Kratos XQ-58A Valkyrie-demonstrator genomförde sin första flygning den 5 mars 2019 över Yuma-testplatsen.
De väpnade styrkorna strävar ständigt efter att få överlägsenhet gentemot motståndare, och därför riktas betydande ansträngningar på massutplacering av "svärm" autonoma luftbaserade lösningar. Tänk på de senaste västerländska programmen för att utveckla obemannade fordon som kan utföra olika uppgifter, inklusive spaning och informationsinsamling och precisionsanfall.
Konceptet att genomföra svärmoperationer från luft, land och hav med hjälp av många "obemannade" system är för närvarande på gång, eftersom de väpnade styrkorna i många länder ägnar stor uppmärksamhet åt utplaceringen av avancerad autonom teknik för att besegra motståndare. Utvecklingen av sådan teknik är dock för närvarande främst inriktad på flygsvärmar och det är osannolikt att de kommer att kunna ha en betydande inverkan på resultatet av militära operationer på kort sikt.
Utplaceringen av svärmar av luft-, mark-, yt- och undervattensautonoma plattformar tvingar emellertid militären att lösa de extremt svåra problemen med att driva och finansiera denna teknik, trots dess relativt nyliga uppkomst.
Till exempel, enligt försvarsminister Gavin Williamson, som talade vid Royal Institute for Defense Research för ett år sedan, har British Department of Defense Transformation Fund "fått i uppdrag att utveckla svärmskvadroner av nätverksanslutna drönare, kapabel att förvirra och bedöva fiendens luftförsvar. Vi hoppas att tekniken kommer att vara klar för driftsättning i slutet av detta år."
Höga tjänstemän från US SOF Command håller i princip med om denna ståndpunkt. "Set obemannade system som arbetar för en gemensam uppgift förblir en integrerad del av kommandots färdplan för dess lovande koncept "Special Applications for Special Environments", sa programchefen för flygplanstyp.
Hans kommentar ligger i linje med kommandots uttalanden om hur svärmteknik skulle kunna stödja specialstyrkornas "taktiska informationsmedvetenhet" i en stridssituation. Kommandokonceptet, betecknat NGIA (Next Generation Information Awareness - Information Awareness of the Next Generation), tillhandahåller integrering av "fjärrstyrda biometriska och tekniska sensorer, avancerad dataarkitektur och analytiskt material för att komplettera traditionella sätt att samla information i fiendens territorium ."
Kommandorepresentanten förklarade de olika principerna för stridsanvändning, inklusive hur svärmar drönare vertikal start och landning skulle kunna stödja NGIA-konceptet. Bland andra principer som övervägs för stridsanvändningen av den nya tekniken är utplaceringen av UAV:er från en främre position för att utföra visuell, ljud- och elektromagnetisk spaning, och därmed inte äventyra specialstyrkor, vars träning stora summor pengar spenderades.
Han talade också om kommandots önskan att skapa ett konsortium av "de bästa industriella partnerna" som kan utveckla en lösning för svärmande UAV och omsätta den i praktiken under de kommande sex åren.
Aerovironment u Kratos undertecknade ett avtal som ger leverans av Switchblade UAV till olika fjärrstyrda transportörer, inklusive Kratos MQM-178 Firejet
Kontinuerlig aktivitet
All operativ användning av svärmlösningar kan börja innan NGIA-konceptet implementeras. Amerikanska statliga myndigheter implementerar redan olika program som syftar till att använda närbesläktade teknologier.
Program som OFFSET (Offensive Swarm-Enabled Tactics - offensiv taktik med svärmstöd) från Office of Advanced Defense Research DARPA, TOBS (Tactical Offboard Sensing - taktisk extern övervakning) från US Air Force och LOCUST (Low-Cost UAV Swarming Technology - lågpris UAV-svärmteknik) från den amerikanska flottan.
