bezzałogowe wywalczają sobie miejsce w arsenale Stanów Zjednoczonych. Od niedawna na przykład operują na pokładach okrętów marynarki wojennej, która przewiduje dla nich całą gamę nowych zadań. Takimi maszynami jest też zainteresowana piechota morska. Uwagę na nich skupiają również wojska lądowe, widząc w nich idealne narzędzie do zaopatrywania własnych oddziałów w warunkach bojowych bez ryzyka utraty załóg. Prawdziwy przełom wiąże się jednak z wprowadzeniem do służby śmigłowców działających autonomicznie. We wdrażaniu do służby śmigłowców bezzałogowych prym wiedzie biuro badawcze amerykańskiej marynarki wojennej (Office of Naval Research ONR). Szlak w tej dziedzinie przetarł bezzałogowy śmigłowiec Northrop Grumman MQ-8B Fire Scout. Ta ważąca niecałą tonę maszyna została zbudowana na bazie komercyjnej konstrukcji Schweitzer Aircraft 330. Jest sterowana za pomocą odpowiednich komend wydawanych przez operatora obsługującego stację kontrolną. MQ-8B jest zatem pierwszym śmigłowcem, który może samodzielnie startować i lądować na pokładach okrętów. W razie potrzeby operator przejmie nad nim pełną kontrolę. US Navy ma już 24 śmigłowce tego typu, operujące z pokładów amerykańskich okrętów wojennych. Podstawową misją bezzałogowych MQ-8B jest zwiad, wywiad i rozpoznanie. Można za ich pomocą prowadzić zdalną inspekcję podejrzanych jednostek czy wskazywać z powietrza cele dla okrętów. Obecnie trwają prace nad uzbrojeniem MQ-8B w naprowadzane laserowo rakiety typu APKWS II, precyzyjne bomby szybujące Viper Strike oraz pociski kierowane typu Hellfire. Oprócz atakowania celów powierzchniowych, śmigłowiec będzie mógł również przenosić zasobnik z radarem typu AN/ZPY-4, co zwiększy jego możliwości w dziedzinie rozpoznania. Do 2017 roku MQ-8B będzie potrafił też, dzięki zasobnikowi typu Cobra, wykrywać miny. Marynarka wojenna, zachwycona możliwościami MQ-8B, w 2010 roku zleciła opracowanie jego większego brata. I tak bezzałogowy MQ-8C Fire Scout został zbudowany na bazie komercyjnego śmigłowca Bell 407. Oblatany w październiku 2013 roku, ma dwukrotnie większy zasięg i trzy razy większy udźwig niż MQ-8B. Jego zadaniem ma być przede wszystkim zwiad i rozpoznanie, a ponadto również przewożenie ładunków i zaopatrzenia. Plany zakładają przystosowanie MQ-8C do przenoszenia takiego samego uzbrojenia jak MQ-8B oraz radaru AN/ZPY-1 STARLite. US Navy widzi go również w roli platformy do prowadzenia walki radioelektronicznej oraz wykrywania i zwalczania okrętów podwodnych. Firma Northrop Grumman opracowuje już dla niego specjalny uniwersalny zasobnik (Multi Capability Pod MCP), który ma być gotowy do prób w połowie 2015 roku. Pierwszy MQ-8C wszedł do służby na początku grudnia 2014 roku. Jak na razie zamówienie opiewa na 19 maszyn. Docelowo marynarka chce kupić 40 sztuk MQ-8C oraz 70 egzemplarzy MQ-8B. Testy w boju Amerykańska piechota morska postanowiła z kolei wykorzystać śmigłowce bezzałogowe do zaopatrywania swoich baz w Afganistanie. W 2011 roku ruszył program bezzałogowego powietrznego systemu zaopatrywania (CRUAS). Firmy Kaman oraz Lockheed Martin opracowały bezzałogową wersję śmigłowca Kaman K-1200 K-MAX. W grudniu 2011 roku dwa bezzałogowe K-MAX zostały wysłane do Afganistanu, gdzie marines zaczęli testować je w warunkach bojowych. Operowały one tam do końca maja 2014 roku. W tym czasie wykonały blisko 2 tys. lotów, spędziły w powietrzu ponad 2150 godzin i przewiozły ponad 2 tys. t zaopatrzenia. Ich użycie ułatwiło zaopatrywanie jednostek liniowych. Najważniejsze było jednak to, że śmigłowce bezzałogowe odciążyły konwoje drogowe narażone na ataki wroga oraz działanie min pułapek. Piechota morska potraktowała program CRUAS jako jednorazowy eksperyment. Jednakże jego sukces zmotywował zarówno amerykańską marynarkę wojenną, jak i armię do pójścia o krok dalej i rozpoczęcia prac nad wdrożeniem śmigłowców działających w pełni autonomicznie. Strona: 1

