โครงการวิจัยและพัฒนาอากาศยานไร้คนขับ

วันนี้จะมานำเสนอผลงานการวิจัยอดีตที่นำมาใช้ประโยชน์ได้จริง สามารถประหยัดงบประมาณฯ จากนำเข้าจากต่างประเทศได้ส่วนหนึ่ง

นั่นคือ โครงการวิจัยและพัฒนาอากาศยานไร้คนขัน ทั้งนี้ได้คัดลอกมาจากบทความของ พ.ท.วัลลภ จรรยา

หลายท่านที่อาจรับทราบกันแล้ว แต่ก็น่าจะยังมีอีกหลายๆ ท่านที่ยังไม่รู้ถึงความเป็นมาของโครงการฯ และสำหรับท่านคิดว่าบทความนี้คือ "ปัจษิน Thai UAV" ก็ต้องขอแจ้งเลยว่าบทความนี้มันย้อนอดีตไปก่อนหน้านั้นอีก มันมีอะไรที่มากมายก่อนจะมาเป็นยานปัจษิน

บทความเรื่องโครงการวิจัยและพัฒนาอากาศยานไร้คนขับนี้ ผู้เขียน(พ.ท.วัลลภ จรรยา)ได้มีโอกาสร่วมปฏิบัติงานในโครงการวิจัยฯ มาตั้งแต่เริ่มแรก เห็นว่าโครงการดังกล่าวมีประโยชน์ควรเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ให้ทราบ โดยได้เรียบเรียงบทความนี้มาจากบันทึกการประชุมและรายงานการวิจัยรวมทั้งสรุปผลการทดสอบที่ผ่านมา 

ต้องขอขอบคุณผู้ทรงคุณวุฒิและผู้ที่เกี่ยวข้องกับโครงการวิจัย ฯ กรุณาให้ข้อมูล แนวความคิดและข้อเสนอแนะ เพื่อให้บทความนี้น าเสนอต่อสมาชิกชาวทหารปืนใหญ่ได้รับทราบเกี่ยวกับโครงการวิจัยและพัฒนาอากาศยาน ไร้คนขับโดยสังเขป ถึงความเป็นมาของโครงการฯ การดำเนินการในปัจจุบัน และทิศทางการดำเนินการในอนาคต

ภาพที่ 1 เครื่องต้นแบบเครื่องบินฝึกแบบย่อส่วน (Half Scale)

ความเป็นมา สืบเนื่องมาจากกองทัพบกได้จัดหา UAV รุ่น Searcher I จากประเทศอิสราเอลเข้ามาใช้งาน 1 ระบบซึ่ง ปัจจุบันมอบให้กองพลทหารปืนใหญ่ดำเนินการฝึกและทดลองใช้งาน ตั้งแต่ปี 2539 

ห้วงระยะเวลาที่ผ่านมาจาก ผลการทดลองใช้งานทำให้ทราบถึงความต้องการใช้งานทางด้านยุทธการและงานทางด้านการข่าวเช่นการปรับ การยิงปืนใหญ่ระยะยิงไกล การตรวจผลความเสียหายทางด้านยุทธวิธี การพัฒนาสถานการณ์ทางด้านการข่าว การลาดตระเวนและเฝ้าตรวจสนามรบเป็นต้น สำหรับความต้องการทางด้านอื่นเช่น ความต้องการทางด้านการ ส่งกำลังบำรุงส่วนใหญ่จะเป็นการปรนนิบัติบำรุงและซ่อมบำรุงตามระยะเวลา 

อีกประการหนึ่งซึ่งมีความสำคัญ คือความต้องการทางด้านการฝึกศึกษา การผลิตบุคลากรปฏิบัติงานทางด้านเทคนิคต้องใช้ประสบการณ์และ ความชำนาญเฉพาะด้านเช่นผู้บังคับภารกิจบิน นักบินภายนอก นักบินภายใน เจ้าหน้าที่กล้อง ช่างอิเลคทรอนิกส์และช่างแมคคานิกส์ เนื่องจากระบบ UAV เป็นยุทโธปกรณ์ที่ทันสมัย จำเป็นต้องมีการฝึกศึกษาให้กับกำลังพล อย่างต่อเนื่อง 

