Evropská iniciativa v oblasti bezpilotních prostředků pro civilní využití

1. Evropská iniciativa v oblasti bezpilotních prostředků pro civilní využití Informace o projektech USICO, CAPECO a UAVNET podporovaných Evropskou komisí a společné iniciativě motivované zřejmým zaostáváním Evropy oproti USA a Japonsku v této oblasti Cílem iniciativy je dosáhnout zařazení UAV mezi evropské priority. Součást iniciativy: European Civil Unmanned Air Vehicle Roadmap Doc. Ing. Josef Klement, CSc. Letecký ústav, VUT v Brně

2. USICOUnmanned aerial vehicle Safety Issues for CivilOperations • Konsorcium Airbotics, DLR (Německo), NLR (Holandsko), IAI (Israel), ONERA, EADS (Francie), University of Naples (Itálie), Swedish Defence College, Swedish Space Corporation (Švédsko) • 5.RP, 5/2002 – 4/2004 • Zdroj informace Závěrečná technická zpráva - www.uavnet.com www.usico.org

3. USICO – obsah projektu • Analýza trhu civilních aplikací • Posouzení reprezentativních systémů UAV pro civilní aplikace (HALE, MALE, mini/mikro – rotorové) • Návrh typických scénářů misí • Přehled existujících doporučení a předpisů pro certifikaci a pravidel pro bezpečný provoz UAV • Návrhy pro bezpečné provozování a zabránění kolizím ověřené počítačovými simulacemi ATC/ATM • Nástin budoucího vývoje

4. USICO – situace na světovém trhu • Vynakládané prostředky • 1,1 bilionu EUR v r.2001 • Odhad 2001 až 2007 růst asi 7% ročně • 90% do národních vojenských a obranných systémů • Hnací faktory civilního využití • Unikátní letové výkony (výška letu, vytrvalost) • Možnost nasazení v rutinních a nebezpečných misích • Brzdicí faktory civilního využití • Chybějící letecké předpisy • Pojišťovací problémy • Chybějící komunikační frekvence • Levnější nasazení pilotovaných letadel

5. USICO – UAV systémy pro civilní aplikace • Mini UAV v kombinaci s miniaturizovaným vybavením– pro aplikace lokálního rozsahu v oblasti vizuální inspekce a pozorování země • Stávající vojenské MALE systémy– pro vládní a vědecké mise, monitorování infrastruktury, plynovodů, ropovodů, elektrických rozvodných sítí apod. • Geostacionární HALE systémy– jako nový prvek pro budoucí komunikační systémy, který eliminuje nedostatky pozemních a satelitních systémů. • Požadavky na výrobce– zdokonalení vojenských UAV nebo vývoj nových podle požadavků civilních aplikací

6. USICO – zásady bezpečnosti • Riziko při letu nad obydleným územím nesmí být větší než při letu pilotovaného letadla ekvivalentní kategorie– bezpečnost, spolehlivost, hlavní cíl certifikačního procesu konstrukce • Riziko kolize rovněž nesmí být větší než v případě pilotovaného letadla stejné kategorie – záležitost provozní certifikace • Kritické technologie • Avionika • Komunikace • Pohon

7. USICO – letová způsobilost, certifikace • Přehled existujících předpisů • Bezpečnost UAV jako celého systému– letounu, kontrolní stanice, datových linek • Návrh postupu certifikačního procesu • Krátkodobá a dlouhodobá doporučení– v návaznosti na doporučení pracovní skupiny pro UAV vzniklé z iniciativy JAA a Eurocontrol

8. USICO – bezpečnost provozu • Provoz UAV a související předpisy • Integrace UAV do prostředí ATC/ATM • Technologie zabránění kolizím • Ověření bezpečnostní koncepce počítačovou simulací • Počítačová simulace vzniku a zabránění kolizím (příklad řešení konfliktu letounu Airbus a Male UAV) • Závěry a doporučení ze simulačního ověřování • Provoz v podmínkách IFR je stejně bezpečný jako u pilotovaných letadel • Provoz v podmínkách VFR vyžaduje spolehlivý palubní systém pro zabránění kolize

9. CAPECONCivil UAV Applications & Economic Effectivity of Potential Configuration Solution • Konsorcium IAI, Tadiran Electronic Systems, Tadiran Spectralink, Technion (IL), Agusta, Carlo Gavazzi Space, CIRA, University of Naple, Politecnico di Torino, University of Bologna, University of Lecce (I), EADS, Eurocopter, ONERA (F), Swedish Space Corporation (SE), DLR, Eurocopter Deutschland (D), NLR (NL), INTA (E), Warsaw University of Technology (PL) • 5. RP, 5/2002 – 12/2004 • Zdroj informace Status overview of CAPECON project May 2004 – www.uavnet.com

