Hàn Quốc thúc đẩy máy bay không người lái AI, từ đội hình chiến đấu cơ đến bảo dưỡng máy bay

Phi công chiến đấu, máy bay không người lái tự hành và ngành hàng không mới

Các công ty hàng không Hàn Quốc đang theo đuổi sự chuyển đổi trải dài từ buồng lái máy bay chiến đấu FA-50 đến nhà chứa bảo dưỡng: những cỗ máy có thể cảm nhận môi trường xung quanh, đưa ra quyết định và thực hiện các tác vụ vật lý. Korea Aerospace Industries (KAI) đang phát triển một hệ thống trong đó một chiến đấu cơ KF-21 có thể phối hợp tới 20 máy bay không người lái, trong khi Korean Air phát triển máy bay không người lái tự hành và ứng dụng trí tuệ nhân tạo vào việc kiểm tra máy bay.

Bước đi thực tiễn tiếp theo của KAI có quy mô nhỏ hơn nhưng thiết yếu. Một cuộc trình diễn dự kiến vào tháng 12 gần trung tâm hàng không ở Goheung, tỉnh Jeolla Nam, sẽ để phi công ngồi ở ghế sau của chiếc FA-50 gửi lệnh bay trực tiếp tới một máy bay không người lái nặng khoảng 150 kg. Trong chuyến bay đội hình trước đó, chương trình AI đặt trên mặt đất điều khiển máy bay không người lái.

Korean Air, Hanwha Aerospace và KAI đang tiếp cận cơ hội này theo những hướng khác nhau: máy bay chiến đấu tự hành, phối hợp giữa phi công và máy bay không người lái, động cơ máy bay và bảo dưỡng kỹ thuật số. Thách thức chung của họ là chuyển kinh nghiệm sản xuất máy bay thành các hệ thống kết hợp phần cứng, phần mềm và liên lạc đáng tin cậy.

Tham vọng thương mại là rất lớn. Straits Research dự báo thị trường máy bay không người lái toàn cầu sẽ tăng từ mức ước tính ban đầu 48,71 tỷ USD lên 138,96 tỷ USD vào năm 2034. Dự báo về máy bay không người lái quân sự của công ty tăng từ 26,97 tỷ USD lên 63,05 tỷ USD trong cùng giai đoạn. Các con số này cho thấy máy bay không người lái quân sự chiếm khoảng 55% thị trường ban đầu và 45% tổng giá trị dự kiến vào năm 2034, cho thấy các ứng dụng dân sự cũng chiếm phần lớn trong mức tăng trưởng dự kiến.

Vì sao khả năng tự hành quan trọng khi liên lạc bị gián đoạn

Cuộc chiến Nga-Ukraine đã khiến máy bay không người lái vượt xa hình ảnh trước đây về một công cụ hỗ trợ trinh sát. Các cuộc tấn công của Ukraine nhằm vào máy bay Nga và các mục tiêu sâu bên trong lãnh thổ Nga cho thấy hệ thống không người lái có thể đe dọa những thiết bị đắt tiền và tiếp cận các khu vực mà phi công khó hoạt động an toàn.

AI giải quyết một điểm yếu thực tiễn: máy bay không người lái được điều khiển từ xa phụ thuộc vào kết nối liên lạc mà đối phương có thể làm gián đoạn. Phần mềm nhận diện phương tiện, thiết bị và địa hình từ hình ảnh camera có thể giúp máy bay bám theo mục tiêu đang di chuyển hoặc duy trì lộ trình khi mất liên lạc với người điều khiển. Định vị bằng hình ảnh cũng có thể hữu ích khi tín hiệu định vị vệ tinh bị gây nhiễu.

Trinh sát đặt ra một vấn đề khác mà AI có thể giúp giải quyết. Máy bay không người lái thu thập lượng lớn hình ảnh, cần thời gian để con người kiểm tra. Phân tích tự động có thể nhận diện các vật thể đáng chú ý nhanh hơn, rút ngắn khoảng thời gian từ lúc quan sát một khu vực đến khi quyết định hành động.

