Lotniczy nadzór morski, rozpoznanie i zbieranie informacji, a także misje patrolowe tradycyjnie były prowadzone albo przez wyspecjalizowane wielosilnikowe samoloty dalekiego zasięgu, zaprojektowane specjalnie do długich lotów nad morzem, albo przez komercyjne platformy przystosowane do takich zadań. Samoloty te były zwykle używane do monitorowania dużych obszarów powierzchni morza, w tym monitorowania żeglugi i innej działalności wzdłuż krytycznych szlaków komunikacyjnych oraz w wyłącznych strefach ekonomicznych (WSE).
Jednak koszty pozyskania i obsługi platform załogowych stanowią nie do udźwignięcia ciężar dla wielu krajów oraz odpowiednich sił powietrznych i morskich, w związku z czym różne struktury bezpieczeństwa morskiego mogą napotkać problemy w prowadzeniu systematycznego monitoringu wód suwerennych z powodu braku środków. i niewielką liczbę lotów bojowych.
Potrzeba przystępnej cenowo alternatywy dla załogowych statków powietrznych rozpoznania morskiego nieuchronnie przyczynia się do rosnącego zainteresowania wielu krajów lądowymi i morskimi bezzałogowymi systemami powietrznymi (UAS), zwłaszcza tymi z dużymi wyłącznymi strefami ekonomicznymi i wspólnymi chronionymi granicami. Jednocześnie inne kraje chcą mieć na pokładzie systemy czujników zdolne do zwiększenia świadomości sytuacyjnej rozmieszczonych statków cywilnych i wojskowych poprzez dostarczanie niezbędnych informacji.
Współczesne bezzałogowe samoloty bezzałogowe, w szczególności drony średnio- i wysokogórskie o długim czasie lotu (kategorie MALE i HALE), sprawdziły się jako platformy rozpoznawcze i uderzeniowe wspierające operacje naziemne, charakteryzujące się takimi cechami jak daleki zasięg, długi czas trwania misji oraz zdolność do przenoszenia obciążeń docelowych czujnika. Chociaż te platformy typu samolotowego są wymagane do startu i lądowania na ziemi, ich nieodłączne możliwości przyciągają jednak społeczność morską poszukującą sposobów obserwacji dużych obszarów.
Na drugim końcu spektrum znajdują się mniejsze bezzałogowe statki powietrzne typu VTOL, które również zyskały powszechną akceptację w ostatnich latach. Taki regularny sprzęt obserwacyjny i rozpoznawczy można szybko uruchomić i zwrócić, zbierając na żądanie informacje w celu zapewnienia działania statków.
Platformy klasy MALE
Podobnie jak w przypadku załogowych samolotów patrolowych lotnictwa przybrzeżnego, zdolność do pokonywania długich dystansów i patrolowania przez długi czas jest ważną cechą wielozadaniowych bezzałogowych statków powietrznych klasy MALE przystosowanych do takich zadań. Twórcy zidentyfikowali również inne pożądane cechy, w tym dużą ładowność, pozwalającą na przenoszenie zarówno systemów komunikacji dalekobieżnej, jak i różnego rodzaju sprzętu pokładowego.
Izraelska firma Elbit Systems promuje specjalnie skonfigurowaną wersję swojego UAV Hermes 900 MALE, który jest obsługiwany przez co najmniej ośmiu operatorów. Samolot, używany głównie w operacjach dozoru naziemnego, jest zdolny do przyjmowania ładunków docelowych zarówno własnej konstrukcji, jak i stron trzecich.
Według firmy Hermes 900, przy maksymalnej masie startowej około 1180 kg i rozpiętości skrzydeł 15 metrów, może pomieścić do 350 kg sprzętu docelowego, w tym 250 kg w przedziale wewnętrznym o długości 2,5 metra. W konfiguracji morskiej samolot może być wyposażony w specjalistyczny morski radar dozorowania, system automatycznej identyfikacji oraz stabilizowany system czujników optoelektronicznych/podczerwonych oraz elektroniczny sprzęt bojowy i rozpoznawczy.
