Обзор беспилотных систем. Часть 1

Пристальный взгляд на то, как с начала столетия беспилотные системы превратились из раритетов, доступных только супердержавам и немногим первым фанатам, в обыденные инструменты, оберегающие от опасности операторов в монотонных, грязных и опасных миссиях.

Этот процесс, впрочем, не является инновацией в чистом виде, поскольку правительство и промышленность стремятся развивать новые возможности, обеспечивающие преимущества над потенциальными противниками. Одним из важнейших аспектов этого является разработка новых гибридных конфигураций, которые ликвидируют неравенство возможностей между общепринятыми категориями беспилотных аппаратов — воздушных, наземных, надводных и подводных.

Карманный БЛА или дистанционно пилотируемый летательный аппарат ручного запуска BLACK HORNET 2 использует тепловизионные микрокамеры, камеры видимого спектра и патентованное ПО для управления полетом, стабилизации и поддержания связи. Микродрон BLACK HORNET массой 18 грамм разработки компании FLIR Systems может оставаться в воздухе до 25 минут в прямой видимости на расстоянии до одной мили на скоростях до 18 км/ч. Он использует CPS-навигацию или визуальную навигацию по видеоканалу и может летать по заранее планируемым маршрутам за счет своего автопилота.

Например, компания БАЕ Systems представила концепцию нового адаптируемого БЛА (AUAV), который в воздухе может переключаться между самолетным и вертолетным режимами в зависимости от целей выполняемой задачи. В то время как существуют множество гибридных БЛА, оснащенных отдельными двигателями для подъема и тяги, а также имеется несколько моделей конвертопланов и даже аппаратов с посадкой на хвост, концепция AUAV имеет довольно серьезные отличия.

Компания представила краткое видео развертывание роя дронов в задаче подавления вражеской ПВО. Оператор ударного БЛА обнаруживает стартовую позицию ракет «земля-воздух» и отдает команду аппарату на сброс контейнера на парашюте, после чего он раскрывается подобно раковине и выпускает шесть беспилотников, которые принимают форму тороида с широкими, слегка суживающимися крыльями с винтами на своих передних кромках. Они соскальзывают вниз по закрепленной в центре контейнера штанге и вылетают в самолетном режиме для поиска и уничтожения своих целей, которые дистанционно управляют пусковыми установками ракет. Распределяя цели между собой, они временно выводят их из строя тем, что является скорее всего струей пены, покрывающей сенсоры.

После выполнения задачи они возвращаются на другую штангу, установленную на башне танка, расположенного на безопасной дистанции. Незадолго до возвращения они переходят полет в вертолетном режиме за счет переворота одного из винтов с передней кромки крыла на заднюю, что заставляет БЛА вращаться вокруг своей вертикальной оси. Затем они замедляются, зависают над штангой и «насаживаются» на нее один за другим. На видео в качестве альтернативы показано также их возвращение таким же способом на всплывшую подводную лодку.

Переход между двумя режимами работы может потребовать адаптивного программного обеспечения управления полетом, тогда как продвинутая автономность позволила бы им адаптироваться к быстро меняющимся ситуациям на будущем поле боя, работать в роевом режиме с целью введения в заблуждение продвинутую ПВО, а также действовать в сложном городском пространстве.

Штанга для запуска и возвращения позволяет адаптируемым БЛА работать с самых разных платформ-носителей в сложной обстановке, с большой вероятностью заполненной людьми, машинами и летательными аппаратами. В компании BAE Systems говорят, что штанга ограничивает боковое перемещение БЛА так, что сильный ветер не может сбить их и поэтому снижается риск нанесения травм находящимся неподалеку людям. Гиростабилизация штанги обеспечивает ее вертикальное положение, даже если машина-носитель стоит на склоне или корабль раскачивается на волнах.

Еще одно перспективное направление — разработка продвинутых систем управления полетом. Например, экспериментальный малозаметный реактивный БЛА MAGMA, о первом полете которого было объявлено в декабре 2017 года. Его главная изюминка — использование уникальной системы выдувания воздуха под высоким давлением вместо движения управляющих поверхностей. Она позволяет не только исключить движущиеся поверхности, которые могут повысить заметность, но также избавиться от сложных механических, гидравлических и электрических систем, необходимых для управления аппаратом в полете.

