Liberdade não tripulada
A empresa analista Teal Group prevê um aumento significativo na produção de veículos aéreos não tripulados (UAVs), devido à sua adoção generalizada e um forte aumento na demanda por UAVs de ataque de próxima geração nos próximos 10 anos ou mais.
Em sua última pesquisa de mercado, publicada em novembro de 2017, a empresa estima um aumento na produção anual de UAVs de $ 4,2 bilhões (doravante, se não especificado, todos os indicadores financeiros são em dólares) em 2017 para $ 10,3 bilhões. Em 2026, com gastos totais para este período de cerca de US $ 80,5 bilhões, enquanto os gastos com pesquisa militar neste setor aumentarão este valor em outros US $ 26 bilhões.
“O aumento da demanda por sistemas de longo alcance de alta altitude, para UAVs armados, o desenvolvimento de sistemas de combate não tripulados de próxima geração e novas áreas, como a defesa contra mísseis, continuam a impulsionar o mercado”, disse Philip Finnegan, co-autor do Grupo Teal estude.
O coautor do estudo Steve Zaloga disse esperar que os EUA gastem 57% de todos os gastos globais em pesquisa, desenvolvimento e teste dessas tecnologias e cerca de 31% das compras globais de drones militares. Ele acrescentou que os números relativamente grandes se devem ao foco em sistemas grandes e caros no mercado dos EUA, embora o crescimento em outras regiões, como a Ásia-Pacífico, seja mais rápido. Em sua pesquisa de mercado global de abril, as estimativas do Global Market Insights (GMI) estão amplamente em linha com as expectativas de Teal. Ela estima o tamanho do mercado global em 2016 em 5 bilhões, mas espera que o volume anual do mercado chegue a 13 bilhões antes, em 2024. Embora as frotas militares de UAV estejam crescendo em todo o mundo, os Estados Unidos ainda operam 70 por cento do número total de veículos. De acordo com a GMI, os pedidos militares trouxeram à indústria mais de 85 por cento da receita total em 2016, e a venda de UAVs do tipo helicóptero no mesmo ano trouxe mais de 65 por cento da receita total da indústria.
Crescimento Explosivo
GMI prevê uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de mais de 12 por cento de 2017 a 2024 e um tamanho de frota de mais de 18.000 unidades até o final deste período, embora não esteja claro o que significa "peças", um único veículo ou sistemas não tripulados, que podem incluir vários dispositivos. Quanto à região da Ásia-Pacífico, espera-se que o mercado mostre um CAGR de cerca de 17 por cento no mesmo período.
Outras tendências esperadas incluem um CAGR do mercado de UAV híbrido (uma combinação de decolagem e pouso vertical com vôo horizontal) de mais de 15 por cento e um CAGR do mercado de UAV autônomo de mais de 18 por cento, de acordo com a GMI.
A atratividade da decolagem e aterrissagem vertical é óbvia, principalmente se os veículos podem decolar e pousar automaticamente, pois fica mais fácil trabalhar com UAVs em espaços confinados e de posições escondidas, o processo de lançamento e retorno é simplificado, uma área menor é obrigatório, etc. No entanto, como no caso de aeronaves tripuladas, a decolagem e a aterrissagem verticais sempre limitam a velocidade, o alcance do voo e a capacidade de carga.
Soluções híbridas de vários tipos estão entrando no mercado, muitas das quais combinam uma hélice acionada por um motor de combustão interna para cruzeiro e quatro ou mais hélices montadas verticalmente para modos de voo verticais. Projetos mais avançados e complexos usam soluções como asas giratórias, hélices inclinadas, empurrar ou puxar, ou mesmo aterrissagens de cauda para minimizar a perda de carga devido à adição de um sistema de propulsão adicional que não é usado na maioria das aplicações.
O conceito de "UAV autônomo" é um pouco vago, porém, a maioria dos aparelhos produzidos hoje tem um ou outro nível de autonomia, podem voar em rotas pré-programadas, seguindo pontos intermediários, e usar modos de emergência automaticamente, por exemplo, em caso de perda de comunicação ou descarga da bateria. Ao fazer isso, recursos mais avançados estão sendo desenvolvidos, como detecção e prevenção de colisões, voos em grupo e sequenciamento de tarefas. A autonomia, diz o relatório, está se tornando um fator cada vez mais importante no desenvolvimento do mercado.
