Alpha Unbemannte Systeme: Elevating UAV Excellence

Álvaro Escarpenter, CTO und Mitbegründer von Alpha Unmanned Systems, nimmt sich eine Auszeit, um über die Entwicklung der Alpha 800 und Alpha 900, die Vorteile von unbemannten Hubschraubern mit Treibstoffantrieb gegenüber batteriebetriebenen Multirotor-Plattformen und den Schlüssel zur Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Umgebungen ohne GPS wie der Ukraine zu sprechen

In den letzten Jahren haben sich unsere Plattformen vor allem in zwei Bereichen weiterentwickelt: Zuverlässigkeit und Vielseitigkeit. Um dies zu erreichen, haben wir viel Zeit und technischen Aufwand in die folgenden Bereiche investiert:

Erhöhte Zuverlässigkeit und geringere Wartung des Getriebes sowie der Haupt- und Heckrotorlager.

Umstellung auf Schweröl: Dies war einer der schwierigsten Aspekte aufgrund der zahlreichen Fakten und der Kritikalität der am Triebwerk vorgenommenen Änderungen, aber wir arbeiten jetzt regelmäßig mit militärischem Schweröl.

Schließlich haben wir den Bereich der Umgebungstemperaturen, unter denen der A900 betrieben werden kann, erweitert, indem wir an unserer eigenen Konstruktion des Motorkühlsystems gearbeitet haben. Dies ist bei der Verwendung von Schwerölen mit hohem Flammpunkt äußerst wichtig, da die Motortemperaturen in einem engen Temperaturbereich gehalten werden müssen.

(F) Können Sie bitte erläutern, warum Sie das Format einer Hubschrauberdrohne anstelle eines VTOL-Starrflüglers oder eines Multirotors gewählt haben, und welche Vorteile dies gegebenenfalls hat?

(A) Hubschrauber bieten erhebliche Vorteile gegenüber anderen Plattformen, und für einige Einsätze können sie die einzige Plattform sein, die eingesetzt werden kann - zum Beispiel für LIDAR- oder Bathymetrie-Inspektionen, bei denen der Sensor eine niedrige Fluggeschwindigkeit (15-45 km/h) benötigt, um korrekt zu funktionieren. Andere Einsätze wie Minenräumung oder U-Boot-Aufspürung mit Sonar würden hybride VTOL-Flugzeuge mit festen Tragflächen ausschließen, da sie nicht in der Lage sind, über längere Zeiträume zu schweben. ALPHA setzt sich daher für die Entwicklung der besten unbemannten Kleinhubschrauber ein, die unter anspruchsvollen Umweltbedingungen stundenlang statt minutenlang fliegen können.

Wie Sie vielleicht wissen, wurde Alpha Unmanned als Hersteller von Hubschrauber-UAVs gegründet, weil wir von den enormen Vorteilen von Hubschraubern in Bezug auf Aerodynamik und Flugeigenschaften im Vergleich zu anderen Plattformen überzeugt sind. VTOL-Starrflügler-Drohnen müssen für Start und Landung große Batterien mitführen und können nicht länger als ein paar Minuten schweben. Außerdem kommen sie mit den Winden, die in maritimen Umgebungen herrschen, nicht gut zurecht. Das Gleiche gilt für Multirotoren, die nicht so gut im Wind fliegen können. Die Technik und Mechanik eines Hubschraubers ist zwar recht komplex, aber die Vorteile zahlen sich gerade in diesen anspruchsvollen Situationen aus.

(F) Setzen Sie immer noch auf UAVs auf Treibstoffbasis, obwohl ein Großteil der Branche zu batteriebetriebenen Systemen übergegangen ist?

(A) Ja, Alpha setzt im Moment noch auf kraftstoffbetriebene Systeme. Die Leistung und Ausdauer eines batteriebetriebenen Systems ist auch heute noch nicht mit der eines kraftstoffbetriebenen Systems zu vergleichen. Obwohl elektrische Systeme jeden Tag besser werden, kann man nicht 2,5 Stunden schweben, wie es unsere Alpha 900 kann. Außerdem können wir dank unserer Treibstoffmotoren während des Fluges viel Strom erzeugen, was unseren Systemen die Fähigkeit verleiht, aktive Nutzlasten mit einem Leistungsbedarf von bis zu 150 Watt zu betreiben.

Wir glauben, dass wir in einigen Monaten in der Lage sein werden, eine maximale Flugdauer von 6 Stunden bei Reisegeschwindigkeit zu erreichen, und das ist im Moment nur mit fossilen Brennstoffen möglich.

