A Coreia do Sul leva os drones com IA das formações de combate à manutenção de aeronaves

Pilotos de caça, drones autónomos e um novo negócio aeronáutico

As empresas aeronáuticas sul-coreanas estão a promover uma transformação que vai do cockpit de um avião de combate FA-50 ao hangar de manutenção: máquinas capazes de percecionar o que as rodeia, tomar decisões e executar tarefas físicas. A Korea Aerospace Industries (KAI) está a desenvolver um sistema no qual um caça KF-21 poderá vir a coordenar 20 aeronaves não tripuladas, enquanto a Korean Air desenvolve drones autónomos e aplica inteligência artificial às inspeções de aeronaves.

O próximo passo prático da KAI é mais modesto, mas essencial. Numa demonstração prevista para dezembro, perto do centro aeronáutico de Goheung, na província de Jeolla do Sul, um piloto no lugar traseiro de um FA-50 transmitiria comandos de voo diretamente a um drone com cerca de 150 quilogramas. Num voo de formação anterior, um programa de IA instalado em terra controlou a aeronave não tripulada.

A Korean Air, a Hanwha Aerospace e a KAI estão a explorar esta oportunidade por vias diferentes: aeronaves de combate autónomas, cooperação entre pilotos e drones, motores de aeronaves e manutenção digital. O desafio comum é transformar a experiência de fabrico aeronáutico em sistemas que combinem hardware, software e comunicações fiáveis.

As ambições comerciais são consideráveis. A Straits Research prevê que o mercado mundial de drones cresça de uma estimativa inicial de 48,71 mil milhões de dólares para 138,96 mil milhões em 2034. A sua previsão para os drones militares sobe de 26,97 mil milhões para 63,05 mil milhões no mesmo período. Estes valores representam cerca de 55% do mercado inicial para os drones militares e 45% do total projetado para 2034, mostrando que as aplicações civis também representam uma parte substancial da expansão esperada.

A importância da autonomia quando as comunicações falham

A guerra entre a Rússia e a Ucrânia levou os drones muito além da imagem que antes se tinha deles como instrumentos auxiliares de reconhecimento. Os ataques ucranianos contra aeronaves russas e alvos no interior da Rússia demonstraram como os sistemas não tripulados podem ameaçar equipamento dispendioso e chegar a zonas que seriam perigosas para os pilotos.

A IA responde a uma vulnerabilidade prática: um drone controlado à distância depende de comunicações que um adversário pode interromper. Um software que reconheça veículos, equipamento e terreno a partir de imagens de câmaras pode ajudar uma aeronave a seguir um alvo em movimento ou a manter a rota quando perde o contacto com o operador. A navegação visual também pode ser útil quando os sinais de navegação por satélite são perturbados.

O reconhecimento coloca outro problema que a IA pode ajudar a resolver. Os drones recolhem grandes quantidades de imagens, que as pessoas precisam de tempo para analisar. A análise automatizada pode identificar mais rapidamente objetos relevantes, reduzindo o intervalo entre a observação de uma zona e a decisão sobre o que fazer.

Son Jun-young, professor da Escola de Ciência Informática e Engenharia da Universidade Nacional de Pusan, destaca os custos de aquisição e operação inferiores aos das aeronaves tripuladas, bem como ciclos de produção e aperfeiçoamento mais curtos. Considera que a procura se estende para além da preparação para a guerra, abrangendo a segurança fronteiriça e as operações antiterroristas.

O que será testado no próximo voo da KAI

A plataforma aérea adaptável da KAI, ou AAP, é uma pequena aeronave experimental destinada a testar a cooperação entre drones e aeronaves de combate. No primeiro voo de formação descrito nos seus planos mais recentes, o FA-50 voou ao lado da AAP, enquanto um sistema em terra controlava o drone.

A demonstração de dezembro transferiria esse controlo para o ar. Um piloto no lugar traseiro do FA-50 transmitiria comandos à AAP, testando a ligação entre as duas aeronaves durante o voo. Ainda não foi anunciada uma data exata.

A KAI também pretende aumentar a velocidade máxima da AAP de 790 para 920 quilómetros por hora, uma subida de cerca de 16%. Uma velocidade superior ajudaria o drone a operar em conjunto com aeronaves de combate. A empresa está a desenvolver o seu próprio piloto de IA, chamado KAIilot, para permitir voos mais autónomos, e planeia também voos de formação com o KF-21.

O objetivo mais amplo é que a IA ajude a definir objetivos e a executar missões em coordenação com uma aeronave tripulada. Para o alcançar, não basta manter duas aeronaves próximas: têm de trocar instruções e informações de forma fiável, enquanto o software de ambas gere as condições em constante mudança.

Um plano de desenvolvimento que se prolonga para lá de 2038

O roteiro da KAI para a cooperação entre aeronaves tripuladas e não tripuladas, frequentemente designada pela sigla inglesa MUM-T (manned-unmanned teaming), divide o desenvolvimento em quatro fases. Começa com demonstrações relativamente modestas e avança até uma força interligada de caças, drones e outras aeronaves.