Экспериментальный малозаметный реактивный БЛА MAGMA

В компании отметили, что эта технология помимо снижения массы, уменьшения стоимости обслуживания и упрощения конструкции могла бы обеспечить лучшее управление, прокладывая путь более легким, менее заметным, более быстрым и более эффективным воздушным судам, как гражданским, так и военным, как пилотируемым, так и беспилотным.

В плане MAGMA, имея дельтовидную форму как у типичных ударных БЛА, включает две технологии, которые используют выдувание воздуха под высоким давлением: WCC (Wing Circulation Control — контроль движения крыльев) и FTV (Fluidic Thrust Vectoring — струйное изменение вектора тяги).

Технология WCC позволяет забирать воздух из двигателя и выдувать его со сверхзвуковой скоростью через заднюю кромку крыла для создания управляющих сил. Подобным же образом технология FTV использует выдуваемый воздух для отклонения газовой струи двигателя для изменения направления полета беспилотника.

Учитывая перспективность этого направления, компания BAE Systems совместно с Университетом Манчестера и при участии государства в рамках долгосрочного проекта «активно изучают и разрабатывают инновационные технологии управления полетом».

Автономный основной боевой танк?

Что касается наземной сферы, то в сентябре прошлого года компания ВАЕ Systems представила свою концепцию будущего безэкипажного основного боевого танка (ОБТ). В соответствии с ней автономная боевая машина поддерживается группами автономных летательных и наземных аппаратов меньшего размера, объединенных в единую сеть, при этом приоритет при принятии решений остается за человеком.

Эти малоразмерные аппараты будут служить в качестве сетевых разведывательных средств и внешним оборонительным периметром для ОБТ, поражая угрозы и атакующие снаряды первоначально традиционными средствами борьбы, включая баллистические системы непосредственного поражения, а затем, когда станут доступны легкие, технологически зрелые системы, оружием направленной энергии, например, высокомощными лазерами.

Как заявили в компании, эти сетевые необитаемые аппараты кроме того могли бы защищать находящихся по близости солдат за счет использования системы идентификации «свой-чужой» и за счет обнаружения и нейтрализации активных угроз и скрытых СВУ.

«Мы уже сделали шаги по разработке машин и систем, необходимых для этой перспективной концепции. — пояснил Джон Падди, главный технолог компании ВАЕ Systems Land. — Наш новый наземный аппарат IRONCLAD разрабатывается для самостоятельной работы в составе боевой группы, и мы также встраиваем беспилотные аппараты в нынешние наземные платформы… Никто не может быть полностью уверен в том, на что будет похоже будущее, но мы точно знаем, что осталось сделать относительно небольшой шаг до обладания флотом автономных аппаратов, обменивающихся ситуационной осведомленностью и, где это уместно, принимающих определенные решения независимо».

По его словам, подобная технология может быть очень интересна корпусу морской пехоты США. который объявил, что хочет получить автономный танк в течение пяти лет; при этом он предположил, что эта программа может быть реализована ускоренными темпами. «Наша задача на данном этапе — меньше внимания технологическому развитию и больше внимания вопросам надлежащего использования автономности на поле боя и вопросам киберустойчивости платформ, исходя из развивающейся природы этой угрозы».

Смена направления

Когда ВМС США поняли, что больше необходима дозаправка топливом в сложной боевой обстановке, чем малозаметный разведывательно-ударный БЛА, то трансформировали программу UCLASS (Unmanned Carrier-Launched Airborne Surveillance and Strike) в программу CBARS (Carrier Based Aerial Refuelling System). Основная цель этой ускоренной программы — увеличить вдвое фактический радиус действия авиакрыла авианосца.

В результате был объявлен конкурс на поставку беспилотного самолета, известного как MQ-25 STINGRAY, который является объектом соперничества компаний Boeing, General Atomics-Aeronautical Systems (GA-ASI) и Lockheed Martin.