ส่งผลให้ยุทโธปกรณ์ประเภทเครื่องช่วยฝึกที่จัดหามากับระบบเช่นเครื่องบินเล็กบังคับวิทยุ (R-C Model) และเครื่องบินฝึกแบบย่อส่วน (Half Scale) สำหรับฝึกนักบินภายนอกได้หมดลง จากปัญหาการขาดแคลนเครื่องช่วยฝึกของ UAV ประเภทเครื่องบินฝึกแบบย่อส่วน (Half Scale) สำหรับฝึกบินของนักบินภายนอก 

กองพลทหารปืนใหญ่ได้เห็นความสำคัญจากปัญหาดังกล่าวจึงได้เสนอ โครงการวิจัยแผนแบบและสร้างเครื่องต้นแบบเครื่องบินฝึกแบบย่อส่วน (Half Scale) ของเครื่องบินตรวจการณ์ ขนาดเล็กควบคุมระยะไกลโดยไม่ใช้นักบิน (UAV) วงเงิน 761,573.75 บาท

ภาพที่ 2 ความร่วมมือระหว่างหน่วยกองพลทหารปืนใหญ่ และมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ในโครงการวิจัยแผนแบบและสร้างเครื่องต้นแบบเครื่องบินฝึกแบบย่อส่วน (Half Scale) ของเครื่องบินตรวจการณ์ขนาดเล็กควบคุมระยะไกลโดยไม่ใช้นักบิน (UAV)

เริ่มการพัฒนาเครื่องบินฝึกแบบย่อส่วน (Half Scale) เพื่อนำมาใช้เป็นเครื่องช่วยฝึกให้กับ ระบบ Searcher I เนื่องจากการจัดหาจากต่างประเทศ มีราคาสูงมาก 

ผลงานจากการวิจัย มีราคาถูกกว่า 10 เท่า ในขณะที่มีสมรรถนะเท่ากัน โครงการนี้เป็นความร่วมมือ ระหว่างหน่วยกองพลทหารปืนใหญ่ และ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ โดยสำนักงานวิจัยและพัฒนาการทหารกลาโหม (สวพ.กห.เดิม) เป็นผู้ให้ทุน ส่งผล ให้ได้รับการรับรองจากคณะกรรมการกำหนดมาตรฐานยุทโธปกรณ์จากกองทัพบก 

โดยนำต้นแบบไปผลิต เครื่องช่วยฝึกให้กับชุด UAV จ านวน 8 ลำ โดยไม่ต้องจัดหาจากต่างประเทศ อีกทั้งยังนำต้นแบบไปผลิตส่ง จำหน่ายยังต่างประเทศ จ านวน 24 ลำ

จากความสำเร็จของโครงการ Half Scale สำนักงานวิจัยและพัฒนากลาโหม (สวพ.กห.) ร่วมกับ สำนักงานสนับสนุนกองทุนวิจัย (สกว.) ได้สนับสนุนทุนวงเงิน 96 ล้านบาท ให้ดำเนินการวิจัยและพัฒนา ระบบอากาศยานไร้คนขับ Unmanned Ariel Vehicle (UAV) มีสถาบันต่างๆ ทั้งที่เป็นหน่วยงาน และมหาวิทยาลัย เข้าร่วม 10 สถาบัน

ประกอบด้วย กองพลทหารปืนใหญ่ โรงเรียนนายร้อยพระจุลจอมเกล้า โรงเรียนนายเรือ โรงเรียนนายเรืออากาศ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัย เทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง สถาบันเทคโนโลยี พระจอมเกล้าพระนครเหนือ และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร

โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างองค์ความรู้ พื้นฐานเชิงลึกสำหรับการวิจัยและพัฒนาระบบอากาศยานไร้นักบิน ขึ้นใช้เองภายในประเทศให้กับกองพล ทหารปืนใหญ่ ในภารกิจ ลาดตระเวน ตรวจการณ์ สอดแนม ค้นหาและชี้เป้าหมาย 