• 2023: Teve início o desenvolvimento inicial, incluindo trabalhos com helicópteros e pequenos drones lançados a partir de aeronaves.
• 2025 a 2028: A segunda fase prevê uma demonstração com um FA-50 a controlar até quatro plataformas aéreas adaptáveis.
• Junho de 2026: Está prevista a primeira entrega do KF-21, disponibilizando uma família de aeronaves destinada a apoiar o desenvolvimento posterior.
• Até 2037: A terceira fase visa transferir tecnologia de cooperação mais avançada para uma versão do KF-21 com dois lugares e fazer avançar o desenvolvimento de um drone de combate que o acompanhará.
• A partir de 2038: A fase final pretende ligar aeronaves e sensores numa rede mais ampla de combate aéreo e espacial.

Os quatro drones previstos para a demonstração com o FA-50 poderão desempenhar funções distintas. Um poderá servir de isco, outro transportar um dispositivo de interferência para perturbar os sistemas eletrónicos do inimigo, outro recolher imagens e outro executar um ataque. A divisão destas tarefas permitiria ao piloto recorrer a várias aeronaves sem exigir que cada drone transportasse todos os tipos de equipamento.

A configuração proposta para o KF-21 é mais ampla. Um caça controlaria quatro drones de combate de acompanhamento, cada um dos quais dirigiria mais quatro AAP. No total, seriam quatro drones de maiores dimensões e 16 plataformas mais pequenas, ou seja, 20 aeronaves não tripuladas associadas a um único caça.

A versão do KF-21 prevista para esta função é a configuração Block III, planeada com dois lugares. O seu desenvolvimento ligaria o programa do caça a projetos de software, comunicações e drones que se prolongarão muito para além da primeira entrega prevista da aeronave.

A Korean Air desenvolve vários tipos de aeronaves não tripuladas

A Korean Air está a alargar a atividade para além do transporte de passageiros e carga, entrando nos setores aeroespacial e da produção de defesa. Entre os seus projetos está o KUS-FX, um pequeno drone cooperativo com cerca de quatro metros de comprimento, que utilizaria tecnologia de missão autónoma e voo de grupo coordenado.

Autonomia de missão significa que um comandante define um objetivo e as aeronaves ajudam a planear como o alcançar, incluindo a distribuição de tarefas. O voo de grupo coordenado exige que os drones partilhem informações sobre posição e velocidade, para manterem as distâncias adequadas e evitarem colisões.

A Korean Air está também a desenvolver um drone-alvo subsónico para testar sistemas de defesa aérea e treinar tripulações na interceção de aeronaves, bem como pequenos e médios drones de ataque concebidos para identificar e atingir alvos. O projeto KUS-LW é uma iniciativa distinta para desenvolver um drone de combate de acompanhamento. O desenvolvimento começou em novembro de 2021 e, em agosto de 2022, a Administração do Programa de Aquisição de Defesa selecionou a divisão aeroespacial da Korean Air para o programa.

A Korean Air descreveu as funções previstas para esse grupo de drones de acompanhamento:

«O esquadrão de UAV não só apoiará e escoltará uma aeronave tripulada, como também poderá executar as suas próprias missões, incluindo vigilância, táticas de interferência eletrónica e tiro de precisão»,

A empresa está também a trabalhar com a Anduril, uma empresa norte-americana de tecnologia de defesa, em aeronaves não tripuladas que utilizam IA. Esta combinação coloca o desenvolvimento de software, a par da conceção da estrutura das aeronaves, no centro das suas ambições no setor da defesa.

Hanwha e KAI procuram diferentes vias de crescimento

A Hanwha Aerospace está a trabalhar com a General Atomics Aeronautical Systems na aeronave não tripulada de grandes dimensões Mojave, concebida para descolar e aterrar em espaços curtos e confinados. Essa capacidade poderá alargar os locais a partir dos quais um drone de grandes dimensões pode operar.

A Hanwha tenciona também aplicar o seu próprio modelo de IA, Engineerus, ao voo autónomo de drones e ao desenvolvimento de motores aeronáuticos. São aplicações com tarefas diferentes, mas ambas exigem que o software funcione em conjunto com sistemas físicos complexos.

As ambições da KAI vão além dos caças. O projeto MC-X Orca, que propõe, seria uma aeronave multifunções com um peso máximo à descolagem de 92 toneladas. Entre as funções previstas contam-se o transporte, o reabastecimento aéreo, a evacuação médica, a patrulha marítima, o alerta aéreo antecipado e a cooperação com drones. A produção poderá começar já em 2035, caso o projeto avance, e a KAI tem procurado parceiros internacionais.

Um responsável da KAI estimou que o mercado potencial de exportação poderá atingir 800 aeronaves KF-21 ao longo de várias décadas e apontou a Arábia Saudita e os Emirados Árabes Unidos como potenciais clientes. Estas ambições tornam a integração comercialmente relevante: um comprador interessado num caça poderá também querer os drones, as comunicações e o software que operariam em conjunto com ele.