Компания Boeing представила малозаметный аппарат под обозначением Т1, напоминающий по внешнему виду ее же опытный БЛА PHANTOM RAY, но, по сообщениям, созданный с чистого листа, после чего незамедлительно начала его наземные испытания.

Компания одновременно и конкурирует и сотрудничает с GA-ASI, которая предлагает аппарат SEA AVENGER, сильно напоминающий другие крупные реактивные БЛА компании. Эта информация подтвердилась в феврале прошлого года, когда в компании GA-ASI рассказали о своих партнерах. Помимо Boeing Autonomous Systems в программе принимают участие компания Pratt & Whitney, которая поставляет коммерческий турбовентиляторный двигатель PW815, UTC Aerospace Systems поставляет шасси, L-3 Technologies систему защищенной спутниковой связи, ВАЕ Systems различное программное обеспечение, включая планирование задачи и кибербезопасность, Rockwell Collins новую сетевую радиостанцию TruNet ARC-210 и моделируемую среду, и компания GKN Aerospace Fokker посадочный крюк аэрофинишера.

Другой претендент, компания Lockheed Martin, предлагает, как предполагается, вариант своего беспилотника SEA GHOST, представленного еще для предыдущей программы UCLASS, хотя информация по этой теме довольно скудна. Компания Northrop Grumman вышла из программы в октябре 2017 года.

Подрывная логистика

Компания Boeing со своим прототипом Cargo Air Vehicle предлагает решение также для других задач, которые могли бы выполнять беспилотные системы. Восьмироторный октокоптер размерами 1,22×4,58×5,5 метра с гибридным электрическим двигателем имеет потенциальную грузоподъемность 230 кг. Первые испытательные полеты этого аппарата были проведены в январе 2018 года.

Восьмироторный беспилотный октокоптер Cargo Air Vehicle

Хотя в компании пока не говорят о специфических военных задачах, там указывают, что эта технология открывает новые возможности в сфере доставки срочных и дорогих товаров и проведения самостоятельных задач в удаленных или опасных районах, которые могли бы включать, например, военные логистические задачи (транспортировка и доставка). По словам Прадипа Фернандеса из партнерской компании HorizonX, опытный образец оснащен новыми аккумуляторами от Boeing, пройдя путь от концепции до летающего прототипа за три месяца.

«Целью является трансформация прототипа в полномасштабную грузовую платформу. Если мы увеличиваем дальность действия и немного грузоподъемность, то мы можем рассчитывать на доставку 115-230 кг в радиусе 10-20 миль. Так вы сможете изменить порядок, который соединяет мир, вы можете изменить способ, которым вы доставляете товары».

На другом конце шкалы скорости компания представила концепцию гиперзвукового (более 5 махов) аппарата, которая могла бы привести к разработке линейки высокоскоростных самолетов, первый из которых мог бы появиться в течение ближайших 10 лет.

«Это одна из нескольких концепций и технологий, которые мы изучаем для гиперзвукового самолета. Эта особая концепция предназначена для решения военных задач, прежде всего разведки, наблюдения и сбора информации и ударных задач».

PREDATOR в противолодочной борьбе

Между тем, компания GA-ASI продолжает расширять возможности известных беспилотных систем, демонстрируя потенциал MQ-9 PREDATOR В в задачах морского патрулирования в общем и борьбы с подводными лодками в частности, когда он, например, во время учений ВМС США в октябре 2017 года обнаруживал и отслеживал подводную активность с помощью данных радиогидроакустического буя.

Развернутые вертолетами буи передавали свои данные на БЛА PREDATOR В, который обрабатывал их. рассчитывал курс цели и затем передавал по спутниковому каналу на наземные станции контроля, находившиеся в тысячах милях от целевого района.

БЛА был оборудован приемником буя от Ultra Electronics и процессором обработки данных от General Dynamics Mission Systems Canada, а также многозадачным радаром LYNX, оптико-электронными сенсорами и приемником системы автоматической идентификации, которая определяет местоположение и отслеживает движение группы судов.

