U-2のアビオニクス近代化が、指揮管制任務への道を切り開く
米空軍の高高度偵察機U-2Sは、幾度となく無人機による更新が検討されたが、このたびアビオニクスの全面的なアップグレードが行われることになった。ロッキードマーチン社によると、これにより性能向上だけでなく、米空軍が強く推進している発展型戦闘管理システム（Advanced Battle Management System (ABMS)）指揮管制計画の中核としての役割を担うことになる。
空軍が5,000万ドルを投じて実施する、このロッキードマーチン社のスカンクワークス部門によるAvionics Tech Refresh (ATR)アップグレード計画は、2025年度にかけて実施される広範なアップグレード計画における最新の部分だ。これは古くから情報収集・監視・偵察任務を担ってきたU-2の戦略的・戦術的役割をより拡大させるという、空軍の方針転換を支えるものとなる。また、 空軍は無人機RQ-4グローバルホークを補完する形でU-2Sを運用し続けることも決定した。これもU-2Sを無人機で更新するという過去の方針を覆すものだ。
ロッキードマーチン・スカンクワークス部門のU-2プログラム責任者・Irene Helley 氏はこう語る。「我々はU-2に新たな命を吹き込もうとしている。大半の機体は80年代後半から90年代にかけて製造され、平均飛行時間は17,000時間程度だ。つまり機体寿命の80％程度が残っていることから、まだまだできることはたくさんある。」
同氏はこのアップグレードを「役割をより拡大させるためのものだ」とも述べ、「我々は2000年代初頭以来、ほとんど見直されていないアビオニクスを全面的に刷新する」と付け加えた。
同社によると、刷新されたアビオニクスはより強化された作戦能力と、今後実施されるより広範なアップグレードを下支えするものになるという。関係者間でDragon STAR (Sensors Technology and Avionics Refresh)と呼ばれる、この長期的なアップグレード計画には、さらなるセンサー技術の追加やシステム更新が含まれている。
アビオニクス刷新の核となるのは「現在装備されているアビオニクス用プロセッサは製造元が減少しており、その更新だ」と語るのは、U-2近代化計画担当マネージャー・Sean Thatcher 氏だ。代替品を見つけることは「アビオニクス刷新に必要なコンポーネントを見つける第一歩だ」とも付け加えた。
他の主要な構成品としてはミッションコンピュータが挙げられる。「これは実はU-2に新たに搭載されるもので、これが同機の役割そのものを拡大することにつながる」とThatcher 氏は語った。
また「このミッションコンピュータは空軍のオープンミッションシステム（OMS）規格に基づいて設計され、これにより陸海空およびサイバーの各領域で、様々なセキュリティレベルの情報の統合を可能とする。「我々はシステム全体でOMS規格を採用するため、あらゆる情報を同じネットワークに乗せることができる。独立した小さなシステムで運用するよりも、相互のコミュニケーションにより広範なシステムがより幅広い能力を持てるようになる。」とも述べた。
同社はこのアップグレードが通称「アインシュタインの箱」と呼ばれる同社製システムEnterprise Mission Computer 2 (EMC2)を含んでいることを明らかにしている。これは2017年中盤に行われた演習で、改修されたU-2により発展型戦場通信システムのデモンストレーションとしてテストされたものだ。当初、これはアビオニクス処理装置にプラグアンドプレイ方式で接続されるシステムと説明されていたが、実際は動的な作戦再立案機能やISRおよび電子戦能力を統合したシステムになっている。
今回の改修では、コクピット計器のタッチパネル化も実施される。「同じ面積でパイロットがより多くを見て、より多くのことを行えるように、画面の高解像度化も行う。」「高解像度化に加え、一部でタッチ入力も可能になる。その他のコクピット内システムについても、現代の水準にアップグレードできないか探っているところだ」とThatcher 氏は語っている。
ソフトウェア制御による画面表示の切り替えにも焦点が当てられており、Thatcher 氏も「パイロットは現代の旅客機に見られるような、地図やその他の情報へのアクセスが可能になる」と述べた。ディスプレイシステムの開発メーカーはまだ明らかにされていない。
U-2Sのコクピットが近代化されたのは、2007年に実施された偵察用アビオニクス整備性プログラム（Reconnaissance Avionics Maintainability Program ）が最後だ。アビオニクス処理装置に加え、3枚の6×8インチ多機能ディスプレイ、セカンダリフライトディスプレイ装置、そしてECMとレーダー警戒装置（RWR）を統合するBAEシステムズ社製ALQ-221発展型防御システムの搭載もアップグレードに含まれていた。