Elbit Systems zauważył, że jego uniwersalna naziemna stacja kontroli może oferować tryb jednoczesnego sterowania dwoma bezzałogowymi statkami powietrznymi przy użyciu dwóch redundantnych kanałów transmisji danych. Firma twierdzi, że ma to pozytywny wpływ na wykorzystanie systemu, oszczędza zasoby ludzkie i koszty operacyjne. Dron korzysta również z integracji dalekosiężnego systemu komunikacji ponadhoryzontalnej opartego na kanale satelitarnym oraz integracji zastrzeżonego systemu automatycznego sterowania morskiego Elbit System.
Haji Topolański z Elbit Systems powiedział:
„Chociaż Hermes 900 startuje i ląduje tylko na ziemi, sterowanie samym UAV i działaniem jego czujników można zintegrować z systemem dowodzenia i kontroli statku. Dzięki temu statki mogą otrzymywać informacje rozpoznawcze z UAV w czasie rzeczywistym i wykorzystywać je według własnego uznania.
Od kwietnia 2019 r. na zlecenie Europejskiej Agencji Bezpieczeństwa Morskiego drony Hermes 900 są wykorzystywane do patrolowania obszarów morskich. Islandia była pierwszym krajem, który skorzystał z tej usługi. Według Elbit Systems islandzkie władze morskie zidentyfikowały Hermes 900 jako wschodni port lotniczy Egilsstadir, z którego może obejmować ponad połowę krajowej WSE. Jednostka ta została również zmodyfikowana, aby wytrzymać silne wiatry i warunki lodowe typowe dla Północnego Atlantyku.
„Oczywiste jest, że bezzałogowy statek powietrzny typu marynarki wojennej, operujący z bazy przybrzeżnej i sterowany ze stacji naziemnej, powinien mieć inne osiągi i obciążenie docelowe niż system obserwacji lądu. W szczególności potrzeba rozpoznania rozległego obszaru dyktuje integrację potężnego radaru wielotrybowego z obrazowaniem w celu wykrywania i klasyfikowania obiektów na długich dystansach oraz systemów dalekiego zasięgu OE / IR o wysokiej rozdzielczości w celu pozytywnej identyfikacji i obrazowania.
- wyjaśnił Topolański.
„Ponadto w morskich LHC integrowane są kanały transmisji danych w zasięgu wzroku oraz kanał satelitarny do komunikacji poza horyzontem. Fakt, że dron morski czasami musi zniżyć się w celu pozytywnej identyfikacji obiektów za pomocą swojej stacji obserwacyjnej i przelecieć poniżej horyzontu częstotliwości radiowych, zwiększa znaczenie szerokopasmowego kanału nad horyzontem.
W międzyczasie Israel Aerospace Industries (IAI) dostarczył morskie wersje swojego UAV Heron 1 MALE do floty indyjskiej i izraelskiej.
Dron Heron 1 opracowany przez Dywizję Malat ma masę startową 1100 kg i ładowność do 250 kg. Jego standardowym ładunkiem jest zamontowany na dziobie Multi-mission Optronic Stabilized Payload firmy IAI Tamam, który zawiera kamerę o wysokiej rozdzielczości, kamerę na podczerwień oraz wskaźnik/dalmierz laserowy.
Według firmy, samolot jest napędzany czterosuwowym silnikiem Rotax 914 o pojemności 1211 cm3, który obraca dwułopatowe śmigło pchające o zmiennym skoku, które rozwija moc do 100 KM. maksymalna moc ciągła na wysokości do 4500 metrów. Pozwala to na wędrowanie z prędkością 60-80 węzłów i osiągnięcie maksymalnej prędkości do 140 węzłów przy czasie lotu do 45 godzin, w zależności od obciążenia nośnego. Kanał transmisji danych line-of-sight w wersji mobilnej lub stacjonarnej zapewnia kontrolę w promieniu około 250 km, choć przy instalacji zestawu łączności satelitarnej zasięg zwiększa się do 1000 km.
Inżynierowie IAI zauważają, że Heron 1 ma dwa wewnętrzne przedziały ładunkowe o łącznej pojemności do 800 litrów - przedziały dziobowe i środkowe o pojemności odpowiednio 155 i 645 litrów.