ในชั้นต้นได้กำหนด คุณลักษณะไว้ดังนี้ รัศมีปฏิบัติการ 200 กม. เวลาปฏิบัติการมากกว่า 6 ชั่วโมง เพดานบินสูงสุด 10,000 ฟุต เพดานบินปฏิบัติการ 6,000 ฟุต กำลังขับเคลื่อนมากกว่า 30 แรงม้า ความเร็วในการเดินทาง 70 น็อต มี น้ำหนักรวมสูงสุดไม่เกิน 200 กิโลกรัม การขึ้นลงโดยใช้สนามบิน ติดตั้งระบบ Sensor เริ่มต้นด้วยกล้อง กลางวันรวมทั้งการสร้างระบบทีมบริหารจัดการสำหรับโครงการวิจัยพัฒนาขนาดใหญ่ที่มีเทคนิคซับซ้อนใช้ ความรู้แบบสหสาขาวิชาการ

ภาพที่ 3 คณะนักวิจัยจากสถาบันต่างๆ 10 สถาบัน

ในการวิจัยได้ทำการวิจัยทั้งระบบซึ่งประกอบด้วย ระบบโครงสร้างอากาศยาน ระบบควบคุมการบิน อัตโนมัติ ระบบสื่อสารการบิน และระบบประมวลผลการติดต่อสื่อสารและอุปกรณ์กล้อง เมื่อต้นแบบการวิจัย และพัฒนาระบบอากาศยานไร้นักบินแล้วเสร็จและผ่านการบินทดสอบเพื่อปรับสภาพขั้นต้นที่จำเป็นแล้ว ในขั้นการนำมาใช้งานจริง การพัฒนาระบบซึ่งยังเป็นต้นแบบนี้มีความจำเป็นต้องมีการประเมินผลต้นแบบทั้งระบบ ทั้งด้านการออกแบบ เทคนิคการสร้าง เทคโนโลยีที่ใช้ และด้านการใช้งาน เพื่อหาความเป็นมาตรฐาน 

สำหรับการผลิตเพื่อขยายผลการใช้งานต่อไป โดยผลจากการสร้างต้นแบบที่จะทำการส่งมอบให้กับ กองพลทหารปืนใหญ่นั้นประกอบด้วยตัวต้นแบบจำนวน 2 ระบบ ในการดำเนินการขั้นตอนประเมิน กองพลทหารปืนใหญ่ ซึ่งเป็นหน่วยใช้งานตามคำขอโครงการวิจัยและพัฒนาอากาศยานไร้นักบิน และร่วมทำการวิจัย มาตั้งแต่เริ่มแรก จะเป็นหน่วยที่ดำเนินการทดสอบ โดยหน่วยมีทีมงานที่มีประสบการณ์จากการใช้งานระบบ UAV Searcher I เป็นเวลาต่อเนื่องกว่า 10 ปี ทีมงานเหล่านี้ได้รับการศึกษา และสอบผ่านการรับรองโดย บริษัทผู้ผลิตจากประเทศอิสราเอล ในหลักสูตรนักบินภายนอก นักบินภายใน เจ้าหน้าที่กล้อง ช่างแมคแคนิคส์ ช่างอีเล็กทรอนิกส์ ผู้บังคับภารกิจบิน ซึ่งล้วนแล้วแต่มีความเชี่ยวชาญและมีประสบการณ์ตรง

ภาพที่ 4 UAV เครื่องแรกในโครงการวิจัยและพัฒนาอากาศยานไร้นักบิน มีชื่อว่า “ปักษิน THAI UAV”

