Текст Денис Федутинов
Беспилотная авиация сегодня переживет настоящий бум – развивается мощно, быстро и очень разнонаправленно. Для повышения эффективности создаваемых беспилотных систем разработчики трудятся как над совершенствованием характеристик самих дронов, так и над выработкой тактических приемов их использования. Одним из перспективных направлений считается реализация в том или ином виде концепции так называемого «стайного», или «роевого» применения.
Работы в мировой индустрии систем БПЛА ведутся по широкому фронту – в различных типах и классах аппаратов. Одним из возможных направлений развития стало повышение характеристик отдельных беспилотников за счет применения высоких технологий. При этом на выходе, помимо высоких затрат на разработку, получаются довольно дорогими и сами беспилотные летательные аппараты, чья стоимость вполне соотносится со стоимостью пилотируемых самолетов боевой или разведывательной авиации, а иногда и вовсе превосходит ее.
В то же время беспилотники в случае их применения в вооруженном конфликте странами, находящимися на близких уровнях технологического развития, будут весьма уязвимы перед действиями средств противовоздушной обороны (ПВО) и радиоэлектронной борьбы (РЭБ) противника. Кроме того, помимо потерь вследствие целенаправленного огневого или радиоэлектронного воздействия, сами БПЛА зачастую имеют довольно низкие показатели по надежности, что ведет к высоким потерям из-за технических неисправностей. Суммарные потери вследствие указанных причин могут быть довольно чувствительными, так как их восполнение сопряжено с высокими финансовыми затратами.
Альтернатива
В качестве альтернативы применению единичных многофункциональных дорогих БПЛА предлагается рассмотреть возможность единовременного применения множества менее технологически продвинутых и, соответственно, более дешевых, относительно небольших аппаратов, действующих при этом в составе единой группы.
Несколько десятков или даже сотен беспилотных летательных аппаратов, работающих совместно в рамках единого плана, образующих такую группу, неизбежно перенасыщали бы воздушное пространство над районом боевых действий, делая непродуктивным применение по ним оружия кинетического действия. Да, часть беспилотников может быть сбита, но оставшиеся выполнят поставленную задачу, поразив заданные цели.
Любой, кто утверждает, что рои дронов не появятся на поле боя будущего, однажды будет звучать так же, как люди, которые когда-то утверждали, что подводная лодка, танк или самолет — это просто научная фантастика
Питер У. Сингер (Peter W. Singer), стратег аналитического центра New America
Уменьшение размерности используемых беспилотников может иметь и дополнительный профит в виде снижения их заметности. Современные подсистемы позволяют реализовывать довольно существенный функционал при постоянном уменьшении массогабаритных параметров летательных аппаратов. Это обстоятельство наряду с широким применением радиопрозрачных или радиопоглощающих композиционных материалов затруднит как само обнаружение БПЛА, так и наведение оружия.
Малая стоимость позволила бы производить беспилотники сотнями или тысячами и использовать для атак роями. Эта задача вполне решаема, так как современные подсистемы БПЛА могут быть достаточно дешевы. Системы, реализующие описанный подход применения беспилотников, получили название «роевых», или «стайных» систем – в силу очевидной аналогии с тем, как стая, к примеру, волков ведет охоту за добычей. Или, напротив, как стая птиц избегает нападения хищника, дезориентируя агрессора и делая его атаку совершенно неэффективной.
Организация роя
Как можно понять из названия концепции, речь идет не просто о единовременном применении группы БПЛА, но также о том, что беспилотники, входящие в таковую, взаимодействуют друг с другом для выполнения общей поставленной для группы задачи. Теоретически видится, что рой беспилотников мог бы функционировать примерно так же, как рои, встречающиеся в природе, например, рои пчел, проявляющих коллективный интеллект, в то время как каждая пчела выполняет небольшую долю коллективной задачи.
Разработчики должны предложить решения для организации в группе совместного пилотирования, предотвращения столкновений в воздухе, определения принципов распределения задач между дронами в динамически меняющейся обстановке, а также обеспечения реконфигурируемости группы в случае изменения ее состава, например, потери аппаратов или же, наоборот, добавления дополнительных беспилотников.
