Stridsflyg 2030 – Neural UCAV

Den första delen i denna serie definierade i grova drag förutsättningarna för en idé för stridsflyg 2030. Denna del kommer att förklara den operativa och skalbara delen, Neural. Det är en UCAV inte olik nEUROn.

Delar för denna artikelserie om stridsflyg 2030:

  1. Förutsättningar
  2. Neural – UCAV med värdflygplan
  3. Flygbassystem 2030
  4. Simulerad strid och utvärderingssystem 2030
  5. Skalbar insats med Neural
  6. Hantera luftrumsbestämmelser för UCAV

BVR-strid

För att förstå vissa delar av denna och följande artiklar behövs en övergripande förståelse för modern jaktstrid BVR (Beyond Visual Range). Wiseman har skrivit om grunder i BVR-strid. Jag skrev hos Wiseman om Gripen E vs JSF om många av förutsättningarna. Tyvärr är många utländska sidor som beskriver samma typ av strid undermåliga och det är risk att man får fel uppfattning från deras jämförelser om fart, g-krafter och annan specifikationsonani.

Neural

Neural är den skalbart effektbärande komponenten i stridsflyg 2030. Det är en UCAV (Unmanned Combat Aerial Vehicle) vilket innebär att den till skillnad från de flesta så kallade drönare kan bära vapen av olika slag. Den är inte helt autonom, men inte heller helt radiostyrd (RPA). Den tar inga egna insatsbeslut men behöver inte detaljstyras utan positionerar sig för att möjliggöra insatser och/eller optimal sensorfunktion. Den har både möjlighet att bära Air-to-Air och Air-to-Ground-vapen samt flera sensorer. Den är förhållandevis billig och den är signaturanpassad. Detaljer om vad den ska klara kommer att krypa fram efterhand men förvänta er ingen fullständig teknisk beskrivning då det är för mycket detaljer i nuläget.

Men först måste vi bara backa bandet lite och förklara varför vissa val är gjorda.

Kognitiv belastning

Piloten i en Gripen är redan överlastad med information och krav på beslut. I en strid finns ingen tid över utan det handlar hela tiden om att prioritera det man vill göra och tänka på i syfte att uppnå maximal stridseffekt. Detta gör egentligen piloten till en ganska dålig operatör, men en helt oslagbar taktiker. Nästan alla handgrepp piloten gör kan en dator göra bättre givet samma information och förståelsen om vad som avses, men vad som ska göras bestäms bäst av en människa, som förstår den större bilden på vad som ska åstadkommas.

Det råder absolut ingen tvekan om att en dator tekniskt flyger ett flygplan bättre än en människa. Datorn har dessutom fördelen att den är outtröttlig och kan optimera på flera parametrar samtidigt, till exempel göra undanmanöver för hotrobot samtidigt som flygplanets attityd optimeras för sensorernas täckning om möjligt.

Under del 1 så var en av grundförutsättningarna att operativ effekt ska kunna tillföras billigt och snabbt. Ett sätt att tillföra effekt är att helt enkelt tillföra fler Gripen E. Tyvärr innebär det att man måste skala upp nästan hela den stridflygande delen av flygvapnet, något som ofta underskattas i diskussioner. Det behövs fler piloter, klargöringsresurser, säkpersonal, flygplatser o.s.v. Dessutom tar piloter runt sju år att utbildas och kräver därefter konstant övning, vilket kostar pengar.

Genom att istället tillföra den befintliga Gripenflottan – basflottan – högre operativ effekt i form av “hjälpredor” som Neural så kan man öka effekten snabbare och billigare. Det finns många fler fördelar och jag ska gå igenom dem en efter en.

Skalbar automation

Framtiden kommer att innebära mer automation i luftarenan. Denna övergång kommer generellt i världen att ske successivt. Men I ett klassiskt pendel-försvarsmaktsprojekt så skulle detta genomföras i en Big Bang, PRIO style. Allt gammalt ut och nytt in. Det är ofta inte det mest optimala sättet att göra en större förändring. Å andra sidan är Big Bang ofta det enda val som återstår om man väntar för länge med att ta det nödvändiga klivet så att inga andra val finns kvar.