TOBS-konceptet är baserat på AC-130J Ghostrider eldstödsflygplan som kan skjuta upp flera ALTIUS (Air-Launched, Tube-Integrated Unmanned System) UAV:er tillverkade av Area-I samtidigt för att tillhandahålla vapensystem för bärarflygplanet med information om potentiella mål.
Det amerikanska flygvapnet kunde inte ge detaljer om TOBS-programmet, men industrikällor sa att ALTIUS-drönare är utrustade med värmekameror och optoelektroniska kameror och en datalänk, som ger vägledning till Ghostrider-flygplanets vapensystem. TOBS-konceptet tillåter Ghostrider-flygplanet att skjuta mot mål under de svåraste väderförhållandena.
I det amerikanska flygvapenprojektet LOCUST ligger fokus på samarbetet mellan upp till 30 drönare av Coyote-flygplanstyp till stöd för underrättelseinsamling, övervakning, målbeteckning och spaningsuppdrag. MIT Perdix UAV övervägs också som en alternativ plattform för LOCUST-programmet.
DARPA höll sin sista demonstration som en del av OFFSET-projektet i juni 2019. OFFSET-konceptet förväntas kunna säkerställa gemensam drift av upp till 250 UAV och integration av automatiska markfordon (AHA) i ett enda nätverk.
Junidemonstrationen i Fort Benning, den andra av sex planerade, illustrerar konceptet med ett nätverk av drönare och markfordon som utför spaningsuppdrag i samhällen med höga vertikala strukturer, smala gator och låga betraktningsvinklar. Enligt DARPA fick Lockheed Martin och Charles River Analytics i uppdrag av OFFSET-programmet att "arkitekta ett svärmsystem i form av en realistisk spelapplikation inbyggd i fysiska fristående plattformar."
Denna aktivitet syftar också till att definiera "anpassat, komplext, kollektivt beteende för att förbättra informationsutbyte, beslutsfattande och interaktion med miljön så att UAV:er sömlöst kan interagera, påverka varandra och dra de rätta logiska slutsatserna."
Under tiden, enligt Dynetics, huvudentreprenören för Gremlins-projektet, slutfördes den tredje utvecklingsfasen i slutet av 2019. Målet med projektet är att starta från ett C-130 transportflygplan och återföra en "flock" Gremlin-flygplan till det. Gremlins-programmet, vars koncept utvecklades av DARPA-kontoret, tillhandahåller användning av återanvändbara drönare som kan utföra dispergerade luftoperationer i en komplex stridsmiljö.
Dynetics sa i ett uttalande att "Gremlin-drönare skjuts upp från befintliga flygplan utanför räckvidden av fiendens luftförsvar. När uppdraget är slutfört tar C-130-flygplanet tillbaka Gremlins ombord och transporterar dem till basen, där de snabbt återställs och skickas tillbaka till flyget."
Programmet inkluderar Sierra Nevada Corporation, Airborne Systems, Applied Systems Engineering, Kutta Technologies, Moog, Systima Technologies, Williams International och Kratos Unmanned Aerial Systems.
Tekniska lösningar
Enligt direktören för Kratos Steve Fendley kommer hundratals, om inte tusentals drönare i framtiden att kunna delta i svärmoperationer.
Fendley beskrev hur svärmar av drönare i framtiden kommer att kunna interagera för att utföra ett obegränsat antal strejk- och defensiva uppgifter genom oberoende beslutsfattande på "massnivå".
"Tillförlitligheten ökar exponentiellt om du har ett stort antal fordon som utför en viss uppgift," förklarade Fendley och noterade att förlusten av en eller flera UAV:er i en stor svärm av system inte kommer att påverka uppdraget negativt.
”Svärmen i sig och dess beslutsförmåga är inte knuten till något speciellt flygplan, så du kan förlora en eller flera drönare och ändå inte förlora förmågan att slutföra uppgiften. Detta är särskilt viktigt när man spelar mot nära matchmotståndare där siffror spelar roll."