Helley氏は、強化されたディスプレイによりパイロットは「より早く情報を収集、反応し」「より多くの情報に基づいた、より良い判断ができるようになる」と述べた。この近代化の一部は複数の戦術データリンクとの接続/通信機能を含んでおり、第4・第5世代戦闘機とはリンク16など、F-35とは高速切替式指向性発展型データリンク、F-22とは低被探知/低妨害空中データリンクが使用可能だ。これらは相互に互換性がないにも関わらず、U-2SはEMC2を用いることでこれら全てと通信することができる。
このATRアップグレード計画により、高高度飛行に対応するU-2を米空軍のABMSネットワーク構築のカギとなる存在に押し上げようとしている。ロッキードマーチン社はU-2にその役割を与えようというビジョンを数年にわたり抱いていた。ABMSは当初「空中戦闘管理システム（Airborne Battle Management System ）」と呼ばれていたが、今ではその「A」は「発展型（Advanced）」の頭文字となり、陸・海・空・宇宙における、陸軍・海軍・海兵隊部隊との包括的なデータのやり取りをしたいという空軍の野望を象徴している。出資を受けたスカンクワークスがU-2のアビオニクス初期改修を始めた今、ロッキードマーチン社は同社の迅速な開発努力がABMSの早期テストおよび配備に重要な役割を果たすことができると考えている。
「JADC2 (統合型全領域指揮管制、joint all-domain command and control) の将来については多くの話題がある」とHelly氏は述べる。「それはコンセプトからそのままデモンストレーションを行い、そこから数年ではなく数ヶ月で配備させられるという我々の能力を示すにあたり、U-2は完璧なテストベッドだ。このAvionics Tech Refresh (ATR) 計画により、我々は空軍で最初のOMS準拠機を開発した会社になる見込みだ」とも述べた。
Helly氏は、アップグレードされたU-2は「2030年のプラットフォームがどんなものになるのか見せてくれるテストベッド車両のようなものだ」「これら新技術のリスクを低減すると同時に、現在行われている海外での作戦にも貢献する」と語った。ロッキードマーチン社は2021年中盤には先行機を配備し、全機改修は2022年初頭に着手することを目指している。
Dragon STAR 計画のより先の部分を見ると、ATR計画は「機首に装備する次世代型のレーダーや電子光学/赤外線センサー類の搭載を橋渡しするものだ」「同時に、SIGINT能力についても早く導入できないか探っている」とThatcher氏は語る。複数の戦術データリンクを相互接続する「空中のゲートウェイ」に加え、このアップグレードは「視界内/視界外の既存データリンクに用いられる帯域幅の拡大も検討している」とも述べた。
これら改修項目の多くは、すでに進行中または計画中だ。主監視用レーダーであるレイセオン社製ASARS-2B改修型の飛行試験は2021年に開始予定だが、すでに空軍は2022年度に予定されている、さらなるアップグレード版であるASARS-2Cの提案依頼を出す見込みだ。-2C仕様では、-2Bで導入されたAESA式アンテナの性能をフルに発揮できるレーダープロセッサのアップグレードが含まれている。
2月には、空軍・ロッキードマーチン社・コリンズエアロスペース社がSenior Year Electro-Optical Reconnaissance System (SYERS) の最新型である、SYERS-2Cの飛行試験および配備が完了したことを発表している。一方、ノースロップグラマン社はU-2にサイバーセキュリティとシステム強化をもたらす空中信号情報搭載システム（Airborne Signals Intelligence Payload system） のアップグレードを行っている。このアップグレードには、BAEシステムズ社製ALQ-221発展型防御システムの改良も含まれている。
Thatcher氏は、最近空軍研究所で開発された、再設定が可能なセンサー/通信機能を備えたポッド「Agile Pod」を例に挙げ、「現場の兵士のニーズに合わせ、迅速に新たな作戦能力を付加できる『アジャイルポッド』の搭載も検討している」とも述べている。
この全体的なアップグレード計画には、将来的な精密ナビゲーションおよびタイミング（precision navigation and timing）能力の向上も含まれる。現在、U-2のパイロットにはGarmin社製D2 Charlie腕時計が支給され、そのGPS/GNSSにより測位された現在地およびウェイポイント情報を用いて機上の航法装置を補完している。とはいえ、短期的には、ナビゲーション能力の向上はコクピット計器の更新による地図表示の充実化に留まるだろう。
他にも長期的な改修として、天測航法装置の追加、既存の慣性航法装置とGPSの更新も計画されている。Thatcher氏は「機体に搭載されていない装置にパイロットが依存する状況をなくすためにも、このような能力を機体に統合することも当然検討している。」「これは腕時計が不要になるとか、念のため残す必要すらなくなるという話ではない。とはいえ、この優れたナビゲーションおよびタイミング能力をU-2に搭載することで、そのデータを機内システムと共有できるようになることが究極的な目的だ」と語っている。