Istället för att bygga upp en UCAV-flotta efter Gripeneran och riskera att det både blir glapp och funktionstapp så föreslår jag istället att UCAV-flottan blir en del av Gripenflottans vapen- och sensorfunktion. Detaljerna hur detta genomförs är det som kommer att göra projektet till en succé eller ett fiasko. Man måste ta in pilotens komplexa arbetssituation redan på designstadiet och inte tillföra mer arbetsbelastning. Man måste också mäta, utvärdera och tänka. Om och om igen.

Tankar på detta är inte nya. Det finns och har funnits projekt som har liknande angreppssätt. För att vara tydlig så baserar jag inte mina idéer på dessa projekt då jag inte har varit delaktig i dem.

Grundtanken är att en Gripen ska tilldelas en eller flera Neural. Dessa fungerar som framskjutna vapen- och sensorplattformar. Eftersom de är förarlösa så kan de utsättas för högre risk än sin värdflygplan. Några av egenskaperna för Neural:

  • Den är både fysiskt mindre än en Gripen och signaturanpassad och kan därför befinna sig närmare fienden med samma risk för upptäckt. Denna framskjutna position ger stor fördel vid olika typer av BVR-strid. Är den beväpnad med AA-robotar kommer skjutavstånd relativt värdflygplanet både bli längre och/eller tid till bekämpning kortare, båda avgörande fördelar.
  • Prestanda är minst höga underljud (M 0.9) men gärna överljud (tyvärr kostnadsdrivande). Det är kanske viktigare att Neural kan flyga ganska högt, uppåt 60.000 fot, gärna mer. Syftet är att få maximal vinkelskillnad mot sitt värdflygplan och göra upptäckt med fientlig flygplansradar svårare innanför de avstånd där den syns oavsett signaturanpassingen. Det är viktigt att konstruktionen är robust och kan svänga långt mer än de 9g som ett normalt flygplan kan.
  • Styrsystemet är semi-autonomt och agerar utifrån intentioner, inte direkta styrkommandon. Detta är välkänt territorium för FOI/FLSC, där liknande CGF:er (Computer Generated Forces) redan finns och fungerar. Detta avlastar dess operatör – t.ex. piloten i en Gripen – då man bara behöver ge Nerual kommandon liknande: “framgruppera”, “sök passivt i riktning XYZ”, “intag höjdöverläge”, “minimera signatur” o.s.v.
  • Neural har konstant dubbelriktad riktad och bredbandig kommunikation med värdflygplanet men klarar långa stunder utan kontakt utan att fallera. Kommunikation från värdgripen till Nerual sker med AESA-radarn och minimal effekt i syfte att inte röja position. Denna kommunikation är svår att störa ut då den är riktad mellan två punkter. Genom att Nerual hela tiden övervakar sin kommunikation med sin värd så befinner den sig aldrig längre bort än att kommunikation kan garanteras en viss kvalitet. Detta är för att mitigera risken för att störning ska leda till avsevärd effektförlust i en obrukbar UCAV.
  • Den kan tilldelas andra flygplantyper än Gripen. Dels ska den kunna styras från marken i den mån det finns länkförbindelse med tanke på störning, men den ska även kunna tilldelas att försvara transport- och HVAA-flygplan (High Value Airborne Asset) och styras av dessa. Fördelen att en Neural kan “offra sig” för att förneka inkommande robotskott är uppenbar och enbart detta borde kunna vara värt dess existens i en värld med mer avancerade LV-system som utan tvekan kommer att hamna i fel händer.
  • Den har ett system för att upptäcka flygplan inom någon kilometer framför nosen. Syftet är att den alltid ska kunna upptäcka flygplan i framsektorn och nära hundraprocentigt kunna undvika kollision i en ostörd miljö. Radar är mycket kostnadsdrivande (plats, effekt, kylning o.s.v.) och den ska därför hållas till ett minimum.

