Солдатские наушники должны работать в самых суровых условиях, обеспечивая поддержку и соответствуя особым потребностям солдата. Вооруженные силы имеют комплексные потребности в тактических гарнитурах, которые включают не только способность обеспечивать четкую связь, но также защищать уши от слишком громкого шума.
Головные телефоны также должны быть совместимы с другим оборудованием, например, шлемами, работать в сложных условиях (жара, холод, влажность и пыль) и интегрироваться с различными системами связи платформы.
Старое и новое
Столь большое число требований делает проблематичным производство тактических гарнитур, которые полностью бы обеспечивали потребности солдат и при этом не являлись бы обременительной частью снаряжения. Рынок подобного оборудования может быть поделен между традиционными наушными вариантами и более новыми внутриканальными (внутриушными) устройствами.
Все существующие телефонные наушники состоят из трех основных компонентов: два телефона с чашкой и амбушюрой, соединенные идущей вокруг головы перемычкой, которые позволяют слышать передаваемые и задерживать нежелательные звуки снаружи; микрофон с фильтром для задержки слишком громкого шума; и кабель, соединяющий гарнитуру с радиостанцией или другим аудиоустройством.
Во внутриушных устройствах используется небольшой вкладыш, который вставляется в ухо подобно коммерческим наушникам. Однако, в состав такой гарнитуры также входит микрофон, соединенный кабелем с радиостанцией на груди.
Военнослужащий армии США получает информацию по гарнитуре о передвижениях своих солдат во время боевой подготовки в Латвии
Мэтью Хеменез из компании Silynx, разработчика и производителя гарнитур, сказал, что до сих пор на рынке преобладают наушные гарнитуры. Хотя до сих пор эти устройства продолжают технически совершенствоваться, например, за счет продвинутых противошумовых фильтров, сложно сделать входящий звук много чище, чем он уже есть сейчас.
По его мнению, «основные изменения» происходят на уровне приложений, при этом солдаты видят преимущества внутриушных устройств по сравнению с наушными. Он также считает, что наушные гарнитуры «должны рассматриваться сегодня как неприемлемые устройства».
Его аргумент заключается в том, что предлагаемые сегодня солдатам баллистические шлемы с высоко обрезанной тульей специально «заточены» под использование наушных гарнитур, поскольку необходимо обеспечить пространство для телефонов. Хеменез отметил, что военные вместе с промышленностью решили исключить 25% защиты, которую стандартный баллистический шлем обеспечивает, чтобы можно было использовать наушные гарнитуры, это «едва ли является компромиссным решением».
Довод, выдвинутый им, заключается в том, что гарнитуры должны разрабатываться под основную платформу, то есть шлем, и что изменения конструкции шлема для соответствия наушной гарнитуре представляют собой «частичную оптимизацию».
Соглашаться не соглашаться?
Производители существующих наушных гарнитур с такими доводами категорически не согласны. По мнению Эрика Фэллона из компании 3М Peltor, внутриушные решения могут носиться только небольшие периоды времени, после чего становятся некомфортными и, «если его вытащить, то уже сложно вставить обратно в отличие от наушных устройств».
Он сказал, что опыт эксплуатации наушных изделий гораздо богаче и что спецназ ВМС США и отряд Дельта «в массе своей любят их». Хотя он признал, что некоторые командиры «без опыта» считают, что внутриушные системы — это перспективный путь, он видит единственно возможное их использование в случаях, когда необходима очень большая скрытность и солдаты должны быть малозаметны.
Крис Мур из компании Revision Military, выпустившей в 2017 году новое наушное устройство Sensys ComCentr2, сказал, что внутриушные устройства являются относительно новым предметом снаряжения. Корпус морской пехоты (КМП) США принял эти устройства с макроглубоким вкладышем на снабжение только в 2009 году; закупленные более 40 тысяч штук так и не были развернуты в подразделениях.
По мнению Хеменеза, прогресс в сфере внутриушных изделий делает их более надежными. Он сообщил, что компания Silynx не использует технологию костной проводимости для своих микрофонов. Этот подход использовался некоторое время для внутриушных гарнитур, но здесь необходимо точное размещение вкладыша в особой части уха, где есть хрящевой выступ, с тем, чтобы могли передаваться голосовые вибрации.
Он заметил, что они могут стать для солдат проблемой, поскольку в случае смещения или удаления вкладыша из этой зоны связь прекращается. В качестве альтернативы костной проводимости компания Silynx использует микрофон во вкладыше. Это означает, что гарнитуру можно перемещать без нарушения связи, при этом подобное решение позволяет слышать шепот гораздо более отчетливо, чего нельзя сказать об устройствах на основе костной проводимости, у которых с этим имеются проблемы.
