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

USICO Unmanned aerial vehicle Safety Issues for Civil Operations 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

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

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

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

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

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

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

CAPECON Civil 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

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

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

CAPECON - aplikace Vědecké mise Mise v ohrožení Pozorovací mise Výzkum atmosféry Oceanografická pozorování Geologický průzkum Studim sopečné aktivity Výzkum hurikánů Předpovídání počasí Mise v ohrožení Řízení a hodnocení krizových situací Pátrací a záchranné akce Boj s požáry Olejové skvrny Pozorování hurikánů Pozorování záplav Monitorování sopek Monitorování zemětřesení Monitorování radiace Pozorovací mise Střežení hranic Detekce lesních požárů Monitorování dopravy Monitorování pobřeží Monitorování vedení VN Monitorování energovodů Monitorování prostředí Námořní hlídkování Narušení zákonů Sledování drogových cest Přesné mapování terénu Sledování úrody a sklizně Komunikační mise Širokopásmová komunikace Přenosové telekomunikační služby GPS/Galileo systém – pseudosatelity

CAPECON – UAV mise Nebezpečné mise – UAV je jediné řešení Jedovaté prostředí Extrémní výška Radiační zamoření Nepříznivé povětrnostní podmínky Vědecké mise – UAV je nejlepší řešení – ekonomika je druhořadá Předpovídání počasí Sběr atmosférických dat Podmínky prostředí Monitorování kvality ovzduší Sběr oceanografických dat Výstraha vzdušných turbulencí Komerční mise – UAV není jediným řešením – jen při komerční schůdnosti Pozorování hranic Monitorování dopravy Boj s požáry v neobydlených oblastech Monitorování ropovodů, plynovodů a sítí VN Létající anténní systémy Satelitní vysílače pro „chudé“

CAPECON – UAV HALE Parametry Mise Konfigurace Dostup 20000m Celková hmotnost 6 t Prázdná hmotnost 2 t Max. užitečné zatížení 500 kg Hmotnost paliva 3,5 t Vytrvalost > 24 hod. (Vytrvalost x už. zat.)/pořizovací cena 2 x lepší než u Global Hawk Mapování Hlídkování na hranicích Monitorování železnic a potrubních sítí Narušování zákona Monitorování porostů Monitorování počasí Výzkum blesků Výzkum ozónu Je definováno potřebné vybavení ONERA POLITO (Heliplat) IAI WUT Modulární konstrukce, doprava ve standardních kontejnerech

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

CAPECON – porovnání pořizovacích nákladů

CAPECON – provozní náklady, havárie 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 - 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)

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

UAVNET Tématická 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

UAVNET – některé příklady prezentovaných civilních aplikací bezpilotních létajících prostředků

UAVNET – Integrace B-Hunter v belgickém prostoru 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 – B-HUNTER

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

UAVNET – Letecká jednotka izraelské policie 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 – Kontrola vedení VN pomocí VTOL UAV - 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

Kontrola vedení VN – porovnání Dvoumotorový vrtulník, £/stožár Jednomotorový SPRITE UAV £/stožár Běžná 3,80 2,32 1,00 (26 %) Bezpečnostní 2,53 1,55 0,91 (36 %) Následná 2,17 1,33 0,86 (40 %) Výhody použití UAV: Nižší cena Menší zatížení životního prostředí Snadné použití Žádné riziko pro posádku Pro pokrytí potřeb kontroly VN v UK – 14 systémů UAV

UAVNET – Malé levné 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

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

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

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 pro lety 45 až 600m v zimě, 300 až 1200m v létě (max. koncentrace) Výhled: VTOL UAV – 2,5 kg

UAVNET – průzkum využití UAV při lesních požárech v Maďarsku 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

UAVNET – studie řešení při záplavách (Belgie) Potřebná data Aktuální výška hladiny – hydrologická síť Ostatní data – hydrologická a meteorologická 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 ?