На снижение стоимости отдельных БПЛА способно также работать своеобразное «разделение труда» в группе. То есть, одна часть аппаратов может быть просто дешевыми ложными целями. Другая часть – выполнять разведывательные функции, неся на борту соответствующие датчики. Третья часть может применяться в качестве носителей вооружения.
Распределение функций при решении задач между небольшими, менее дорогостоящими и более многочисленными платформами может создать большую устойчивость с точки зрения имеющихся рисков, а также обеспечить лучшую адаптацию в условиях ускорения циклов технического обновления. Монофункциональные аппараты дешевле и быстрее разработать и запустить в производство. Объединенные, они будут представлять собой легко формируемые группы разной размерности, наиболее подходящие для выполнения конкретной задачи в нужном месте.
Предполагается, что роевая организация взаимодействия БПЛА способна стать эффективным способом успешного выполнения многих видов военных задач. И это не только задача подавления средств ПВО противника. Рои беспилотников могут оказаться эффективными в поиске и уничтожении артиллерии противника при боевых действиях в городских условиях и контртеррористических операциях.
Работы по созданию беспилотных систем, использующих принцип группового применения, ведут наиболее технологически развитые страны мира, уделяющие серьезное внимание вопросам разработки систем вооружения и военной техники. Среди них, в частности, США, Израиль и КНР. При этом США играют в этом трио первую скрипку: Пентагон придает большое значение задаче создания беспилотных систем с роевой организацией, предполагая, что ни одна другая технология не обеспечит столько тактических преимуществ, как рои беспилотников. Такой вывод обеспечивает разработкам по этой тематике существенную инвестиционную поддержку.
Массачусетские «Куропатки»
В США одним из проектов перспективных роевых БПЛА стал Perdix («Куропатка»). Работы по созданию этого беспилотника вели специалисты Массачусетского технологического института (MIT).
Группа формируется за счет миниатюрных БПЛА взлетной массой около 290 г. Сами аппараты выполнены по схеме с тандемным крылом и оснащены электродвигателем, вращающим толкающий винт, расположенный в хвостовой части. Отмечалось, что пластиковые элементы конструкции БПЛА могут изготавливаться с применением аддитивных технологий.
Perdix способен выполнять полеты на скоростях до 112 км/ч. Заряд аккумуляторной батареи позволяет беспилотнику оставаться в воздухе всего около 20 мин. Дальность действия также невелика – около 15–20 км. Сам БПЛА видится одноразовым. Однако разработчики указывают, что при необходимости поврежденные беспилотники можно быстро восстановить.
Также разработчики подчеркивают, что «рой» БПЛА не нуждается в управлении со стороны операторов с земли. Рой аппаратов Perdix видится как некий коллективный организм с распределенным интеллектом. Каждый отдельный беспилотник взаимодействует с другими БПЛА, входящими в группу.
Осенью 2016 года на базе полигона Чайна-Лейк в Калифорнии провели испытания, в которых были задействованы 103 беспилотника Perdix, функционирующих, как рой. Испытания, итоги которых оцениваются как положительные, включали в себя сброс этих беспилотных летательных аппаратов над заданным районом с борта трех истребителей F/A-18, сбор беспилотников в рой, а затем поражение заданных целей на поле боя.
«Куропатки» продемонстрировали способность соблюдать дистанцию между БПЛА во время полета, следовать за лидером и реконфигурироваться в случае поражения отдельных аппаратов во время полета.
«Гремлины»
Весьма известен и проект, имеющей название Gremlins («Гремлины»). Он воплощается с 2014 года под руководством Агентства перспективных оборонных исследований Министерства обороны США (DARPA). Право на создание БПЛА по этой программе получила компания Dynetics, выигравшая в 2018 году соответствующий конкурс, в котором также участвовали компании Composite Engineering, General Atomics Aeronautical Systems и Lockheed Martin.
Компания Dynetics в сотрудничестве с фирмами Kratos UAS, Williams Int., Applied Systems Engineering и рядом других создала прототип БПЛА X-61A. Аппарат выполнен по нормальной аэродинамической схеме с низко расположенным складывающимся крылом, крестообразным хвостовым оперением и оснащен турбореактивным двигателем.
