Rà phá bom mìn từ trên không: nghề mới của máy bay không người lái
Ảnh: David Oliver
Quân đội Anh trong chiến dịch "Talisman" ở Afghanistan đã sử dụng UAV mini để phát hiện IED và dọn đường T-Hawk
Trong tâm trí công chúng máy bay không người lái hoặc máy bay không người lái được giao một số vai trò. Một trong số đó là thực hiện các cuộc không kích không bị cản trở mà không gây nguy hiểm cho người điều khiển. Ít được biết đến hơn là khả năng phát hiện và thậm chí phá hủy các thiết bị nổ tự tạo (IED) và vật liệu chưa nổ của chúng.
Với sức tàn phá của IED được triển khai trên khắp các khu vực địa lý, bao gồm Châu Phi, Châu Á và Nam Mỹ, cũng như với các quốc gia sau xung đột bị tàn phá bởi bom mìn và vật liệu nổ (UXO) bị bỏ hoang, chưa được khám phá, khả năng nhanh chóng đối phó với các mối đe dọa này mà không có rủi ro được triển khai nhân sự trên toàn cầu đã trở thành một nhu cầu chiến lược quan trọng. Một cách để giải quyết vấn đề có thể là sử dụng các phương tiện cất cánh và hạ cánh thẳng đứng (VTOL) nhiều cánh quạt nhỏ để tìm kiếm và phá hủy vật liệu nổ.
Sự khởi đầu được đặt ra trong Chiến dịch Talisman của Quân đội Anh ở Afghanistan, trong đó một hệ thống phức hợp được sử dụng để dọn đường, phát hiện và phá hủy mìn IED và bẫy nổ cũng như dọn đường cho các phương tiện tiếp theo. Một hệ thống như vậy là UAV mini T-Hawk của Honeywell với thời gian bay 45 phút. Anh ta tiến hành giám sát các đoàn xe vận tải và trinh sát tuyến đường, và các luồng không khí của anh ta có thể thổi bay cát khỏi một IED khả nghi nằm phía trước trên đường ray.
Chiến dịch Talisman là động lực cho SteelRock Technologies (SRT) có trụ sở tại London, hợp tác với Richmond Defense Systems (RDS), đã phát triển một hệ thống xử lý vật liệu nổ dựa trên UAV có tên là SR1 Protector, có khả năng vô hiệu hóa nhiều loại IED và mỏ, cả với không khí cũng như từ mặt đất. Được thiết kế để chống lại mối đe dọa ngày càng tăng của IED, hệ thống này được trang bị một trọng tải bao gồm một camera quang điện tử nhiệt tiên tiến và một thiết bị xử lý không giật hệ thống điều khiển hỏa lực 40mm được mã hóa.
Ảnh: Công nghệ SteelRock
Drone SR1 Protector từ SteelRock được thiết kế để chống IED
Rotorcraft dựa trên hệ thống X8 KDE Direct, có động cơ không chổi than ở các góc làm quay hai cánh quạt quay ngược chiều. Máy bay không người lái SR1 có tốc độ tối đa 100 km/h, phạm vi liên kết dữ liệu tối đa là 150 km tính từ trạm gốc, nó có thể bay trên không với tải trọng 50 kg trong 2 giờ. Trong một loạt thử nghiệm tại khu thử nghiệm SteelRock ở Nam Wales, hệ thống Bảo vệ đã vô hiệu hóa thành công IED trên mặt đất và trên không bằng cách sử dụng thiết bị giải giáp của nó.
Một hệ thống vô hiệu hóa IED tương tự đang được phát triển bởi công ty ST Engineering của Singapore dưới dạng tổ hợp STINGER (Robot trang bị súng mạng thông minh Stinger). Hệ thống này đang được phát triển như một phần của Giải pháp Người lính Tương lai của ST Engineering và là một máy bay quadcopter được trang bị súng máy Ultramax U5,56 Mk.100 8 mm nhẹ nhất thế giới, nặng 6,8 kg với hệ thống giật không đổi trên khớp giảm chấn phổ hai trục, cho phép từ một máy bay không người lái, khai hỏa ở chế độ tự động với độ chính xác khá cao ở khoảng cách lên tới 300 mét. STINGER có thể phục hồi vị trí ban đầu giữa các lần bắn trong vòng chưa đầy 1,5 giây. Nó có thể mang theo 100 viên đạn polymer nhẹ 5,56mm và hệ thống này cũng có khả năng theo dõi mục tiêu ở chế độ tự động bằng hệ thống điều khiển hỏa lực tiên tiến.
