БПЛА «Грач». Инициатива, вдохновение, кооперация – результат

В порядке инициативы в России ведут разработку уникального БПЛА радиоразведки вертолетного типа «Грач». Проект уже заинтересовал Министерство обороны и дошел до стадии прототипа. Интерес заказчика вполне предсказуем: очевидно, что важность разведки в современном бою, когда стороны могут быть оснащены невиданными в истории войн огневыми средствами, с их степенью точности, оперативности и глубиной поражения, невозможно переоценить.

 

Без преувеличения – «увидеть и узнать первым» становится практически синонимом «победить». Один из важнейших видов разведки – радиотехническая разведка (РТР), т.е. обнаружение, классификация и определение координат работающих средств связи противника.

Несмотря на существование, так сказать, «стратегических» стационарных сверхмощных комплексов радиоэлектронной разведки и возможностей перехвата на тактическом и оперативно-тактическом уровне, наиболее эффективным средством радиоразведки войск остаются мобильные наземные комплексы РТР. Однако наряду с мобильностью, позволяющей следовать за сухопутными частями, у наземных комплексов существуют ограничения, в первую очередь по дальности и точности разведки, и причина их заключается не в мощности или габаритах аппаратуры, а в банальной кривизне поверхности земного шара.

Один из наиболее очевидных способов расширения радиогоризонта для антенн-пеленгаторов – выведение их на подъемные мачты, что, как правило, и делают. Однако и в этом случае есть свои недостатки, прежде всего, их ограниченная эффективность: например, 30-метровой мачты может быть достаточно для эффективной разведки на дальности 20–30 км, но для увеличения дальности до 30–50 км необходима уже стометровая мачта, длина которой явно выходит за пределы удобства транспортирования для мобильной техники. Дальнейший рост дальности до 70 км (оперативно-тактическая глубина) требует подъема пеленгационных антенн примерно на 300 метров. При этом подъем и сворачивание даже 30-метровой мачты требуют значительного времени, не говоря об излишнем интересе, который такая конструкция может вызвать у потенциального противника.

Очевидным решением повышения дальности и незаметности разведки комплексов РТР становится подъем антенн в воздух не на мачтах, а на летательных аппаратах. Благо, стремительное развитие легкой беспилотной техники в конце XX– начале XXIвека позволило создавать компактные БПЛА с достаточно высокой длительностью полета и грузоподъемностью, пригодные для перевозки в мобильных комплексах РТР. Для работы в качестве баз для выносных пеленгационных антенн больше всего подходят БПЛА вертолетного типа в связи со следующими их возможностями: вертикальный взлет и посадка без дополнительного оборудования, отсутствие серьезных требований к аэродинамике (это актуально ввиду относительно крупных габаритов антенн), высокая точность автоматического позиционирования.

Удобство применения таких БПЛА понимают и за рубежом. В частности, на базе одного из самых распространенных в мире легких БПЛА вертолетного типа – австрийского Camcopter S-100 – уже созданы разведывательные аппараты, в том числе, и РТР. Однако в России есть разработки, не уступающие зарубежным образцам, а по ряду параметров и превосходящие их. Речь идет о БПЛА вертолетного типа «Грач», создаваемом «Арзамасским приборостроительным заводом им. П.И. Пландина» в партнерстве с МАИ. По такому ключевому для платформы РТР параметру, как длительность полета, он превосходит Camcopter S-100 в 1,5 раза.

 

 

 

 

Подробнее об истории и других ноу-хау проекта создания на их базе группой компаний уникального для России БПЛА РТР рассказывает генеральный конструктор, главный научный сотрудник воронежской Военно-воздушной академии имени Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина, профессор А.Д. Виноградов:

 

 

– Расскажите, как родилась идея создания БПЛА? В чем состоит инновационность проекта?

–Идея относительно обеспечения возможности обнаружения источника радиоизлучения из одной точки пространства родилась в 2016 году. Как известно, традиционно для этого используется размещение двух пеленгаторов на некотором расстоянии друг от друга. Для обнаружения целей в зоне размерами 20 на 20 км ранее необходимо было размещать две одинаковые машины РТР на расстоянии порядка 10 км одна от другой.

До недавнего времени это всех устраивало, поскольку источники радиоизлучения использовали достаточно высокие мощности (10…20…50 Вт), которые были хорошо «видны» при помощи таких средств. Но сейчас в связи с развитием микроэлектроники, цифровой техники мощность сигналов упала на два порядка. В такой ситуации они с большой вероятностью не обнаруживаются традиционными наземными пеленгаторами на желаемой дальности. Обнаружение распространенных источников излучения –таких как сотовые и спутниковые телефоны, станции управления БПЛА, на значительной дальности стало возможно только при подъеме пеленгатора. Однако очевидно, что зачастую просто невозможно использовать такие платформы РТР, как самолеты, вертолеты или аэростаты.