Fendley uppmärksammade också det faktum att svärmar av UAV:er kan kopplas till nätverk via satellitkommunikation, detta gör att flygplan kan utbyta data, om nödvändigt, utanför siktlinjen.
"I luften utbyter dessa enheter för olika ändamål all tillgänglig information med varandra, det vill säga var och en av dem äger mer information än den skulle kunna ha genom att flyga oberoende. Följaktligen förbättras kapaciteten för varje enskilt element i svärmen avsevärt.”
Men potentialen för svärmdrönare har ännu inte realiserats fullt ut, trots närvaron av "hundratals" teknikprogram i USA och andra länder.
Användningen av artificiell intelligens (AI) och maskininlärning i drönarbeslutsprocesser och tillhandahållande av distribution och modifiering av kognitiva beslutscykler är områden som fortfarande behöver studeras noggrant. Enligt Fendley är "forskning inom dessa områden en enorm efterfrågan just nu", men de flesta svärmskärmar måste fortfarande vara helt integrerade och optimerade med AI-mjukvara. Drönarsvärmskärmar idag är mer baserade på logik än på AI.”
WB Electronics undersöker potentialen för sina drönare och svävande ammunition, inklusive de som lanseras från Warmate-röret.
I maj förra året, som en del av sin svärmande färdplan, tillkännagav Kratos ett strategiskt partnerskap med drönartillverkaren Aerovironment. Detta samarbete syftar till att utveckla konceptet "Integrerade kapaciteter för högpresterande taktiska UAV:er och taktiska missiler." Den tillhandahåller utplacering av Aerovironments Switchblade taktiska röravfyrade missilsystem via höghastighets- och större obemannade transportfordon, inklusive Kratos MQM-178 Firejet-drönare. Firejet-bärare 3 meter lång, ursprungligen skapad som ett integrerat träningshjälpmedel för att tappa armar, är en förminskad kopia av drönaren BQM-167A Subscale Aerial Target som används av det amerikanska flygvapnet.
Alternativa bärare inkluderar även andra Kratos attackdrönare: UTAP-22 Mako och XQ-58A Valkyrie.
Den 2015 meter långa bärraketen Mako, som utvecklades 6,13, kan leverera svärmar av UAV:er till platsen och koordinera deras handlingar, korrigera deras uppgifter och skicka information till markkontrollstationen. Den 23 januari 2020 genomfördes den fjärde framgångsrika flygningen av det obemannade flygfordonet XQ-58A på Yuma träningsplats. Testerna utfördes som en del av US Air Force Research Laboratorys Low Cost Attritable Strike Demonstrator (LCASD) teknologidemonstratorprogram.
Under testningen slutförde XQ-58A, ett multitasking och bana-oberoende flygplan, alla tilldelade uppgifter, inklusive att flyga på hög höjd och samla in data under verkliga förhållanden. Fendley sa att de första flygningarna med Switchblade UAV skulle genomföras i början av 2020.
En sådan kombination kan avsevärt förbättra den operativa effektiviteten för Switchblade-raketen, som har en maximal räckvidd på 20 km när den arbetar i singelläge. "När den kombineras med en bärare kommer Switchblades räckvidd att öka med ytterligare 270 km om du vill lämna tillbaka enheten, och 540 km om du är på ett enkelriktat uppdrag," sa Fendley och noterade att varje Firejet kan bära upp till fyra Switchblades. "Traditionella svärmar är lättare att implementera med mindre system, och vi tänker börja gå mot svärmkoncept med Firejet."
Svärmkapacitet
Kratos deltar också i DARPA:s Gremlins-program, som kan utgöra grunden för dussintals svärmkoncept, inklusive "luftutplacering och storskalig återhämtning av UAV."
I slutet av 2019 genomförde Kratos och DARPA den första flygningen från C-130, ett ännu ej avslöjat flygbolag, som är en mellanlösning mellan Firejet- och 167A-fordonen. Denna omärkta bärare har vikbara vingar, vilket gör att den kan transporteras i lastrummet på ett C-130-flygplan.
