Материал опубликован в журнале «Арсенал Отечества» № 6 (62) за 2022 г.

Андрей Соколов, Алексей Великий

Перспективы развития отечественных комплексов с беспилотными летательными аппаратами неаэродромного старта

В настоящее время в России и за рубежом разработка и внедрение технологий беспилотной авиации является приоритетным направлением совершенствования и качественного обновления средств вооруженной борьбы. Повышенное внимание как отечественных, так и зарубежных военных экспертов к наращиванию группировок беспилотных летательных аппаратов (БпЛА) и планированию их масштабного применения обусловлено рядом факторов.

Среди основных причин повышенного интереса к подобным изделиям следует назвать:

• возможность эффективного решения широкого круга задач (разведывательных, ударных, обеспечивающих) в различных условиях боевой обстановки (радиационного, химического, биологического заражения местности или воздушного пространства, интенсивного противодействия войсковой противовоздушной обороне (ПВО) противника и т. д.);
• сокращение потерь летных экипажей и дорогостоящей пилотируемой авиационной техники при боевом применении;
• существенное снижение стоимости производства и эксплуатации БпЛА по сравнению с пилотируемой авиацией;
• возможность контролирования назначенных районов в течении длительного времени с минимальными экономическими затратами;
• относительная простота подготовки личного состава операторов БпЛА по сравнению с летными экипажами пилотируемой авиации.

Таким образом в развитии мировой беспилотной авиации отчетливо прослеживаются две разнонаправленные тенденции: наращивание функциональности систем БпЛА, а также увеличение дальности полета и времени нахождения в воздухе; минимизация размеров беспилотных летательных аппаратов.
Эти тенденции проявляются в том, что военное руководство стремится получить на вооружение БпЛА с повышенной дальностью полета, позволяющие решать задачи в оперативной и стратегической глубине, с одной стороны,а с другой, наращиваются усилия по оснащению сухопутных войск БпЛА до уровня мелких тактических подразделений вплоть до взвода и даже отдельного военнослужащего.
Анализ направлений и способов боевого применения сил и средств, акже развития системы оперативного обеспечения боевых действий показывает, что круг решаемых беспилотными летательными аппаратами задач постоянно расширяется. На современном этапе БпЛА применяются не только для разведывательных задач геоинформационного и топогеодезического обеспечения, но и для поражения наземных и надводных целей. Также ведутся работы по использованию БпЛА в качестве дозаправщика, для ведения радиоэлектронной борьбы (РЭБ) и транспортировки грузов.
Несмотря на достаточно серьезные проблемы, связанные с применением БпЛА (например, ограничения по передаче сигналов управления и развединформации, сложность интеграции в единую систему управления воздушным движением, средства радиоэлектронной борьбы противника и др.), количество БпЛА в войсках, а также круг решаемых ими задач будут неуклонно возрастать.
В настоящее время созданием БпЛА активно занимаются многие российские компании и организации. Все разработчики идут, как правило, в направлении создания широкой номенклатуры многофункциональных комплексов, способных выполнять разнообразные задачи. В итоге потенциальным заказчикам предлагается множество, по сути, однотипных образцов БпЛА. Работы российскими компаниями ведутся, как правило, за счет собственных средств предприятий.
Разработчики БпЛА сталкиваются с рядом технических проблем. При создании мини- и микро-БпЛА для Сухопутных войск, Воздушно-десантных войск и специальных подразделений необходимы высокоинтегрированные конструкции, в которых, например, крыло должно функционировать как антенна или часть датчика и т. д., а энергия передаваться дистанционно.
Дальнейшее развитие и совершенствование БпЛА связано с необходимостью решать следующие ключевые задачи:

• увеличение длительности полета за счет увеличения коэффициента полезного действия двигательной установки;
• разработка акустически тихих двигателей, в особенности для малых БпЛА;
• для мини-БпЛА — повышение энергоемкости элементов питания (аккумуляторов);
• для микро-БпЛА — передача энергии на расстоянии без проводов (что требует новых технологий);
• улучшение систем навигации;
• увеличение полезной нагрузки, например, за счет увеличения размаха крыла и удлинения фюзеляжа для размещения дополнительной полезной нагрузки и дополнительного количества топлива;
• повышение автономности БпЛА, в том числе на основе применения искусственного интеллекта.