«Эти испытания продемонстрировали способность нашего беспилотника обнаруживать подлодки и обеспечивать сопровождение подводных объектов», -отметил представитель компании GA-ASI.

Это одна из нескольких новых возможностей, продемонстрированных аппаратами семейства MQ-9 за последние несколько месяцев. Другие возможности включают дистанционный запуск и возвращение посредством спутниковой связи, полет продолжительностью более 48 часов в открытом воздушном пространстве и интеграцию приёмника системы оповещения о радиолокационном облучении.

В январе прошлого года компания объявила об успешной демонстрации автоматического взлета и посадки беспилотника с MQ-9B SkyGuardian/SeaGuardian по спутниковому каналу. Поскольку демонстрация также включала рулежку по ВПП, она показала, что отпадает необходимость в размещении наземной станции контроля и операторов на передовой базе, на которой беспилотники развернуты, то есть они могут взлетать с любой подходящей взлетной полосы в мире при минимальном объеме технического обслуживания. Двухдневный полет был совершен в мае 2017 года, а первый полет, беспилотника в открытом воздушном пространстве, одобренный Федеральным управлением гражданской авиации, был совершен в августе 2017 года.

В Великобритании MQ-9B PROTECTOR станет первым дистанционно пилотируемым летательный аппаратом с возможностью взлета и посадки по спутниковому каналу, когда будет принят на снабжение британскими ВВС в начале 2020-х, хотя эта задача может оказаться сложно выполнимой.

Компания General Atomics Aeronautical Systems получила контракт на сумму 81 миллион долларов на программу по британским комплексам MQ-9B PROTECTOR. В соответствии с контрактом будут проверены и испытаны компоненты специфической британской модернизации беспилотников MQ-9B PROTECTOR. MQ-9B является новейшим вариантом многозадачного беспилотника PREDATOR В. Компания дала обозначение своей базовой платформе MQ-9B SkyGuardian, a варианту морской наблюдения — MQ-9B SeaGuardian

В декабре был совершен очередной полет, при этом станция контроля и операторы находились в Центре управления полетов Грей Бьют в Калифорнии, а беспилотник, взлетев с аэродрома Лагуна Арми Аэрфилд в Аризоне, совершил по пути до конечного пункта шесть промежуточных автоматических взлетов и посадок.

В Центре Грей Бьют также были проведена демонстрация работы приемника радиолокационного облучения системы Raytheon ALR-69A, установленной в стандартном подвесном контейнере беспилотника PREDATOR B/REAPER Block 5, которая была протестирована с различными наземными радарами.

«Система ALR-69A обеспечивает улучшенную дальность и точность обнаружения, точную идентификацию в сложной электромагнитной обстановке», — пояснил руководитель программы по Raytheon ALR-69A.

По данным компании, самолет выполнил несколько разных полетных заданий с целью оценки способности приемника соответствовать текущим возможностям борьбы с наземными и воздушными угрозами. Информация с приемника предоставлялась операторам БЛА, позволяя им опрашивать другие бортовые сенсоры для проверки информации об угрозе.

Управляемый по спутниковой связи БЛА HERON

Компания Israel Aerospace Industries (IAI) также работала на рулежкой, взлетом и посадкой по спутниковой связи, после чего объявила, что продемонстрировала эти возможности на примере беспилотника HERON. В IAI сообщили, что успешно протестировали эти возможности в мае 2017 года, проложив путь демонстрационному показу у заказчика в ноябре.

БЛА HERON 1 сингапурских ВВС

Согласно плану этого показа, БЛА HERON взлетевший с аэродрома в центре Израиля, провел в полете несколько часов и приземлился на другом аэродроме на юге страны. Там он был дозаправлен и взлетел для выполнения второй задачи, после выполнения которой приземлился автоматически на родной базе. По данным компании IAI, весь процесс, включая автоматические взлеты и посадки, запуск и глушение двигателя, полностью контролировался со станции управления в центральном Израиле.

Эвакуация беспилотниками

Как и Boeing, компания IAI также работала над автономным винтокрылым летательным аппаратом, способным эвакуировать раненых и транспортировать грузы. В октябре 2017 года было объявлено об успешном завершении демонстрации экспериментального беспилотного вертолета AIR HOPPER высшим армейским чинам и представителям промышленности.