Son Jun-young, giáo sư tại Trường Khoa học Máy tính và Kỹ thuật thuộc Đại học Quốc gia Pusan, chỉ ra chi phí mua sắm và vận hành thấp hơn máy bay có người lái, cùng chu kỳ sản xuất và cải tiến ngắn hơn. Ông nhận thấy nhu cầu không chỉ đến từ việc chuẩn bị cho chiến tranh mà còn từ an ninh biên giới và các chiến dịch chống khủng bố.

Chuyến bay tiếp theo của KAI sẽ thử nghiệm điều gì

Nền tảng hàng không thích ứng (AAP) của KAI là một máy bay thử nghiệm cỡ nhỏ, được thiết kế để kiểm tra cách máy bay không người lái phối hợp với máy bay chiến đấu. Trong chuyến bay đội hình đầu tiên được nêu trong các kế hoạch mới nhất, chiếc FA-50 bay cùng AAP, còn một hệ thống trên mặt đất điều khiển máy bay không người lái.

Cuộc trình diễn vào tháng 12 sẽ chuyển việc điều khiển lên không trung. Phi công ngồi ở ghế sau của FA-50 sẽ truyền lệnh tới AAP, thử nghiệm kết nối giữa hai máy bay trong khi bay. Chưa có ngày bay cụ thể được công bố.

KAI cũng đặt mục tiêu nâng tốc độ tối đa của AAP từ 790 km/giờ lên 920 km/giờ, tăng khoảng 16%. Tốc độ cao hơn sẽ giúp máy bay không người lái hoạt động cùng máy bay chiến đấu. Công ty đang phát triển phi công AI của riêng mình, mang tên KAIilot, để hỗ trợ bay tự hành hơn và cũng lên kế hoạch bay đội hình với KF-21.

Mục tiêu lớn hơn là dùng AI hỗ trợ xác định mục tiêu và thực hiện nhiệm vụ phối hợp với máy bay có người lái. Để đạt được điều đó, không chỉ cần giữ hai máy bay bay gần nhau: chúng phải trao đổi chỉ thị và thông tin một cách ổn định, đồng thời phần mềm phải xử lý được các điều kiện luôn thay đổi.

Kế hoạch phát triển kéo dài sau năm 2038

Lộ trình phối hợp giữa máy bay có người lái và không người lái của KAI, thường gọi là hợp tác người lái - không người lái (MUM-T), chia quá trình phát triển thành bốn giai đoạn. Kế hoạch bắt đầu với những cuộc trình diễn tương đối nhỏ và tiến tới một lực lượng kết nối gồm chiến đấu cơ, máy bay không người lái và các loại máy bay khác.

• 2023: Bắt đầu phát triển ban đầu, trong đó có các hoạt động liên quan đến trực thăng và máy bay không người lái cỡ nhỏ được phóng từ máy bay.
• 2025 đến 2028: Giai đoạn hai dự kiến tổ chức trình diễn với FA-50, bao gồm điều khiển tối đa bốn nền tảng hàng không thích ứng.
• Tháng 6/2026: Dự kiến bàn giao chiếc KF-21 đầu tiên, tạo nền tảng máy bay phục vụ các giai đoạn phát triển sau này.
• Đến năm 2037: Giai đoạn ba đặt mục tiêu chuyển giao công nghệ phối hợp tiên tiến hơn cho phiên bản KF-21 hai chỗ ngồi và thúc đẩy phát triển máy bay chiến đấu không người lái đi cùng.
• Từ năm 2038: Giai đoạn cuối hướng tới kết nối máy bay và cảm biến thành một mạng lưới tác chiến trên không và ngoài không gian rộng lớn hơn.