Duke Robotics có trụ sở tại Florida cũng đã phát triển một hệ thống vũ khí hoàn toàn bằng robot được tích hợp vào một chiếc máy bay. Máy bay không người lái TIKAD sử dụng giải pháp ổn định và giật độc đáo vũ khí. TIKAD được trang bị một gimbal điện từ ổn định bằng con quay hồi chuyển trọng lượng nhẹ với 6 bậc tự do, có thể chấp nhận và ổn định tải trọng mục tiêu nặng gấp ba lần trọng lượng của chính nó. TIKAD nặng 50kg và có thể mang theo trọng tải 9kg, có thể bao gồm súng carbine M4, súng bắn tỉa bán tự động SR25 hoặc súng phóng lựu 40mm. Mặc dù được thiết kế như một hệ thống vũ khí không người lái để sử dụng chống lại các nhóm khủng bố và giảm thiểu rủi ro tương ứng cho các lực lượng mặt đất được triển khai, nhưng nó có thể được sử dụng để vô hiệu hóa IED hoặc mìn. Nhân tiện, máy bay không người lái TIKAD đã được quân đội Israel mua.
Không người lái hàng không phức hợp (BAK) rất phù hợp để phát hiện bom mìn chưa nổ trên diện tích rộng hoặc ở những khu vực không thể tiếp cận. Việc kiểm tra và phát hiện NBP được thực hiện bằng nhiều từ kế khác nhau, ví dụ, từ kế cổng thông lượng kỹ thuật số, là một công cụ vectơ ba thành phần, độ chính xác cao và độ ồn thấp. Trong suốt chuyến bay, UAV được giữ ở độ cao khoảng từ một đến ba mét, sử dụng cảm biến laser để thu được kết quả chính xác với độ phân giải cao. Tất cả dữ liệu chuyến bay như tốc độ, độ cao và vị trí được ghi lại và có thể được phát lại để tăng cường phân tích khảo sát. Nếu khảo sát khu vực yêu cầu bay ở độ cao thấp để đảm bảo độ chính xác và độ phân giải cần thiết, thì máy bay không người lái nhiều cánh quạt sẽ được sử dụng. Khối lượng của máy bay không người lái có từ kế có thể nhỏ hơn 4,5 kg.
Thiết bị xử lý RDS 40 mm không giật được cài đặt trên UAV SR1
Gần đây, ngày càng nhiều UAV được trang bị radar khẩu độ tổng hợp (RSA) (tiếng Anh là Synthetic Aperture Radar - SAR), có thể phát hiện các vật thể khả nghi được đào sâu, ví dụ như vật thể nổ, với độ chính xác cao; trong phần lớn các trường hợp, đây là mìn sát thương, NBP, cũng như các mối đe dọa thời gian mới - IED. Tuy nhiên, sự phức tạp của ứng dụng này đòi hỏi các công nghệ mới và khái niệm hệ thống mới cho SAR. Một nghiên cứu gần đây của một trung tâm hàng không vũ trụ Đức đã chỉ ra rõ ràng rằng một hệ thống SAR đa tĩnh, đa tĩnh (với một ăng-ten phát và nhiều thu), đa góc và đa kênh, được gọi theo thuật ngữ tiếng Anh là P3M-SAR, có thể cung cấp đủ độ phân giải không gian , triệt tiêu nhiễu thụ động đáng tin cậy và có khả năng phát hiện các vật thể bị chôn vùi ở độ sâu lên tới 20 cm từ khoảng cách vài mét.
Trong quá trình thử nghiệm, hệ thống P3M-SAR gắn trên máy bay không người lái, có tên TIRAMI-SAR, đã cho thấy khả năng phát hiện tuyệt vời trong một số tình huống khác nhau mô phỏng các điều kiện môi trường và đối tượng khác nhau, bao gồm cả mìn nhựa nhỏ, chẳng hạn như PFM-1/PRB-M35, hoặc mìn áp lực bằng gỗ. dây đai cho IED. Ngoài ra, các thử nghiệm trước đây sử dụng công nghệ SAR nghịch đảo đã chỉ ra rằng độ phân giải không gian cao và khả năng phát hiện hướng phương vị đầy đủ cho phép các vật thể nhân tạo như mìn được xác định trong hình ảnh SAR do vùng tán xạ hiệu quả trong không gian của chúng.
