UAV rà phá bom mìn

Quân đội Anh đã sử dụng các UAV mini để phát hiện súng bắn tỉa VCA và dọn sạch các tuyến đường T-Hawk trong Chiến dịch “Talisman” ở Afghanistan Ảnh: David Oliver

Tại các vùng chiến sự trước đây ở Châu Phi, Nam Mỹ, châu Á, trong đó có Việt Nam, còn rải rác hàng triệu bom mìn và các vật thể nổ khác, và những kẻ giết người giấu mặt này đã hàng ngày cướp đi sinh mạng nhiều thường dân.

Mặt khác, những bom mìn còn sót lại này cũng là một trở ngại lớn cho sự phát triển kinh tế và xã hội của đất nước sau các cuộc xung đột. Việc khảo sát, tháo dỡ, rà phá các vật chưa nổ tại các khu vực này vẫn còn tốn kém, nguy hiểm.

Như chúng ta đã biết, máy bay không người lái hoặc thiết bị bay không người lái (UAV) đóng nhiều vai trò quan trọng trong các hoạt động quân sự, trong đó bao gồm các cuộc tấn công từ trên không mà không làm cho người điều khiển gặp nguy hiểm.

Và một vai trò nữa của UAV còn ít được biết đến, đó là khả năng phát hiện và phá hủy các thiết bị nổ tự chế (IED) và những vật chưa nổ.

Một trong những cách để giải quyết vấn đề là có thể sử dụng các thiết bị đa cánh quạt nhỏ cất cánh và hạ cánh thẳng đứng để tìm kiếm và phá hủy các vật chưa nổ.

Khởi đầu của công việc này là trong Chiến dịch Talisman của Quân đội Anh ở Afghanistan, binh sỹ Anh đã dùng một hệ thống phức hợp để dọn đường, nhằm phát hiện và phá hủy các loại mìn và bẫy nổ.

Đó là hệ thống UAV mini T-Hawk của công ty Honeywell với thời gian bay là 45 phút. Chúng đã tiến hành giám sát các đoàn xe vận tải và trinh sát tuyến đường, và luồng gió phát ra của nó còn có thể quét cát ra khỏi những vị trí nghi có mìn ở lối đi.

Chiến dịch Talisman đã trở thành một động lực cho công ty SteelRock Technologies (SRT) có trụ sở tại London, hợp tác với Công ty Richmond Defence Systems (RDS), nghiên cứu chế tạo một hệ thống xử lý thuốc nổ dựa trên UAV theo chỉ định Protector SR1, có khả năng vô hiệu hóa nhiều loại mìn từ trên không.

Hệ thống này được thiết kế để đối phó với mối đe dọa ngày càng tăng của mìn tự chế, hệ thống này được trang bị camera quang điện tử tiên tiến hình ảnh nhiệt và thiết bị xử lý không giật 40mm với hệ thống điều khiển hỏa lực được mã hóa.

Máy bay không người lái SR1 Protector của SteelRock được thiết kế để chống lại IED. Ảnh: Công nghệ SteelRock

Nền tảng cánh quạt dựa trên hệ thống X8 KDE Direct, có động cơ không chổi than ở các góc xoay hai ốc vít quay ngược nhau. Máy bay không người lái SR1 có tốc độ tối đa 100 km / h, phạm vi tối đa của kênh dữ liệu là 150 km từ trạm cơ sở, chúng có thể ở trên không với tải trọng 50 kg trong 2 giờ.

Trong một loạt các thử nghiệm tại khu thử nghiệm South Wales của SteelRock, hệ thống Protector đã vô hiệu hóa thành công IED trên mặt đất.

Một hệ thống vô hiệu hóa IED tương tự đang được công ty ST Engineering tại Singapore nghiên cứu chế tạo dưới dạng tổ hợp STinger (Robot mạng được trang bị súng thông minh Stinger).

Hệ thống này đang được phát triển như một phần của Giải pháp Future Soldier Solution của công ty ST Engineering và đó là một UAV tứ giác được trang bị súng máy Ultramax U100 Mk.8 5,56 mm nhẹ nhất thế giới có trọng lượng 6,8 kg với hệ thống giảm xóc phổ quát hai trục, cho phép nổ súng từ một máy bay không người lái ở chế độ tự động với độ chính xác khá cao ở phạm vi lên tới 300 mét.