Foco fora da linha de visão
O estudo também prevê que, no período em análise, drones capazes de operar em distâncias além da linha de visão ocuparão mais de 67 por cento do mercado, enquanto veículos com peso máximo de decolagem de 25 a 150 kg capturarão mais mais da metade do mercado. A importância de UAVs maiores também aumentará; durante o período em análise, um CAGR de cerca de 11 por cento é esperado para veículos com capacidade de carga de 150 kg ou mais.
Enquanto as tarefas dos UAVs pertencentes a estruturas militares estatais são reduzidas principalmente ao reconhecimento, observação e coleta de informações, reconhecimento armado e outras missões de combate, atores não-estatais, por exemplo, o Estado Islâmico (proibido na Federação Russa), se adaptaram com sucesso drones disponíveis comercialmente para lançar minas de morteiro, granadas modificadas e outras munições improvisadas.
A importância dos UAVs nas missões de reconhecimento continua a crescer em paralelo com os avanços nas tecnologias de sensores, da optoeletrônica à coleta e suporte de informações por radar e meios eletrônicos, e com o aprimoramento dos algoritmos de aprendizado de máquina e inteligência artificial, que ajudam os operadores e analistas a extrair as informações necessárias do enorme fluxo de dados e, como resultado, torna mais fácil para os comandantes tomarem decisões.
Cada vez mais atenção começou a ser dada às tarefas de proteção de fronteiras e garantia de segurança; muitos países continuam a militarizar suas fronteiras para conter possíveis migrantes e refugiados e terroristas e criminosos que se escondem entre eles. Pelas razões acima expostas, cresce também a importância do patrulhamento marítimo, além da necessidade mais tradicional de proteger as riquezas de suas zonas econômicas exclusivas.
Extensas áreas de patrulha e missões que duram muitas horas contribuem para a crescente popularidade dos UAVs das categorias HALE (Alta Altitude Longa Resistência) e MACHO (Média Altitude Longa Resistência), que estão se aproximando de aeronaves tripuladas do tamanho. No entanto, também há um aumento na popularidade no setor de veículos de pequeno porte, um representante proeminente do qual é o Black Hornet nano-UAV da FLIR Systems. Este mini-aparelho de asa rotativa do tamanho da palma da mão tem um alcance de 2 km e uma duração de vôo de 25 minutos, o que é suficiente para a infantaria desmontada ou as forças especiais olharem pela esquina, dentro da sala ou sobre a colina mais próxima.
Logicamente agrupar
Entre os membros extremos - UAVs da categoria HALE, por exemplo, o Global Hawk, e nanodispositivos do tipo Black Hornet - existem outras categorias (de pequeno a grande): mini, tático de pequeno porte, MACHO tático plus, em seu próprias categorias, sistemas de decolagem e aterrissagem verticais baseados em navios e UAV de choque experimental. Embora essas categorias sejam utilizadas pela indústria americana, paralelamente, os militares sempre tiveram uma sistemática própria, que, via de regra, era baseada em um sistema de "postos", mas foi alterada para um sistema de cinco grupos baseado em uma combinação de massa máxima de decolagem (MVM), altitude de operação e velocidade.
O Grupo 1 inclui veículos com MVM de até 20 lb (9 kg) e altitudes de operação de até 1200 pés (366 metros) acima do nível do solo, ou seja, nano, micro e mini-UAVs. Um exemplo são os drones Raven e Wasp da AeroVironmerit.
Para o Grupo 2, os valores relevantes são: 21-55 lb (9,5-25 kg), 3500 pés (1067 metros) e velocidades de até 250 nós (463 km / h); exemplo, ScanEagle da Boeing Insitu.
O Grupo 3 inclui UAVs comparáveis ao RQ-7B Shadow da AAI, RQ-21B Blackjack da Boeing Insitu e RQ-23 Tigershark da NASC, pesando 55 a 1.320 libras (599 kg), altitudes operacionais de até 18.000 pés (5.500 metros) e muito mais. as mesmas velocidades dos UAVs do Grupo 2.
