Südkorea bringt KI-Drohnen vom Kampfjet-Verband bis zur Flugzeuginstandhaltung voran

Kampfjetpiloten, autonome Drohnen und ein neues Luftfahrtgeschäft

Südkoreas Luftfahrtunternehmen treiben einen Wandel voran, der vom Cockpit eines Kampfflugzeugs vom Typ FA-50 bis zum Wartungshangar reicht: Maschinen, die ihre Umgebung erfassen, Entscheidungen treffen und Aufgaben in der realen Welt ausführen können. Korea Aerospace Industries (KAI) entwickelt ein System, in dem ein KF-21 künftig bis zu 20 unbemannte Fluggeräte koordinieren könnte. Korean Air entwickelt autonome Drohnen und setzt künstliche Intelligenz bei Flugzeuginspektionen ein.

Der nächste praktische Schritt für KAI ist kleiner, aber entscheidend. Bei einer für Dezember geplanten Vorführung nahe dem Luftfahrtzentrum in Goheung in der Provinz Süd-Jeolla soll ein Pilot auf dem hinteren Sitz einer FA-50 Flugbefehle direkt an eine rund 150 Kilogramm schwere Drohne übermitteln. Bei einem früheren Formationsflug steuerte ein KI-Programm am Boden das unbemannte Fluggerät.

Korean Air, Hanwha Aerospace und KAI erschließen das Potenzial auf unterschiedlichen Wegen: mit autonomen Kampfflugzeugen, der Zusammenarbeit zwischen Piloten und Drohnen, Flugzeugtriebwerken und digitaler Wartung. Sie stehen alle vor der Herausforderung, ihre Erfahrung im Flugzeugbau in Systeme zu übertragen, die zuverlässige Hardware, Software und Kommunikation verbinden.

Die kommerziellen Aussichten sind beträchtlich. Straits Research prognostiziert, dass der globale Drohnenmarkt von einem geschätzten Ausgangswert von 48,71 Milliarden US-Dollar auf 138,96 Milliarden US-Dollar im Jahr 2034 wachsen wird. Für den Markt für Militärdrohnen steigt die Prognose im selben Zeitraum von 26,97 Milliarden auf 63,05 Milliarden US-Dollar. Damit entfallen auf Militärdrohnen rund 55 Prozent des Ausgangsmarkts und 45 Prozent des für 2034 erwarteten Gesamtmarkts. Das zeigt, dass zivile Anwendungen ebenfalls einen großen Teil des prognostizierten Wachstums ausmachen.

Warum Autonomie bei Kommunikationsausfällen wichtig ist

Der russisch-ukrainische Krieg hat Drohnen weit über ihre frühere Rolle als unterstützende Aufklärungsmittel hinausgeführt. Ukrainische Angriffe auf russische Flugzeuge und Ziele tief im russischen Staatsgebiet haben gezeigt, wie unbemannte Systeme teure Ausrüstung bedrohen und Gebiete erreichen können, in denen Piloten in Gefahr wären.

KI setzt an einer praktischen Schwachstelle an: Eine aus der Ferne gesteuerte Drohne ist auf eine Kommunikationsverbindung angewiesen, die ein Gegner unterbrechen kann. Software, die Fahrzeuge, Ausrüstung und Gelände auf Kamerabildern erkennt, kann einem Fluggerät dabei helfen, einem beweglichen Ziel zu folgen oder seinen Kurs beizubehalten, wenn der Kontakt zur steuernden Person abbricht. Visuelle Navigation kann auch dann helfen, wenn Satellitennavigationssignale gestört werden.

Die Aufklärung bringt ein weiteres Problem mit sich, bei dessen Lösung KI helfen kann. Drohnen sammeln große Mengen an Bildmaterial, das Menschen erst auswerten müssen. Automatisierte Analysen können interessante Objekte schneller erkennen und so die Zeit zwischen der Beobachtung eines Gebiets und der Entscheidung über das weitere Vorgehen verkürzen.

Son Jun-young, Professor an der Fakultät für Informatik und Ingenieurwissenschaften der Pusan National University, verweist auf niedrigere Anschaffungs- und Betriebskosten gegenüber bemannten Flugzeugen sowie kürzere Produktions- und Verbesserungszyklen. Er sieht eine Nachfrage, die über Kriegsvorbereitungen hinaus auch Grenzsicherung und Maßnahmen gegen Terrorismus umfasst.

Was der nächste Flug von KAI erproben soll

KAIs anpassungsfähige Luftplattform, kurz AAP, ist ein kleines Versuchsflugzeug, mit dem sich die Zusammenarbeit von Drohnen und Kampfflugzeugen erproben lässt. Beim ersten Formationsflug, der in den jüngsten Plänen des Unternehmens beschrieben wird, flog die FA-50 neben der AAP, während ein Bodensystem die Drohne steuerte.