これら作戦面に関わるものだけでなく、機体の耐久性、ヘルメットおよび完全与圧服、Universal (従来はUnmanned) Aerospace Systems Command and Control Standard Initiative規格への準拠といった改修も行われる。さらにその先、一部機密のものも含めた改修も予定されている。「パートナーと共に他にもいくつかの近代化作業を進めているが、それらはまだ初期の計画段階だ。まだ詳細を説明できる段階ではなく、その中には最後まで秘密のものもあるだろう」とHelly氏は述べた。
U-2Sの作戦能力を拡大することは、このプログラムを形成する3つの戦略目標のひとつだ。もうひとつは「近代化改修により、我々の開発・生産能力を拡大することだ」とHelly氏は語り、残るひとつはU-2部隊の拡大だ。「我々はPDM（定期補給所整備、Programmed Depot Maintenance）のペースを上げる形で作業を進めており、同時にある1機を部隊に戻す作業も行っている」とも述べた。これは80-1099号機のことを指している。この機体は2008年にUAE(アラブ首長国連邦)のアフ＝ダフラ空軍基地で地上事故を起こした単座型の機体だ。この機体と、4機の複座型練習機を含め、アップグレード版U-2は31機となる。
Helly氏によれば「ちょうど80-1099号機が施設内に搬入されたところで、まずは損傷部分の修理から着手する」とのことで、「修理作業は来年を通じて実施され、そのまま定期補給所整備に入る。部隊への配備は2022年を見込んでいる」と付け加えた。
以上は、Guy NorrisがAviation Week & Space Technologyに書いた記事。Aviation Week & Space Technologyに書をもっと知りたい場合、こちらをクリックして下さい。
After shrugging off the recurring threat of replacement by unmanned systems, the U-2S is poised for a comprehensive avionics upgrade that Lockheed Martin says will position the spy plane for follow-on capability enhancements and a new lease on life at the heart of the U.S. Air Force’s ambitious Advanced Battle Management System (ABMS) command and control plan.
The Air Force’s $50 million investment in Lockheed Martin Skunk Works’ Avionics Tech Refresh (ATR) upgrade forms the latest part of a broader update plan funded through fiscal 2025 and underpins the service’s renewed intent to grow the strategic and tactical roles of the venerable intelligence, surveillance and reconnaissance (ISR) platform. It also confirms Air Force plans to keep the U-2S in service as a complement to the unmanned Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk, reversing earlier moves to sunset the fleet.
“We’re really breathing new life into the capabilities of this platform,” says Irene Helley, U-2 program director for Lockheed Martin Skunk Works. “Most of these jets were being built in the late 1980s and ’90s and have only averaged about 17,000 flight hours, so [they] have about 80% of their airframe life remaining and still have so much more to give.”