O Grupo 4 inclui veículos com mais de 599 kg (1.320 lb), mas com as mesmas alturas de operação dos veículos do Grupo 3, mas sem limites de velocidade. O Grupo 4 inclui, por exemplo, o MQ-8B Fire Scout da Northrop Grumman. MQ-1A / B Predator e MQ-1C Gray Eagle da General Atomics.
Finalmente, os UAVs do Grupo 5 pesam mais de 1.320 libras e normalmente voam acima de 18.000 pés em qualquer velocidade. Estes incluem o MQ-9 Reaper da General Atomics, o RQ-4 Global Hawk e o MQ-4C Triton da Northrop Grumman.
Gastos com drones
Os EUA estão aumentando seus gastos com todos os tipos de sistemas desabitados e tecnologias relacionadas, mas os sistemas aéreos até agora dominam a solicitação de orçamento fiscal de 2019 do Departamento de Defesa. O ministério está solicitando uma estimativa de US $ 9,39 bilhões, que inclui financiamento para quase 3.500 novos veículos aéreos, terrestres e marítimos desabitados, acima dos US $ 7,5 bilhões alocados para 2018.
Na solicitação de 2019, são solicitados 6,45 bilhões para sistemas UAV, 982 milhões para sistemas marítimos, 866 milhões serão alocados para tecnologias relacionadas a capacidades autônomas, incluindo voos em grupo e, por fim, 429 milhões serão alocados para veículos terrestres. Reconhecendo as capacidades de adversários potenciais e reais, o ministério também quer gastar mais de um bilhão de dólares em tecnologia anti-drone, incluindo um laser de navio.
O relatório, publicado pelo UK Drone Research Centre, destacou o pedido de financiamento para 1.618 munições Switchblade da Aero Vironment. A munição de espera do Switchblade confunde os limites entre os UAVs e os mísseis teleguiados. Ele também observa que o financiamento para o programa de drones MQ-9 Reaper manteve o status da linha com o maior valor na solicitação, que aumentou em mais de 200 milhões para 1,44 bilhões, e que a alocação de mais de $ 500 milhões para P&D do drone petroleiro baseado em porta-aviões O MQ-25 Stingray é o maior aumento individual nos gastos do Departamento de Defesa com sistemas não tripulados. O relatório também observa que o Pentágono solicitou financiamento adicional para o trabalho de inteligência artificial conhecido como Projeto Maven, bem como financiamento para novas pesquisas em autonomia e inteligência artificial.
O forte aumento no número de sistemas não tripulados, como já mencionado, não é inteiramente mérito dos militares americanos. Por exemplo, a Índia lançou uma licitação para a compra de 600 mini-UAVs para batalhões de infantaria que atuam nas fronteiras com o Paquistão e a China.
Em seu relatório, a GMI observou que a China conquistou mais da metade do mercado de UAV na região da Ásia-Pacífico, impulsionada por grandes investimentos do governo chinês, que está se concentrando na expansão de sua própria pesquisa, desenvolvimento e produção. A produção do sistema CH-5 Rainbow é duas vezes mais barata do que o quase similar American MQ-9 Reaper.
Missões idiotas, sujas e perigosas continuam sendo o pão com manteiga dos UAVs, mas a escala dessas missões está se expandindo à medida que os militares de muitos países se esforçam para expandir os limites de suas capacidades.
Destinos promissores - você nunca viu nada assim
Há um velho ditado que diz que as novas tecnologias inevitavelmente começarão a ser usadas de maneiras que seus inventores e desenvolvedores nunca imaginaram. Isso sem dúvida se aplica aos drones também. Muitos militares, que passaram a conhecê-los melhor, encontram as melhores formas de utilizá-los para aumentar o nível de segurança de si e de seus colegas, bem como o nível de comando da situação. O número de casos em que os soldados saem em missão "às cegas" está diminuindo drasticamente.