A inspeção de aeronaves torna-se outro campo de ensaio

A manutenção aeronáutica oferece outra aplicação para a IA física, termo que designa a inteligência artificial que atua no mundo real através de máquinas. Em vez de executar uma missão de combate, um robô ou drone desloca-se em torno de uma aeronave, recolhe medições e ajuda a identificar danos.

Uma inspeção exterior tradicional pode exigir que os técnicos utilizem equipamento de elevação para examinarem diretamente as superfícies. Um sistema automatizado pode combinar drones e robôs terrestres com sensores que determinam a sua posição e constroem um mapa tridimensional do espaço circundante. As máquinas recolhem então informações detalhadas de diferentes partes da aeronave.

A IA pode analisar essas informações para detetar pequenas fissuras e defeitos em componentes. A Korean Air já aplicou IA física à inspeção de aeronaves, tornando a manutenção uma aplicação prática paralela aos seus programas de desenvolvimento, de mais longo prazo, de aeronaves autónomas.

O setor é conhecido pela sigla inglesa MRO, de manutenção, reparação e revisão geral. A MRO digital utiliza dados e software para apoiar estas atividades. Uma projeção citada para o setor aponta para um crescimento de 1,35 mil milhões para 4,12 mil milhões de dólares até 2034, aproximadamente o triplo do valor inicial.

Para as companhias aéreas, a vantagem é concreta: detetar danos de forma fiável, reduzindo o tempo e o custo das inspeções. Para as empresas aeroespaciais, a manutenção constitui outra fonte de receitas, a par do fabrico e da venda de aeronaves.

A resposta a catástrofes poderá alargar o alcance da tecnologia

A Korean Air vê também potencial de procura em grandes zonas afetadas por catástrofes, incluindo incêndios florestais. A abordagem proposta combinaria informações de sensores em terra, no ar e no espaço para vigiar permanentemente eventuais sinais de incêndio.

Se fosse detetado um possível foco, um drone autónomo poderia deslocar-se até ao local e tentar dar uma resposta inicial. O objetivo central do sistema seria detetar rapidamente um pequeno incêndio e chegar ao local a tempo.

A ligação com o desenvolvimento militar reside na necessidade de combinar observações, tomar decisões e encaminhar uma aeronave para uma tarefa. A resposta a catástrofes exigiria que estas capacidades funcionassem noutro contexto, com missões centradas na localização de perigos e no apoio a operações de emergência.

O software e a procura de exportações determinarão os resultados

Douglas Barrie, investigador sénior na área aeroespacial militar do Instituto Internacional de Estudos Estratégicos, em Londres, afirmou que a Coreia do Sul tem experiência industrial para desenvolver a cooperação entre aeronaves tripuladas e drones. Considera também que este trabalho ainda está numa fase inicial, tal como iniciativas semelhantes noutros países.

Barrie explicou a vantagem financeira de acrescentar aeronaves não tripuladas a uma força:

Qualquer abordagem que permita aumentar a capacidade de combate a um custo razoável, com sistemas que possam tornar mais aceitáveis taxas de atrição mais elevadas, será atrativa.

Capacidade de combate refere-se ao número de aeronaves e outros meios que uma força pode mobilizar. Atrição diz respeito às perdas durante as operações. A vantagem consiste em acrescentar aeronaves úteis a um custo que torne mais suportável perder algumas delas do que perder caças tripulados dispendiosos.

Kim Kwang-ok, professor de gestão da aviação na Universidade Aeroespacial da Coreia, considera que a defesa, as aeronaves não tripuladas e a MRO poderão gerar receitas estáveis através de contratos de longa duração. Defende que, para terem sucesso nas exportações, as empresas têm de preparar a tecnologia de IA para as necessidades dos clientes estrangeiros e adaptar-se às mudanças na aviação.

Recrutar profissionais com conhecimentos de IA faz parte dessa tarefa. As empresas sul-coreanas já fabricam aeronaves e motores; a etapa seguinte exige também software capaz de interpretar dados de sensores, gerir missões e coordenar máquinas. As demonstrações de voo previstas e as aplicações de manutenção constituem oportunidades concretas para testar essas capacidades.

Pontos principais

• A KAI planeia testar o controlo direto de um drone a partir de um FA-50, após um voo de formação controlado a partir do solo.
• O seu roteiro de longo prazo prevê que um KF-21 coordene quatro drones de combate e 16 plataformas não tripuladas mais pequenas.
• A Korean Air está a desenvolver vários tipos de drones, a trabalhar com a Anduril e a aplicar IA física à inspeção de aeronaves.
• A Hanwha Aerospace está a desenvolver a aeronave Mojave com a General Atomics e a explorar aplicações de IA para o voo e o desenvolvimento de motores.
• A manutenção e os potenciais sistemas de resposta a incêndios florestais alargam estas tecnologias para além das missões de combate.
• As ambições de exportação dependem da adaptação das aeronaves, das comunicações e do software de IA às necessidades dos clientes.