Odległość od najniższego punktu kadłuba do ziemi wynosi 60 cm, co pozwala na wyposażenie urządzenia w zewnętrzne obciążenia docelowe, a generacja prądu na pokładzie do 10 kW daje platformie potencjał do modernizacji, a także umożliwia instalację potężnych systemów, np. radaru nadzoru morskiego IAI Elta EL./M-2022U lub modułowego radaru nadzoru rozpoznania celów naziemnych EL/M-2055.
Zgodnie z podręcznikiem Jane C4ISR & Mission Systems - Air, morski radar dozorowania EL / M-2022 może śledzić różne cele w zasięgu do 200 mil morskich. W trybie radaru z odwróconą syntezą apertury radar może przechwytywać podejrzane obiekty i określać ich typ.
Oprócz standardowej stacji obserwacyjnej i radaru morskiego, morski Heron 1 może również przenosić elektroniczne systemy wywiadowcze, na przykład systemy IAI Elta ELK-7071 lub ELK-7065. Typowy cykl wykrywania i identyfikacji podejrzanych obiektów powierzchniowych rozpoczyna się od wykrycia celu, po którym włączane są elektroniczne systemy rozpoznania w celu określenia kierunku i przynależności obiektu poprzez system automatycznej identyfikacji, a następnie podczas kolejnego podejścia stacja rozpoznania gatunku jest służy do weryfikacji wizualnej.
Platformy HALE
Szczytem myśli technicznej w dziedzinie bezzałogowych statków powietrznych jest należący do US Navy dron rozpoznawczy MQ-4C Triton kategorii HALE (długotrwałe loty na dużych wysokościach), który ma być gotowy do służby w kwietniu 2021 roku, a pełny produkcja na dużą skalę rozpocznie się dwa miesiące później.”
Dron MQ-4C Triton opracowany przez Northrop Grumman ma długość 14,5 metra i rozpiętość skrzydeł 39,9 metra, deklarowany zasięg 2000 mil morskich i czas lotu do 24 godzin. Dron został opracowany na bazie morskiej wersji Block 30 RCMN drona US Air Force RQ-4 Global Hawk w ramach programu Broad Area Maritime Surveillance Demonstrator w celu zapewnienia flocie ciągłego monitorowania obszarów morskich.
Chociaż podstawowa konstrukcja MQ-4C jest bardzo podobna do RQ-4B, nadal zawiera istotne modyfikacje mające na celu optymalizację wydajności w długoterminowych misjach nawodnych. Przykładowo samolot będzie posiadał aktywną kontrolę środka ciężkości układu paliwowego, ulepszoną osłonę anteny o zwiększonej wytrzymałości i poprawionej aerodynamice, system przeciwoblodzeniowy wlotu powietrza, a także wzmocnioną konstrukcję skrzydła z ochroną przed podmuchami powietrza, grad i wejście ptaków, ochrona odgromowa i wzmocniony kadłub w celu zwiększenia wewnętrznego obciążenia celu… Razem te ulepszenia pozwalają UAV MQ-4C opadać i wznosić się w razie potrzeby, co jest konieczne do sprawdzania statków i innych obiektów na morzu.
Pod kadłubem zainstalowano główny radar poszukiwawczy AN/ZPY-3 pasma X z aktywnym układem anten fazowanych, w którym skanowanie elektroniczne jest połączone z mechanicznym obrotem 360 ° w azymucie. Northrop Grumman twierdzi, że czas lotu MQ-4C i promień zasięgu czujnika ZPY-3 pozwalają MQ-4C na zbadanie ponad 2,7 miliona stóp kwadratowych w jednym locie. mil. Radar uzupełnia stacja czujników Raytheon AN/DAS-3 MTS-B, która zapewnia obraz dzień/noc i wideo w wysokiej rozdzielczości z automatycznym śledzeniem celu, a także elektroniczny system rozpoznania AN/ZLQ-1 firmy Sierra Nevada Corporation.