И вам удалось создать более эффективный БПЛА для обнаружения источников излучения низких мощностей с одной точки?

– Для решения этой проблемы в течение полугода, в 2016–2017 годах, проходила теоретическая работа по проектированию антенны с объемной решеткой, которая обеспечивала бы обнаружение из одной точки. Решетка была разработана, под нее создан алгоритм вычисления координат источников. После этого в течение 2–3 месяцев проводилось компьютерное моделирование работы антенны. Этот процесс, а также обработку результатов вели несколько независимых групп: специалисты Воронежского государственного университета, Военно-воздушной академии, промышленная группа из военно-научной школы №379, специализирующейся на проблематике РТР и РЭБ, которую возглавляю я. После того как результаты моделирования у разных групп полностью совпали, было решено немедленно оформить изобретение и начать работу по формированию кооперации с промышленностью.

Для реализации комплекса было необходимо не только разработать и создать сам азимутально-угломестный обнаружитель-пеленгатор с объемной антенной решеткой, но и решить вопрос с носителем, который должен был поднимать его. Для нашей задачи подходил бы не каждый потенциальный носитель –полноразмерный самолет или вертолет не годился, т.к. сам корпус носителя начинал играть роль такой же подстилающей поверхности, как земная поверхность у наземной техники, что не позволяло точно измерять угол места.

Проведенный в тот момент, два года назад, анализ предлагаемых на рынке и перспективных БПЛА показал, что в России подходящие аппараты не разрабатывались, а относительно близкие западные аналоги также не полностью подходили для наших требований. Было принято решение одновременно разрабатывать и носитель. На прошедшем в ходе форума «Армия-2016» круглом столе состоялась плодотворная встреча представителей радиоэлектронной и авиационной промышленности. Разработчики БПЛА вертолетного типа смогли представить, какой аппарат потребуется для подъема нашей антенной решетки в контейнере цилиндрической формы (приблизительно 70 х 70 см). Один из первых контактов состоялся с представителями Московского авиационного института (МАИ). В 2017 году на основе их аппарата был создан первый макетный образец и разработан первый вариант контейнера.

Когда от теории вы перешли к практике? Когда приступили к производству первого образца?

–На следующий год, 1 марта, на контакт с нами вышел «Арзамасский приборостроительный завод имени П.И. Пландина» (АО «АПЗ»). Без этого контракта мы не смогли бы продвигаться дальше. За прошедший год с небольшим мы в ходе плодотворной и интенсивной работы совместно с АО «АПЗ» прошли два этапа разработки: уже 12 августа 2018 года, в День Военно-воздушных сил, в 23:59 в свете автомобильных фар БПЛА совершил первый полет. Было решено, что на «Армию-2018» без летающего образца мы не выйдем, и «Арзамас» вовремя, работая днем и ночью, справился с поставленной задачей. Аппарат был доставлен на «Армию-2018» после первоначальных полетных испытаний.

На форуме мы доложили министру обороны о ходе работ по проекту. Министр дал поручение: через год подготовить и проверить в деле экспериментальный образец, который подтвердил бы эффективность комплекса. На тот момент уже выпускалась рабочая документация. И именно тогда БПЛА получил имя «Грач».

За период с августа 2018 по июнь 2019 года была проведена полная перекомпоновка вертолета и целевой нагрузки, а также доработка обтекателя, получившего более аэродинамичную форму, и установка высокоточной системы навигации и системы связи с наземной машиной комплекса. Испытания обновленной машины начались уже осенью 2018 года, первоначально, для ускорения работ, с иностранным двигателем. Параллельно начались и ведутся до сих пор переговоры с предприятиями промышленности по установке отечественного двигателя, что сейчас составляет один из самых важных вопросов по доводке комплекса.

С 3 по 17 июня был проведен военно-технический эксперимент с привлечением Главного управления научно-исследовательской деятельности и технологического сопровождения передовых технологий Министерства обороны, управления начальника войск радиоэлектронной борьбы и других научно-исследовательских организаций. Эксперимент подтвердил правильность технических решений и соответствие технических характеристик требованиям. Для проведения эксперимента вертолет был представлен с временным фюзеляжем, что объясняет его внешнее отличие от макетного образца. Для максимальной точности определения координат источников излучения вертолет должен будет закручиваться вокруг своей оси с высокой (до 1 об/с) скоростью. Было продемонстрировано закручивание со скоростью около 0,5 об/с.

