Az Egyesült Államok légierejének és haditengerészetének a 6. generációs, pilóta nélküli harcászati repülőgépek, valamint a velük együttműködő pilóta nélküli együttműködő drónok fejlesztésére és végül bevetésére irányuló versenyfutása mindkét szolgálatnál gyorsan a prioritási listák élére került. Ezek a repülőgépek tele lesznek a legmodernebb technológiákkal és funkciókkal. Számos információ látott napvilágot a vezérsíkok nélküli, extrém lopakodó képességű, rendkívül hatékony, nagy hatótávolságú és nagy teherbírású repülőgép vázakról. Amikor ezekről a még mindig titkos humán irányítású gépekről beszélnek, az egyik elem, amely nem kelt nagy érdeklődést, de vitathatatlanul nagyon fontos elem az, hogy az új harci gépek miként fognak érzékelni, kommunikálni és elektronikai zavarást alkalmazni.

Ez egy hatalmas és összetett téma mindkét szolgálat következő generációs légiharc (NGAD) programja számára, mégpedig, hogy az összes funkciónak egyetlen, egyre növekvő teljesítményű és méretezhető rendszerbe történő összecsomagolása jelentős következményekkel jár.

Meglepő módon még Austin védelmi miniszter is utalt rá tavaly nyáron az Egyesült Államok indo-csendes-óceáni stratégiájával kapcsolatos megjegyzéseiben. Nagy horderejű beszédében megemlítette azokat a legizgalmasabb technológiai fejlesztéseket, amelyek segíteni fogják az Egyesült Államokat és szövetségeseit abban, hogy megőrizzék dominanciájukat az indo-csendes-óceáni térségben, részben kijelentve:

"Integrált érzékelőket fejlesztünk, amelyek a kiber-, az elektronikai hadviselés (EW) és a radar, valamint a kommunikáció metszéspontjában működnek."

Ezek már más radarok

Az aktív elektronikusan pásztázó radar (AESA) számos előnnyel rendelkezik. Anélkül, hogy mechanikusan kellene az antennával pásztázni különböző irányokban különösen nagy erők és erős turbulencia esetén, a pásztázás mozgó alkatrészek nélkül, elektronikus úton valósul meg. Az antennáról hiányzik az elődei összes mozgó alkatrésze, így sokkal megbízhatóbb, bizonyos esetekben kompaktabb és könnyebb is.

A nagy sebességű elektronikus eltérítés révén rendkívül gyorsan képesek átvizsgálni hatalmas méretű légteret és a föld felszínének nagy területeit. A sok cél nagy megbízhatóságú, egyidejű követése szintén alapvető funkció. Ezen túlmenően nagyobb hatótávolságot, nagyobb felbontást biztosítanak ezen a tartományon belül, fokozott teljesítményt nyújtanak nehezen felderíthető (lopakodó) célokkal szemben, ők maguk viszont nehezebben felderíthetők, és kevésbé érzékenyek bizonyos típusú elektronikai támadásokra és ellenintézkedésekre.

Az AESA-radarok háromféle funkciójáról, mint a légi és földi megfigyelés, a kommunikáció, az elektronikus és kiberhadviselésre vonatkozó lehetőségeiről már évek óta beszélünk, de ezek a funkciók nem szerepeltek sok korábbi rendszer prospektusában. Ezeknek a képességeknek még a megvitatására sem voltak hajlandók egyes gyártók vagy felhasználók. A közelmúltban ezek a harmadlagos képességek a meglehetősen kimondatlan látens halmazból erősen hirdetett elsődleges képességekké léptek elő.

A legújabb repülőgép fedélzeti AESA-alapú rendszerek közül sok – mint a haditengerészet felszíni eszközeinek fejlett elektronikai hadviselési rendszerei – rendelkezik azzal a képességgel, hogy támogassa mindhárom fenti funkciót. Az a tény, hogy ezek az AESA sugárzók egyre kisebbek, könnyebbek, nagyobb teljesítményűek és egyes esetekben olcsóbbak is, csak még vonzóbbá teszi a többfunkciós sugárzóként való alkalmazásukat. Ez igaz a tengeren, a földön és az űrben való felhasználásra, de különösen igaz, ha a potenciáljukat extrapoláljuk egy feltörekvő következő generációs légiharcra kifejlesztett ökoszisztémába.