Podczas gdy dron jest nadal w fazie rozwoju, rząd australijski zobowiązał się kupić dwie platformy MQ-4C dla krajowych sił powietrznych w ramach projektu Air 7000 Phase IB. Oczekuje się, że pierwszy samolot wejdzie do Sił Powietrznych w połowie 2023 roku. Do końca 2025 roku w bazie lotniczej w Edynburgu w Australii Południowej ma zostać rozlokowany zakup sześciu platform o wartości 5 miliardów dolarów.
Rząd USA zatwierdził również sprzedaż czterech dronów MQ-4C do Niemiec w kwietniu 2018 roku za 2,5 mld dolarów. Samoloty o lokalnym oznaczeniu Pegasus (Niemiecki Stały System Obserwacji Powietrznej) muszą zostać zmodyfikowane zgodnie z wymogami krajowymi.
ZBIORNIK Okrętowy
Drony okrętowe lub pokładowe przyciągnęły w ostatnich latach szczególną uwagę wojska. Na szczególną uwagę zasługują znane kompleksy, na przykład samolot typu ScanEagle opracowany przez Boeing-lnsitu oraz śmigłowiec typu Fire Scout firmy Northrop Grumman, wdrożony przez US Navy. W tym samym czasie grupa Boeing-lnsitu dostarczyła również korpusowi piechoty morskiej skrzydlaty pojazd Integrator pod oznaczeniem RQ-21A Blackjack.
Przy istniejącym deficycie miejsca na pokładach większości nowoczesnych statków, zainteresowanie LHC z pionowym startem i lądowaniem najwyraźniej rośnie tylko w innych flotach. Na przykład szwajcarska firma UMS Skeldar chce powtórzyć swój niedawny sukces dzięki najnowszemu wiropłatowi V-200B, który został zakupiony przez flotę kanadyjską i niemiecką.
Najnowsza platforma firmy, V-200 Block 20, o masie startowej 235 kg, ma 4-metrowy kadłub, który najprawdopodobniej wykonany jest z włókna węglowego, tytanu i aluminium; jest wyposażony w dwułopatowe śmigło o średnicy 4,6 m, komorę brzuszną i nie chowane dwu-narciarskie podwozie. Dron UMS Skeldar osiąga prędkość maksymalną 150 km/h i pułap obsługi 3000 metrów.
Ulepszenia silnika i systemu zarządzania paliwem zmniejszyły wagę o 10 kg w porównaniu z poprzednim modelem V-200B, jednocześnie zwiększając czas lotu do 5,5 godziny przy docelowym obciążeniu 45 kg lub większym poprzez skrócenie czasu przebywania w powietrzu. Inne ulepszenia obejmują nowe łącze danych, aktualizację konfiguracji elektrycznej pojazdu oraz system ośmiu kamer do wizualnego wykrywania i określania odległości, który może śledzić cele do 20 mil w każdym kierunku. Może być również wyposażony w anteny typu phased array, które umożliwiają operatorowi transmisję obrazów w czasie rzeczywistym.
V-200, powiedział rzecznik UMS Skeldar, „zawiera silnik na paliwo ciężkie Hirth Engines, który może pracować na paliwach Jet A-1, JP-5 i JP-8, co jest jedną z głównych korzyści dla przemysłu morskiego”.
„Konfiguracja silnika dwusuwowego zapewnia również długi MTO wraz z dodatkową gwarancją lądowania i startu w środowisku, w którym konwencjonalne paliwa są zakazane, a wszystko to jest bardzo ważne dla operacji morskich”.
Według niego, platforma V-200 wymaga mniej konserwacji materiałowej i technicznej oraz ma elastyczność funkcjonalną porównywalną z innymi opcjami samolotów i śmigłowców w tej samej kategorii wagowej. „UAV V-200 jest zgodny ze standardem STANAG-4586, który wstępnie kwalifikuje UAC do użytku wojskowego i integracji z innymi systemami” – dodał. „Dobrze pomyśleliśmy również o łatwej integracji z różnymi systemami zarządzania bitwą, w tym morskim systemem bojowym Saab 9LV, który zapewnia możliwości dowodzenia i kontroli platformom morskim wszystkich rozmiarów, od łodzi bojowych i statków patrolowych po fregaty i lotniskowce”.
