Kezdőlap A katonai repülés jelene Korszerű avionikai rendszerek az ötödik-hatodik generációs harci gépekben

Korszerű avionikai rendszerek az ötödik-hatodik generációs harci gépekben

Kategória

Helyzetismeret biztosítása a pilóta számára

A Lockheed Martin F-35-ös Lightning II sajátossága egy olyan mobil érzékelő csomag, amely egy teljes flotta, vagy egy teljes katonai front között koordináltan osztja meg a megszerzett ismereteket és az információt, hogy minden jelenlévő hadviselő helyzetismerete exponenciálisan növekedjen.

Első lépésként a különböző érzékelőktől érkező számtalan adatot a fúziós motor összegyűjti, és holisztikus képbe egyesíti az F-35-ös pilóták számára.

Az F-35-ös infravörös érzékelője érzékeli a hatótávolságán belüli összes repülőgépet, de nem tudja meghatározni, hogy melyik baráti és melyik ellenséges repülőeszköz, pusztán a hőjeleik alapján azok helyszögét és irányszögét képesmeghatározni.

Az F-35-ös egyesíti a légi-, és földi szövetségesektől érkező adatokat, hogy segítsen azonosítani  a baráti erők elhelyezkedését a csatatéren. A több repülőgépből származó szög-, és távolságadatok kombinálása különösen hasznos, mivel a rendszer a háromszögelés módszerével több forrásból automatikusan meghatározza az egyes célpontok földrajzi elhelyezkedését.

A légtérről rövid idő elteltével a megszerzett összes (saját érzékelés és hálózatról szerzett) információból a fúziós motor egy egységes képet hoz létre a pilóta számára, azonosítva az összes repülőeszköz helyét és távolságát, jelölve a baráti és ellenséges gépeket. Az autonóm szenzormenedzser százalékértékkel jelöli minden repülő eszköz esetében az azonosítás (barát, vagy ellenség) megbízhatósági szintjét.

A szenzormenedzser folyamatosan ellenőrzi a légtérben megfigyelt mindegyik repülőeszközre vonatkozó adatokat, és továbbítja a hálózatba, ahogy más F-35-ösök is ugyanezt teszik. Fontos különbség, hogy a végső információs térkép adatait, amelyre az adatcserék után kerül sor, már 3. szintű adatoknak nevezik.  

Azok az adatok, amiket az egyes F-35-ösök küldenek a hálózatban lévő szövetséges gépeknek, melyeket a saját eszközeivel érzékeltek és mértek csak 1. szintű adatnak, vagy „pletykának” nevezik. Ily módon minden vadászgép csak az első kézből származó megbízhatósági szintű információval táplálja a hálózatot, de a többiek és a hálózat egésze már az új 3. szintű adatok forrásaként funkcionál, elkerülve az alacsony megbízhatósági szintű adatok felhasználását.

Az adatmegosztás egy nagyjelentőségű funkció. Ez egy csomó adat, amelyet közel valós időben kell továbbítani a hálózatba kapcsolt feleknek. Ebből a célból az F-35-ös többfunkciós fejlett adatkapcsolaton (MADL)[1] és a Link 16-os taktikai adatkapcsolaton keresztül képes megosztani az adatokat a partnerekkel.

A MADL rendszer működését úgy érthetjük meg a legjobban, ha úgy tekintünk az F-35-ös avionikai rendszerére, mintha azt több repülőgépre is kiterjeszthetnénk. A rendszert egy négygépes kötelék köré tervezték, hogy képes legyen az egyes repülőgépek által érzékelt adatokat kicserélni a kötelék minden egyes tagjával, és az aktualizált adatokat a pilóták rendelkezésére bocsátani.

A MADL nagy lehetőségeket rejt magában. Több információ osztható meg a MADL rendszerrel, mint bármilyen más módszerrel, és mindezek mellet jó zavarvédelemmel rendelkezik. A hátránya, hogy a rendszer ténylegesen csak az F-35-ös gépek közötti kommunikációra érvényes. A B-2 Spirit bombázó MADL-kompatibilis, de az F-22-es Raptorral való kommunikáció nem valósítható meg. Szó volt továbbá az új hálózatnak a negyedik generációs harci gépekre való kiterjesztéséről, de az drágának és nehezen megvalósíthatónak bizonyult.