Érzékelők fúziója akár nagy távolságban lévő érzékelőkkel

A 4. generációs vadászgépek, mint az amerikai „tízes sorozat” gépei (F-14, F-15, F-16 és F/A-18) erősebb és magasan automatizált érzékelőkkel jellemezhetők. Egyre kifinomultabb ember-gép interfészeikkel segítették a pilótákat az érzékelőktől származó információ eltérő formáinak kihasználásában. Az adatkapcsolati információk bizonyos mértékű integrációja, valamint a rádiókapcsolat segítette a 4. generációs pilótákat a taktikai helyzetismeret megszerzésében.

A többfunkciós kijelzők köré tervezett pilótafülke megjelenése ezt tovább segítette. Mindazonáltal a különálló rendszerekből és forrásokból beáramló összes információ tényleges összeolvasztását nagymértékben a pilótának kellett végrehajtani. A pilóta agyának fejlett küldetési számítógépként kell működnie, amely a különböző rendszerek által biztosított adatokból hozza létre a döntéshez szükséges komplex információt.

Az 5. generációs vadászgépeket, mint az F-22-es és nagyobb mértékben az F-35-ös, az érzékelők magas fokú fúziója jellemzi, ami egy tág fogalom és lényegében azt jelenti, hogy a repülőgép által gyűjtött összes információ integrálható és zökkenőmentes taktikai képpé alakítható. Ez magában foglalhatja a radar, a passzív infravörös, a rádióelektronikai felderítési és hadviselési adatokat, az adatkapcsolati információkat, a fegyveralkalmazás lehetőségeit, a barát-ellenség azonosítást (NCTR), ellenséges és a baráti eszközök elhelyezkedését, valamint a navigációs adatokat és mindezt együtt.

Mint ilyen, az érzékelők fúziója az „Isten szeme” nézetét kínálja a pilótának a csatatérről. Ez drasztikusan növeli a pilóta helyzetismeretét, ezáltal a túlélést és a magas fokú hatékonyságot, sokkal jobban támogatva a koordinációt és a kombinált taktikát az új eszközeivel.

Az érzékelők fúziója további előnyökkel is jár azon túl, hogy a pilóta számára hasznos információt jelenít meg. Kibővített taktikai lehetőségeket biztosít, nagyrészt automatizált módon maximalizálja a repülőgép érzékelő készletének használatát és javítja a fedélzeten kívüli érzékelők információinak könnyebb felhasználását. Talán az egyik legjobb tulajdonsága a célokról gyűjtött információ nagymértékben javított minősége több szenzor segítségével, amelyek összehangolt módon vizsgálják és követik nyomon őket. Mindez lehetővé teszi a fenyegetések magabiztosabb azonosítását, az ellenük való fellépést vagy azok elkerülését. Ez a kimagasló helyzetismeret azt is lehetővé teheti, hogy bizonyos körülmények között erősokszorozóként működjön a vadászgép, mint előretolt légi irányító.

Az úgynevezett 4.5 generációs (erősen továbbfejlesztett 4. generációs) vadászgépek különféle mértékben (több gép együttműködésével) képesek elérni ezeket a képességeket, de az eleve az érzékelők fúziójának maximalizálására tervezett vadászgépek ezt önmagukban valósítják meg.

A szenzorok fúziójának működéséhez nagyon összetett, különböző érzékelők, jelsugárzók és kommunikációs rendszerek, valamint ezek egyedi számítógépes, hűtési és kiegészítő tápellátási hardver-háttérrendszerére van szükség. Mindez egy repülőgépvázba van csomagolva, ahol a súly és a térfogat abszolút elsődleges követelmény. Más szóval, a radar a kommunikációs rendszerektől különálló hardverkészlet, az elektronikai hadviselés rendszere szintén nagyrészt különálló, és így tovább. Ezután az összes különálló rendszert integrálni kell, és adataikat a repülőgép fedélzeti számítógépein és a több millió sornyi kódot tartalmazó kiterjedt szoftverlogikán keresztül egybe kell olvasztani.

Az alacsony felderíthetőségű (lopakodó) forma és az építéshez felhasznált különleges anyagok egész más rétegét adják a bonyolultságnak, amikor az összes komponenst egy nagy teljesítményű vadászgépbe kell csomagolni. Mindezen rendszerek antennái, vezetékei, fekete dobozai és egyéb támogató berendezései karbantartása szintén nagy kihívást jelent, amely növeli a gép fenntartási, személyzeti és ellátási lánc költségeit és bonyolultságát és ronthatja a repülőgép készenléti szintjét.