ห้วงที่ 1 ปี 2547-2548 เริ่มต้นการวิจัยตั้งชื่อว่า “ปักษิน THAI UAV” โดยแบ่งกลุ่มการวิจัยเป็น 5 กลุ่ม หลัก คือ กลุ่มบริหารจัดการ กลุ่ม Air frame กลุ่ม Flight Control กลุ่ม Communication และกลุ่ม Payload หลังจากศึกษาความเป็นไปได้ นักวิจัยกลุ่มการออกแบบโครงสร้าง ด้วยการดำเนินสร้างเครื่องต้นแบบ Half Scale เอง ข้อดีจากการทำตัวต้นแบบนี้คือ ได้องค์ความรู้ในเรื่องวัสดุผสม (Composite) ภาพรวมของงานทั้งหมด กลุ่มบริหารจัดการ ทำหน้าที่เป็นกลุ่มควบคุม ประสานงาน รวบรวม และกระจายองค์ความรู้

ภาพที่ 5 เครื่องที่ 2 ออกแบบเป็นเครื่อง Half Scaleในโครงการวิจัยและพัฒนาอากาศยานไร้นักบิน โดยได้ทำการปรับปรุงแก้ไขและเพิ่มเติมจากข้อจำกัดของเครื่องที่ 1

ห้วงที่ 2 ปี 2548-2549 เลือกบริษัทที่มีประสบการณ์เป็นผู้สร้าง Airframe โดยเมื่อออกแบบโครงสร้าง แล้ว ให้บริษัท Xtream ดำเนินการสร้าง Half Scale และทดสอบ ผลที่ได้คือ Half Scale ที่มีมาตรฐานหลังจากมี การปรับแบบ และทดสอบ ทบ.ได้จัดหาเป็นเครื่องช่วยฝึก 8 ลำ และบริษัท IAI จัดหาไป 24 ลำ มีการปรับปรุงบางส่วนทำการบินในสายตา 17 เที่ยวบิน

ภาพที่ 6 เครื่องที่ 3 เป็นต้นแบบเครื่อง Full Scale ออกแบบโดยกลุ่ม Airframe ในโครงการวิจัยและพัฒนาอากาศยานไร้นักบิน

ปี 2549-2551 กลุ่ม Airframe เริ่มสร้างต้นแบบ Full Scale โดยบริษัท Xtream ดำเนินการติดตั้ง เครื่องยนต์ ทดสอบความแข็งแรงของ Main Gear ใช้ในการเตรียมทดสอบ ภาค Ground กลุ่ม Flight Control กลุ่ม Communication และกลุ่ม Payload ทำการวิจัยพัฒนาคู่ขนาน เพื่อพัฒนาระบบควบคุมการบินอัตโนมัติ ทั้งส่วนที่ติดตั้งบน UAV และส่วนควบคุมภาคพื้น (Ground Control Station ) ระบบ Data link ซึ่งเป็นวิทยุความถี่ UHF และระบบกล้อง ส่วนส าคัญคือระบบ Software มาตรฐาน ที่ใช้ในการควบคุมรวมทั้งระบบ

ภาพที่ 7 เครื่องที่ 4 ออกแบบใหม่ โดยได้ท าการปรับปรุงแก้ไขและเพิ่มเติมจากข้อจ ากัดของเครื่องที่ 3 ในโครงการวิจัยและพัฒนาอากาศยานไร้นักบิน

ห้วงที่ 3 ปี 2551-2554 ทำการรวมระบบที่ดำเนินการมาแล้วทั้งหมด โดยทำการออกแบบสร้าง Full Scale เพื่อใช้ในการทดสอบการบิน โดยนำผลวิเคราะห์ข้อมูลจากการวิจัยพัฒนา Full Scale ขั้นแรก และให้ บริษัท Matcom ดำเนินการสร้าง ทีมกองพลทหารปืนใหญ่ ทำการประเมินผลทดสอบการบิน 

การดำเนินการในปัจจุบัน การประเมินผลงานวิจัยและพัฒนาระบบอากาศยานไร้นักบิน เป็นงานต่อเนื่องจากผลการวิจัยเดิมที่ จะต้องทำให้จบกระบวนการ เพราะถ้าไม่ดำเนินการต่อ ก็เท่ากับว่าการลงทุนที่ผ่านมานั้นเป็นการลงทุนที่สูญเปล่า เนื่องจากไม่สามารถตอบโจทย์ได้ว่า UAV ต้นแบบจากงานวิจัยนี้สามารถนำมาใช้งานจริงได้สมบูรณ์จริง หรือไม่ หรืออาจกล่าวได้อีกนัยหนึ่งว่า ผลงานจากงานวิจัยนี้เป็น UAV มาตรฐานหรือไม่ 