10. CAPECON – vize a cesty • Vize Během 10 let budou UAV operovat v civilním prostoru v mnoha civilních a komerčních misích • Cesty • Větší využití a zdokonalení vojenských UAV • Technologický vývoj pro zvýšení spolehlivosti, bezpečnosti a výkonů • Snížení výrobních a provozních nákladů • Posun při akceptování civilními leteckými úřady

11. CAPECON – obsah projektu • Průzkum aplikací • Technické požadavky • Vysokovýškové UAV – HALE • Středněvýškové UAV – MALE • Rotorové UAV • Náklady • Doporučení

12. CAPECON - aplikace

13. CAPECON – UAV mise

14. CAPECON – UAV HALE

15. MALE konfigurace EADS/UNINA – turbovrtulový WUT Rotorové konfigurace S protiběžnými rotory Konvenční vrtulník s vyvažovacím rotorem S otočnými rotory „tail sitter“ CAPECON – MALE a rotorové konfigurace

16. CAPECON – porovnání pořizovacích nákladů

17. Provozní náklady (včetně režie, údržby, pojištění, pořízení, mezd …) 3040 $/hod – nyní 530 $/hod. – budoucí technologie Počet havárií na 100 000 letových hodin F 16 pilotovaný – 2 Hunter - 15 Predator - 48 Pioneer - 135 Global Hawk - 170 CAPECON – provozní náklady, havárie

18. CAPECON - shrnutí • Začarovaný kruh • Civilní trh UAV je omezený v důsledku existujících bariér • Bariéry nejsou odstraňovány v důsledku nedostatku požadavků potenciálních zákazníků • Zákazníci nemají zájem investovat do technologického vývoje • Cesta • Demonstrovat možnosti - dílčí (snadnější a dostupnější) - celkové - vzhledem k nákladům nejvhodnější demonstrace na misích vládních nebo úředních (vědeckých, bezpečnostních)

19. CAPECON – prioritní mise • Oblast bezpečnosti státu a občanů • Zlepšení situační informovanosti • Optimalizace zabezpečení a ochrany síťových systémů • Ochrana proti terorismu (včetně terorismu s využitím biologických, chemických a dalších látek) • Zdokonalení krizového řízení (evakuace, vyhledávací a záchranné operace) • Vytvoření integrovaného systému pro informaci a komunikaci

20. UAVNETTématická síť pro pokrok ve vývoji civilních bezpilotních prostředků (UAV) • Konsorcium IAI (IL), Airbotics, DLR (D), Alenia, CIRA, Politecnico Torino (I), NLR (NL), EADS, ONERA, Snecma (F), Sonaca (B), WUT (PL), BaeSystems (UK), Vilnius University (LT), NDU (H), VUT v Brně (Letecký ústav) • 5. RP, 10/2001- 2x prodlouženo, 12/2005 • Zdroj informace: www.uavnet.com • Výměna informací partnerů a řady dalších organizací • 12 setkání v různých zemích • Asi 200 prezentací ze všech oblastí: konstrukce, vybavení, systémy, ATC, aplikace – www.uavnet.com • European Civil Unmanned Air Vehicle Roadmap

21. UAVNET – některé příklady prezentovaných civilních aplikací bezpilotních létajících prostředků

22. Situace: Nejhustší osídlení v Evropě (330) Mezinárodní letiště Brusel, Antverpy, Lutych, Charleroi, Ostende Jestliže je to možné v Belgii, je to možné kdekoliv v Evropě. B-Hunter: Prázdná hmotnost 532 kg Maximální hmotnost 727 kg Max. užitečné zatížení 125 kg Délka 6,9 m Rozpětí 8,9 m Vytrvalost > 10 hodin Dostup 4570 m Dva motory (tažná a tlačná vrtule) Max. rychlost 205 km/hod. Cestovní rychlost 112 – 150 km/hod. UAVNET – Integrace B-Hunter v belgickém prostoru

23. UAVNET – B-HUNTER

24. Integrace UAV B-Hunter v belgickém prostoru • Typový certifikační postup • Využití a úprava existujících civilních norem a předpisů (JAR VLA) • Shoda se směrnicí NATO AC/92 (ATM) WP(2001)1 • Školení a výcvik pilotů UAV • Řídící systémy • Návrh postupů ve vztahu k civilnímu ATC • Praktické zkušenosti ATC s operacemi s B-Hunterem

25. Letecké policejní mise Plánované (60%): Hlídkování na hranicích Bezpečnostní hlídkování Dálniční dozor Boj s požáry Fotografování Civilní požadavky Na požádání (40%) Teroristické a kriminální aktivity Pátrací a záchranné akce UAV mise Pozorování Boj s požáry Protiteroristické a protikriminální operace Výhody UAV Bezpečnost,vytrvalost,malé riziko odhalení Nevýhody UAV Omezení civilními letadly, časová odezva, úzké pozorovací pole, žádný odstrašovací efekt Požadavky na UAV UAVNET – Letecká jednotka izraelské policie