Sensorer

En Neural kan agera framskjuten sensor. Detta är värdefullare än man kan tro. Dels så är det enklare att mäta in något när man är närmare. Men framförallt blir det enklare med triangulering av signalkällor. Detta kan förvisso göras även med flera gripar men möjligheten att optimera sensorer i en intimt arbetande enhet utan flera viljor är bedömt bättre. Fördelen ligger i att Neural inte har en egen vilja eller upplägg utan är mer att se som ett delsystem till en Gripen, eller annat flygplan.

Det finns förslag på att man logiskt ska kunna låna och låna ut olika sensorer mellan gripar i en jaktgrupp. Detta är dock något jag tror mindre på i praktiken. BVR-strid är alldeles för komplex och kognitivt kapacitetskrävande för att piloten ska kunna vara med i denna beslutscykel. Och även om  man skulle lyckas med styrningen med ett intuitivt gränssnitt så blir de två piloternas olika stridssituationer svåra att styra så samverkan över tiden ger en betydande nettoeffekt. Det går här att göra jämförelse med så kallat bistatiskt anfall, där två flygplan samverkar om ett robotskott med en vapenleverantör långt fram och en måluppdaterare/sensor som ligger längre bak och länkar roboten efter skott. Det låter fantastiskt i teorin, och går att genomföra i ett initialt anfall, men snabbt blir striden för kaotisk för att denna typ av samverkan där tid, plats och avsikt måste stämma. Kvar återstår ett helt automatiskt system för samordning mellan två Gripen. Tyvärr faller det på att många sensorer inte är rundsökande och flygplanet måste därför vara riktat åt rätt håll, ofta under viss tid. Men eftersom systemet som optimerar sensorerna inte har någon kännedom om de två piloternas avsikt så blir det svårt att få effekt även i ett sånt system. Jag är inte emot ett sådant system men det måste först simuleras med piloter för att utröna dess effektivitet i verklig BVR-strid. Detta kan inte simuleras i automatiserade Monte Carlo-tester.

Fördelen med att Neural är tydligt tilldelade till ett värdflygplan är således att de ingår i en enhet med en vilja. Algoritmer kan därför leverera bättre predikteringar och därmed bättre sensoreffekt över tiden. Självklart ska sensorinformationen från en Nerual kunna läsas av samtliga på den svenska sidan, det är bara tilldelningen av rättigheterna till dess intention som ligger hos den gripen den är tilldelad. Det är datalogiskt också en mer väldefinierad och enklare lösning att optimera ett en-till-många än ett många-till-många-förhållande, något som kanske är svårt att bedöma om man inte är programmerare i grunden.

Vapen

Ett beväpna en UCAV är en kostnadsdrivande funktion så det måste göras med måtta och förstånd. Vapen och vapenbalkar gör signaturanpassningen betydligt svårare eftersom man antingen måste bära vapnen inombords, med rörliga luckor och storleksproblem som följd, eller leva med att radarmålytan (RCS) försämras betydligt med vapen hängda. Av flexibilitetsskäl så föreslås därför minst två versioner av Neural, med och utan vapen, dock med samma basplattform.

Det är självklart att en version med extremt bra signaturanpassning (stealth) skulle vara fördelaktig som passiv framskjuten sensor. Även om radarer utvecklas för att lättare se dessa stealth-UCAV så kommer de förmodligen alltid vara betydligt kortare upptäcksavstånd på dessa, vilket kan utnyttjas. Lika självklart är det att kunna ha dedikerade vapenleverantörer bärandes METEOR och/eller IRIS-T som befinner sig närmare fienden än beslutsfattaren – och framförallt fienden – tror.

Fördelen med framskjuten sensor som inte innehåller en pilot är större än man först kan tro. Detta gäller speciellt i ett skymningsläge, innan fullt utvecklat krig, eller där bilden av vilka som är fiender är komplex. ROE-träden (Rules Of Engagement) i dessa scenarion är ofta komplexa och kräver inte sällan identifiering av de flygplan, fartyg eller markmål som man får beskjuta. Det är här enkelt att förstå den limbo man hamnar i när man behöver komma tillräckligt nära för att kunna göra denna identifiering och denna gräns ligger innanför fiendens NOZ (No Escape Zone). Denna limbo är en anledning varför en vapenmässigt underlägsen fiende ändå kan vara svår att hantera i ett läge när inte “skjut ner allt från öster” gäller.