Ảnh: David Oliver
UAV Stinger của ST Engineering, được trang bị súng máy 5,56 mm Ultramax U100 Mk.8
Hiện tại, do quỹ đạo gần như tùy ý của UAV, có thể tạo hình ảnh tương ứng từ SAR loại P3M-SAR và song song, tạo thêm hình ảnh 3D để khử nhiễu hiệu quả. Sức mạnh tổng hợp này có thể dẫn đến một hệ thống có khả năng nhận dạng và phát hiện đối tượng bị chôn vùi tiên tiến. Có hai chế độ hoạt động chính: chế độ phát hiện, dựa trên đường bay trực tiếp dọc theo khu vực nghiên cứu bằng cách sử dụng dải ăng ten đa tĩnh và đa kênh được cài đặt trên UAV; và chế độ nhận dạng, thực hiện một quỹ đạo khá tròn hoặc xoắn ốc trên một khu vực nhất định để nghiên cứu khu vực đó ở độ phân giải không gian cao hơn và thực hiện quét (phân lớp) chụp cắt lớp.
UAV có thể hoạt động độc lập và ở những khu vực khó tiếp cận, trong hầu hết các tình huống, chúng có thể bay trực tiếp gần như vô tận trên các khu vực nguy hiểm. Đối với một hệ thống tiên tiến hơn, nhiều máy bay không người lái có thể được sử dụng để tạo thêm các góc tới hai chiều hoặc đa tĩnh rất cao, mở rộng hơn nữa khả năng phát hiện vật liệu nổ.
Công ty Mỹ Giobal UAV Technologies gần đây đã nhận được hợp đồng từ hai khách hàng từ Hoa Kỳ để khảo sát khu vực để phát hiện NBP. Một trong những cuộc khảo sát được thực hiện bởi Pioneer Aerial Surveys, một bộ phận của Global UAV, trước đó đã tìm kiếm NBP tại Trân Châu Cảng. Các dự án tìm kiếm của NBP sử dụng cùng một công nghệ khảo sát UAV-MAG dựa trên máy bay không người lái mà công ty sử dụng trong các khảo sát địa vật lý và trắc địa của mình. Công nghệ UAV-MAG sử dụng từ kế siêu nhẹ GSMP-35U của Gem Systems. Pioneer Aerial, sử dụng UAV, có thể thực hiện các cuộc khảo sát trên không tự động ở độ phân giải cực cao, bao gồm cả ở độ cao thấp, giúp phát hiện NBP.
Ảnh: Duke Robotics
UAV TIKAD đa cánh quạt của Duke Robotics được trang bị súng tiểu liên trên hệ thống treo ổn định con quay hồi chuyển
Các tổ chức như Quân đoàn Kỹ sư Hoa Kỳ yêu cầu các ứng dụng cho giải pháp tìm kiếm NBP bao gồm các công nghệ khảo sát địa hình sáng tạo. Theo Global UAV Technologies, “Công nghệ hình ảnh UAV-MAG mà chúng tôi đang phát triển đã chứng tỏ tính linh hoạt và độ tin cậy của nó. Pioneer Aerial nhanh chóng nổi tiếng là một trong những công ty hàng đầu thế giới về khảo sát địa vật lý bằng máy bay không người lái. Công nghệ phát hiện NBP và chụp ảnh trên không đang phát triển khá nhanh, ngày càng có nhiều giải pháp sáng tạo xuất hiện trong lĩnh vực này, điều này góp phần làm tăng sự quan tâm đến các dịch vụ và sản phẩm của chúng tôi.”
Afghanistan dường như là quốc gia bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi mối đe dọa kép của IED và NBP. Hai anh em từ quốc gia này đã phát triển một thiết bị rà phá bom mìn hợp pháp được phát triển như một phần của dự án toàn cầu có tên là Mine Kafon (MKD). Có trụ sở tại Hà Lan, MKD đang phát triển nhiều giải pháp rà phá bom mìn cho nhiều khu vực bị ảnh hưởng sau xung đột bằng cách sử dụng các công nghệ đột phá có thể giúp rà phá bom mìn nhanh hơn, an toàn hơn, rẻ hơn và dễ dàng hơn.