Még ennél is nagyobb feladat, hogy a különböző hardver- és szoftverelemek megfelelően kommunikáljanak egymással a repülőgép központi küldetés számítógépein keresztül. A repülőgép kollektív képességeinek fejlesztése egy teljesen más kérdés, mivel az egyik rendszer módosítása fizikailag vagy szoftveres környezetben is hatással lehet a többire és hatással lehet az egyes rendszerek adatainak megbízhatóságára, valamint arra, hogy mennyire egyértelműek a személyzet számára. Szintén folyamatos probléma annak biztosítása, hogy a különböző kisugárzók ne kerüljenek egymással elektromágneses interferenciába.

A szenzorfúzió a kulcs és a fejlesztés folyamán jelentkező hamis eredmények könnyen vezethetnek teljesen rossz irányba az ilyen típusú rendkívül összetett rendszerek és folyamatok esetén. Az esetleges hiányosságok késleltethetik a kritikus döntéshozatalt, ami nagyon kedvezőtlen kimenetelhez vezethet egy valódi küzdelemben.

Erő az egyszerűsítés révén

A fedélzeti rendszerfúzió következő szintjén egyetlen több üzemmódú AESA-radar antennarácsban egyesülnek az érzékelők funkciói, az elektronikai hadviselés (a kibertámadás képességével) és a kommunikáció funkciói. Bár továbbra is szükség lenne néhány további passzív és aktív antennára egy repülőgépen a kezdetlegesebb kommunikációhoz, de az új rendszer drasztikus előrelépés a korábbi szinthez képest.

Ahelyett, hogy több különálló rendszer mindegyike egyetlen feladatot végezne a repülőgépen, most ezek az AESA antennarácsok hajtanak végre sokat ezek közül az alkalmazások közül. Ezeket a feladatokat a képességeikhez és az egyes funkciókhoz szabott fejlett, alacsony felderítési valószínűségű (LPI) üzemmód segítségével hajtják végre. Ezek az üzemmódok szupergyors pásztázási, nagyon nagy teljesítményű, precíz keskeny nyalábú és szélessávú képességeikkel párosítva nagyon megnehezítik az észlelésüket, és még nehezebbé teszik a minősítésüket és a földrajzi helyük meghatározását, ha egyáltalán észlelik őket.

Mindhárom mód szinte egyidejűleg „összefonható”. A repülőgép-személyzet számára úgy tűnik, mintha diszkrét antennarácsok és rendszerek lennének a repülőgép különböző pontján elhelyezve mindezen funkciókhoz. Az egyes antennarácsok feladatainak ütemezése központilag felügyelt és nagyrészt automatizált. Ezen antennarácsok elosztásával a repülőgép körül, még ha különböző méretűek és konfigurációjúak is, rendkívüli hatékonysággal valósítható meg szférikus, vagy közel szférikus lefedettség az összes alapvető képesség számára.

Az AESA antennarácsok egy csoportjának ilyen módon történő használata valószínűleg könnyebb, hatékonyabb harci repülőgépeket is eredményez, nagyobb rendelkezésre álló belső térfogattal és kevésbé bonyolult kábelezéssel. Ez azt is jelenti, hogy a rendszer könnyebben frissíthető mind az új hardverek, mind pedig különösen az új szoftverek tekintetében.

Egy ilyen koncepció alapján nagy méret-gazdaságosság érhető el, amely egyetlen teljesen integrált rendszerből áll és amely sok kevésbé egyedi hardverkomponenst használ, és nem egyfunkciós rendszerek gyűjteményét, amelyeket összeillesztettek. Ez különösen igaz, mert ezek az AESA antennarácsok általában változtathatók méretükben és konfigurációjukban, és sokféle repülőgépet, sőt földi és felszíni járműveket is felszerelhetnek különböző alkalmazásokhoz.  

Ha a NGAD projekten belül ugyanazt a AESA antennarács családot használják a humán irányítású harci gépen és a különböző méretű és konfigurációjú együttműködő drónok fedélzetén, az nemcsak sokkal zökkenőmentesebb integrációt és hatalmas gazdaságosságot tesz lehetővé, de áldás lehet a karbantartók számára is.

A csereegységek és alkatrészek azonossága, valamint az összességében kevesebb karbantartandó rendszertípus lehetővé teszi a kritikus karbantartási feladatok egyszerűsítését és konszolidálását. Az alapszoftverek frissítése is szabványosabb lenne, és a szoftver itt kulcsfontosságú, mivel a hardver fizikai teljesítményének korlátain kívül ez határozza meg az antennarács képességeit.