Критические замечания Хеменеза касательно наушных гарнитур таковы: они добавляют 0,5 кг к массе шлема; в жаркую погоду с закрытыми ушами очень некомфортно; и они прикреплены к шлему и, если его снять, то солдат остается без связи. Он добавил, что если солдат использует защиту глаз или очки, тогда дужки, проходящие за ушами, могут нарушить герметичность вкладыша и быстро ухудшить защиту от шума.
Гарнитура ComCentr2 управляется интуитивно с помощью простого ручного устройства
Следовательно, задачей таких компаний, как Silynx, является предоставление веских аргументов в пользу использования внутриушных гарнитур, но до сих пор реакция военных на это была смешанная. Хеменез считает, что это связано с предпочтениями разных поколений. Более возрастные солдаты, традиционно использовавшие наушные гарнитуры, как правило, предпочитают эти устройства и поэтому вряд ли выберут новый элемент снаряжения, который считают некомфортным.
Он сослался на программу американской армии 2013 года, в соответствии с которой для тестирования было закуплено небольшое количество внутриушных устройств с перспективой увеличения объемов закупок для всех пехотных подразделений. Впрочем, Хеменез заметил, что, по сути, программа была скорее «экспериментальной» и после трех месяцев от нее отказались.
Он сравнил эту реакцию с реакцией правоохранительных органов, у которых нет проблем с внутриушными системами, поскольку полиция и другие структуры не имеют подобного опыта использования наушных гарнитур и поэтому не считают внутриушные аналоги некомфортными: «Дело в восприятии. Шлемы и наушные гарнитуры также некомфортны, но это другой тип дискомфорта».
Мур согласился, что восприятие важно и «прогрессивные люди делают лучшую работу, пользуясь внутриушными устройствами, а люди, которые очень не любят изменений, даже не хотят слышать об этом». По его мнению, из-за расхождений во мнениях военные пытаются пробовать оба варианта с тем, чтобы личный состав мог выбирать».
Дело стронулось с места с выпуском двух запросов информации по слуховым устройствам. Первый по комплекту Communications Accessory Suite-Land выпущен армией в июне 2017 года, а второй по устройствам Hearing Enhancement Devices выпущен КМП США в сентябре 2018 года.
С целью наиболее полного соответствия потребностям этими запросами предусматриваются наушный и внутриушной варианты. Можно сказать, что мировоззрение потихоньку начинает меняться и все больше военных признают возможности, которые дают внутриушные устройства. Впрочем, будут ли в рамках официальной программы закуплены эти изделия в больших количествах для армии и морской пехоты, пока не совсем ясно.
Стать первым
В то время как регулярные армии довольно неохотно принимают на вооружение внутриушные решения, силы специальных операций уже довольно давно пользуются этими устройствами. Хотя семейство наушных гарнитур Comtac III компании 3М Peltor несомненно является одним из самых популярных решений и ими пользуются спецподразделения многих стран, внутриушные варианты в последнее время завоевывают все большую популярность.
Хеменез сообщил, что австралийские, британские и американские ССО здесь являются лидерами и что британцы уже более десяти лет используют изделия фирмы Silynx. «Эти спецподразделения полностью поменяли свое мировоззрение, чего нельзя сказать о других странах».
Фэллон отметил, что наушные гарнитуры могут использоваться практически в любых условиях, во всех средах, от воздуха и воды до пустыни и пыли; они достаточно надежны для большей части операций. Это привлекает специальные силы, поскольку подобные устройства могут использоваться, например: для обмена сообщениями с экипажем самолета, во время прыжков с парашютом, при плавании в воде (глубина до 20 метров), на пляжах и другой песчаной местности.
Он добавил, что наушные варианты включают крепление телефонов к направляющей на шлеме с обрезанной тульей с тем, чтобы не перебрасывать перемычку вокруг головы. Это позволяет при необходимости их сдвигать для проветривания околоушного пространства.
Впрочем, как и в случае с внутриушными изделиями компании Silynx, фирма 3М также имела проблемы с методиками тестирования своих наушных изделий и поэтому отказалась от них. Фэллон отметил, что все сводилось к проблеме шлема; некоторые солдаты при использовании гарнитуры носили шлемы неправильного размера, объясняя это дискомфортом.
«Американские военные прошли определенный путь, чтобы понять, как важен шлем для солдата, особенно, если вы добавляете устройства к этому шлему, -заметил Фэллон. — Обычные подразделения не откажутся в ближайшее время от шлемов с высокой тульей, поскольку акцент делается на противопульной защите».
Солдат разговаривает по гарнитуре, сидя в бронемашине М1126 Stryker
Вопрос защиты
Впрочем, в связи с тем, что обычные вооруженные силы становятся более технически продвинутыми, повышается и приоритет средств связи.