STinger có thể tiến hành lần bắn tiếp trong vòng chưa đầy 1,5 giây. Nó có thể mang 100 viên đạn polymer nhẹ cỡ nòng 5,56 mm, hệ thống này cũng có thể đi đến mục tiêu ở chế độ tự động, sử dụng hệ thống điều khiển hỏa lực tiên tiến.

Công ty Duke Robotics của bang Florida cũng đã phát triển một hệ thống vũ khí robot hoàn chỉnh được tích hợp vào máy bay. Máy bay không người lái TIKAD sử dụng một giải pháp độc đáo để ổn định và giải quyết độ giật của vũ khí.

TIKAD được trang bị hệ thống treo điện từ ổn định con quay nhẹ với 6 bậc tự do, có thể chấp nhận và ổn định tải trọng nặng gấp ba lần trọng lượng của chính nó. Thiết bị TIKAD nặng 50 kg, có thể mang tải 9 kg, bao gồm súng carbine M4, súng bắn tỉa bán tự động SR25 hoặc súng phóng lựu 40 mm.

Mặc dù được tạo ra với mục đích như một hệ thống vũ khí không người lái để sử dụng chống lại các nhóm khủng bố và giảm rủi ro cho các lực lượng mặt đất, nó cũng có thể được sử dụng để vô hiệu hóa IED hoặc mìn. Máy bay không người lái TIKAD đã được quân đội Israel đặt mua.

Hệ thống máy bay không người lái (LHC) rất phù hợp để phát hiện vật liệu nổ ở khu vực rộng lớn hoặc trong khu vực không thể tiếp cận. Kiểm tra và phát hiện NBP được thực hiện bằng nhiều từ kế khác nhau, ví dụ, từ kế từ thông kỹ thuật số, là thiết bị vectơ ba thành phần, độ chính xác cao và độ ồn thấp.

Trong suốt chuyến bay, UAV được giữ ở độ cao khoảng 1-3 mét, sử dụng cảm biến laser để có 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 tái tạo lại để cải thiện chất lượng phân tích những bức ảnh đã chụp.

Nếu khi khảo sát địa hình 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 có nhiều cánh quạt được sử dụng. Trọng lượng của máy bay không người lái có từ kế có thể nhỏ hơn 4,5 kg.

Thiết bị vô hiệu hóa phương tiện nổ không giật RDS 40 mm được cài đặt trên UAV SR1

Gần đây, các UAV được lắp đặt radar có tổng hợp khẩu độ ăng-ten (Tiếng Anh - Synthetic Aperture Radar - SAR), với độ chính xác cao, có thể phát hiện các vật thể nổ bị chôn dưới đất, phần lớn là các loại mìn chống bộ binh, NBP, cũng như IED.

Tuy nhiên, sự phức tạp của ứng dụng này đòi hỏi các công nghệ mới và các khái niệm hệ thống mới cho SAR.

Một nghiên cứu gần đây của trung tâm hàng không vũ trụ Đức đã chỉ ra rằng một hệ thống SAR đa kênh, đa dòng (với một ăng-ten truyền và một số ăng-ten thu), được gọi là P3M-SAR, có thể cung cấp đủ độ phân giải không gian, triệt tiêu nhiễu thụ động và có khả năng phát hiện các vật thể bị chôn lấp ở độ sâu 20 cm từ khoảng cách vài mét.

Trong quá trình thử nghiệm, hệ thống P3M-SAR được cài đặt trên máy bay không người lái, được gọi là TIRAMI-SAR, cho thấy khả năng phát hiện tuyệt vời trong một số tình huống khác nhau mô phỏng các điều kiện và môi trường khác nhau, bao gồm các loại mìn bằng nhựa nhỏ, ví dụ, PFM-1 / PRB-M35 hoặc IED có vỏ bọc bằng gỗ.