На «Армии-2019» был представлен уже более совершенный образец?

–На прошедшем форуме «Армия-2019» доложили об успешном проведении эксперимента министру обороны С.К. Шойгу и посетившему стенд президенту России В.В. Путину. После форума поступило множество новых предложений от отечественных предприятий по двигательной установке (на данный момент прорабатывается восемь). В ближайшее время планируем испытания с двигателем производства предприятия из Рыбинска (Ярославская область). Планируется оснащение аппарата локальной и автономной навигационной системой, которая позволит продолжать работу в случае потери сигнала глобальной спутниковой системы навигации.

Надо сказать, что благодаря Арзамасскому приборостроительному заводу им. П.И. Пландина, который вложился в проект и интеллектом, и деньгами, а также выстроил кооперацию с другими участниками, работа идет быстро и эффективно.

 

 

Разработка БПЛА «ГРАЧ», уникального в своем роде проекта – это плод усилий многих неравнодушных и творческих профессионалов, лучших в своих областях специалистов страны. Во главе с инициативными специалистами «Арзамасского приборостроительного завода им. П.И. Пландина» выстроилась эффективная кооперация, и ее участники рассказали о своем вкладе и перспективах реализации проекта.

 

 

Олег Вениаминович Лавричев, генеральный директор АО «Арзамасский приборостроительный завод им. П.И. Пландина», председатель комитета Законодательного собрания Нижегородской области по экономике, промышленности, развитию предпринимательства, торговли и туризма, рассказывает о планах и задачах проекта БПЛА «Грач».

 

О планах и задачах проекта БПЛА "Грач"

 

– В прошлом году на форуме «Армия» мы работали на стенде Воронежской военно-воздушной академии имени Жуковского. А в 2019 впервые вышли на это мероприятие с собственным стендом. Это дало возможность представить сразу два макетных образца беспилотника – тот, что разработан воронежцами, и наш.

На предыдущем форуме министр обороны дал нам указания провести военно-технический эксперимент. В течение первого дня работы «Армии-2019» Сергею Шойгу показали макет беспилотника, уже прошедшего испытания и получившего положительное заключение по результатам военно-технического эксперимента. Затем, по личному указанию министра, стенд с нашим беспилотником стал одной из первых точек на маршруте президента Владимира Путина во время его посещения форума.

Теперь мы надеемся, что, познакомившись с нашей инициативной разработкой, президент даст указание структурам Минобороны и нас поддержат заказом на ОКР, который позволит доработать «Грача» в соответствии с техническим заданием военных по обеспечению всех задач военно-технической разведки и устойчивой радиосвязи.

Хочу отметить, что на форуме наши макетные образцы привлекли также внимание и гражданских структур. В частности, к нам подходил руководитель одного из департаментов «Сбербанка». Мы договорились, что представители банка сформулируют техническое задание со своими требованиями, а мы доработаем беспилотник. Банку важно обеспечивать перемещение грузов на расстояния до 100 км.

В настоящее время работа над беспилотником продолжается, еще не все проблемы решены, но форум позволил обзавестись необходимыми контактами для их решения.

Наша задача – получить аппарат, полностью состоящий из отечественных комплектующих. К сожалению, в России пока не производят двигатель внутреннего сгорания с такими показателями мощности, которые обеспечивали бы все необходимые тактико-технические характеристики для носителя с грузом до 40 кг. Сейчас «Грач» летает с двигателем импортного производства. После открытия ОКР мы будем решать эту проблему совместно с отечественными предприятиями, у которых есть опыт и потенциал для создания таких изделий.

 

Андрей Владимирович Гребенников, к.т.н., доцент, заведующий базовой кафедрой «Радиоэлектронная техника информационных систем» ИИФиРЭ СФУ, рассказывает о работе над высокоточными системами радионавигации БПЛА «Грач».

 

 

О проекте

– Наш университет сотрудничает по этой программе с ВУНЦ ВВС с 2016 года. На данный момент навигационный комплекс работает по сигналам спутников, установлены приемники систем ГЛОНАСС и GPS. Ввиду серьезных ограничений по массе было решено отказаться от инерционной навигационной системы.

Определение координат обеспечивается в условиях активного радиопротиводействия, система обладает значительно большим запасом помехоустойчивости по сравнению с обычной аппаратурой (в 30–40 раз превышает гражданскую технику), подавить ее возможно только с относительно близкого расстояния и намного большей мощностью. Для эффективной работы комплекса РТР особо важна возможность не только точного определения координат БПЛА, но и ориентации аппарата по курсу/крену и тангажу.