Демонстрация включала две задачи. В первой аппарат воспроизвел перевозку раненого солдата до места забора эвакуационной командой для дальнейшей передачи в госпиталь, передавая во время полета основные показатели состояния организма медицинскому персоналу. Во второй задаче он смоделировал транспортировку припасов изолированной в боевой зоне спецгруппе, куда другим способом невозможно добраться, не подвергая риску военнослужащих.

Экспериментальный беспилотный вертолет AIR HOPPER

AIR HOPPER, базируясь на небольшом пилотируемом вертолете, имеет грузоподъемность 100-180 кг в зависимости от модели. Беспилотник, работающий на автомобильном топливе с октановым числом 95, имеет продолжительность полета два часа и максимальную скорость 120 км/ч. Компания IAI акцентирует внимание на том, что аппарат довольно дешев для закупки в достаточно больших количествах для создания гибкого «реагирующего» парка логистических систем, способного заменить наземные колонны, которые зачастую вынуждены передвигаться по маршрутам, изобилующим минами, придорожными фугасами и засадами.

В компании IAI отмечают, что AIR HOPPER отличается открытой архитектурой, которая может быть легко и просто интегрирована в ряд других платформ. Помимо прочего оборудования в аппарате установлена также система дистанционного контроля и связи с функцией планирования задачи и обновления маршрута в реальном времени. Кроме того, в беспилотнике имеется подсистема смены параметров всего конвоя и обмена данными с другими подобными платформами.

Компания также ведет работы в сфере барражирующих боеприпасов, недавно расширив возможности боеприпасов HAROP и GREEN DRAGON касательно их морского применения.

Барражирующий боеприпас HAROP

HAROP представляет собой барражирующий боеприпас с оптико-электронным/инфракрасным наведением и с оператором в контуре управления. Он предназначен для обнаружения, слежения и уничтожения важных неподвижных и подвижных целей. Его адаптация для применения с боевых кораблях, варьирующихся от патрульных кораблей прибрежной зоны до фрегатов, включает использование новой пусковой установки и модификацию коммуникационной системы.

В компании IAI сообщили, что морской боеприпас MARITIME HAROP вызвал интерес в мире, поскольку является альтернативой более традиционным ракетам «поверхность-поверхность» благодаря таким дополнительным возможностям, как например, сбор информации и большая продолжительность полета, что позволяет оператору выбирать точное время атаки.

Компания также разработала новый корабельный пусковой контейнер и стабилизированную антенну связи для развертывания на кораблях нового, почти бесшумного боеприпаса GREEN DRAGON меньших размеров, который также предлагается для наземного применения. Морской GREEN DRAGON предназначен для вооружения небольших судов, патрульных кораблей прибрежной зоны и патрульных катеров, обеспечивая их системой оружия с радиусом действия 40 км и боевой частью массой 3 кг, которая может барражировать до 90 мин после пуска. Оператор в течение некоторого времени собирает разведывательные данные о целевом районе, после чего может выбрать цель и уничтожить ее. Боеприпас может применяться в районах с интенсивным судоходством по морским и наземным целям. Даже небольшие катера могут принять вращающийся пусковой контейнер с 12 такими снарядами.

Морской беспилотник GREEN DRAGON

Компания Elbit Systems также предлагает новый барражирующий боеприпас SKY STRIKER, который был показан на выставке в Париже, Подобно GREEN DRAGON он оснащен электродвигателем для снижения акустической сигнатуры, но может развить достаточную скорость, чтобы пролететь дистанцию «десятки километров за несколько минут». Боеприпас может барражировать над заданным районом до двух часов, в течение которых оператор может захватить и атаковать выбранную цель боевой частью массой до 10 кг.

Система контроля достаточно гибка, чтобы можно было атаковать цели с любого направления по крутой или настильной траектории, при этом боеприпас может возвратиться к месту запуска и безопасно приземлиться в случае отсутствия подходящей цели.

Продолжение следует…

/Alex Alexeev, topwar.ru/