X-61A использует воздушный старт. В качестве носителя в настоящее время применяется переоборудованный военно-транспортный самолет C-130, который способен нести до 20 аппаратов X-61A, но в перспективе могут быть использованы и другие носители. В нынешней версии БПЛА способен нести до 70 кг полезной нагрузки, выполнять полеты на скоростях до 0,8 М, находясь в воздухе до трех часов. Предполагается, что по выполнении задания «Гремлины» будут возвращаться обратно на борт носителя. Впрочем, не исключено, что функция возврата будет использована лишь для наиболее ценных аппаратов в группе.
Программа летных испытаний «Гремлинов» стартовала в конце 2019 года, когда самолет-носитель C-130A Hercules выполнил полет со сбросом опытного образца аппарата X-61A (GDS-01) с внешней подвески под крылом. Продолжительность полета БПЛА тогда составила 1 ч 41 мин. Несмотря на то, что посадочный парашют не раскрылся и беспилотный аппарат был потерян, полет в целом был признан удачным.
В конце 2020 года было предпринято девять попыток вернуть три использовавшихся в испытаниях аппарата на борт носителя, но ни одна из них не увенчалась успехом. По словам участников испытаний, причиной стала более сильная, чем ожидалось, турбулентность.
В ноябре 2021 года в реализации проекта произошло важное событие: после проведенной работы над ошибками и внесения необходимых корректив был, наконец, осуществлен захват беспилотника Gremlin в воздухе и подъем его на борт самолета-носителя.
Дроны могут когда-нибудь развить способность выполнять целенаправленные убийства роями. Но военные вряд ли примут такую технологию.
Джек Уотлинг (Jack Watling), старший научный сотрудник Королевского объединенного института оборонных исследований (RUSI)
«Койот»
Управление военно-морских исследований (ONR) США в интересах Военно-морских сил (ВМС) и Корпуса Морской пехоты (КМП) США также участвует в работах по тематике роевых дронов, проводя программу LOCUST. Для формирования группы БПЛА предполагается использовать уже существующие легкие беспилотные аппараты, такие как Coyote («Койот») версии Block 3. Стоимость созданного принадлежащей Raytheon компанией Sensintel БПЛА составляет примерно 15–20 тыс. долларов за единицу.
Разрабатываемую систему возможно будет применять как для разведки, так и для нанесения ударов при помощи интегрированных в конструкцию БПЛА боевых частей. Предполагалось, что система в силу достаточно высокой численности входящих в ее состав беспилотников позволит преодолевать противодействие корабельных систем ПВО потенциального противника, аналогичных американской Aegis.
Сам Coyote – это легкий беспилотник, длина которого составляет 0,9 м, со складывающимся тандемным крылом размахом около 1,5 м и двумя вертикально расположенными килями. В хвостовой части БПЛА расположен двигатель с толкающим винтом. Взлетная масса аппарата составляет около 5,9 кг, включая порядка 2,3 кг полезной нагрузки.
Согласно официальным данным, БПЛА может выполнять полеты на крейсерской скорости 100–130 км/ч. Система способна работать в течение 1–2 ч, в зависимости от нагрузки, выполняя наблюдение, наведение на цель, оценку результатов поражения в режиме, близком к реальному времени. Для этого БПЛА версии Block 3 оснащают усовершенствованной системой наведения и боевой частью.
Запуск БПЛА Coyote в штатном варианте происходит из пусковой трубы. Для реализации массового запуска может применяться многоканальная пусковая установка, после чего беспилотники формируют группу, взаимодействуя друг с другом для коллективного выполнения поставленной задачи. Базироваться пусковая установка может на наземных стационарных или подвижных транспортных средствах, воздушных носителях или на борту надводных военных кораблей и подводных аппаратов.
Первая версия БПЛА, предназначенного для обеспечения ситуационной осведомленности, была впервые представлена еще в 2004 году, а с 2007 по 2009 год состоялись его летные испытания с запуском с самолета Beechcraft C-12 Huron. Первые испытания роя на основе БПЛА Coyote были проведены на суше в начале 2015 года. Вслед за этим в 2016 году Raytheon провел демонстрационные полеты с использованием роя из 30 БПЛА Coyote, запущенных с борта корабля. В августе 2021 года компания Raytheon объявила об успешных испытаниях БПЛА Coyote Block 3 с некинетической боевой частью.