Планируется, что в перспективе БПЛА будет способен определять координаты и в целом комплекс сможет сохранять работоспособность в случае потери сигнала спутниковой навигации. Как это реализовано?

– Да, это планируется. Обсуждаются алгоритмы работы, которые позволят развить текущий навигационный комплекс и позволить ему определять координаты и ориентацию по сигналам наземных маяков. На текущий момент окончательно не решено, будет это реализовано с использованием аппаратной части спутникового навигационного комплекса или антенны комплекса пеленгования.

  

Специалисты АО «КБПА» о разработке систем автоматического управления. 

– Переговоры о сотрудничестве начались полтора-два года назад, первоначально с МАИ – тогда еще фигурировал их БПЛА серии «Ворон». Активная работа началась, когда проект возглавил Арзамасский приборостроительный завод уже с БПЛА «Грач». Автопилот находится в разработке, это один из многих наших проектов в области БПЛА ВТ. Начало летных испытаний планируется согласовать в ближайшее время.

Какие задачи решает автопилот БПЛА? Насколько автономно может работать аппарат?

– Полет может осуществляться полностью программируемо, совершенно автономно. При работе спутниковой навигации даже с базовым комплектом автопилота для обеспечения автономного полета без него может быть установлен дополнительный набор датчиков. При штатном режиме работы для управления БПЛА от взлета до посадки вмешательство операторов не требуется, а в случае необходимости, например, при посадке, аппарат можно корректировать с пульта управления.

Есть ли у автопилота ограничения по времени полета и удалению от точки взлета? Каково его поведение в случае потери связи с базовой станцией?

– Нет, это зависит только от ограничений самого летательного аппарата. Поведение аппарата при потере связи стандартное – он автоматически переходит к набору высоты (на тот случай, если причиной потери связи была преграда). В случае если связь не восстанавливается, на заранее запрограммированной высоте вертолет автоматически возвращается либо в заданную точку, либо в точку старта.

 

Андрей Архипкин, генеральный директор ООО «Каскад», комментирует взаимодействие при создании систем связи и управления БПЛА «Грач»:

 

 

–К обсуждению требований к радиоканалу связи и управлениядля создаваемого БПЛА радиоразведки нас привлекли в конце 2016 года. При создании комплекса ВУНЦ ВВС «ВВА» изначально ориентировался на применение отечественной элементной базы, а к тому времени у нас уже были созданы образцы радиоканала на основе СБИС типа «система на кристалле» собственной разработки. Для оборудования прототипа нам пригодился и наш опыт разработки аппаратуры внутрикомплексного информационного обмена, к которой предъявляются повышенные требования по электромагнитной совместимости с полезной нагрузкой.

В прошлом году начались испытания прототипа ЛА, а в этом уже готов экспериментальный образец с целевым оборудованием. Испытания проходят уже с вашим оборудованием связи? Каково текущее положение дел в вашей части программы?

– И в прототипе, и в экспериментальном образце для связи и управления используется наш радиоканал. Однако непрерывно идет процесс формирования и уточнения требований на опытный образец радиоканала. Отличительной особенностью опытного образца будет применение средств криптографический защиты информации, цикрулирующей в комплексе. Это обязательное требование для всех комплексов с БПЛА военного назначения. Кроме того, мы предполагаем применить современные методы повышения скрытности и энергоэффективности радиоканала, такие как разнесенный прием, применение смарт-антенн на борту БПЛА. Эти работы мы проводим в тесном сотрудничестве с разработчиками БПЛА и полезной нагрузки, ведь именно эти решения определяют энергопотребление и вес аппаратуры на борту, а также влияют непосредственно на облик БПЛА и комплекса в целом.

Каких желаемых характеристик (дальность связи, помехоустойчивость) планируете добиться? Сколь серьезны требования по пропускной способности?

– Требования по дальности диктует ВУНЦ ВВС «ВВА», это несколько десятков километров, а требования по пропускной способности определяются алгоритмом работы комплекса. Сейчас с борта БПЛА необходимо передавать поток 1 Мбит/с, однако при этом предъявляются жесткие требования по вносимой задержке и по достоверности передачи информации. Мы реализовали алгоритм адаптации радиоканала к помеховой обстановке и условиям распространения. Это позволяет гибко варьировать дальность, скорость передачи информации и помехоустойчивость радиоканала. Кроме того, мы проработали вопрос одновременной работы нескольких радиоканалов для группового управления БПЛА.

 

 

Беседовали:

Александра Григоренко

Александр Ермаков

Комментариев еще нет.

Оставить комментарий

Вы должны войти Авторизованы чтобы оставить комментарий.

Партнеры