Bei der Vorführung im Dezember soll die Steuerung in die Luft verlegt werden. Ein Pilot auf dem hinteren Sitz der FA-50 würde Befehle an die AAP übermitteln. Dabei soll die Verbindung zwischen den beiden Flugzeugen während des Flugs getestet werden. Ein genaues Flugdatum wurde noch nicht bekannt gegeben.

KAI will zudem die Höchstgeschwindigkeit der AAP von 790 auf 920 Kilometer pro Stunde steigern, also um rund 16 Prozent. Das höhere Tempo soll der Drohne den Einsatz neben Kampfflugzeugen erleichtern. Das Unternehmen entwickelt außerdem einen eigenen KI-Piloten namens KAIilot, der autonomere Flüge unterstützen soll, und plant ebenfalls Formationsflüge mit der KF-21.

Das übergeordnete Ziel ist, dass KI dabei hilft, Ziele festzulegen und Einsätze mit einem bemannten Flugzeug zu koordinieren. Dafür reicht es nicht, zwei Flugzeuge in engem Abstand zu halten: Sie müssen zuverlässig Befehle und Informationen austauschen, während ihre Software mit veränderten Bedingungen umgeht.

Ein Entwicklungsplan bis über 2038 hinaus

KAIs Fahrplan für die Zusammenarbeit bemannter und unbemannter Flugzeuge, häufig als Manned-Unmanned Teaming oder MUM-T bezeichnet, umfasst vier Entwicklungsphasen. Er beginnt mit vergleichsweise kleinen Vorführungen und führt schrittweise zu einem vernetzten Verband aus Kampfjets, Drohnen und anderen Flugzeugen.

• 2023: Die ersten Entwicklungsarbeiten begannen, darunter Projekte mit Hubschraubern und kleinen, von Flugzeugen gestarteten Drohnen.
• 2025 bis 2028: In der zweiten Phase ist eine Vorführung mit der FA-50 geplant, bei der bis zu vier anpassungsfähige Luftplattformen gesteuert werden sollen.
• Juni 2026: Die erste KF-21 soll ausgeliefert werden und eine Flugzeugfamilie bilden, auf der die weitere Entwicklung aufbauen kann.
• Bis 2037: In der dritten Phase soll leistungsfähigere Teaming-Technologie auf eine zweisitzige KF-21 übertragen und die Entwicklung einer begleitenden Kampfdrohne vorangetrieben werden.
• Ab 2038: In der letzten Phase sollen Flugzeuge und Sensoren zu einem umfassenderen Luft- und Weltraumkampfnetz verbunden werden.

Die vier Drohnen der geplanten Vorführung mit der FA-50 könnten unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Eine könnte als Täuschkörper dienen, eine andere einen Störsender zur Beeinträchtigung gegnerischer Elektronik tragen, eine weitere Bilder sammeln und eine vierte einen Angriff fliegen. Durch die Aufteilung der Aufgaben könnte ein Pilot mehrere Fluggeräte einsetzen, ohne dass jede Drohne mit allen Ausrüstungsarten bestückt werden müsste.

Das vorgesehene Konzept für die KF-21 ist umfangreicher. Ein Kampfjet würde vier begleitende Kampfdrohnen steuern, von denen jede wiederum vier zusätzliche AAPs führen soll. Das wären insgesamt vier größere Drohnen und 16 kleinere Plattformen, also 20 unbemannte Fluggeräte im Verbund mit einem Kampfjet.

Für diese Rolle ist die geplante KF-21-Konfiguration Block III mit zwei Sitzen vorgesehen. Ihre Entwicklung würde das Kampfjetprogramm mit Software-, Kommunikations- und Drohnenprojekten verbinden, die weit über die erste geplante Auslieferung des Flugzeugs hinausreichen.

Korean Air baut verschiedene Arten unbemannter Fluggeräte

Korean Air weitet seine Aktivitäten über den Passagier- und Frachttransport hinaus auf die Luft- und Raumfahrt sowie die Rüstungsproduktion aus. Zu den Projekten gehört die KUS-FX, eine rund vier Meter lange kleine Kooperationsdrohne, die autonome Missionssoftware und koordinierte Gruppenflüge nutzen soll.

Autonomie bei Missionen bedeutet, dass eine Führungsperson ein Ziel vorgibt und die Fluggeräte bei der Planung unterstützen, wie es erreicht werden kann, einschließlich der Aufteilung von Aufgaben. Bei koordinierten Gruppenflügen müssen Drohnen Positions- und Geschwindigkeitsdaten austauschen, um den Abstand zueinander zu halten und Zusammenstöße zu vermeiden.