Med en framskjuten sensor kan identifiering göras utan risk för människoliv. Efter identifiering så underlättas dessutom vapenleverans om UCAV:en är beväpnad. Alternativt kan man göra en skalbar insats, men mer om detta i del 4. Eftersom Neuron är intentionsstyrd så behöver värdpiloten enbart ge kommando liknande: “identifiera mål X, inta skjutläge” för att sedan vänta och ge eventuell insatsorder.

Nerual är mestadels simulerad

Även om denna andra del handlar om Neurals egenskaper så känner jag mig manad att nämna den kanske största fördelen med Neural; den är i fredstid normalt 100 % simulerad under övning! Det finns som jag tänkt konstruktionen av systemet ingen anledning att öva med en eller flera Neural fysiskt i luften. Det enda det skulle innebära är rörliga kostnader för övning, något vi försöker undvika.

Denna möjlighet finns inte för flygplan med piloter. För oss så är själva flygandet en stor del av övningen. Att träna på att hantera stressen, klara de fysiska påfrestningarna och själva manövreringen av flygplanet låter sig inte tränas lika effektivt i simulator. Mycket kan övas i simulator men en pilot behöver sin dyra flygtid för att bli bra. Så är inte fallet med en UCAV som är en del av en Gripen, den kan utan nästa någon negativ effekt simuleras då den inte behöver tränas. Detta sparar enorma pengar i rörlig kostnad för att hålla ett stridsflygsystem på en viss operativ nivå.

Vänligen,
Mikael Grev

2 reaktioner på ”Stridsflyg 2030 – Neural UCAV

  1. Intressanta idéer. Grundtanken verkar sund. Med risk för att verka gnällig kan jag dock inte låta bli att haka upp mig på ett par detaljer.

    ”Den är förhållandevis billig och den är signaturanpassad.” – Detta låter lite som en självmotsägelse, billig och signaturanpassad. Fast det bärande ordet är kanske ”förhållandevis”; det finns ju som bekant grader i helvetet.

    ”… fysiskt mindre än en Gripen …” – Det finns en rätt stark koppling mellan storlek och räckvidd/uthållighet. Gripen är inget stort flygplan, och räckvidden hos ett ännu mindre flygetyg skulle kunna bli besvärande liten. Men framför allt behöver rimligtvis UCAV:en ha minst samma uthållighet som sitt värdflygplan. Något sparar man förstås in på att slippa förarvikt plus lifesupport-system, men någon enorm storleksskillnad kan det knappast röra sig om.

    Ser fram emot seriens fortsättning.

    Gilla

    1. Till viss del är det en motsättning, det har du rätt i. Utvecklingskostnaden blir nog inte så billig. Men en fördel men UCAV är att man slipper många rörliga kostnader för apparater till piloten. Skärmar, reglage, HUD, HMD, raketstol, klimatanläggning o.s.v. Detta gör att det rörliga styckepriset borde kunna bli betydligt lägre än motsvarade med pilot. ”Förhållandevis billig” ska också vara en designförutsättning som kanske betyder att man inte gör den maximalt signaturanpassad utan bara till en viss nivå, kanske genom att skippa dyr ”coating”.

      Fysiskt mindre. Tar man bort cockpit så blir den redan mindre. De system som enbart finns för piloten är också ganska många och utrymmeskrävande. Eftersom det heller inte (förmodligen) behövs en stor radar så innebär det ytterligare reduktion, dels p.g.a. avsaknad av noskon i traditionell mening men också för att kylning av radar kräver mycket kyleffekt. Eftersom den dessutom inte förväntas ha enorma fartresurser, om ens överljud, så kan motor och luftintag göras mindre. Så den blir mindre än en Gripen men inte mini. Mellan tummen och pekfingret hälften så tung, men det är egentligen för tidigt att säga. Dock betydligt mindre front och tvärsnittsarea vilket är bra för signaturanpassningen, framförallt framifrån.

      Gilla

Kommentarer inaktiverade.