Szoftver szinergia

Figyelemre méltó előnyt jelenthet, ha azonos szoftvert használnak a szenzorok adatainak kezelésére a vadászgépen és az együttműködő drónok fedélzetén. Ez különösen igaz az elektronikai vagy kiberhadviselés berendezéseire.

Egyre szélesebb körben alkalmazzák a kognitív elektronikai hadviselés új módszerét, ahol a hirtelen felugró rádiófrekvenciás fenyegetésekkel szembeni ellenintézkedések a mesterséges intelligencia segítségével nem hetek vagy napok alatt generálhatók, hanem a repülőgép fedélzetén, vagy távolról, de közel valós időben. Ez olyan képesség, amely óriási előnyt biztosít majd az elektronikai harc területén a jövőben. Tehát, ha a potenciális fenyegetés rádiófrekvenciás „ujjlenyomata” nem található a repülőgép fedélzeti fenyegetés könyvtárában, de a rendszer továbbra is fenyegetésnek tekinti, a szoftver képes elemezni és kódot létrehozni, hogy a repülőgépen rendelkezésre álló hardver alapján a legmegfelelőbb hullámformát alakítson ki ellene. A szélessávú többfunkciós AESA antennarácsok hatékonyan vehetnek részt az elektronikai harcban a generált hullámforma kisugárzásában.

Ha a fedélzeti elektronikai rendszer egy új fenyegetést észlel és hatékonyan leküzdi az egyik platformon (vadászgép, vagy az együttműködő drónja), akkor ez az elektronikai harc megoldás közel valós időben adatkapcsolaton keresztül átkerülhet az összes közeli platformra, sőt azon túl is. Ez megtörténhet a különböző platformokon működő különféle szoftver- és hardverrendszerek keverékével, de sokkal egyszerűbb megoldás lehet, ha az együttműködő platformok ugyanazzal a hardver- és szoftvercsaláddal lennének felszerelve. A NGAD-hoz hasonló légiharc ökoszisztéma koncepció számára úgy tűnik, hogy ez nagyon vonzó út lenne.

Az NGAD ökoszisztémán belüli közös szoftver és hardver közötti mély interoperabilitás kritikus fontosságú. A NGAD rendszer humán irányítású vadászgépnek és a pilóta nélküli komponenseinek hálózatba állítása, valamint egy közös kód- és hardvercsaládon keresztül történő összekapcsolása lehetővé tenné a kommunikáció, az elektronikai, valamint a kiberhadviselés zökkenőmentes optimalizálását a harctéren. Ez kulcsfontosságú, különösen az elektronikai harc birodalmában.

A hálózatban működő, nagy területeket átfogó együttműködő elektronikai harc egészen más szintű képességeket kínál az ellenség fenyegetést kibocsátó és kommunikációs csomópontjainak elnyomására és zavarására sokkal pontosabb módon, mint az egyetlen platformról származó elavult elektronikai hadviselési taktikák. Sokkal összetettebb hatások érhetők el az elektronikai harcban résztvevő platformok összekapcsolásával, amelyek lehetővé teszik a taktikai problémák kooperatív, sokkal dinamikusabb megoldását.

A közös többfunkciós AESA antennák által biztosított integráció, több hálózati platform bevonásával, egyre inkább a gépi tanulásra és a mesterséges intelligenciára támaszkodik a hatás maximalizálása érdekében. Az egyes platformok kisugárzásának ütemezése a pillanatnyi szükségletek és az átfogó küldetési célok alapján több kötelék között lehetséges, és jelentős előnyökkel is járhat.

Ebbe beletartozhat egy olyan helyzet, hogy egy drón, amely kért egy radarinformációt egy 100 km-re lévő humán irányítású platformtól, vagy egy olyan NGAD platform – amely egy másik kötelékben repül – AESA-radarja segítségével alkalmaz elektronikai zavarást egy ellenséges platform ellen. Ez elméletileg csaknem zökkenőmentesen kivitelezhető anélkül, hogy az egyes platformok elsődleges érzékelőjének hatásfoka ténylegesen romlana.