Tymczasem austriacka firma Schiebel opracowała helikopter typu Camcopter S-100 UHC, który jest wyposażony w dwułopatowe śmigło o średnicy 3,4 metra i ma opływowy kadłub z włókna węglowego o wymiarach 3, 11x1, 24x1, 12 m (odpowiednio długość, szerokość, wysokość).
Urządzenie o maksymalnej masie startowej 200 kg może przewozić do 50 kg ładunku wraz z 50 kg paliwa. Obrotowy silnik pozwala latać z prędkością do 102 km/h przy praktycznym pułapie 5500 km. Przy masie ładunku 34 kg czas lotu wynosi 6 godzin, ale po zamontowaniu zewnętrznego zbiornika paliwa wydłuża się do 10 godzin.
Według Schiebela typowy ładunek morski obejmuje stację optoelektroniczną L3 Harrisa Wescama, kamerę Overwatch Imaging PT-8 Oceanwatch do skanowania dużych obszarów i wykrywania małych obiektów oraz odbiornik automatycznego rozpoznawania.
„Platforma S-100 jest idealna do środowisk morskich ze względu na minimalną logistykę i rozmiar” – powiedział rzecznik firmy. „Jego kompaktowy rozmiar i niewielka waga oznaczają, że można nim łatwo manewrować, przechowywać i serwisować w hangarach statków… typowy hangar fregaty może pomieścić do pięciu dronów S-100 wraz z konwencjonalnym dużym helikopterem załogowym”. Platforma została również zintegrowana z 35 różnymi typami statków, które wylatały ponad 50 000 godzin lotu.
Śmigłowiec Camcopter S-100 został zakupiony w ramach programu Australian Navy Minor Project 1942, który ma na celu zaspokojenie potrzeb floty tego kraju na pośredni okrętowy UHC. Ponadto, zgodnie z odrębnym programem, odpowiedni bezzałogowy statek powietrzny zostanie wybrany do integracji z 12 przybrzeżnymi statkami patrolowymi, z których dwa pierwsze są budowane w stoczniach ASC. Następnie zostanie wybrany inny typ bezzałogowego statku powietrznego na wyposażenie dziewięciu fregat projektu Hunter, które zostaną zbudowane dla australijskiej marynarki wojennej.
Schiebel ogłosił w listopadzie 2015 roku, że zakończył testy silnika na paliwo ciężkie do śmigłowca Camcopter S-100. Modyfikacja układu napędowego S-100 opartego na komercyjnym silniku z tłokiem obrotowym doprowadziła do zmniejszenia masy dzięki modernizacji układu wydechowego, nowej jednostce sterującej silnika i nowym akumulatorom. Silnik pozwala S-100 na stosowanie paliwa JP-5, które ma wyższą temperaturę zapłonu niż benzyna lotnicza.
Firma modernizuje platformę S-100 przede wszystkim z myślą o interakcji (interakcji) platform załogowych i niezamieszkałych oraz dostawie na ostatnim odcinku. W kwietniu 2018 r. ogłoszono, że współpracuje z Airbus Helicopters we wspólnej demonstracji śmigłowca z załogą H145 i BSP S-100. Według Schiebela na pokładzie H-145 zainstalowano naziemną stację kontroli drona, umożliwiającą osiągnięcie interoperacyjności poziomu 5 poprzez przekazanie pełnej kontroli nad dronem operatorowi na pokładzie śmigłowca, w tym startu i powrotu.
Nowe ładunki docelowe
Nowe ładunki docelowe dla UAV poszerzają zakres zadań morskich UAV i wykraczają poza operacje rozpoznawcze i obserwacyjne. Na przykład L3 Harris opracowuje system SDS (Sonobuoy Dispenser System), który jest przeznaczony do szybkiego przestawiania różnych typów samolotów na misje przeciw okrętom podwodnym.
SDS wykorzystuje doświadczenie w tworzeniu systemów pneumatycznych SRL (Sonobuoy Rotary Launch) i SSL (Sonobuoy Single Launch) dla wielozadaniowego samolotu patrolowego P-8A Poseidon firmy Lockheed Martin.