การลงทุนเพิ่มด้วยการทดสอบเพื่อการประเมินผลโดยใช้เงินอีกประมาณ 3 % ของวงเงินที่ได้ทำการวิจัยไปแล้วต้องถือว่าเป็นความ คุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์เป็นอย่างมาก และถือว่าเป็นขั้นตอนที่ให้ความคุ้มค่ามากที่สุด 

หลังจากจบกระบวนการทดสอบประเมินผลแล้วนั้น ปัญหาที่เป็นโจทย์ต่างๆ จะถูกเฉลยว่าตัว UAV ต้นแบบนั้น อยู่ห่างจากการนำมาใช้งานจริงมากน้อยเพียงใด ต้องพัฒนา แก้ไขปรับปรุงเพิ่มเติม เพื่อเสริมในจุดที่เป็นจุดอ่อนในจุดใดบ้าง เพื่อให้สามารถเป็นมาตรฐาน ในการเข้าสู่กระบวนการรับรองความเป็นมาตรฐาน เข้าสู่สายการผลิต ระบบอากาศยานไร้นักบินนั้นอยู่ในความต้องการของตลาดที่มีความหลากหลาย 

ถ้าสามารถวิจัยและพัฒนาจนเป็นมาตรฐานจะสร้างโอกาสทางด้านเศรษฐศาสตร์ได้อย่างมหาศาล โดยอาจต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมในอีก 2 โครงการคือโครงการวิจัยนำระบบอากาศยานไร้นักบินมาใช้ในเชิงธุรกิจ และโครงการวิจัย และพัฒนาหลักสูตรที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาบุคลากรที่จำเป็นต้องใช้กับระบบอากาศยานไร้นักบิน เพื่อให้ระบบทั้งหมดสามารถนำมาใช้งานในภาพรวมครบวงจร

ภาพที่ 8 แผน Road Map การวิจัยพัฒนา UAV

ขั้นที่ 1 R&D แบ่งออกเป็น 4 ห้วงเวลา

• ห้วงที่ 1 ปี 2547-2548 เริ่มต้นการวิจัย โดยแบ่งกลุ่มการวิจัยเป็น 5 กลุ่มหลัก คือ กลุ่มบริหารจัดการ /กลุ่ม Airframe /กลุ่ม Flight Control /กลุ่ม Communication และกลุ่ม Payload เริ่มต้นด้วยการดำเนินสร้าง เครื่องต้นแบบ Half Scale เอง 
• ห้วงที่ 2 ปี 2548-2549 ใช้บริษัทที่มีประสบการณ์ เลือกบริษัท Xtream เป็นผู้สร้าง Airframe Half Scale และ ทดสอบ ผลที่ได้คือ Half Scale ที่มีมาตรฐานหลังจากมีการปรับแบบ และทดสอบ ทบ.ได้จัดหาเป็นเครื่องช่วยฝึก 8 ลำ และบริษัท IAI จัดหาไป 24 ลำ มีการปรับปรุงบางส่วน ทำการบินในสายตา 17 เที่ยวบิน ปี 2549-2551 เริ่มสร้าง Full Scale โดยบริษัท Xtream
• ห้วงที่ 3 ปี 2551-2554 จัดสร้าง Full Scale โดยบริษัท Matcom มีการประเมินทดสอบการบิน ระบบจำเป็นอื่นๆ เพื่อให้สมรรถนะของ UAV พร้อมทดสอบในภาคออกนอกสายตา 
• ห้วงที่ 4 2554-2555 ติดตั้ง Function ต่างๆ เพื่อให้เป็น UAV สมบูรณ์พร้อมทดสอบ

