28. April 2024

FCMS – Enabling Air Power in Networked Operations

Das FCMS-Industriekonsortium bündelt mit den deutschen Unternehmen Hensoldt Sensors GmbH, Diehl Defence GmbH &Co.KG, ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH sowie Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG wesentliche Kernkompetenzen für das FCAS/NGWS System von Systemen (SoS) mit allen darin erforderlichen Schlüsseltechnologien. Im folgenden Beitrag aus dem cpmFORUM 6/23 fasst das FCMS Steering Committee den Status Quo zusammen.

Der FCMS-Sensor-Effektor-Verbund wird Enabler und Game Changer für das FCAS/NGWS.

Illustration: FCMS

Alle FCAS/NGWS-Systembereiche sind komplett unter einem Dach vereint und werden über robuste und sichere Vernetzung zum SoS orchestriert. Diese Systembereiche sind aktive und passive Sensorsysteme, Führungs-und Kommunikationssysteme, Missionssysteme und Führungswaffeneinsatzsysteme (C4ISR, ISTAR; FüWES) sowie vernetzte Bewaffnung. Das SoS dieser Bereiche wird mittels kollaborativer und künstlich intelligenter (KI) Verfahren zu einem schnellen, präzisen und wirkungsvollen Waffensystem, welches technologisch hochgradig plattformunabhängig ist.

Ziel der Zusammenarbeit aller Beteiligten ist es, die Systeme des zu entwickelnden Future Combat Air Systems funktional vertrauenswürdig zu vernetzen, um den hochkomplexen Herausforderungen künftiger Multi-Domain Operations bestmöglich gerecht zu werden. Neben den technologischen Rahmenbedingungen und der Verfügbarkeit entsprechender Ressourcen sind folgende Aspekte von herausragender Bedeutung:

Alle national und international Beteiligten müssen sich nicht nur zu echtem Teamwork im Sinne einer Joint & Combined Mission bekennen, sondern diese Herausforderung auch annehmen und mit regelmäßig demonstrierbaren, fortschrittlichen Lösungen aufwarten. Das mit Beginn der Phase 1B erfolgte Momentum muss proaktiv genutzt werden, um zeitkritische Entwicklungsaufgaben priorisiert anzunehmen und effektiv umzusetzen.

Die FCAS-Version 1.0 soll 2040 den Status „Full Operational Capability“ erreichen – ein „Minimum Viable Product“ wird nicht ausreichend sein. FCMS steht für die Erfüllung der Forderung des Inspekteurs der Luftwaffe, „die Fähigkeit (für Luftstreitkräfte), sich in einem vernetzten System zu integrieren, aus diesem zu agieren und zu kommunizieren“.

Die FCMS ist in der Lage, ein FCAS SoS in allen Facetten zu entwickeln, ihre technologischen Lösungen in Kooperation mit Plattform-OEMs zu integrieren und dabei insbesondere auch „Future Combat“, gezielte netzwerkbasierte Wirkung mittels nicht-kinetischer (EW) und kinetischer Effektorik sicherzustellen.

Mittels Kooperation mit weiteren (internationalen) Partnern trägt das FCMS-Industriekonsortium dazu bei, das FCAS-Programm durch Einbringung seiner einzigartigen Bandbreite an Kernkompetenzen zum Erfolg zu führen und dabei ein Höchstmaß an Einsatzfähigkeit, Sicherheit und Wirksamkeit zu gewährleisten.

Wofür steht FCMS aus den jeweils nationalen „Best Athletes“ ihrer Disziplinen?

FCMS bietet breites und technologisch führendes Technologie-Know-how für das FCAS/NGWS-Programm und stellt erforderliche Beitragsfähigkeiten und Zukunftsfähigkeit im Bereich der 6th Generation Waffensysteme sicher.
Entwicklungen aus Deutschland zur Sicherung und Stärkung nationaler und digitaler Souveränität mit voller Transparenz und Zugänglichkeit für unsere Bedarfsdecker und Kunden.
Dazu zählt die enge, partnerschaftliche Zusammenarbeit mit führenden deutschen Forschungsinstituten und Universitäten.
Die beteiligten Unternehmen stellen mehr als 16.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in High-Tech Jobs in Deutschland und mehr als 22.400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter weltweit.
Gemeinsam decken die Konsorten mehr als 80 % der deutschen Schlüsseltechnologiebereiche in FCAS/NGWS ab und halten zudem mehr als 7.600 Patente, was von der einzigartigen Innovationskraft der FCMS zeugt.