Bốn máy bay không người lái trong cuộc trình diễn FA-50 dự kiến có thể đảm nhận các nhiệm vụ khác nhau. Một chiếc có thể làm mồi nhử, một chiếc mang thiết bị gây nhiễu để phá hoại hệ thống điện tử của đối phương, một chiếc thu thập hình ảnh và một chiếc thực hiện đòn tấn công. Phân chia nhiệm vụ như vậy cho phép phi công tận dụng nhiều máy bay mà không cần mỗi chiếc đều mang đủ mọi loại thiết bị.

Phương án KF-21 được đề xuất có quy mô lớn hơn. Một chiến đấu cơ sẽ điều khiển bốn máy bay chiến đấu không người lái đi cùng, mỗi chiếc trong số đó lại điều khiển thêm bốn AAP. Tổng cộng sẽ có bốn máy bay không người lái cỡ lớn cùng 16 nền tảng nhỏ hơn, tức 20 máy bay không người lái phối hợp với một chiến đấu cơ.

Phiên bản KF-21 dự kiến đảm nhiệm vai trò này là cấu hình Block III hai chỗ ngồi. Việc phát triển phiên bản này sẽ kết nối chương trình chiến đấu cơ với các dự án phần mềm, liên lạc và máy bay không người lái kéo dài lâu hơn nhiều so với mốc bàn giao đầu tiên dự kiến của máy bay.

Korean Air phát triển nhiều loại máy bay không người lái

Korean Air đang mở rộng hoạt động từ vận tải hành khách và hàng hóa sang sản xuất hàng không vũ trụ và quốc phòng. Các dự án của hãng bao gồm KUS-FX, một máy bay không người lái hiệp đồng cỡ nhỏ dài khoảng 4 mét, dự kiến ứng dụng công nghệ thực hiện nhiệm vụ tự hành và bay theo nhóm có phối hợp.

Tính tự chủ trong nhiệm vụ nghĩa là chỉ huy đưa ra mục tiêu, còn máy bay hỗ trợ lập kế hoạch thực hiện, bao gồm phân chia nhiệm vụ. Bay theo nhóm có phối hợp đòi hỏi các máy bay không người lái chia sẻ thông tin về vị trí và tốc độ để duy trì khoảng cách và tránh va chạm.

Korean Air cũng đang phát triển máy bay mục tiêu cận âm để thử nghiệm hệ thống phòng không và huấn luyện lực lượng đánh chặn máy bay, cùng các máy bay không người lái tấn công cỡ nhỏ và trung bình được thiết kế để xác định và tấn công mục tiêu. Dự án KUS-LW là một nỗ lực riêng nhằm phát triển máy bay chiến đấu không người lái yểm trợ. Quá trình phát triển bắt đầu vào tháng 11/2021, và Cơ quan Quản lý Chương trình Mua sắm Quốc phòng đã chọn Bộ phận Hàng không Vũ trụ của Korean Air thực hiện chương trình vào tháng 8/2022.

Korean Air đã mô tả các chức năng dự kiến của nhóm máy bay không người lái yểm trợ này:

Phi đội UAV không chỉ hỗ trợ và hộ tống máy bay có người lái mà còn có thể tự thực hiện các nhiệm vụ như giám sát, tác chiến gây nhiễu điện tử và tấn công chính xác,

Công ty cũng hợp tác với Anduril, một công ty công nghệ quốc phòng của Mỹ, để phát triển máy bay không người lái ứng dụng AI. Sự kết hợp này đặt hoạt động phát triển phần mềm bên cạnh thiết kế thân máy bay, trở thành một phần cốt lõi trong tham vọng quốc phòng của hãng.

Hanwha và KAI theo đuổi những hướng tăng trưởng khác nhau

Hanwha Aerospace đang hợp tác với General Atomics Aeronautical Systems về máy bay không người lái cỡ lớn Mojave, được thiết kế để cất cánh và hạ cánh tại những khu vực ngắn, hạn chế. Khả năng đó có thể mở rộng các địa điểm mà máy bay không người lái cỡ lớn có thể hoạt động.