The upgrade is “about growing the mission,” Helley adds. “We are revamping all of the avionics [in a] system [that] really hasn’t been revisited since the early 2000s.”
Lockheed says the updated avionics system provides the backbone for enhanced mission capabilities and will build a bridge to a wider series of follow-on upgrades. Internally called Dragon STAR (Sensors Technology and Avionics Refresh), this broader long-term initiative also includes additional sensor technology and systems updates.
The core of the avionics suite update is “a replacement for the existing avionics processor, which is experiencing a lot of diminishing manufacturing sources,” says Sean Thatcher, U-2 modernization program manager. Finding a replacement “is really the genesis from where the ‘tech refresh’ components came in for the aircraft,” he adds.
Other key elements include a mission computer, which “is actually a new addition to the U-2, and that’s really what starts to grow the mission itself,” Thatcher says.
The mission computer is designed to the Air Force’s open mission systems (OMS) standard, which will enable the aircraft to integrate at various security levels with systems across air, space, sea, land and cyber domains. “We’re taking the OMS standard throughout the entire suite, so everything will be able to ride within the same network. Instead of being federated and their own little system, they’ll now be able to communicate with one another to allow that broader system to be much more capable.”
Lockheed confirms the upgrade incorporates the Enterprise Mission Computer 2 (EMC2), a company-developed system nicknamed the “Einstein Box” that first publicly emerged in mid-2017, when it was tested on a modified U-2 taking part in demonstrations of advanced battlefield communications systems during a training exercise. Originally described as a “plug-and-play” system that bolts on to the avionics processor, the EMC2 also incorporates wider capabilities including dynamic mission replanning, ISR and electronic warfare capabilities.
The update also includes modern touch screen cockpit displays. “We are making those displays higher resolution for the pilots to see more and do more within the same physical area,” says Thatcher. “They will have a higher pixel resolution as well as add some touch playing abilities. And we are also looking at upgrading other cockpit systems, to bring it up to a more modern standard.”
There also will be a focus on software-driven display changes, he adds. “Pilots will be able to have more interaction with maps and other information that you would see in a modern jetliner.” The provider of the display system has not yet been announced.
The U-2S cockpit was last modernized under the Reconnaissance Avionics Maintainability Program, which was completed in 2007. As well as providing a new main avionics processor, three 6 X 8-in. multifunction displays and a secondary flight display system, the upgrade also included a BAE Systems ALQ-221 advanced defensive system that incorporated both electronic countermeasures and radar warning receivers.
Helley says the enhanced displays will enable pilots to “collect data and respond faster” as well as “allow them to make better and [more] informed decisions.” Part of this will include communicating and connecting with both fourth- and fifth-generation aircraft via multiple tactical data links such as Link 16, the F-35’s fast-switching narrow directional multifunction advanced data link and the F-22’s low-probability-of-detection and low-probability-of-intercept inflight data link. Given that none of these data links are compatible, the U-2S will communicate with all versions through the EMC2.
The ATR upgrade puts the high-altitude-capable U-2 on the path toward providing the Air Force with a key node in the service’s ABMS network construct, a vision that Lockheed Martin has been steering the aircraft toward for several years. Originally conceived as the Airborne Battle Management System, the “A” now stands for “Advanced” and embraces a more comprehensive Air Force ambition to share data with and between Army, Navy and Marine Corps assets across land, sea, air and space domains. Now, as the Skunk Works begins funded work on the initial U-2 avionics modification, Lockheed also believes the company’s ability to fast-track development efforts could play a key role in early test and deployment of the ABMS.
“There’s so much talk about what the future holds for JADC2 (joint all-domain command and control),” Helley says. “Because of our ability to take the concept straight to demonstration—and then to have the capability in the field in months, rather than years—the U-2 has really become the perfect testbed to prove out those capabilities. With this avionics tech refresh effort, we’re looking to be the first fully OMS-compliant fleet out there in the Air Force today.”
The upgraded U-2 “really is going to be kind of a testbed truck for whatever those future platforms of 2030 will look like,” Helley says. “It will be able to buy down the risk of those technologies and also serve the warfighter in today’s mission abroad.” Lockheed aims to field an interim capacity beginning as early as mid-2021 and hopes to begin the whole fleet modification effort in early 2022.