Ngoài ra, các thí nghiệm trước đây sử dụng công nghệ SAR nghịch đảo đã chỉ ra rằng độ phân giải không gian cao và xác định đầy đủ hướng phương vị cho phép xác định các vật thể nhân tạo như các loại mìn.

UAV Stinger của công ty ST Engineering, được trang bị súng máy 5,56 mm Ultramax U100 MK8. Ảnh: David Oliver

Hiện tại, do quỹ đạo UAV gần như tùy ý, cho nên có thể tạo hình ảnh tương ứng từ SAR thuộc loại P3M-SAR và đồng thời tạo thêm hình ảnh 3D để giảm nhiễu hiệu quả. Sức mạnh tổng hợp này có thể dẫn đến một hệ thống với khả năng phát hiện và nhận dạng tiên tiến đối với các vật thể bị chôn lấp.

Có hai chế độ hoạt động chính: chế độ phát hiện, dựa trên đường bay trực tiếp dọc theo khu vực khảo sát bằng cách sử dụng dải ăng ten đa kênh và đa tĩnh được gắn trên UAV;

và một chế độ nhận dạng với quỹ đạo gần như tròn hoặc xoắn ốc trên một khu vực nhất định để nghiên cứu vùng có độ phân giải không gian cao hơn và thực hiện quét chụp cắt lớp (từng lớp).

Các UAV có thể hoạt động độc lập trong các khu vực khó tiếp cận, và trong hầu hết các kịch bản, chúng có thể bay trực tiếp trên các khu vực nguy hiểm gần như không giới hạn.

Để có được một hệ thống tiên tiến hơn, một số máy bay không người lái có thể được sử dụng để tạo ra các góc tần số rất cao hoặc đa tĩnh của sóng vô tuyến, giúp mở rộng thêm khả năng phát hiện các vật thể nổ.

Global ​​UAV Technologies, một công ty của Mỹ, gần đây đã nhận được hợp đồng của hai khách hàng từ Hoa Kỳ để khảo sát thực địa nhằm phát hiện NBP (vật chưa nổ).

Trong các dự án tìm kiếm NBP, công nghệ khảo sát dựa vào máy bay không người lái UAV-MAG được công ty sử dụng trước đây trong các khảo sát địa vật lý và trắc địa.

Công nghệ UAV-MAG sử dụng từ kế siêu nhẹ GSMP-35U của công ty Gem Systems. Công ty Pioneer Aerial nhờ sử dụng UAV có thể tự thực hiện chụp ảnh trên không ở độ phân giải cực cao, bao gồm cả ở độ cao thấp, giúp phát hiện NBP.

UAV nhiều cánh quạt TIKAD của công ty Duke Robotics được trang bị súng tiểu liên ngắn trên trục quay ổn định. Ảnh: Duke Robotics

Các đơn vị Công binh Hoa Kỳ, đã yêu cầu các đơn đặt hàng cho công nghệ tìm kiếm NBP phải bao gồm các ứng dụng tiên tiến nhất cho các giải pháp chụp ảnh thực địa.

Theo đại diện của công ty Global UAV Technologies, công nghệ khảo sát của UAV-MAG mà họ đang phát triển khẳng định tính linh hoạt và độ tin cậy chức năng của nó.

Pioneer Aerial nhanh chóng nổi tiếng là một trong những công ty hàng đầu thế giới về khảo sát máy bay không người lái địa vật lý. Công nghệ phát hiện và chụp ảnh từ trên không của NBP đang phát triển khá nhanh, ngày càng có nhiều giải pháp sáng tạo xuất hiện trong lĩnh vực này.

Afghanistan dường như là quốc gia chịu nhiều thiệt hại nhất từ ​​mối đe dọa kép của IED và NBP. Hai anh em người Afghanistan gốc Hà Lan là Massoud và Mahmud Hassani 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).

MKD, có trụ sở tại Hà Lan, đang phát triển một loạt các giải pháp rà phá bom mìn cho một loạt các khu vực hậu xung đột bị ảnh hưởng từ vật liệu nổ sử dụng các công nghệ đột phá có thể cho phép rà phá bom mìn nhanh hơn, an toàn hơn, rẻ và đơn giản hơn.