ขั้นที่ 2 Prototype ห้วงปี 2555-2556 นำผลจากขั้นที่ 1 มาปรับปรุงสร้างต้นแบบ โดยพัฒนา องค์ประกอบให้ครบถ้วนสมบูรณ์ทุก Function เน้นงานทางด้าน Software ในการควบคุมระบบ เชื่อมต่อทุก Function ได้อย่างสมบูรณ์ราบรื่น งานทาง Hardware

ขั้นที่ 3 Near Product ห้วงปี 2556-2557 นำผลจากขั้นที่ 2 มาปรับปรุงทุก Function เน้นงานทั้ง ทางด้าน Software และส าหรับงานทางด้าน Hardware จะเน้นบางส่วน ระบบ UAV จะมีองค์ประกอบทุกส่วน ครบถ้วนสมบูรณ์ทั้ง Ground Control Station / Ground Data Terminal / Portable Control Station อื่นๆ

ขั้นที่ 4 Product ตั้งแต่ปี 2558 เป็นต้นไป การเข้าสู่ขั้นการผลิต ใช้งานทางด้านการทหาร และทางด้าน พลเรือนที่มีความหลากหลาย อาทิเช่น งานการสำรวจดูแลรักษาป่าไม้ เส้นทางคมนาคมสำคัญ สำรวจทรัพยากร ดูแลเส้นทางรถไฟ ดูแลแนวเสาไฟฟ้าแรงสูง แหล่งน้ำ/แหล่งทรัพยากร ดูแลการประมง ตรวจตามแนวชายแดน 

การพัฒนาในอนาคต จากภาพในแผน Road Map การพัฒนาจะอยู่ในขั้นที่ 2 จนถึงขั้นที่ 4 เป็นต้นไป โดยนำองค์ความรู้ที่ได้ จากการวิจัยในโครงการต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับระบบอากาศยานไร้นักบิน (UAV) ที่ผ่านมาทั้งหมดในทุก รายละเอียดมาปรับปรุงให้ครอบคลุม Function ต่างๆ ที่จำเป็น เช่นองค์ความรู้จากระบบโครงสร้างใช้วัสดุ ประเภทไฟเบอร์กลาส องค์ความรู้จากการทดสอบและปรับแต่งวงจรการบินของระบบ Flight Control องค์ ความรู้จากระบบการติดต่อสื่อสารและระบบกล้อง รวมทั้งคำแนะนำและข้อเสนอแนะจากผู้เชี่ยวชาญ และจาก เจ้าหน้าที่ชุดปฏิบัติงานระบบ UAV ของกองพลทหารปืนใหญ่ ซึ่งมีประสบการณ์การใช้งานมาเป็นระยะเวลายาวนานโดยนำองค์ความรู้ต่างๆ เหล่านั้นที่ปรับแก้แล้วมาทดสอบและประเมินผลควบคู่กันซ้ำหลายๆ ครั้งจน ผ่านเกณฑ์มาตรฐานตามข้อกำหนดจากคณะกรรมการรับรองมาตรฐาน เพื่อพัฒนาไปสู่สายการผลิตสำหรับ หน่วยงานที่ประสงค์จะนำไปใช้งานในภารกิจต่างๆ ไม่เฉพาะเจาะจงสำหรับหน่วยงานทางด้านความมั่นคง ภายหลังหน่วยที่นำไปใช้งานแล้วอาจมีข้อเสนอแนะจากผู้ใช้และจากหน่วยงานเพื่อปรับปรุงให้มีความ อ่อนตัวให้มีความสะดวกต่อผู้ใช้ในทุกขั้นตอน ข้อดีอีกประการหนึ่งในแง่การปรนนิบัติบำรุงและการซ่อมบำรุง คืออุปกรณ์ชิ้นส่วนซ่อมต่างๆ สามารถผลิตได้เองโดยไม่ต้องพึ่งพาจากต่างประเทศ การพัฒนาในระยะยาวต้องมี การวิจัยและพัฒนาปรับปรุงอย่างต่อเนื่องตลอดไป

*************************

ทั้งหดข้างต้นก็คือเนื้อหาของโครงการวิจัยฯ ที่มีประโยชน์ และควรเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ให้ผู้คนทั่วไปได้รับทราบโดยทั่วกัน