Hanwha cũng dự định ứng dụng mô hình AI riêng mang tên Engineerus vào hoạt động bay tự hành của máy bay không người lái và phát triển động cơ máy bay. Hai ứng dụng này phục vụ những nhiệm vụ khác nhau, nhưng đều đòi hỏi phần mềm phối hợp với các hệ thống vật lý phức tạp.

Tham vọng của KAI không chỉ giới hạn ở chiến đấu cơ. Mẫu MC-X Orca được đề xuất sẽ là máy bay đa nhiệm có trọng lượng cất cánh tối đa 92 tấn. Các nhiệm vụ dự kiến gồm vận tải, tiếp nhiên liệu trên không, sơ tán y tế, tuần tra biển, cảnh báo sớm trên không và phối hợp với máy bay không người lái. Nếu dự án được triển khai, sản xuất có thể bắt đầu sớm nhất vào năm 2035; KAI đang tìm kiếm đối tác quốc tế.

Một lãnh đạo KAI ước tính thị trường xuất khẩu tiềm năng có thể đạt tới 800 chiếc KF-21 trong vài thập kỷ và xác định Saudi Arabia cùng Các Tiểu vương quốc Arab Thống nhất là những khách hàng tiềm năng. Tham vọng đó khiến khả năng tích hợp có ý nghĩa thương mại: khách hàng cân nhắc mua chiến đấu cơ cũng có thể muốn mua máy bay không người lái, hệ thống liên lạc và phần mềm vận hành cùng nó.

Kiểm tra máy bay trở thành một hướng thử nghiệm khác

Bảo dưỡng máy bay mở ra một ứng dụng khác cho AI vật lý, thuật ngữ chỉ trí tuệ nhân tạo hoạt động thông qua máy móc trong thế giới thực. Thay vì thực hiện nhiệm vụ chiến đấu, robot hoặc máy bay không người lái di chuyển quanh máy bay, thu thập số liệu và hỗ trợ phát hiện hư hỏng.

Việc kiểm tra bên ngoài theo cách truyền thống có thể yêu cầu kỹ thuật viên dùng thiết bị nâng để trực tiếp xem xét các bề mặt. Một hệ thống tự động có thể kết hợp máy bay không người lái và robot mặt đất với các cảm biến xác định vị trí của chúng và dựng bản đồ ba chiều về không gian xung quanh. Sau đó, các máy móc thu thập thông tin chi tiết từ nhiều bộ phận khác nhau của máy bay.

AI có thể phân tích thông tin để tìm các vết nứt nhỏ và lỗi linh kiện. Korean Air đã ứng dụng AI vật lý vào kiểm tra máy bay, biến công tác bảo dưỡng thành ứng dụng thực tiễn song hành với các chương trình phát triển máy bay tự hành dài hạn của hãng.

Lĩnh vực này được gọi là bảo dưỡng, sửa chữa và đại tu (MRO). MRO kỹ thuật số ứng dụng dữ liệu và phần mềm để hỗ trợ các hoạt động đó. Một dự báo thị trường được trích dẫn cho lĩnh vực này ước tính mức tăng từ 1,35 tỷ USD lên 4,12 tỷ USD vào năm 2034, tức gần gấp ba giá trị ban đầu.

Đối với các hãng hàng không, lợi ích rất cụ thể: phát hiện hư hỏng đáng tin cậy hơn đồng thời giảm thời gian và chi phí kiểm tra. Với các công ty hàng không vũ trụ, bảo dưỡng tạo thêm nguồn doanh thu bên cạnh việc chế tạo và bán máy bay.

Ứng phó thảm họa có thể mở rộng phạm vi ứng dụng công nghệ

Korean Air cũng nhận thấy nhu cầu tiềm năng tại các khu vực xảy ra thảm họa lớn, trong đó có cháy rừng. Phương án được đề xuất sẽ kết hợp thông tin từ cảm biến trên mặt đất, trên không và trong không gian để theo dõi dấu hiệu hỏa hoạn suốt ngày đêm.