Vernetzte Sensorik und Effektorik

Betrachtet man die Fähigkeiten von zukünftigen gegnerischen Luftverteidigungssystemen, sind zahlreiche technologische Trends erkennbar. So wird es im Bereich der multifunktionalen Aufklärung (passiv sowie aktiv) und der Zielerfassung, dem Elektronischen Kampf oder der Luftabwehrraketensysteme viele Weiterentwicklungen geben.

Diese Fähigkeiten werden über alle Erbringungsdimensionen durch Vernetzung und Automatisierung zu einem agilen Gesamtsystem integriert. Ein derartig entwickeltes Luftverteidigungsnetzwerk, mit verschiedener Sensorik und Effektorik an den Eckpunkten, wird für Luftoperationen eines NGWS-Verbundes ein hochdynamisches und komplexes Bedrohungspotential darstellen. Darauf gilt es, eine flexible und robuste Antwort zu finden.

Integrationsebenen mit Bezug auf den Sensor-Effektor-Verbund

Grafik: FCMS

Der NGWS-Verbund muss also ein mit passenden Fähigkeiten ausgestattetes und mit der entsprechenden Sensorik und Effektorik verknüpftes eigenes Netzwerk darstellen. Damit können gegnerische Luftverteidigungsnetzwerke effektiv aufgeklärt und bekämpft werden.

Dazu müssen eine Vielzahl von Aufgaben aus den Bereichen Aufklärung, Zielerfassung, -erkennung und -verfolgung sowie Zielbekämpfung (kinetisch, elektromagnetisch) und Selbstschutz koordiniert und zeitsynchron mit höchster Genauigkeit und hochgradig automatisiert, mit dem Menschen in Entscheidungsprozessen eingebunden, durchgeführt werden.

4π Meta Sensor-Effektorsystem

Es muss demnach ein multidimensionales „4π Meta Sensor-Effektorsystem“ erzeugt werden: „4π“ bezeichnet den vollen Raum. Dies erlaubt die notwendige schnelle Orchestrierung im integrierten Sensor-Effektor-Verbund, nicht nur als Gegenpol zu den bodengebundenen und luftgestützten gegnerischen Luftverteidigungsnetzwerken, sondern auch zu erwarteten gegnerischen FCAS und NGWS.

Vielfach werden dabei einzelne Sensoren und Effektoren zum Beispiel auf Basis von Multifunktionalität mehrere Aufgaben gleichzeitig parallel erfüllen müssen. Den Weg dahin ebnen heute schon E-Scan-Systeme oder verteilte Aperturen passiver Sensorsysteme, die mehrere Aufgaben beispielsweise mittels der elektronischen Strahlsteuerung und geeignetem Ressourcenmanagement synchron durchführen können.

Serviceorientierter Ansatz von FCMS

Diese Fähigkeiten bei FCMS des Sensor-Effektor-Verbundes müssen in einem serviceorientierten Ansatz vertikal in die Missionssysteme und horizontal über alle Erbringungsdimensionen integriert werden. Die Aufgabe lautet: Agiere und wirke im Netzwerk (Air Combat Cloud) schneller und präziser (über echtzeitfähige Sensor-Effektor-Verbünde/Subnetze), als der Gegner!

Hierbei ist es essentiell, dass die Information über alle Integrationsebenen adäquat und stufenweise verdichtet wird. Einen Zustand wie ihn kürzlich Lt. Gen. David A. Deptula (Air Force Deputy Chief of Staff for Intelligence, Surveillance and Reconnaissance) identifizierte, nämlich dass das Risiko des „Swimming in Sensors but drowning in Data“ bestehe, muss in jedem Fall vermieden werden.