Gleichzeitig stellt die Möglichkeit, mehrere Treibstoffe zu verwenden, ohne die Flugzeugkonfiguration zu ändern, einen großen Vorteil und eine große Flexibilität für die Nutzer dar.

(F) Alpha war schon immer als pragmatisches Unternehmen bekannt, das Standardtechnologie einsetzt, einschließlich Ihres Autopiloten. Können Sie uns erläutern, was Ihre strategischen Komponenten innerhalb Ihrer Plattformen sind?

(A) Als kleines Unternehmen muss Alpha seine Bemühungen konzentrieren, um seine Ziele zu erreichen. Vor diesem Hintergrund ziehen wir es vor, einige kommerzielle Komponenten zu verwenden, um etwas Entwicklungszeit zu sparen, die wir für die Entwicklung unserer Plattformen benötigen. Einige Schlüsselkomponenten sind bereits seit vielen Jahren in unseren Entwürfen enthalten, was dazu geführt hat, dass wir sie sehr gut kennen, die Integrationen verstehen und modifizieren oder entwickeln, was erforderlich ist. Speziell zum Autopiloten haben wir auch eine sehr enge Beziehung zu seinem Hersteller, mit dem wir gemeinsam Lösungen entwickelt und das Produkt in vielen Fällen sogar auf unsere Bedürfnisse zugeschnitten haben.

(Q) Alvaro, wie Sie wissen, ist Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Umgebungen wie der Ukraine von entscheidender Bedeutung. Befinden Sie sich auf dem Weg zur Produktzertifizierung? Wie stellen Sie die Zuverlässigkeit Ihrer Systeme für Ihre Kunden sicher?

(A) Ja, die Produktzertifizierung steht auf unserer Roadmap. So haben wir beispielsweise für viele unserer Systeme verschiedene experimentelle Lufttüchtigkeitszertifikate erhalten, die von der spanischen Armee ausgestellt wurden, und verfügen über eine BLOS-Fluggenehmigung. Außerdem sind wir als Unternehmen nach der Qualitätsnorm ISO9001 zertifiziert. Darüber hinaus haben wir unsere Systeme gemäß STANAG 4738 entwickelt und werden in naher Zukunft bei der EASA eine Entwurfsprüfung nach SAIL 4 für das Betriebsrisiko durchführen.

(F) Der Krieg in der Ukraine hat die UAV-Technologie sicherlich in den Vordergrund vieler Diskussionen über Technologie und Verteidigungsanwendungen gerückt. Können Sie beschreiben, wie Ihre Systeme in Umgebungen arbeiten, in denen kein GPS verfügbar ist?

(A) Unser Autopilot ist in der Lage, einen Verlust der GPS-Signalqualität oder sogar GPS-basierte Angriffe wie Jamming oder Spoofing zu erkennen. Unter diesen Umständen navigiert der Autopilot nach dem Koppelnavigationsverfahren, wobei er seine Position mit Hilfe von Beschleunigungsmessern, Gyroskopen und der Luftgeschwindigkeit schätzt. Darüber hinaus haben wir vor kurzem ein visuelles Navigationssystem integriert, das mit den Koppelnavigationsverfahren zusammenarbeitet, die Genauigkeit der GPS-verleugneten Navigation verbessert und einen erfolgreichen Einsatz in solch anspruchsvollen Umgebungen ermöglicht.

(Q) Planen Sie, die Alpha-Plattformen zu bewaffnen? Wenn nicht, für welche Art von Missionen sind die Hubschrauber von Alpha am besten geeignet?

(A) Die Bewaffnung unserer Plattformen ist kein Unternehmensziel. Unsere Systeme sind für ISTAR-Einsätze gut geeignet. Was andere Arten von Missionen angeht, so sind die Hubschrauber von Alpha besonders für ISR-Missionen, Grenzkontrollen, Such- und Rettungseinsätze, Infrastrukturinspektionen, Kartierungen usw. geeignet. Die Flexibilität unserer Hubschrauber in Bezug auf die Integration von Nutzlasten ermöglicht auch Vermessungseinsätze wie LiDAR-Vermessungen, Inspektionen von Stromleitungen usw.

(Q) Können Sie uns auch die neuesten Sensortypen nennen, die Sie in die Alpha-Plattformen integriert haben? Fliegen Sie EO/IR-Sensoren? Radar oder andere? Wie werden sich Ihrer Meinung nach neue Sensoren entwickeln? Gibt es welche, die Sie für ISR-Einsätze für unerlässlich halten?