Uma das maneiras óbvias de encontrar novos desafios para as tecnologias de UAV é fornecer essas tecnologias aos militares, depois de algum tempo, pedir-lhes que tenham ideias e testem experimentalmente as soluções propostas.
Tarefas não planejadas
Às vezes, novos papéis e tarefas para os UAVs surgem da consciência da desigualdade de oportunidades, que deve ser nivelada o mais rápido possível, em conexão com a qual a direção do programa de desenvolvimento principal está mudando radicalmente. Foi o que aconteceu com o navio-tanque MQ-25 Stingray da frota americana, que, segundo o programa UCLASS (Unmanned Carrier-Launched Airborne Surveillance and Strike), foi originalmente desenvolvido como plataforma de reconhecimento e / ou ataque. O novo caça F-35 Lightning II não tem alcance suficiente sem reabastecimento para que os porta-aviões possam ficar fora do alcance dos sistemas de armas modernos, como mísseis antinavio avançados, cada vez mais implantados por adversários em potencial como China e Rússia. A nova aeronave stealth MQ-25 poderia substituir as aeronaves-tanque existentes, que não são furtivas o suficiente para se aproximar dos sistemas de defesa aérea inimigos. Isso permitirá que o caça F-35 estenda seu alcance para atacar profundamente as defesas inimigas.
Em fevereiro de 2016, a Marinha dos Estados Unidos anunciou sua decisão de substituir o programa UCLASS pelo programa CBARS (Carrier Based Aerial Refueling System), que criará um tanque de reabastecimento do tamanho de um Hornet com algumas capacidades de reconhecimento. Todas as outras tarefas previstas pelo projeto UCLASS, incluindo bateria e um relé de comunicação, foram adiadas para uma possível opção futura. Em julho de 2016, o drone recebeu a designação MQ-25 Stingray.
Como resultado da análise da desigualdade de oportunidades, outra nova tarefa para VANTs foi identificada, embora não seja nova para a aviação tripulada. Este é um radar de alerta antecipado aerotransportado (AWACS) para grupos táticos de forças terrestres e de aviação do Corpo de Fuzileiros Navais MAGTF (Marine Air Ground Task Force), que não contam com o apoio de um grupo de ataque de porta-aviões e aeronaves de detecção precoce E-2D Hawkeye. No futuro, não está excluído que os grupos MAGTF atuarão em uma situação de combate difícil sem o apoio de um porta-aviões em tarefas como operações marítimas distribuídas, operações costeiras e operações expedicionárias.
Detecção de radar de longo alcance aerotransportado
A este respeito, AWACS foi identificado como uma tarefa de alta prioridade para o programa MUX (MAGTF UAS Expeditionary - um veículo aéreo não tripulado expedicionário para o agrupamento MAGTF). Outras tarefas de alta prioridade incluem reconhecimento e vigilância, guerra eletrônica e comunicação de retransmissão, enquanto o apoio aéreo ofensivo é visto como uma tarefa de segunda prioridade, que pode ser desarmada, consistindo na emissão de coordenadas de alvo para armas lançadas de outras plataformas. A escolta e o transporte de carga foram removidos da lista de tarefas para este projeto UAV conceitualmente novo de VTOL / VTOL / decolagem curta / pouso vertical.
Um sistema com características semelhantes é simplesmente projetado para funcionar com navios de assalto anfíbios. Se o requisito de velocidade de cruzeiro de 175-200 nós se encaixa nas capacidades do helicóptero, então o requisito para uma duração de patrulha de 8 horas a 350 milhas náuticas do navio pode levar a uma solução na forma de um tiltrotor, uma plataforma com asas rotativas e hélices em uma carenagem circular ou uma plataforma de pouso com vôo de cruzeiro em modo avião.
Embora uma grande e poderosa estação de radar esteja principalmente associada a tarefas AWACS, vários sensores e equipamentos de comunicação podem ser instalados no dispositivo MUX como uma carga alvo. Todos eles podem ser conectados em rede para transmitir informações ao centro operacional do navio, bem como integrar-se a meios navais aerotransportados e de ataque ao solo. A arquitetura aberta do sistema voltado para o futuro permitirá a introdução das tecnologias "voltadas para o futuro" pouco antes de o dispositivo atingir a prontidão inicial em 2032. Alegadamente, o custo estimado de um dispositivo será entre US $ 25 milhões e US $ 30 milhões.