Фэллон также назвал защиту органов слуха одной из ключевых задач, добавив, что Департамент по делам ветеранов потратил полтора миллиардов долларов на решение проблем со слухом бывших военнослужащих. Система защиты слуха в гарнитурах должна справляться с переходом от очень тихих сценариев к экстремально громким, а также с внезапными событиями, с которыми сталкиваются солдаты в боевых условиях.
Например, отделение при патрулировании в Афганистане может провести несколько дней в очень тихой обстановке и в этом случае нет никакой необходимости в защите слуха. Впрочем, во время боестолкновения очень быстро становится шумно, особенно при использовании такого вооружения, как например, ручной гранатомет АТ4, громкость выстрела которого достигает 180 дБ, «при этом оно может негативно повлиять на органы слуха, порой до конца жизни». Фэллон добавил, что нужно понимать «аудиопотребности, поскольку они сложны и должны включать периоды тишины».
Тем не менее, шум разного типа воздействует по-разному и при этом шум взрыва оказывает не самое негативное влияние на слух. Установившийся длительный шум, создаваемый машинами, самолетами, двигателями и генераторами, оказывает гораздо большее негативное влияние из-за своего постоянства и продолжительности.
Как пояснил Фэллон, во время стрельбы создается пиковое давление, которое длится менее секунды. Постоянный же шум может повредить органы слуха уже при громкости более 85 дБ; например, шум от бронеавтомобиля HMMWV может быть на уровне 100 дБ, а вертолета СН-47 Chinook на уровне 125 дБ. Это более вредно, чем взрыв громкостью 140 дБ, выстрел из винтовки М4 громкостью 164 дБ или даже выстрел из гранатомета АТ4.
Тактические гарнитуры обеспечивают защиту органов слуха двумя способами. Первый способ электрический, микрофоны в гарнитуре получают и усиливают шум для пользователя. При этом ограничивается любой звук громче 82 дБ. Второй тип — пассивная защита с использованием амбушюр вокруг уха для наушной гарнитуры и вкладыша для внутриушной гарнитуры. Фэллон отметил, что внутриушные устройства могут обеспечить лучшую пассивную защиту с более высоким шумопоглощением, но наушные устройства до сих пор соответствуют всем требованиям.
Мур сказал, что военное командование хочет переходить к внутриушным гарнитурам из-за лучшего одноуровневого затухания (один набор ушных вкладышей).
Европейский закон по защите органов слуха EAR352 определяет характеристики ушных вкладышей от постоянного шума на низких, средних и высоких частотах. «Ушные вкладыши показывают в тестах лучшие результаты, чем наушные гарнитуры, но большие проблемы возникают в случае их длительного использования». После четырех часов ношения уши начинают болеть, в то время как наушные устройства можно носить длительное время.
Военнослужащий Национальной гвардии США смотрит в дисплей гарнитуры тренажера виртуальной реальности Dismounted Soldier Training System
Время для технологий
Впрочем, глядя на перспективу, Мур сказал, что до сих пор имеется пространство для развития головных гарнитур. Он заметил, что такие устройства, как Comtac от 3М Peltor и им подобные, являются аналоговыми и пока они «выполняют свою работу», есть время для создания новых продвинутых устройств.
«За последние 10 лет рынок внутриушных устройств принес много технологий в сферу наушных гарнитур», — сказал он. Это конечно же цифровая электроника, которая необходима при производстве внутриушных систем. При этом Мур отметил, что она никогда не внедрялась на рынке наушных систем и именно в этом компания Revision видит недостаток своей гарнитуры ComCentr2.
Что касается защиты слуха, компания Revision включила систему быстро шумоподавления в свою гарнитуру, когда генерируется обратная волна слышимому шуму с целью активного частичного гашения. «Мы смогли интегрировать эту систему в гарнитуру, что дает огромное преимущество в низкочастотном спектре, — заметил Мур. — Мы получили определенные результаты в лаборатории и можем предложить снижение шума в децибелах вдвое для низкочастотной пассивной гарнитуры, а это очень хороший показатель, так как децибел — это логарифмическая величина».
Компания Revision также использует в гарнитуре процессор цифровой обработки сигналов, который использует алгоритмы для подавления шума. Это позволяет действовать в более широком спектре шумовой обстановки, чем если бы передача сигнала шла напрямую на радиостанцию по стандартному кабелю.
Также существует преимущества касательно повышения уровня владения обстановкой. «Что нам позволит сделать цифровая электроника, так это существенно уменьшить размеры микросхем и значительно повысить точность воспроизведения при большем количестве микрофонов».