2 Sterowanie na odległość Samoloty czy śmigłowce bezzałogowe można pilotować zdalnie, ale mogą one też działać w sposób zautomatyzowany, na przykład lecieć po określonej trasie czy wykonywać zaprogramowane wcześniej polecenia. Operator może wyznaczać nowe zadania, takie jak zmiana kursu, już podczas lotu. I tak do obsługi jednego śmigłowca K-MAX potrzeba trzech operatorów. Dwóch przygotowuje go do startu z punktu A i uruchamia proces, używając konsoli zdalnego sterowania. Trzeci musi się znajdować w punkcie docelowym B. Przejmuje on sterowanie śmigłowcem, który nadleci, aby zdalnie odczepić podwieszony ładunek lub wydać komendę do lądowania w miejscu oznaczonym specjalnym markerem. Śmigłowiec leci automatycznie po zaprogramowanej wcześniej trasie od punktu A do B. Operator może w każdej chwili ją zmienić, dodając kolejne punkty nawigacyjne, aby na przykład ominąć niebezpieczny obszar. Śmigłowce takie jak MQ-8 startują i lądują samodzielnie, po wydaniu im odpowiedniej komendy, w miejscach starannie do tego przygotowanych. Działanie takie jest często błędnie nazywane autonomicznym. Prawdziwa autonomia, która już niedługo stanie się codziennością w działaniach śmigłowców, wiąże się z podejmowaniem samodzielnych decyzji przez komputer sterujący. Bez udziału człowieka będzie on wybierał miejsce do lądownia na podstawie danych gromadzonych na bieżąco w trakcie podchodzenia do lądowania. System w odpowiednio krótkim czasie podejmie decyzję, nie mając stuprocentowo pewnych danych. Na tej samej zasadzie śmigłowiec będzie mógł omijać przeszkody czy wybierać optymalną trasę lotu. Strona: 2

3 Pierwsze badania nad autonomicznym systemem sterowania podjęła NASA wraz z armią amerykańską w 1989 roku. Jako platformę bazową wybrano wtedy śmigłowiec typu Black Hawk, który zmodyfikowano jako latające laboratorium i oznaczono JUH-60A RASCAL (Rotorcraft Aircrew Systems Concepts Airborne Laboratory). Prawdziwy przełom nastąpił jednak w ostatnich latach wraz ze wzrostem mocy obliczeniowych komputerów oraz ich miniaturyzacją. Sercem działających autonomicznie śmigłowców, jak również pojazdów lądowych, są systemy takie jak LADAR (Laser Detection and Ranging) czy LIDAR (Light-Detection and Ranging Sensors). Składają się one z czujników i dalmierzy laserowych, w czasie rzeczywistym rozpoznających i mapujących otaczający teren. Dostarczają pojazdowi danych, na których podstawie komputer sterujący Strona: 3

4 podejmuje decyzję o wyborze trasy lub miejsca do lądowania. W JUH-60A zamontowano system sterowania elektrycznego fly-by-wire sprzężony z systemem 3D-LZ LADAR. Pierwszy autonomiczny lot testowy JUH-60A odbył się 5 listopada 2012 roku na górzystym poligonie San Jose w Kalifornii. Na pokładzie byli dwaj piloci, którzy w razie problemów w każdej chwili mogli przejąć stery. Śmigłowiec odbył autonomiczny lot po wyznaczonej trasie z odwzorowaniem rzeźby terenu. W miejscu docelowym rozpoznał optymalne miejsce do lądowania, nad którym przeszedł do zawisu na wysokości 18 m. Kolejny, bardziej zaawansowany test JUH-60A odbył się w maju 2013 roku. Systemy doświadczalne Od 2007 roku Sikorsky prowadzi prace nad budową systemów autonomicznych dla śmigłowców. W 2013 roku firma zademonstrowała opracowany dzięki własnym funduszom doświadczalny śmigłowiec bezzałogowy S-76 SARA (Sikorsky Autonomous Research Aircraft). Jest to latające laboratorium zbudowane na bazie komercyjnego modelu S-76 wyposażonego w sterowanie fly-by-wire. W lipcu 2013 roku S-76 Sara wykonała pierwszy autonomiczny lot. Sikorsky chce testowane technologie