Korean Air entwickelt zudem eine Unterschall-Zieldrohne, mit der Luftabwehrsysteme getestet und Besatzungen im Abfangen von Flugzeugen geschult werden sollen, sowie kleine und mittlere Angriffsdrohnen zur Erkennung und Bekämpfung von Zielen. Das KUS-LW-Projekt ist ein separates Vorhaben zur Entwicklung einer begleitenden Kampfdrohne. Die Entwicklung begann im November 2021. Im August 2022 wählte die Beschaffungsbehörde für Verteidigung Korean Airs Luft- und Raumfahrtsparte für das Programm aus.

Korean Air hat die vorgesehenen Aufgaben dieser Drohnengruppe beschrieben:

Die Drohnenstaffel wird nicht nur ein bemanntes Flugzeug unterstützen und eskortieren, sondern auch eigene Missionen durchführen können, darunter Überwachung, elektronische Störmaßnahmen und präzise Angriffe.

Das Unternehmen arbeitet außerdem mit dem US-amerikanischen Verteidigungstechnologieunternehmen Anduril an unbemannten Flugzeugen mit KI. Damit rückt die Softwareentwicklung neben den Entwurf von Flugzeugzellen ins Zentrum der Rüstungsambitionen des Unternehmens.

Hanwha und KAI verfolgen unterschiedliche Wachstumswege

Hanwha Aerospace arbeitet mit General Atomics Aeronautical Systems am großen unbemannten Flugzeug Mojave, das für Starts und Landungen auf kurzen, beengten Flächen ausgelegt ist. Diese Fähigkeit könnte die Zahl der Orte erweitern, von denen aus eine große Drohne operieren kann.

Hanwha will außerdem sein eigenes KI-Modell Engineerus für autonome Drohnenflüge und die Entwicklung von Flugzeugtriebwerken einsetzen. Die beiden Anwendungsbereiche erfordern unterschiedliche Aufgaben, aber in beiden Fällen muss die Software mit komplexen physischen Systemen zusammenarbeiten.

KAIs Ambitionen reichen über Kampfjets hinaus. Die geplante MC-X Orca soll ein Mehrzweckflugzeug mit einem maximalen Startgewicht von 92 Tonnen werden. Zu den vorgesehenen Aufgaben zählen Transport, Luftbetankung, medizinische Evakuierung, maritime Patrouillen, luftgestützte Frühwarnung und die Zusammenarbeit mit Drohnen. Wenn das Projekt umgesetzt wird, könnte die Produktion bereits 2035 beginnen. KAI sucht derzeit internationale Partner.

Eine Führungskraft von KAI hat das potenzielle Exportvolumen für KF-21 über mehrere Jahrzehnte auf bis zu 800 Flugzeuge geschätzt und Saudi-Arabien sowie die Vereinigten Arabischen Emirate als mögliche Kunden genannt. Diese Ambitionen machen die Integration auch kommerziell relevant: Wer einen Kampfjet in Betracht zieht, könnte zugleich an den Drohnen, Kommunikationssystemen und der Software interessiert sein, die mit ihm zusammenarbeiten.

Flugzeuginspektionen werden zu einem weiteren Testfeld

Die Flugzeuginstandhaltung bietet einen anderen Einsatzbereich für physische KI. Der Begriff bezeichnet künstliche Intelligenz, die über Maschinen in der realen Welt handelt. Statt einen Kampfeinsatz zu fliegen, bewegt sich ein Roboter oder eine Drohne um ein Flugzeug, erfasst Messwerte und hilft dabei, Schäden zu erkennen.

Bei herkömmlichen Außeninspektionen müssen Techniker oft Hebegeräte einsetzen, um Oberflächen direkt zu untersuchen. Ein automatisiertes System kann Drohnen und Bodenfahrzeuge mit Sensoren kombinieren, die ihre Position bestimmen und eine dreidimensionale Karte der Umgebung erstellen. Die Maschinen sammeln dann detaillierte Informationen von verschiedenen Teilen des Flugzeugs.

KI kann diese Daten auf kleine Risse und Bauteilfehler untersuchen. Korean Air setzt physische KI bereits bei Flugzeuginspektionen ein. Die Instandhaltung bildet damit ein praktisches Gegenstück zu den längerfristigen Entwicklungsprogrammen für autonome Flugzeuge.

Das Geschäftsfeld ist als Wartung, Reparatur und Überholung bekannt, kurz MRO. Digitale MRO nutzt Daten und Software zur Unterstützung dieser Tätigkeiten. Einer für die Branche angeführten Marktprognose zufolge soll der Markt bis 2034 von 1,35 Milliarden auf 4,12 Milliarden US-Dollar wachsen und sich damit ungefähr verdreifachen.