Hierzu werden insbesondere die smarten Sensorsysteme einen wichtigen Beitrag leisten. Unterstützt durch (KI)-Algorithmen werden diese adaptiv eine grundlegende taktische Informations- und Datenbasis generieren, die flexibel und interoperabel auf höheren Ebenen weiter aggregiert und fusioniert werden kann. Dies erlaubt dann eine geeignete Informationsbasis mit notwendiger Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit zielgerichtet zu erzeugen: die Grundlage für eine Situationsbewertung und für die Entscheidungsunterstützungssysteme für den Piloten.

FCMS: Robustes Netzwerk

Um all dies überhaupt erst zu ermöglichen, wird die Verfügbarkeit eines robusten Kommunikationsnetzwerkes unabdingbar. Benötigt werden daher hochperformante Datenlinks, die die fliegenden Einheiten miteinander verbinden. Durch die hohe Geschwindigkeit und Agilität der Objekte sind reaktionsschnelle und verzögerungsarme Funkverfahren notwendig. Diese müssen gleichzeitig störsicher sowie schwer entdeckbar sein und eine hohe Reichweite bei gleichzeitig hoher Datenrate zur Verfügung stellen.

Aufgrund der Kritikalität von Missionen und der Sensitivität der Daten ist ein Informationsschutz mit starken Kryptoverfahren und eine Unempfindlichkeit gegenüber Cyber-Angriffen notwendig. Spezielle Anwendungen, die Video- oder Bilddatenübertragung nutzen, führen gleichzeitig zur Forderung nach hohen Datenraten. Die Kombination dieser anspruchsvollen Eigenschaften muss energieverbrauchsarm und mit geringem Footprint umgesetzt werden, um agile Flugobjekte unterschiedlicher Größe bedienen zu können.

Active Electronically Scanned Arrays

Unabdingbar für die Erfüllung der oben genannten Anforderungen ist der Einsatz von gerichteten Antennen (AESA = Active Electronically Scanned Array), die an vielen Stellen der Plattformen angebracht sein müssen, um eine komplette Funkabdeckung im Raum zu ermöglichen. Teilweise werden diese Antennen im Rahmen Multifunktionalität auch zusätzliche Fähigkeiten wie beispielsweise des Elektronischen Kampfes mit bedienen müssen. Weiterhin müssen die AESA der Form der Flugobjekte angepasst sein, um die schwere Entdeckbarkeit nicht zu kompromittieren.

Zusammen mit anderen Sensoren (z. B. elektro-optische Sensoren, SIGINT usw.) bilden diese multifunktionalen Radare ein verteiltes Netz, das Datenfusion, Big Data und KI-Techniken nutzt, um den einzelnen Einheiten innerhalb FCAS ein umfassendes Lagebild zu liefern. Um dieses Sensornetz zu verteidigen und feindlichen Kräften die Nutzung des elektromagnetischen Spektrums zu verwehren, ist der Einsatz integrierter elektronischer Angriffsfähigkeiten unerlässlich.

Zukunftsfähige Lösungen und geeignete Rahmenbedingungen

Um ein multidimensionales „4π Meta Sensor-Effektorsystem“ zur Verfügung stellen zu können, müssen die zukunftsfähigen Lösungen auf geeignete Rahmenbedingungen treffen. Neben einer geeigneten Basis an verschiedener multifunktionalen Sensorik, Effektorik und Datenlinks müssen flexible Interfaces zum Missionsmanagement und Funktionalitäten für das Missionsmanagement mitberücksichtigt werden. Die Integration in unterschiedlichste Plattformen sowie in die C4ISR-Umgebung bringen zusätzliche Rahmenbedingungen mit.

Begleitend hierzu muss ein geeignetes Framework im Bereich der Ausbildung, Missionsplanung, Missionsdurchführung sowie der Missionsnachbereitung aber auch der Logistik geschaffen werden. Das Ziel muss sein, dass die Funktionalität der vernetzten Effektorik und Sensorik plattformunabhängig und übergreifend über die Erbringungsdimensionen implementiert und von den Streitkräften genutzt werden kann.

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