26. UAVNET – Kontrola vedení VN pomocíVTOLUAV - Případová studie • Systém vedení VN v UK • 415kV, 240kV, 132kV(20 000 km), 66 + 33kV (150 000 km) a 11 kV • Kontroly • Běžná – stožár, izolátory, vodiče, koroze, prorůstání stromů, výstrahy • Bezpečnostní – méně podrobná – stromy, vandalismus, poškození • Následná – pro určení příčin poškození • Způsob kontroly • Stávající – jedno nebo dvoumotorový vrtulník s 2 člennou posádkou - pěší zřídka (vysoká cena práce, nutné přerušení dodávky) • Navrhovaná – bezpilotní vrtulník (¢ rotoru 1,6 m, 130 km/hod., 6 kg užitečné zatížení, modulová konstrukce - řídící systém, 2 operátoři, malý terénní automobil

27. Kontrola vedení VN – porovnání

28. UAVNET– Malélevné UAV systémy pro civilní a bezpečnostní aplikace(EADS) • Malé vrtulníky • Scorpio 6 – 35 km/hod., 6 kg užitečné zatížení • Scorpio 30 – 50 km/hod., 15 kg užitečné zatížení • Automatický start a přistání • Zabezpečené datové linky pro přenos informací v reálném čase • Kontrola energetických sítí, průzkum v zástavbě, dopravní situace, identifikace vozidel a osob • Malé UAV s pevnými plochami • Tracker – 100 km/hod., 2 kg užitečné zatížení, > 2000 m, > 2 hod., start z ruky, automatické přistání, elektrický pohon • 2 operátoři, řídící stanice, opakované použití do 10 min. • Bezpečnostní mise

29. UAVNET – monitorování dopravy v Holandsku • Proč monitorovat? • Snížení nehodovosti (2001 – 993 mrtvých, 11 029 zraněných) • Snížení časových ztrát (2002 – délka kolon 104 000 km) • Snížení emisí • Cíle • Varování před kolizemi, záznam nehod, shromažďování informací pro policejní rozhodování, dopravní informace pro řidiče, plánování tras a dopravní poradenství, dynamické řízení dopravy • Stávající organizace • Pozemní zařízení podél hlavních silnic (1 100 km) • Regionální dopravní střediska • Centrální informační centrum

30. UAVNET – monitorování dopravy v Holandsku • Požadavky • Měření rychlosti s přesností 1 % • Intervaly měření 1/min, každých 500 m • Čas max. 3 minuty • Dosažitelnost 24 hod., činnost za každého počasí • Výzkum s použitím vrtulníků • UAV – uvažují se do budoucna • Použití je technicky možné (např. FlyCAM- létající kamera) • Zřejmě nepřispějí významně k řešení na hlavních silnicích • Hlavní přínos může být při použití na vedlejších komunikacích, které nejsou vybavené pozemním zařízením

31. UAVNET – měření znečištění ovzduší v Itálii • Stávající stav • Pevné nebo mobilní pozemní stanice – asi 120 mc vzduchu, CO, NO2, prachové částice, ozón • Měření v různých výškách – umožňuje popsat pohyb, mechanizmus postupu a původ znečištění, nakreslit trojrozměrné mapy • Malý, radiem řízený UAV s elektrickým motorem • Požadavky: cena do 40000 Eur, <50 Eur/hod., přenos dat v reálném čase, start. hmotnost max. 1,2 kg, vytrvalost 60 až 90 min., 20 – 35 km/hod., pozemní stanice - pilot + asistent • UAV: rozpětí 1,6 m, délka 0,9 m, baterie, 1680 let. hodin bez závad • Spolupráce s ENAC (italský úřad pro civilní letectví): povolení prolety45 až600m v zimě, 300 až 1200m v létě (max. koncentrace) • Výhled: VTOL UAV – 2,5 kg

32. UAVNET – průzkum využití UAV při lesních požárech v Maďarsku • Průzkum • Pro hodnocení situace a její předpokládaný vývoj • Pro volbu správného řešení a stanovení nutných úkolů • Problémy • Velký rozsah zasažené oblasti • Velitel zásahu je příliš blízko („pro stromy nevidí les“) • Letecký průzkum - řešení • Pilotovaný: výhody - nevýhody • UAV s pozemní řídicí stanicí: výhody - nevýhody • Létající robot: z hlediska hasičů nejvýhodnější- zefektivnění průzkumu a zásahu, větší zachráněná oblast, menší zatížení hasičů, menší riziko pro občany

33. UAVNET – studie řešení při záplavách (Belgie) • Potřebná data • Aktuální výška hladiny – hydrologická síť • Ostatní data – hydrologická a meteorologická • Záplavové mapy • Záplavové mapy • Požadavky: krátký čas (max. 24 hod.), monitorování v nepříznivých podmínkách (vítr, silný déšť), přesnost (několik metrů), každodenní připravenost (přestože záplavy nejsou každý den) • Uskutečnitelnost: - pomocí leteckého měření se senzory - pomocí satelitů - pomocí UAV se senzory ?