Ha ezeket az alapvető funkciókat több repülőgép kötelékben, vagy akár egy teljes működési területen zökkenőmentesen képes végrehajtani, az egy teljesen új lehetőséget nyithat meg a légi hadviselésben. Az ellenséges légvédelem elnyomásának, félrevezetésének és figyelem elterelésének lehetőségei sokkal nagyobbak lennének, mint manapság. Ha ebbe a folyamatba bevonjuk kisebb, légi indítású elektronikai harcra felkészített drónokat, amelyek képesek zavarni és közvetlen támadásokat végrehajtani, akkor az ellenség légvédelme olyan problémákkal szembesülne, amelyekre valószínűleg nem készítették fel – legalábbis egyelőre.

Alapvetően ez egy rajszerű képesség lenne, de a kötelék méretének a meghatározása nélkül. Ez olyan képesség lenne, ahol az érzékelő, az elektronikai harc és a kommunikációs igények előre meghatározott engedélyek, prioritások és egyéb paraméterek alapján húzhatók át egy vagy több kötelék között és azon túl ésszerű és a küldetés céljaitól függő eltérő mértékben. Ily módon egyetlen platform sem korlátozódik csak a saját szenzorkészletére, kommunikációjára és elektronikai hadviselési képességeire. Ugyanakkor az automatizálás szintje és a zavarási profilok előre beállíthatók, hogy reagálni tudjanak a különféle körülményekre, vagy bármikor manuálisan is módosíthatók.

Mindez megtehető különböző AESA antennákkal, amelyek különböző alapszoftvereket futtatnak, de az azonos szoftver- és hardvercsalád felhasználásának előnyei szembetűnőek.

A repülőgépborításba ágyazott antennák

Lehetőség van olyan konform teherviselő antenna szerkezetek (Conformal Load-bearing Antenna Structures CLAS) létrehozására, amelyek egyben antennarácsok és magának a repülőgépváznak a szerves részei, ami kiterjedhet egy teljes szárnyfelületre is. Ez újabb ugrást jelentene az NGAD többfunkciós érzékelőinek a képességében és a repülőgép rádóelektronikai rendszerei teljesítményében.

A konform teherviselő antenna szerkezetek (CLAS) koncepciója évtizedek óta érlelődik, és az elmúlt évtizedben hatalmas ugrások történtek a nagyméretű kompozit szerkezetű anyagok tervezésében, valamint a gyártásban és a radarrács technológiákban. Ezek a fejlesztések sokkal közelebb hozzák az összetett konform teherviselő antenna szerkezetek széles körű használatát egy repülőgépvázon, mint egy évtizeddel ezelőtt.

A konform teherviselő antenna szerkezeteket már korlátozott mértékben használják – már az F-35-ben is, például a szárnyszerkezetekbe épített antennák esetében –, a koncepció minden bizonnyal sokkal szélesebb körben el fog terjedni. A B-21 Raider és a Long-Range Strike rendszercsalád más járművei is nagymértékben alkalmazzák már ezt a technológiát.

A CLAS koncepcióval a repülőgép szárnyainak nagy része vagy teljes törzsrésze integrált többfunkciós antennarácsokká válhat, amelyek képesek radarként, elektronikai harc és kommunikációs funkcióval működni. Alapvetően maga a repülőgépváz antennarácsok hatalmas gyűjteményévé válna. Ez drasztikusan csökkentheti a gép súlyát és növelheti a rendelkezésre álló belső térfogatot, valamint sokkal nagyobb és erősebb antennarácsokat lehetne létrehozni, közben nem növelve a repülőgép légellenállását. Valójában már a kezdetektől megváltoztatná a repülőgépváz tervezését és felépítését, ami új teljesítmény lehetőségeket nyithat meg.

Bár ennek a technológiának kevésbé van értelme a kisméretű drónok esetében, viszont nagy mértékben alkalmazhatják a humán irányítású repülőgépek esetében. Lehetséges, hogy ezek az antennarácsok továbbra is ugyanazt a szoftvert használhatják, mint az NGAD ökoszisztémában használt többi rendszer.

Lehetséges, hogy egy nagyméretű CLAS antennarács a mellső légteret figyeli, míg a kisebb többfunkciós antennarácsok a repülőgép körüli légtér többi részét. Hasonló módon egy nagyon robusztus, szférikus adatkapcsolatot biztosító rendszer működése is szükséges, amelyet a kisebb antennarácsok más funkcióikkal egészítenek ki.

A nem túl távoli jövőben a humán irányítású NGAD vadászgép és a kísérő drónjai moduláris, többfunkciós CLAS antennarácsokat használnak majd felderítésre, elektronikai harcra és kommunikációra olyan méretű kötelékben, amely akár több száz repülőgépből is állhat.

Dobos Endre