Ảnh: Pioneer Aerial Surveys Ltd
Pioneer Aerial UAV được trang bị từ kế siêu nhẹ GSMP-35U, được sử dụng để phát hiện NBP
Các khu vực chiến tranh trước đây rải rác hàng triệu quả mìn và chất nổ khác, và mỗi ngày những "sát thủ giấu mặt" này tàn sát và giết hại rất nhiều thường dân. Ngoài ra, các mỏ này cũng là trở ngại lớn đối với sự phát triển kinh tế và xã hội của đất nước sau xung đột. Việc kiểm tra và rà phá các khu vực như vậy từ NBP vẫn còn tốn kém và khó khăn do các vấn đề liên quan đến loại địa hình và nhiều yếu tố khác.
Công ty MKD đã thiết kế một số UAV nhiều cánh quạt với GDP để chống lại NBP. Micro UAV Vento nhỏ, chi phí thấp để khảo sát và lập bản đồ trên không có sẵn cho những tổ chức cần nó nhất, bao gồm cả các tổ chức phi chính phủ. Thiết kế chức năng đơn giản của UAV này giúp đơn giản hóa việc bảo trì và sửa chữa, đồng thời phần thân được in trên máy in 3D giúp đơn giản hóa quá trình sản xuất, điều này ảnh hưởng đến giá thành của nó. Các khu vực nguy hiểm được xác định bằng cách xem video camera có độ phân giải cao với khả năng thu phóng mạnh mẽ. Tiếp theo, người dùng xác định các hố hoặc miệng núi lửa, cũng như các xáo trộn mặt đất đáng ngờ trên bản đồ kỹ thuật số, sau đó bản đồ 3D của khu vực quan tâm được tạo bằng chế độ lập bản đồ ngoại tuyến.
Được thiết kế & tạo bởi Massoud Hassani
UAV tầm xa đa cánh quạt Mine Kafon's Destiny (MFD) được thiết kế để lập bản đồ các khu vực nguy hiểm như Afghanistan
Bản đồ này sau đó có thể được sử dụng để kiểm tra thêm khu vực và có thể xác định các khu vực nguy hiểm bằng thuật toán hình ảnh máy tính. Micro-UAV MKD Destiny dành cho trinh sát tầm xa được trang bị camera độ phân giải cao với độ phóng đại x10, được gắn trên hệ thống treo điện từ ổn định con quay hồi chuyển ba trục. Nó có khả năng bay xa tới 5 km trong khi vẫn duy trì vị trí chính xác bằng công nghệ RTK (Hệ thống định vị vệ tinh động học thời gian thực). Nhỏ gọn và chắc chắn, Destiny UAV được chế tạo từ sợi carbon bền để giảm trọng lượng và tăng thời gian bay lên đến một giờ. Do máy bay không người lái Destiny được trang bị tám động cơ điện nên nếu một hoặc hai động cơ bị hỏng, nó vẫn có thể tiếp tục bay.
UAV Manta có thể đặt một lượng thuốc nổ bên cạnh NBP, sau đó có thể kích nổ từ xa
Dựa trên bản đồ 3D do máy bay không người lái lập bản đồ, UAV MKD Manta tự hành hạng nặng bay qua một khu vực nhất định, "quan sát" một cách có phương pháp trên từng mét của khu vực đó. Nó có khả năng mang nhiều loại cảm biến phát hiện, bao gồm máy dò kim loại, radar âm thanh dưới bề mặt và bộ thu thập mẫu để phân tích hóa học. Để có được thông tin về vị trí chính xác, dữ liệu từ các cảm biến được xử lý bằng thuật toán tổng hợp dữ liệu. Tùy thuộc vào địa hình xung quanh và dữ liệu nhận dạng, một vật thể nổ có thể được kích nổ bằng cách sử dụng thiết bị nổ được điều khiển từ xa do máy bay không người lái mang theo hoặc nó được vô hiệu hóa bởi đặc công. Tám động cơ điện mạnh mẽ và cánh quạt đồng trục cho phép máy bay không người lái Manta mang theo người máy rà phá bom mìn và cảm biến với tổng trọng lượng lên tới 30 kg. Tám pin 6S (được lắp trong điện thoại thông minh) cung cấp thời gian bay tối đa là 60 phút. Nền tảng Manta linh hoạt, có thể được lập trình "phản xạ" trong vài giây để thực hiện các tác vụ khác nhau, tương thích với tất cả các máy bay không người lái rà phá bom mìn MKD, bao gồm cả Destiny nặng 6,6 kg. UAV Manta tương thích với trạm điều khiển mặt đất Mine Kafon GCS, phần mềm ngoài chức năng chung cho toàn bộ dòng UAV của công ty này còn cung cấp các giao diện cụ thể cho từng hệ thống tự trị.
tin tức