wykorzystać do ewentualnej modyfikacji śmigłowców wojskowych i cywilnych. W ramach ogłoszonego przez armię amerykańską programu budowy załogowo-bezzałogowej platformy transportowej MURAL (Manned/Unmanned Resupply Aerial Lifter) firma Sikorsky zademonstrowała też własną wersję działającego autonomicznie śmigłowca UH-60MU. W marcu 2014 roku miał miejsce test, podczas którego operator naziemny, używający przenośnej stacji kontroli, zademonstrował podczepianie ładunku pod pozostający w zawisie śmigłowiec. Następnie UH-60MU wykonał z nim samodzielny przelot i dostarczył go w miejsce docelowe. Demonstracyjny śmigłowiec wyposażono w sterowanie typu flyby-wire oraz system pokładowy przetestowany w modelu S-76 Sara. W 2012 roku ONR ogłosiło rozpoczęcie ambitnego programu budowy autonomicznego systemu transportowego (Autonomous Aerial Cargo/Utility System AACUS). Nie chodziło jednak o budowę konkretnego śmigłowca, ale uniwersalnego systemu aplikowalnego, czyli takiego, który można by w relatywnie łatwy sposób instalować w wybranym modelu. Jedynym warunkiem byłoby posiadanie przez daną maszynę sterowania typu fly-bywire. W październiku 2012 roku do przetargu stanęły firmy: Aurora Flight Sciences, ze śmigłowcem Boeing H-6U ULB (Unmanned Little Bird) opcjonalnie załogową wersją śmigłowca MD 530F, oraz Lockheed Martin, ze śmigłowcem Kaman K-1200 K-MAX. Obie maszyny były wyposażone w systemy typu LIDAR. Pierwszy test miał miejsce na początku kwietnia 2014 roku w bazie piechoty morskiej Quantico w Wirginii. Miał pokazać, że śmigłowce wyposażone w systemy autonomiczne mogą być kontrolowane przez osoby, które przeszły jedynie krótkie przeszkolenie. Żołnierze dostali tablety, za pomocą których mogli wydawać śmigłowcom polecenia lub zaplanować trasę lotu. Po pierwszej fazie testów zwycięzcą została firma Aurora Flight Sciences. Druga, jeszcze w tym roku, będzie znacznie trudniejsza. Śmigłowiec wykona autonomiczny lot w zróżnicowanym terenie z omijaniem przeszkód, zakończony lądowaniem z samodzielnym wyborem miejsca. System LIDAR będzie miał dwie minuty, aby z odległości 9 km od celu wybrać dogodne miejsce. Trzecia faza testów wykaże natomiast, czy system jest faktycznie aplikowalny i czy można go zainstalować w innej platformie. Program AACUS ma się zakończyć pod koniec 2017 roku. Spojrzenie w przyszłość W sierpniu 2014 roku na poligonie Fort Benning w stanie Georgia firma Lockheed Martin wraz z centrum badań i rozwoju pojazdów lądowych armii amerykańskiej (TARDEC) zorganizowały pokaz, który może być symbolem nadchodzących czasów. Scenariusz ćwiczeń zakładał przerzucenie bezzałogowego zwiadowczego sześciokołowego pojazdu typu SMSS (Squad Mission Support System) za pomocą działającego autonomicznie śmigłowca K-MAX w pobliże wioski obsadzonej przez własny oddział. Operator SMSS miał wykonać zwiad okolicy i dostarczyć jej obraz broniącemu się oddziałowi, zwiększając tym samym jego możliwości rozpoznania pozycji wroga. K-MAX przetransportował SMSS, który był podwieszony na linie. Już w fazie lotu uruchomiono w SMSS czujnik optyczny Gyrocam, za którego pomocą operator mógł obejrzeć teatr działań. Śmigłowiec sam wybrał miejsce, w którym operator odczepił pojazd. Po wylądowaniu SMSS ruszył do wskazanego mu punktu obserwacyjnego, samodzielnie wybierając dla siebie najdogodniejszą trasę. Zarówno K-MAX, jak i SMSS były wyposażone Strona: 4

5 w satelitarne i taktyczne łącze komunikacyjne. Dzięki temu obraz wideo z czujników śmigłowca oraz czujnika Gyrocam pojazdu był przekazywany w czasie rzeczywistym zarówno do broniącego się oddziału, jak i do dowództwa operacji. SMSS po dotarciu do punktu obserwacyjnego rozpoznał pozycje przeciwnika, wskazując cele dla własnego oddziału. Strona: 5