(A) Einer der neuesten Sensoren, die wir in unsere Plattformen integriert haben, ist ein IMSI-Catcher, der von der spanischen Firma CENTUM hergestellt wird. Die Kombination dieses Sensors mit einer EO/IR-Kamera macht die Alpha 900 zu einem leistungsstarken Werkzeug für Bergrettungs- oder Aufklärungsmissionen. Wir arbeiten auch an der Integration eines Radars mit synthetischer Apertur. Neue Sensoren werden von Tag zu Tag besser, nicht nur in Bezug auf die Qualität, sondern auch in Bezug auf ihr Gewicht und ihre Größe. Die Miniaturisierung macht es möglich, Nutzlasten in leichte UAVs zu integrieren, von denen wir vor Jahren nicht einmal träumen konnten. Bei ISR-Missionen sind die EO/IR-Kameras die wichtigste Nutzlast. In Verbindung mit integrierter Bildverarbeitung und KI-Algorithmen sind sie in der Lage, Ziele autonom zu erfassen und zu erkennen und nur die verarbeiteten Informationen an den Bediener zu senden.

(Q) Wie Sie wissen, müssen UAV-Systeme in viele zusätzliche Informationssysteme integriert werden, um in aktiven Umgebungen effektiv eingesetzt werden zu können. Sind die Systeme von Alpha in der Lage, in die Kommunikationssysteme der NATO und andere Systeme integriert zu werden? Können Sie Beispiele nennen und erläutern, warum dies für Alpha Unmanned Systems wichtig ist?

(A) Ja, in den vergangenen Jahren hat Alpha Ressourcen für die Integration seiner Systeme in die operativen Netzwerke der NATO bereitgestellt.

UAV-Hubschrauber Alpha 900

In enger Zusammenarbeit mit einigen führenden spanischen Unternehmen (GMV, Navantia, Telefónica) und mit der spanischen Marine haben wir die Software-Schnittstellen entwickelt, um die von unseren Plattformen stammenden Produktinformationen in das Kampfsystem der Marineschiffe und in die Missionskontrollzentren an Land zu integrieren.

Wir haben diese Integrationen bei den NATO-Übungen Dynamic Messenger im vergangenen Jahr getestet, die im September 2023 in Lissabon stattfanden. Während dieser Übungen wurde die Alpha 900 erfolgreich vom spanischen Marineschiff BAM Furor aus geflogen, wobei die Daten während des Einsatzes in Echtzeit in das Gefechtssystem des Schiffes übertragen wurden. Dies ist für Alpha ein wichtiger Punkt, der uns von vielen anderen Herstellern abhebt.

(F) Schließlich wird die künstliche Intelligenz bei autonomen Systemen extrem wichtig sein. Können Sie beschreiben, wie KI in Zukunft von Alpha Unmanned Systems genutzt werden wird?

(A) Wie bereits erwähnt, gibt es bereits autonome Systeme zur Erkennung und Identifizierung von Zielen oder Bedrohungen, aber nicht nur das. KI kann auch für die Optimierung von Missionen, die Planung optimaler Routen usw. zuständig sein. Bei Multi-UAV-Einsätzen kann sie auch autonom die Flugzeuge entflechten, die Mittel den Zielen zuweisen usw. Abgesehen davon ist die KI auch für andere Aufgaben wie die Planung der Flottenwartung, die Diagnose der Flugzeugwartung oder die Überwachung der Flugparameter von großem Nutzen.

(F) Gibt es weitere Zukunftstrends im Bereich der Drohnentechnologie, des Betriebs oder der Ausbildung, zu denen Sie etwas sagen möchten? Was denken Sie über die Einschränkungen, die Kunden bei der Nutzung von Systemen wie Ihrem und anderen erfahren?

(A) Was die Technologie und den Betrieb betrifft, so wird die Kommunikation in den nächsten Jahren mit der allgemeinen Integration von 5G und Satellitenkommunikation wahrscheinlich einen großen Sprung nach vorne machen. Dies wird es ermöglichen, eine Drohne von praktisch jedem Ort der Welt aus zu bedienen, einschließlich der Verwendung von Helmen mit virtueller oder erweiterter Realität, die auch als Standardschnittstelle zwischen Mensch und Maschine eingesetzt werden. Was die Ausbildung betrifft, so werden diese Helme zu einem immersiveren Erlebnis beitragen, die Simulationen optimieren und die Ausbildung verbessern. Die größte Einschränkung, die wir im Laufe der Jahre bei unseren Kunden festgestellt haben, ist die steile Lernkurve, die diese Systeme haben, insbesondere für Neulinge. Innovative Schnittstellen wie die erwähnten Helme, Online-Schulungen und Simulatoren werden dazu beitragen, diese Einschränkungen zu überwinden.