Efter att uppgiften är klar återvänder transportörerna tillbaka till lastrummet med en teknik som påminner om tankning under flygning. Detta gör att C-130-flygplanet kan "docka" med bäraren för att återföra det till utrymmet och flytta det till förvaringsstället för återanvändning.
Kratos utvecklar också Wolf Pak-teknik för UAV-svärmoperationer. Som en del av Wolf Pak-konceptet studeras en kommunikationsteknik som gör att många luftsystem kan kopplas in i ett högfrekvent nätverk och därigenom förbättra kvaliteten på datautbytet.
Wolf Pak-tekniken gör det också möjligt för svärmen att anpassa sig och konfigurera om på ett decentraliserat sätt, vilket gör att drönarsvärmar kan flyga på ett förutbestämt avstånd från varandra. Denna programvara utvecklas på begäran av en okänd kund i den amerikanska armén. Inga ytterligare detaljer lämnades, även om branschexperter föreslår att det skulle kunna användas för att stödja en rad operativa krav från spaning till inriktning.
Wolf Pak-mjukvaran, som för närvarande utvärderas av kunden, fungerar på ultrabredbandslänkar som minskar den elektromagnetiska signaturen hos drönare när en enda kontrollstation används.
Kratos sa att Wolf Pak-lösningen utser en "ledare" som på distans eller autonomt styr resten av svärmen. Systemet är också redundant, driften av svärmen påverkas inte av avstängning eller skada på en enskild drönare. Varje UAV opererar i en svärm med sin egen integrerade mjukvara, som undviker konflikter med drönare och andra hinder.
Enligt Kratos kan Wolf Pak-mjukvaran idag kontrollera upp till 10 UAV:er i en svärm. Flygplan kan också koppla bort sig själva från nätverket för vissa operationer, varefter de åter kan ansluta till svärmen. Fendley sa:
"Wolf Pak låter dig snabbt integrera grupper av UAV för att arbeta tillsammans, även om det inte inkluderar AI eller beslutsfattande funktioner. Vi använder inte Wolf Pak idag, men ett prototypsystem skapades för att förstå hur konceptet kan fungera. Programmet innehåller ingen krypterad kommunikationskanal, men ett säkert system behövs nu för tiden för att kunna bedriva övervakning i en stridsmiljö.
Kratos använder ett ännu omärkt autonomt system för att stödja sina nuvarande demonstrationsprogram och tillhandahålla ett gemensamt gränssnitt med UAV-svärmar som kan anpassas för att integrera specifika flygplanstyper. Den innehåller en datakanal för fjärrhantering och kontroll; ytterligare kommunikationskanal mellan fordon som flyger i närheten; Autopilotprogramvara för att säkerställa "grundläggande" flygprestanda; samt en måldator för beslutsfattande på högre nivå. Tekniken inkluderar även AI-mjukvara utvecklad av Kratos och andra icke namngivna civila partners.
”Vår avsikt är att ha öppna gränssnitt och olika tillvägagångssätt som anpassar sig till vilken hårdvara och mjukvara som helst. Kratos vill passa in i dem alla och införliva andra lösningar i våra drönare. Autonomi kan byggas in i bassystem med gränssnitt som tillåter oss att interagera och koordinera med autonoma och AI-delsystem från andra utvecklare, ”
Fendley noterade.
Samtidigt presenterade den europeiska missiltillverkaren MBDA vid flygmässan i Paris sommaren 2019 flera koncept och system till stöd för UAV-svärmoperationer.
Som en del av Future Air System-konceptet utforskar MBDA aktivt svärmmöjligheter. Hon utvecklade flera modeller av obemannade bärare, som presenterades på flygmässan i Paris.
svärmleverans
En representant för MBDA sa att de aktivt utvecklar sitt eget koncept för Future Air System och dess komponent - svärmkapacitet. I synnerhet inkluderar det leverans av en svärm av UAV:er av den så kallade fjärrbäraren (Remote Carrier), som kommer att vara "kompakt och oansenlig" och kommer att kunna fungera tillsammans med andra plattformar och vapen.