Khi phát hiện nguy cơ cháy, máy bay không người lái tự hành có thể bay tới địa điểm đó và tìm cách ứng phó từ sớm. Mục đích chính của hệ thống là phát hiện đám cháy nhỏ và nhanh chóng tiếp cận.

Mối liên hệ với hoạt động phát triển quân sự là yêu cầu kết hợp thông tin quan sát, đưa ra quyết định và điều động máy bay thực hiện nhiệm vụ. Ứng phó thảm họa đòi hỏi các năng lực đó hoạt động trong môi trường khác, với nhiệm vụ tập trung vào việc xác định nguy hiểm và hỗ trợ các hoạt động khẩn cấp.

Phần mềm và nhu cầu xuất khẩu sẽ định hình kết quả

Douglas Barrie, nghiên cứu viên cao cấp về hàng không vũ trụ quân sự tại Viện Nghiên cứu Chiến lược Quốc tế ở London, nhận định Hàn Quốc có kinh nghiệm công nghiệp để theo đuổi mô hình phối hợp giữa máy bay có người lái và máy bay không người lái. Ông cũng cho rằng công việc này vẫn đang ở giai đoạn đầu, tương tự những nỗ lực ở nơi khác.

Barrie giải thích sức hấp dẫn về tài chính khi bổ sung máy bay không người lái vào lực lượng:

Bất kỳ phương án nào giúp tăng cường quy mô sức mạnh chiến đấu với chi phí hợp lý, bằng những hệ thống có thể chấp nhận mức tổn thất cao hơn, đều sẽ hấp dẫn.

Quy mô sức mạnh chiến đấu là số lượng máy bay và phương tiện khác mà một lực lượng có thể triển khai. Tổn thất là những mất mát trong quá trình tác chiến. Sức hấp dẫn nằm ở việc bổ sung các máy bay hữu dụng với chi phí cho phép chấp nhận việc mất một số chiếc dễ dàng hơn so với mất các chiến đấu cơ có người lái đắt tiền.

Kim Kwang-ok, giáo sư quản lý hàng không tại Đại học Hàng không Vũ trụ Hàn Quốc, xem quốc phòng, máy bay không người lái và MRO là những nguồn doanh thu ổn định tiềm năng thông qua các hợp đồng dài hạn. Ông cho rằng thành công xuất khẩu đòi hỏi các công ty chuẩn bị công nghệ AI phù hợp với nhu cầu của khách hàng nước ngoài và thích ứng với những thay đổi trong ngành hàng không.

Tuyển dụng nhân sự có chuyên môn AI là một phần của nhiệm vụ đó. Các công ty Hàn Quốc đã chế tạo máy bay và động cơ; giai đoạn tiếp theo cũng đòi hỏi phần mềm có thể diễn giải dữ liệu cảm biến, quản lý nhiệm vụ và điều phối máy móc. Các chuyến bay trình diễn và ứng dụng trong bảo dưỡng dự kiến tạo ra những môi trường cụ thể để thử nghiệm các năng lực đó.

Điểm chính

• KAI dự định thử nghiệm điều khiển trực tiếp máy bay không người lái từ FA-50, sau chuyến bay đội hình được điều khiển từ mặt đất.
• Lộ trình dài hạn của công ty hình dung một KF-21 phối hợp bốn máy bay chiến đấu không người lái và 16 nền tảng nhỏ hơn.
• Korean Air đang phát triển nhiều loại máy bay không người lái, hợp tác với Anduril và ứng dụng AI vật lý vào kiểm tra máy bay.
• Hanwha Aerospace đang phát triển máy bay Mojave cùng General Atomics và ứng dụng AI vào hoạt động bay cũng như phát triển động cơ.
• Bảo dưỡng và các hệ thống ứng phó cháy rừng tiềm năng mở rộng phạm vi ứng dụng công nghệ ngoài các nhiệm vụ chiến đấu.
• Tham vọng xuất khẩu phụ thuộc vào việc đáp ứng nhu cầu khách hàng về máy bay, liên lạc và phần mềm AI.