UAV của công ty Pioneer Aerial được trang bị từ kế siêu nhẹ GSMP-35U, được sử dụng để phát hiện NBP. Ảnh: Pioneer Aerial Surveys Ltd

Công ty MKD đã thiết kế một số UAV đa cánh quạt để chống lại NBP. Micro-UAV Vento nhỏ và rẻ tiền để chụp ảnh từ trên không và lập bản đồ cho những cấu trúc cần thiết nhất, bao gồm 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, và vỏ được in trên máy in 3D giúp đơn giản hóa việc sản xuất, do đó ảnh hưởng đến việc giảm chi phí của nó.

Các khu vực nguy hiểm sẽ được xác định bằng cách xem video từ camera có độ phân giải cao và độ phóng đại cao. Tiếp theo, người dùng trên bản đồ kỹ thuật số xác định các hố bom, hố mìn, cũng như sự hủy hoại có thể xảy ra trên mặt đất, sau đó bản đồ 3D của khu vực quan tâm sẽ được tạo ra bằng chế độ lập bản đồ tự động.

UAV hoạt động tầm xa Destiny của công ty Mine Kafon (MFD), được Massoud Hassani thiết kế và chế tạo để lập bản đồ các khu vực nguy hiểm như ở Afghanistan

Bản đồ này sau đó có thể được sử dụng để kiểm tra thêm địa hình và có thể xác định các khu vực nguy hiểm bằng thuật toán trực quan hóa máy tính. Micro-UAV Destiny của MKD được trang bị camera độ phân giải cao x10 gắn trên hệ thống treo điện từ ổn định con quay ba trục.

Nó có khả năng bay trong phạm vi lên tới 5 km, trong khi vẫn duy trì vị trí chính xác bằng công nghệ RTK (hệ thống GPS định vị vệ tinh động học thời gian thực).

Máy bay không người lái Destiny nhỏ gọn và bền, có khả năng hoạt động trong điều kiện thời tiết khó khăn, được làm bằng sợi carbon bền, giúp giảm trọng lượng và tăng thời gian bay lên đến 1 giờ đồng hồ.

Do máy bay không người lái Destiny được trang bị 8 động cơ điện, nên khi 1 hoặc 2 động cơ bị hỏng, nó vẫn có thể tiếp tục bay được.

UAV Manta có thể đặt một vật kích nổ bên cạnh vật chưa nổ NBP, sau đó nó có thể điều khiển phát nổ từ xa.

Dựa trên các bản đồ 3D được các máy bay không người lái chuyên thiết lập bản đồ tạo ra, một UAV Manta hạng nặng của công ty MKD sẽ bay tới khu vực đã định, theo phương pháp, khảo sát từng mét thực địa.

Nó có khả năng mang theo nhiều loại cảm biến phát hiện, bao gồm máy dò kim loại, thiết bị radar cảm biến dưới mặt đất và thiết bị 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 kết hợp dữ liệu.

Tùy thuộc vào khu vực xung quanh và dữ liệu nhận dạng, một vật thể nổ sẽ được kích nổ bằng thiết bị nổ được điều khiển từ xa do máy bay không người lái mang theo, hoặc nó sẽ được lính công binh tiến hành vô hiệu hóa.

8 động cơ điện cực mạnh cùng với các cánh quạt đồng trục cho phép Manta mang theo các robot và cảm biến phá bom mìn với tổng trọng lượng lên tới 30 kg. 8 cục pin, giống như pin được cài đặt trong điện thoại thông minh 6S, sẽ cung cấp năng lượng cho thời gian bay tối đa là 60 phút.

Nền tảng của UAV Manta khá linh hoạt, phần mềm Flash trong vài giây có thể thực hiện các nhiệm vụ khác nhau, tương thích với tất cả các máy bay không người lái của MKD, bao gồm Destiny nặng 6,6 kg.

UAV Manta tương thích với trạm điều khiển mặt đất Mine Kafon GCS, có phần mềm, ngoài chức năng chung cho toàn bộ dòng UAV của công ty này, cũng cung cấp giao diện cụ thể cho từng hệ thống riêng.