Az elektro-optikai célzó rendszer (EOTS)

Az F-35-ös Lightning II elektro-optikai célzó rendszere (EOTS)[2] nagy teljesítményű, könnyű, többfunkciós rendszer, amely precíz levegő-levegő és levegő-föld célzási képességeket biztosít a pilóták számára. Az alacsony légellenállású, csekély rádióhullám-visszaverő felületű optikai berendezés az F-35-ös Lightning II törzsének alsó felületén helyezkedik el, és nagysebességű száloptikai hálózaton keresztül kapcsolódik a repülőgép integrált központi számítógépéhez.

Az F-35-ös fő érzékelőjeként, összekapcsolja az (FLIR[3] és IRST[4]) előrenéző infravörös, és infravörös keresési-követési funkciókat, fokozza az F-35-ös pilóták helyzetismeretét, lehetővé teszi a légicélok  felderítését, és precíz jelet biztosítanak a lézer-, és GPS-vezérelt fegyverek számára.

Elektro-optikai célzórendszer a törzs alsó felületén Kép: Lockheed Martin

Az F-35-ös Blokk 4-es változat fejlett elektro-optikai célzórendszerrel rendelkezik. Az EOTS leváltására tervezett Advanced EOTS jelentős fejlesztéseket és frissítéseket tartalmaz, beleértve a rövidhullámú infravörös érzékelőt, nagyfelbontású televíziókamerát, infravörös célmegjelölőt és a jobb képfelbontást. Ezen  fejlesztések által az F-35-ös pilóták nagyobb távolságból érzékelik a légi célokat, és jobb általános célzási teljesítményt nyújtanak.

A virtuális kabin gondolata

A BAE Systems szakértői olyan technológiákat fejlesztenek ki, amelyek lehetővé teszik a pilóták számára, hogy szemük pislogásával irányítsák a jövő vadászgépét.

A technológiák egyre összetettebbé válnak és harchelyzetben a fedélzeti rendszerek jelentős mennyiségű adatot generálnak a pilóta számára, ezért döntő fontosságú lesz a kérdés, hogy a pilóták képesek lesznek-e gyorsan hozzáférni, értékelni őket, és reagálni a kritikus információkra.

A BAE Systems Human Factors mérnöki csapata együttműködik a pilótákkal, hogy jobban megértsék, és előre láthassák az igényeiket ebben a kihívást jelentő környezetben. Ezek az információk formálják az intuitív technológiákat, amelyeket a csapat a jövő pilótafülkéje számára fejleszt.

A BAE Sytems által elképzelt virtuális kabin Kép: BAE SYSTEMS

Az egyik terület, amelyre a csapat a figyelmét összpontosítja, megtalálni azokat a technológiákat, amelyek lehetővé teszik a pilóták számára, hogy új módon kezeljék a pilótafülkét.

Jean Page vezető technológus elmagyarázza: „A jövőbeni koncepció megfogalmazásakor azt vizsgáljuk, hogy mi az, amit mi „változtatható pilótafülkének” hívunk. Távolítsd el a pilótafülke számos fizikai elemét, és cseréld fel egy virtuális kijelzővel, amely a sisak üvegére vetíti az információkat. Lényegében ez csak egy szoftveres pilótafülke, amely frissíthető, adaptálható és újra konfigurálható.

”Bele kell élnünk magunkat egy olyan világba, ahol a vezérlési funkciók a pilóta szeme előtti sisak üvegére vannak kivetítve. El kell gondolkodnunk azon, hogy mik a kritikus vezérlési funkciók a pilóta számára, és miként lehet ezeket a műveleteket könnyebbé tenni.” A szemmozgás figyelése lehet az a jellemző, ami lehetőséget ad arra, hogy felhasználhassuk funkciók vezérlésére. Amikor a pilóta egy kivetített ikonra tekint, azt kiválasztva az világosabbá válik, majd a pislogásával „megnyomja a gombot”, és nincs szükség arra, hogy egy sor fizikai gomb vagy kezelőszerv működtetésével irányítsa a repülőgépet.