Thor
Известно о ведении работ по роевой тематике в Израиле компанией Elbit Systems. На первом этапе система может использовать только мультикоптеры местной компании Flying Production Ltd. В ее линейке, в частности, 25-килограммовый беспилотный квадрокоптер Thor, который способен выполнять полеты продолжительностью свыше 1 часа, неся до 15 кг целевой нагрузки, а также 2-килограммовый Magni-X, могущий находиться в воздухе до 1 часа с полукилограммовой нагрузкой.
Дроны оснащаются двухканальной оптикоэлектронной аппаратурой наблюдения видимого и теплового диапазонов. Для управления применяется защищенная система связи (по-видимому, созданная Elbit система MANET).
С помощью системы управления один оператор может управлять несколькими роями дронов на разных участках фронта, причем каждый рой способен выполнять собственное задание, не связанное с заданиями других роев. Большинство функций каждый рой реализует в автоматическом режиме, однако решение о применении оружия принимает только человек-оператор.
В 2021 году Израиль использовал роевые беспилотники в операциях в Газе. Роты минометной поддержки были переоснащены роями дронов, которые, как сообщается, собирали разведданные, обнаруживали цели и наносили удары по силам ХАМАС.
В начале июля 2023 года компания Elbit Systems провела на территории Отделения сухопутных систем компании в Рамат а-Шарон (бывший завод IMI) пресс-конференцию и демонстрацию, на которой представила систему управления группами не только воздушных, но также и наземных дронов.
CH-901
Работы по групповому применению БПЛА ведутся также и в КНР. В них, в частности, занята Китайская академия электроники и информационных технологий (CAEIT), дочерняя компания китайской государственной корпорации China Electronics Technology Group Corporation.
Предположительно, в рамках роя китайские разработчики используют «беспилотники-камикадзе» CH-901. Это аппарат тактического класса, разработанный государственной Китайской корпорацией аэрокосмической науки и технологий. CH-901 имеет длину 1,2 м и максимальную взлетную массу 9 кг.
Запуск аппарата осуществляется из пусковой трубы. Полет проходит на удалении до 10 км от оператора на высотах 100 – 1500 м. Максимальная продолжительность полета, в зависимости от массы носимой нагрузки, может достигать от 40 до 120 мин. Данных о боевой части CH-901 компания не предоставляет, однако можно предположить по крайней мере осколочно-фугасный вариант.
В 2020 году компания провела испытания группы БПЛА, в ходе которых их запуск был осуществлен с многоканальной пусковой установки на шасси тактического транспортного средства Dongfeng Mengshi. Кроме того, БПЛА могут запускаться и с воздушных носителей, например, с вертолетов – в испытаниях были также задействованы вертолеты Bell 206L и Robinson серии R.
В итоге...
Несмотря на очевидные положительные результаты экспериментов и в целом высокую динамику развития беспилотных систем с роевой организацией, все эти результаты во многом промежуточные: на настоящий момент не существует ни одной роевой системы БПЛА, принятой на вооружение. Большинство демонстрируемых систем пока все еще применимы лишь с учетом множества ограничений. Для дальнейшей реализации предлагаемых концепций взаимодействия беспилотников в группе требуется решение множества связанных с ними вопросов и разработка соответствующих технологий.
Среди них, в частности, управление конфигурацией группы беспилотных летательных аппаратов, распределение задач и пространственное расположение аппаратов в группе; определение иерархии управления группой, управление полетом группы с индивидуальными траекториями в соответствии с функциональными возможностями и географическими условиями; целераспределение между беспилотниками в группе в соответствии с обстановкой, пространственным расположением и т.д.
Кроме того, «ахиллесовой пятой» групп взаимодействующих БПЛА следует считать тот факт, что для обеспечения их взаимодействия используется радиосвязь, подверженная уязвимости за счет воздействия средств радиоэлектронной борьбы, а их навигация во многом опирается на данные ГНСС, которые могут оказаться недоступными или некорректными в условиях реального боевого применения.
©«Новый оборонный заказ. Стратегии»
№ 4 (81), 2023 г., Санкт-Петербург