Вместо всего двух направленных вперед микрофонов, записывающих шум и проигрывающих его на динамики, имеется еще два микрофона направленных назад. При использовании цифровой обработки и соответствующих фильтров это позволяет пользователю различать передние и задние шумы.
Мур сказал, что уровень ошибки «фронт-тыл» во внутриушных и наушных устройствах — особенно в последних, поскольку они дальше расположены от уха — может составлять до 40%, поскольку звуки, идущие спереди и сзади, смешиваются. «Вы думаете, что что-то перед вами, а оно оказывается сзади вас».
«Эту ошибку «фронт-тыл» вы никоим образом не можете иметь на поле боя, так как она сильно сбивает с толку и путает пользователя. Вот почему мы внедрили задние микрофоны с целью доведения этой фронтально-тыловой информации до пользователя». Вот почему, по его мнению, необходимо достичь надлежащей 3Д-звуковой ситуационной осведомленности, хотя большинство конкурентов будут иметь два передних микрофона, а некоторые всего один.
Расширение трехмерных аудиовозможностей заключается в создании пространственного разделения; именно это компания Revision позиционирует как преимущество, которое выгодно отличает ее изделия от изделий других производителей. Эта функция позволяет пользователю слушать несколько переговоров одновременно, а затем переключаться на более важный — точно так же уши могут выборочно блокировать одни разговоры, ведущиеся поблизости, и лучше понимать другие.
«Будущие командиры будут иметь до четырех подключенных одновременно радиосетей. Система JTACS имеет четыре сети, работающие одновременно, с разными именами, разным оборудованием и людьми, но нынешние системы позволяют в лучшем случае только две сети в одном ухе и две сети в другом. — пояснил Мур. — В худшем случае необходимо иметь разные пары гарнитур для каждой сети; чтобы принимать и передавать, необходимо между ними переключаться».
Компания Revision предлагает брать эти потоки информации и обрабатывать их алгоритмом объемного звучания, известным как Head Related Transform Function, который разделяет их на два канала (левое и правое ухо), но затем обманывает пользователя, заставляя его думать, что звук идет из пространства вокруг него. Кажется, что звук каждой из четырех сетей идет будто бы с четырех разных направлений, 90° справа, 90° слева, 45° слева спереди и 45° справа спереди.
«Следствием является два основных эффекта, — пояснил Мур. — Во-первых, ваш мозг может мгновенно понять, откуда разговор и звук радиосети идет, во-вторых, звук передается на оба уха, что делает его громче и разборчивее».
Оператор ПТРК на базе бронемашины М1134 перед отправкой на стрельбище проверяет свою гарнитуру
Путы долой
Еще одним технологическим преимуществом является исключение у гарнитур проводов, поскольку в этом случае пользователь может более свободно двигать головой. Кабели являются основной причиной жалоб солдат вне зависимости от типа тактического устройства.
Решение заключается в беспроводной связи, исключающей кабелей, но Хеменез заметил, что это может создать новую проблему — отдельное заряжание гарнитуры. В полевых условиях это может стать проблемой при дефиците источников питания.
Мур обратил внимание, что доступны средства беспроводной связи по типу донгла (любое устройство, разъем которого смонтирован непосредственно на его корпусе), что позволяет подключать эти устройства непосредственно в гарнитуру или радиостанцию для установления беспроводной связи. В этом случае не требуется много энергии или большой антенны для установления связи.
Некоторые перспективные технологии включают ближнепольную магнитную индукцию NFMI (near-field magnetic induction). По словам Мура, преимущество для военных состоит здесь в том, что «вероятность обнаружения или перехвата сигнала на 10-20 метрах гораздо ниже, чем у систем на основе электричества, например, сигнал Bluetooth или стандартная УКВ-радиостанция».
Фэллон сказал, что NFMI создает небольшое магнитное поле в радиусе двух метров от источника, повышая безопасность и надежность работы, и, что беспроводная технология очень перспективна, хотя необходимо повысить ее надежность и обезопасить за счет шифрования.
Тактические гарнитуры способны предложить большие возможности, чем когда-либо прежде: улучшенная защита органов слуха; эксплуатация в более суровых внешних условиях; и продвинутые варианты поддержания связи. Силы специальных операций традиционно лидируют в этой сфере, но, глядя на непрерывный процесс миниатюризации и оцифровывания, несложно догадаться, что все большее число стран будет принимать подобные устройства на снабжение своих регулярных сил.
В настоящее время военные должны, во-первых, решить, что им действительно необходимо, и, во-вторых, убедиться, что солдаты используют и тестируют системы правильно, в противном случае шанс получить качественно новые преимущества на поле боя может им и не подвернуться.
/Николай Антонов, topwar.ru/