Decolagem e pouso vertical em alta velocidade também é o tema do conceito inovador da DARPA, originalmente introduzido em 2009 como o Transformer X. Atualmente está sendo desenvolvido pela Lockheed Martin e pela Piasecki Aircraft em um sistema de demonstração em escala real capaz de fornecer pequenos e isolados grupos de batalha e realizando outras tarefas, incluindo as tarefas da plataforma MUX para a qual é um candidato potencial.
Pára-lamas giratórios, motores com capuz
O projeto ARES (Aerial Reconfigurable Embedded System) é construído em torno de um UAV com asas giratórias e hélices em carenagens anulares, capazes de transportar uma variedade de cargas alvo, desde equipamentos de vigilância e reconhecimento a cargas convencionais e soldados feridos, com um nível de autonomia suficiente, permitindo que você escolha com segurança seus próprios locais de pouso sem a intervenção do operador.
A DARPA chama o ARES de módulo de vôo VTOL com seu sistema de propulsão, combustível, controle digital de vôo e comandos remotos e interfaces de controle. O conceito operacional prevê vôos de um módulo voador entre sua base e pontos-alvo para entrega e devolução de módulos funcionais especializados de diversos tipos.
Durante a apresentação para especialistas, Piasecki forneceu informações mais detalhadas sobre o projeto ARES. Foi mostrado o módulo de transporte tático, que parecia uma espécie de veículo leve de quatro lugares das forças especiais. Também foi apresentado um contêiner de carga com rodas e um contêiner desenvolvido a partir dele para a evacuação de feridos. O terceiro módulo apresentado destina-se à introdução e evacuação de grupos de forças especiais e assemelha-se à parte frontal da fuselagem de um helicóptero de ataque sobre uma derrapagem, na qual pode ser instalada uma estação ótico-eletrónica de reconhecimento visual e uma torre de armamento. O último módulo em forma de fuselagem alongada com cauda vertical e radar na parte superior foi equipado com trem de pouso triciclo, duas rodas na frente e uma na cauda; a estação ótico-eletrônica instalada na proa parecia externamente maior do que a estação no módulo de forças especiais. Este módulo é projetado para missões de reconhecimento e apoio de fogo.
Com uma carga útil de mais de 1.360 kg, este veículo pode transportar veículos militares 4x4. A própria aeronave pode ser transportada por esses carros em estradas e até off-road. A DARPA observa que a carga útil é superior a 40 por cento do peso de decolagem, o que permite um limite superior aproximado de 3400 kg.
Como as pás da hélice são protegidas por bicos anulares, o dispositivo é capaz de operar em locais com metade do tamanho necessário para pequenos helicópteros, por exemplo, o Boeing AH6 Little Bird. Embora inicialmente opere como um veículo não tripulado típico, o desenvolvimento de sistemas de navegação de voo semi-autônomo e interfaces de usuário que permitirão voos opcionalmente tripulados não está excluído no futuro.
Transições alternativas
Adaptabilidade é o tema principal dos conceitos futurísticos de UAV e é apresentada de muitas maneiras diferentes. A BAE Systems em setembro passado mostrou seu desenvolvimento conjunto com alunos da Universidade de Crenfield - o projeto conceitual UAV Adaptável, que usa um método inovador de alternar entre os modos de voo de avião e helicóptero e um boom inovador para lançamento e retorno de drones.
A empresa apresentou um breve vídeo da implantação de um enxame de drones na tarefa de suprimir a defesa aérea inimiga. O operador do UAV de ataque detecta a posição de lançamento dos mísseis terra-ar e dá o comando ao dispositivo para lançar o contêiner por paraquedas, após o que ele se abre como um projétil e libera seis drones. que tomam a forma de um toroide com asas largas e ligeiramente afuniladas com hélices em suas bordas de ataque. Eles deslizam por uma barreira fixada no centro do contêiner e voam em modo avião para procurar e destruir seus alvos, que controlam remotamente os lançadores de mísseis. Ao distribuir os alvos entre si, eles os desativam temporariamente no que é muito provavelmente um jato de espuma cobrindo os sensores.