SDS opiera się na Modular Launch Tube (MLT), którą firma opisuje jako „indywidualną stację startową do wystrzelenia jednej boi w rozmiarze A ze standardowego kanistra startowego LAU-126/A”. Firma opracowała również modernizacyjny zestaw startowy w tandemie, który umożliwia kontenerowi LAU-126/A w rozmiarze A przyjmowanie bojów w dwóch rozmiarach F lub G.
MLT to zewnętrzny system ładowania z obrotowym zamkiem bagnetowym do mocowania bojki o masie własnej około 4,5 kg. Wyposażony jest w czujnik obecności bojki, aby zapewnić pewne uchwycenie i wystrzelenie, boje wyrzucane są pod ciśnieniem obciążenia w systemie od 70 do 105 kg/cm2.
Według L3 Harris, system SDS może składać się z dowolnej liczby szyn MLT, wyzwalacza pneumatycznego z ładunkiem naziemnym oraz elektronicznej jednostki sterującej z uniwersalnym interfejsem typu 1/2 na górze interfejsu MIL-STD-1760. Wszystkie te komponenty można zintegrować w dedykowanym kontenerze zewnętrznym.
Firma widzi rosnące zainteresowanie na świecie bezzałogowymi statkami powietrznymi do dalekosiężnych i długoterminowych patroli morskich jako niedrogiego zamiennika drogich samolotów patrolowych, np. samolotu P-8A. Zauważają jednak potencjalne ograniczenia koncepcji SDS, biorąc pod uwagę, że samoloty do zwalczania okrętów podwodnych, takie jak R-3 i R-8A, mogą przewozić odpowiednio 87 i 126 boi.
„Niemożliwe jest załadowanie systemu SDS w locie, w przeciwieństwie do samolotów załogowych, więc idealnie byłoby, gdyby wiele dronów wyposażonych w SDS współpracowało w grupach lub stadach, aby stworzyć akceptowalne rozwiązanie z wystarczającej liczby boi sonarowych”.
Uttra Electronics opracowuje również własną koncepcję zrzutu SMP (Sonobuoy Mission Pod), którą oferuje dla samolotów bezzałogowych i załogowych.
Według firmy, SMP można zamontować na zewnętrznym punkcie zawieszenia MIL-STD-2088, co pozwoliłoby na przemodelowanie istniejących platform do misji przeciw okrętom podwodnym. System SMP może pomieścić od 25 do 63 boi w rozmiarach G i F, aby pomieścić małe i duże platformy.
System jest przeznaczony do działania na wysokości do 10 km przy prędkości lotu do 150 węzłów. Może zrzucać boje w 2,5-sekundowych odstępach i jest kompatybilny z kilkoma modelami boi Ultra Electronic, w tym ALFEA (Active Low Frequency Electro-Acoustic) i HIDAR (High-Instantaneous-Dynamic-Range) i mini-HIDAR.
Chociaż LHC na lądzie są obecnie dość powszechne, zastosowanie takich systemów w sferze morskiej ma dziś miejsce na mniejszą skalę. Jednak sytuacja wydaje się stopniowo zmieniać, ponieważ floty, straż przybrzeżna i inne struktury bezpieczeństwa morskiego coraz lepiej rozumieją, jak skuteczne drony MALE i HALE mogą uzupełniać załogowe platformy w patrolach morskich i innych operacjach lub, jeśli to możliwe, być wykorzystywane jako oddzielne fundusze..
Rośnie zainteresowanie ugruntowanymi zdolnościami patrolowania statków powietrznych na statkach morskich, ale kilka wyzwań pozostaje do rozwiązania. Np. na mniejszych statkach nie ma wystarczającej ilości miejsca na pokładzie, użycie takich samolotów w połączeniu z załogowymi śmigłowcami zwykle ogranicza się do sytuacji „albo – albo”, kiedy proces startu i wyprowadzania musi być dokładnie zaplanowany i uzgodniony w nakazać dronom pozostawanie w powietrzu nie dłużej niż jest to konieczne w oczekiwaniu na opróżnienie pokładu. Trudno jest również odzyskać uszkodzone platformy, gdy pokład jest zajęty i nie można go opróżnić z powodu sytuacji awaryjnej.