Ha képesek vagyunk irányítani, hogy egy pilóta a küldetés egy különösen fontos pillanatában hova nézzen, az óriási jelentőséggel bír. A figyelmeztető jelek hatékonyságának növelésével kell elérni, hogy a pilóta megfelelő figyelmeztető jeleket kapjon, és képes legyen azokra rögtön reagálni.

A hagyományos pilótafülke-kezelőszervek elhagyása azonban új megközelítéseket igényel a repülőgép pilóta-jármű interfészben. Az egyik út, amelyen a BAE Systems halad, a pilóta szemmozgásának nyomon követése annak érdekében, hogy kapcsolódjon a virtuális kijelzőkhöz.

Az olyan technológiák használata, mint a szemkövetés mesterséges intelligenciával kombinálva, lehetővé tenné a vadászgép rendszerének a pilóta szándékainak előrejelzését, és lehetővé tenné a gép számára, hogy proaktív módon járjon el, és segítse a pilótát.

Jean folytatja: „Igazán okos megoldásnak gondoljuk, hogy a pilóta szemmozgására alapozva következtethetünk a pilóta céljára, és intelligens rendszereket alkalmazva támogatjuk a pilótát a munkavégzésben, csökkentve ezzel a terhelését. Fontos, hogy ezt olyan módon szervezzük, hogy a támogató rendszer ne kérjen mindig engedélyt, mert ez nagyon gyorsan bosszantóvá válna, ugyanakkor elengedhetetlen, hogy a pilótának mindig nyilvánvaló legyen, hogy éppen milyen feladatot hajt végre az intelligens rendszer.

A BAE Systems Human Factors csapata először a 2018-as Farnborough nemzetközi légi show alkalmával mutatta be a Tempest jövőbeli harci repülőgép-koncepció modellben ezt a vezérlési elgondolást. Ezt a koncepció modellt, melyet az Egyesült Királyság Védelmi Minisztériuma, a RAF és az ipari partnerek, köztük a BAE Systems fejlesztett ki, azt mutatja be, hogy az olyan élvonalbeli technológiák, mint a szemkövetés, miként formálják a jövőbeni vadászgépek pilótafülkéjét.

A jövő generáció vadászgépei olyan kabinnal és repülésvezérlő rendszerekkel rendelkezhetnek majd, amelyek radikálisan különböznek az általunk jelenleg ismertektől.

Míg a Lockheed Martin F-35-ös vadászgép és a Boeing F/A-18E/F Super Hornet közeljövőben megjelenő Blokk III-as változata a legmodernebb széles képernyős és fejlett sisakra vetített kijelzőkkel rendelkezik, a következő a generációs vadászgép teljes mértékben elhagyhatja a hagyományos pilótafülke megjelenítését. A jövőbeni vadászgépek csak egy virtuális pilótafülkével rendelkeznek majd, amelyet közvetlenül a pilóta szeme elé, a sisak üvegfelületére vetítenek.

A BAE Systems nemrég a Farnborough légi show-ban mutatta be a Tempest elgondolását, de az ötlet nem új. Az Egyesült Államok Légiereje az 1980-as években az úgynevezett „Super Cockpit” programjával tanulmányozta, sőt bemutatta ezeket az elképzeléseket, amelyek célja a pilóta-vadászgép interface teljes koncepciójának egy új generációs repülőgépen történő alkalmazása. A Lockheed Martin F-22-es Raptor és az F-35-ös vadászgépe számos megoldást alkalmazott, amelyet az amerikai légierő feltárt, de a radikálisabb koncepciók közül még sokat polcra tettek, mivel olyan messze meghaladták a korukat.