Looking further ahead under the Dragon STAR plan, the ATR “bridges the way for the U-2 mission to add in next-generation sensors such as a radar or electro-optic/infrared sensor up in the nose,” Thatcher says. “We are also looking at opportunities for Sigint [signals intelligence] to be able to come in rapidly.” In addition to providing a “gateway in the sky” for tactical data links, he adds the upgrade plan “will also look at increasing the bandwidth that can go over some of the existing links as well, both on the line-of-sight and beyond-line-of-sight links.”
Many of these elements are either already underway or in planning. Flight tests of the first production version of the upgraded Raytheon ASARS-2B primary surveillance radar are due to start in 2021, although the Air Force is expected to issue a request for proposals for the follow-on ASARS-2C upgrade in fiscal 2022. The move to the -2C standard will involve upgrading the radar processor to exploit the full potential of the active, electronically scanned array antenna being introduced with the -2B.
The Air Force, Lockheed and Collins Aerospace also announced in February that flight testing and deployment of the latest variant of the Senior Year Electro-Optical Reconnaissance System (SYERS) sensor, SYERS-2C, has been completed. Meanwhile, Northrop Grumman is upgrading the Airborne Signals Intelligence Payload system that flies on the U-2 to provide cybersecurity and systems enhancements. Improvements to the BAE Systems ALQ-221 advanced defensive system are also included in the upgrade.
“We are talking about being able to host agile pods that give new mission capability at a rapid pace to support any given warfighter needs that come up,” Thatcher adds, referencing systems such as the recently developed Air Force Research Laboratory Agile Pod—a reconfigurable sensor and communications payload system.
The overall upgrade plan also addresses improvements to the aircraft’s future precision navigation and timing (PNT) capability. U-2 pilots are now being given Garmin D2 Charlie wristwatches that provide location and waypoint positioning information based on GPS and Global Navigation Satellite System signals to augment the aircraft’s navigation systems. However, for the near term, navigation enhancements will include improved map displays as part of the cockpit avionics upgrade.
Other, longer-term changes are planned, including adding a star-tracking system and replacing the current inertial navigation and GPS system. “We are definitely looking at being able to provide that [capability] into the backbone of the aircraft, too, and to not have the pilots need that reliance upon other technologies,” Thatcher says. “That’s not to say that they would ever get rid of [the wrist watch] or not want to have it as a comfort zone. But we ultimately want to have [enhanced navigation capability] baked in as the ultimate PNT source for the U-2, and also to have the ability to share that data with the other systems that are onboard the aircraft.”
Along with these operational improvements, other upgrades are in the works to address obsolescence concerns with airframe sustainment, the helmet and full-pressure suit, and Universal (formerly Unmanned) Aerospace Systems Command and Control Standard Initiative standards compliance. Beyond this, more upgrades—some of them secret—are planned, says Helley. “There are a number of other refresh modernization efforts that we are working on with our affiliates, but right now we’re still in the early planning phases of those efforts. We are not quite to the place where we can talk about them in greater detail, and a number of those items will probably remain on the classified side of the fence,” she adds.
Expanding U-2S mission capability forms one of three strategic program goals for the airframe, Helley says. “For the modernization, we’ve been growing our engineering and manufacturing team.” Another is growing the fleet. “So we’ve been working in ways to increase the rate at which we do PDM [programmed depot maintenance], as well as introducing another tail number back into the fleet,” she adds, referring to the refurbishment of tail number 80-1099. That aircraft is a single-seat model that was damaged in an August 2008 ground accident at Al Dhafra airbase, in the United Arab Emirates. Together with the rebuilt aircraft and four two-seat trainers, the planned upgraded fleet will number 31 aircraft.
“They recently loaded that tail [1099] into the main tool, which begins the main rework on the areas that were damaged,” Helley says. “So the restoration processes will be worked on over the next year. It will be immediately followed by program depot maintenance, and they’re anticipating a return to service as early as 2022.”