Após completar a tarefa, eles retornam a outra barra, montada na torre do tanque, localizada a uma distância segura. Pouco antes de retornar, eles mudam para um vôo de helicóptero lançando uma das hélices da ponta da asa para trás, o que força o UAV a girar em torno de seu eixo vertical. Em seguida, eles diminuem a velocidade, passam o mouse sobre a barra e "sentam" nela um por um. O vídeo também mostra, como alternativa, seu retorno da mesma forma ao submarino à superfície.
A transição entre os dois modos de operação pode exigir software de controle de voo adaptável, enquanto a autonomia avançada permitiria que eles se adaptassem a situações de mudança rápida no futuro campo de batalha, operassem em um modo de enxame para enganar as defesas aéreas avançadas e operassem em espaços urbanos complexos.
A lança de lançamento e retorno permite que os UAVs adaptáveis operem a partir de uma ampla variedade de plataformas de lançamento em ambientes desafiadores que provavelmente estarão lotados de pessoas, veículos e aeronaves. A BAE Systems diz que a barreira restringe o movimento lateral do UAV para que os ventos fortes não possam derrubá-lo e, portanto, reduz o risco de ferimentos nas pessoas nas proximidades. A barreira é estabilizada por giro para garantir sua posição vertical, mesmo se o veículo transportador estiver em uma inclinação ou o navio balançando nas ondas.
Criado a pedido
Outro programa da DARPA e da Força Aérea dos Estados Unidos, chamado FMR (Flying Missile Rail - flying missile guide), resolve um problema semelhante. O FMR será capaz de se desprender de uma aeronave de combate como um F-16 ou F / A-18 e voar para a frente até um ponto de onde poderá lançar um míssil ar-ar AIM-120 AMRAAM. A velocidade base do trilho é Mach 0,9 e a duração do voo é de 20 minutos; deve ser capaz de voar através dos pontos intermediários selecionados. Além disso, deve ser capaz de lançar um foguete enquanto estiver acoplado a um porta-aviões.
Esta ideia parece pouco mais do que apenas um esquema para aumentar o alcance dos mísseis AMRAAM, enquanto a necessidade de desenvolver um processo para sua produção sob demanda a uma taxa de até 500 peças por mês mostra que a tecnologia de produção avançada é tão importante quanto o próprio dispositivo e seu conceito operacional.
A DARPA recomenda unir forças entre projetistas e fabricantes de aeronaves, enfatizando que o termo “produção rápida” não significa nenhum processo específico. O objetivo final é garantir que todos os materiais para o FMR estejam disponíveis no local de produção, todos os componentes e equipamentos sejam adquiridos com antecedência, entregues em um local e armazenados aguardando a montagem. A ideia foi batizada de “uma planta em uma caixa”. Ou seja, todas as matérias-primas, matérias-primas, máquinas CNC, prensas, cabines de pintura, eletrônicos, cabos, etc., devem ser adquiridos, transportados e armazenados em diversos contêineres de embarque modificados. Além disso, uma equipe de especialistas deve ser treinada para testar periodicamente todo o processo produtivo, o que será possível graças ao fornecimento anual de pequenas quantidades de aeronaves FMR para aterros sanitários.
O programa FMR é dividido em três etapas. O primeiro avaliará os projetos e tecnologias de produção de dispositivos de grupos concorrentes. Na segunda fase, os dois grupos selecionados farão a demonstração de seus veículos, incluindo a verificação de sua fixação nas aeronaves F-16 e F / A-18, seus processos de produção, além dos riscos associados. A terceira fase demonstrará “produção rápida” e testes de vôo da unidade FMR.
Mas o mais importante é que toda a abordagem deve ser aplicável não apenas ao FMR, mas também a novos sistemas projetados rapidamente. Se bem-sucedido, esse conceito pode tornar o futuro dos sistemas não tripulados muito promissor, potencialmente liberando a criatividade dos militares, permitindo-lhes criar suas próprias ferramentas, adaptadas às suas missões.