A szuper pilótafülkét első ízben 1987-ben mutatták be. A pilóta egy személyre szabott sisakot vesz fel, amely három fő elemet tartalmaz: a sisak helyzetérzékelőt, amely lehetővé teszi a mesterszámítógép számára, hogy meghatározza a pilóta fejének helyzetét és tájolását. A „3D hangrendszer” ultra-nagy hűségű hangsugárzókkal, amelyek számítógéppel generált hangjelzései lehetővé teszik, hogy a pilóta pontosan meghatározza a tárgyak térbeli helyzetét, és maga a „kognitív port” egy optikai rendszer, amely kis katódsugárcsöveket használ a pilóta szemei ​​fölé szerelve, hogy a virtuális világ komponenseit a sisak szervesüvegnek a változó tükröződésű felületére vetítsék. Az eredmény egy olyan kép, ami 120 fok széles vízszintesen, és 60 fok széles függőlegesen. A pilóta teljes egészében elhagyhatja a „valódi” világot, és támaszkodhat a kivetített képre vagy a kettőt egymásra helyezheti.

A légierő a nyolcvanas években már virtuális kapcsolókra és szemmozgás követők használatára gondolt. A fegyvereket a virtuális kapcsolótábla alsó részén helyezték el. Bármelyik kiválasztásához hangutasítások és „érintés” kombinációját használták. Az ujjhegy érzékelőit a kesztyűbe varrták. Amikor az érzékelőt az egyik kijelölt kapcsolóterületre mozgatták, akkor ez a fülhallgatóban egy kattintást hozott létre, és a fegyver élesítve volt. Ha az idő, vagy a g-túlterhelés túlságosan kritikus ahhoz, hogy lehetővé tegye a kézi kiválasztást, akkor mindezt elvégezhették hangutasítással.

Így a régi elmélet újra életre kelt. A különbség azonban az, hogy a számítástechnika az elmúlt 35 év során kvantumugrást tett. Ami álom volt az 1980-as években a szuper kabinnal kapcsolatban, az ma könnyedén válik valósággá a hatodik generációs repülőgépekben.

Írta: Dobos Endre

Forrás: The National Interest, BAE SYSTEMS, Lockheed Martin, Air Power Australia


[1] MADL – multy function advanced datalink: többfunkciós fejlett adatkapcsolat

[2] EOTS – Electro Optical Targeting System: elektro-optikai célzó rendszer

[3] FLIR – Forward-Looking Infrared: előrenéző infravörös érzékelő

[4] IRST – Infra-Red Search and Track: infravörös kereső és követő készülék

Friss írások

Legion infravörös felderítő és követő optikai rendszer saját adatkapcsolattal

Az amerikai légierő és a Lockheed Martin a közelmúltbeli alaszkai Northern Edge hadgyakorlat alkalmával kipróbálta az infravörös kereső és követő (IRST) és...

Ismerje meg Dél-Korea új KF-21 Boramae/Hawk saját fejlesztésű vadászgépét

Dél-Korea elkészítette saját következő generációs vadászgépének prototípusát, amelyet korábban KF-X-nek neveztek, majd hivatalosan KF-21 Boramae néven vált ismertté, ami koreai nyelven sólymot...

Az F-15EX új, nagy méretű és hatótávolságú levegő-levegő rakétát tesztelt

Az Egyesült Államok légiereje célzott arra, hogy egy új, nagyon nagy hatótávolságú levegő-levegő rakéta fejlesztésén dolgozik, amelynek hordozójaként az F-15EX Eagle II-t...

A modernizált erőteljes orosz Mi-28NM helikopter

A Mi-28-as, a vaskosabb hidegháborús Mi-24 Hind utódja és az amarikai Apache orosz megfelelője, az 1980-as évek elején készült, de most huszonegyedik...

Hogy biztosítja az amerikai légierő a harci gépeinek egymás közti kommunikációját?

A jövőbeni harctevékenységre az erős hálózatközpontú berendezkedés lesz jellemző. Az azonos oldalon harcoló vízfelszíni, szárazföldi és légi tevékenységet folytató egységek információt adnak...