"När hoten utvecklas och komplexiteten i förnekelsestrategier ökar, kommer det att bli nödvändigt att skapa luftöverlägsenhet på lokal och tillfällig basis", sa företaget i ett uttalande. "I dessa blixtsnabba operationer kommer nätverksanslutna ställdon att uppta en betydande del av "stridsmolnet", och utbyta taktisk information och målkoordinater i realtid med plattformar och andra nätverksnoder för att uppnå önskad effekteffektivitet."
MBDA kallar sina avlägsna bärare, lanserade från strids- och transportflygplan och ytfartyg, för "plattformsexpanderare och de vapen de följer med".
Enligt en företrädare för företaget omfattar projektet "fjärrbärare" nätverksinfraröda och radiofrekvenssensorer med funktionen datafusion och automatisk identifiering av mål i en svår miljö; hotdetektionsfunktioner; och utveckling av avancerade planerings- och beslutsfattande verktyg.
Specifika system som studeras av MBDA har taktiska anfallsförmåga med "kompakta, nätverksanslutna vapen utplacerade utanför räckvidden av vapen, kapabla till mycket exakta slag och desorganisera fiendens försvar genom grupp- och svärmbeteende."
Det polska företaget WB Electronics undersöker också svärmningskapaciteten för sina drönare och svävande ammunition (AP). Företaget talade om framtida planer för autonoma plattformar som fungerar i svärmkonfigurationer. Enligt WB Electronics direktör Martin Masijevsky kommer den framtida operativa framgången för dessa autonoma teknologier att baseras på den funktionalitet de kan tillföra militären.
Detta är till exempel förmågan hos BB:er och UAV:er att flyga i frånvaro av en GPS-signal och utbyta meddelanden med andra bemannade och obemannade flygplan under svärmuppdrag.
Maciewski sa att WB Electronics utvecklar svärmteknologi för att möta militärens behov i obebodda system, särskilt för att stödja stridsoperationer, men kunde inte ge ytterligare detaljer. Han noterade att WB Electronics arbetar med att nätverka upp till sex Warmate LM svävande ammunition, även om detta projekt fortfarande är i de tidiga utvecklingsstadierna. Han uttryckte också sin vision om LM-svärmkapaciteten, som möjliggör användning av upp till 20 drönare kopplade till ett enda nätverk för spaning och informationsinsamling.
Idag utvecklas det mesta av svärmteknik för luftrummet. Långsiktiga färdplaner kan dock kompletteras med liknande möjligheter för yt- och markfordon.
”Dessa möjligheter är inte väl utvecklade ännu. Men nu är affärsbeslut fokuserade på flygfordon, - noterade Masievsky. "Men i takt med att tekniken utvecklas, med ökande nivåer av autonomi och tillkomsten av artificiell intelligens för att stödja operationer i tredimensionell rymd, kommer det att bli möjligt att överföra dem till ytan eller marksfären."
"Men potentialen är otrolig, särskilt när AI-tekniken går framåt och blir mer praktisk. I framtiden kan vi se fantastiska saker, som en svärm av drönare som fungerar som en flock fåglar. Potentialen med dessa möjligheter är helt enkelt enorm.”
Förutom möjligheten att skjuta upp och återvända flockar av autonoma fordon, måste användarna också kunna fjärrstyra ett stort antal drönare, mark robotar eller ytfordon.
Operatörer bör förses med nästa generations markkontrollprogram och slutanvändarenheter för att optimera svärmmanipulation samtidigt som den kognitiva belastningen på personalen minskar. Här är det värt att notera företaget Pison, som utvecklar geststyrningsteknik i det amerikanska MTR:s intresse. Det tillåter operatörer att styra driften av UAV:en med handgester på bekostnad av en enhet som bärs på handleden. Enligt företaget är nästa steg av demonstrationer planerad till juni 2020.