Für Fluggesellschaften liegt der Vorteil auf der Hand: Schäden zuverlässig erkennen und dabei Zeit und Kosten für Inspektionen senken. Für Luft- und Raumfahrtunternehmen schafft die Instandhaltung neben dem Bau und Verkauf von Flugzeugen eine weitere Einnahmequelle.

Katastrophenschutz könnte den Einsatzbereich der Technologie erweitern

Korean Air sieht auch an großen Katastrophenorten, etwa bei Waldbränden, eine mögliche Nachfrage. Der geplante Ansatz soll Informationen von Sensoren am Boden, in der Luft und im Weltraum verbinden, um rund um die Uhr nach Anzeichen eines Feuers zu suchen.

Wird ein möglicher Brandherd entdeckt, könnte eine autonome Drohne den Ort anfliegen und versuchen, frühzeitig einzugreifen. Entscheidend wäre, einen kleinen Brand zu erkennen und schnell zu erreichen.

Die Verbindung zur militärischen Entwicklung liegt darin, Beobachtungen zusammenzuführen, Entscheidungen zu treffen und ein Fluggerät zu einer Aufgabe zu dirigieren. Im Katastrophenschutz müssten diese Fähigkeiten in einem anderen Umfeld funktionieren. Im Mittelpunkt stünden dann das Erkennen von Gefahren und die Unterstützung von Rettungsmaßnahmen.

Software und Exportnachfrage werden über den Erfolg entscheiden

Douglas Barrie, Senior Fellow für militärische Luft- und Raumfahrt am International Institute for Strategic Studies in London, zufolge verfügt Südkorea über die industrielle Erfahrung, um die Zusammenarbeit bemannter Flugzeuge und Drohnen voranzutreiben. Zugleich ordnet er die Arbeit neben vergleichbaren Vorhaben andernorts als noch in einem frühen Stadium ein.

Barrie erläuterte den finanziellen Reiz, unbemannte Flugzeuge in einen Streitkräfteverband aufzunehmen:

Jeder Ansatz, mit dem sich die Kampfkraft zu vertretbaren Kosten erhöhen lässt und Systeme zum Einsatz kommen, bei denen höhere Verlustraten akzeptabel sein könnten, ist attraktiv.

Kampfkraft meint die Zahl der Flugzeuge und anderer Mittel, die ein Verband einsetzen kann. Verlustrate bezeichnet die Verluste während eines Einsatzes. Der Vorteil liegt darin, zusätzliche leistungsfähige Flugzeuge zu vertretbaren Kosten einzusetzen, sodass der Verlust einiger von ihnen leichter hinzunehmen ist als der Verlust teurer bemannter Kampfjets.

Kim Kwang-ok, Professor für Luftfahrtmanagement an der Korea Aerospace University, sieht in Verteidigung, unbemannten Flugzeugen und MRO mögliche Quellen stetiger Einnahmen durch langfristige Verträge. Für den Erfolg im Export müssten Unternehmen KI-Technologie an die Bedürfnisse ausländischer Kunden anpassen und auf Veränderungen in der Luftfahrt reagieren, argumentiert er.

Die Gewinnung von Fachkräften mit KI-Kompetenz gehört ebenfalls zu dieser Aufgabe. Südkoreas Unternehmen bauen bereits Flugzeuge und Triebwerke. Die nächste Entwicklungsstufe erfordert zudem Software, die Sensordaten interpretieren, Missionen steuern und Maschinen koordinieren kann. Die geplanten Flugvorführungen und Anwendungen in der Instandhaltung bieten konkrete Möglichkeiten, diese Fähigkeiten zu erproben.

Die wichtigsten Punkte

• KAI will die direkte Steuerung einer Drohne von einer FA-50 aus testen. Zuvor wurde ein Formationsflug vom Boden aus gesteuert.
• Der längerfristige Fahrplan sieht vor, dass eine KF-21 vier Kampfdrohnen und 16 kleinere unbemannte Plattformen koordiniert.
• Korean Air entwickelt mehrere Drohnentypen, arbeitet mit Anduril zusammen und setzt physische KI bei Flugzeuginspektionen ein.
• Hanwha Aerospace entwickelt die Mojave gemeinsam mit General Atomics und verfolgt KI-Anwendungen für den Flugbetrieb und die Triebwerksentwicklung.
• Instandhaltung und mögliche Systeme zur Bekämpfung von Waldbränden erweitern den Einsatz der Technologie über Kampfeinsätze hinaus.
• Die Exportchancen hängen davon ab, Flugzeuge, Kommunikation und KI-Software auf die Bedürfnisse der Kunden abzustimmen.