Большинство современных систем требует постоянного контроля по выделенному каналу связи с БпЛА и работы операторов и аналитиков, а разработки по автономным системам позволят БпЛА действовать в условиях отсутствия связи с оператором, что расширит возможности по проведению операций.
Результаты испытаний и опыт эксплуатации в реальных условиях позволил выделить некоторые тенденции, потенциально ограничивающие применение БпЛА и существенно снижающие их эффективность. Эти тенденции носят системный характер и могут быть обобщены для всех типов БпЛА:
1. В части унификации и стандартизации — несовместимость полезной нагрузки, бортовых средств связи, наземных станций управления, аккумуляторных батарей и зарядных устройств, информационно-лингвистического и программного обеспечения различных производителей БпЛА между аналогичными по функциям изделиями. Каждый производитель подбирает указанное оборудование, исходя из имеющихся ресурсов и возможностей, что приводит к несовместимости, удорожанию как выполняемых работ, так и конечной стоимости изделий, сужению спектра задач, которые могут решаться с помощью БпЛА.
2. В части управления, телеметрии и передачи информации — функционирование в условиях направленного воздействия средств РЭБ противника (радиоэлектронное подавление, перехват управления, блокировка линий или сетей связи) на каналы управления БпЛА и поток данных от полезной нагрузки, блокирование сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.
3. А части системы управления, разведки и связи — отсутствие интеграции системы управления БпЛА в автоматизированные системы различных уровней управления. Активное развитие автоматизированных систем управления для планирования и управления войсками и оружием различных уровней управления в настоящее время не предполагает применение БпЛА в их контурах управления.
4. В части планирования применения — независимое планирование применения каждого отдельного БпЛА. Как следствие, невозможность перераспределения (в том числе, концентрации) ресурсов БпЛА в зависимости от решаемых задач и складывающейся обстановки.
Анализ эксплуатации БпЛА выявил следующие проблемы:

• в ходе эксплуатации БпЛА нередко приходится проводить довольно сложный ремонт, при этом техники вынуждены осваивать операции непосредственно во время их выполнения либо после консультаций со специалистами предприятия. Однако проведение данных ремонтно-восстановительных работ в соответствии с нормативно-технической документацией считается незаконным;
• отсутствуют утвержденные технологические карты по ремонту и техническому обслуживанию;
• некоторые узлы и агрегаты, такие, как двигатели, полезные нагрузки, сервоприводы комплексов, не имеют дубликатов. Ихполомка приводит к полному выводу из строя аппаратов. БпЛА, имея поврежденную (неисправную) полезную нагрузку, неисправные двигатель, сервоприводы не могут применяться и зачастую становятся «донорами» для других БпЛА в нарушение всех нормативно-технических документов;
• не предусмотрено дополнительное охлаждение антенны станции управления и аккумуляторной батареи на фюзеляже летательного аппарата в условиях жаркого климата;
• требуется включение в специальное программное обеспечение всех комплексов программы для корректировки (расчета и перевода координат) огня артиллерии;
• не оснащены GPS-трекерами БпЛА для оперативного их поиска в случаях авиационных происшествий и инцидентов.

Между тем выбор того или иного типа БпЛА определяется степенью реализации боевых возможностей существующими авиационными группировками.
Комплексы с беспилотными летательными аппаратами обеспечивают решение разведывательных, ударных (огневых), транспортных и специальных задач. Объектами действий воинских формирований, вооруженных комплексами с БпЛА различного целевого назначения могут быть:

• средства воздушного нападения; артиллерия и средства ПВО противника различной дальности действия;
• командные пункты, пункты управления различного уровня со средствами связи и управления;
• склады боеприпасов; аэродромы базирования авиации;
• самолеты и вертолеты;
• радиотехнические комплексы различного назначения;
• танковые и мотопехотные батальоны и роты;
• КВ, УКВ, радиорелейные, тропосферные и спутниковые линии связи;
• разведывательно-диверсионные группы и др.

Следует уяснить, для чего БпЛА поднимаются в воздух. Из главная цель — нести какую-либо полезную нагрузку, т. е. приборы или грузы, которые не имеют прямого отношения к БпЛА: видео- и фотокамеры, ИК-датчики, ракеты, бомбы и другие средства поражения. Они могут помещаться в закрытые отсеки БпЛА, чтобы не ухудшать аэродинамические характеристики летательного аппарата, либо подвешиваться к раме, крыльям, консолям, подвесам и т. п. (рис.1).
Полезную нагрузку выбирают с учетом грузоподъемности БпЛА так, чтобы ее масса не превышала возможностей БпЛА.
Требования к полезным (целевым) нагрузкам БпЛА:

• высокие точностные характеристики определения координат (стрельбовых координат) объектов, в том числе подвижных;
• обеспечение автоматического слежения одновременно за необходимым количеством объектов (целей);
• обеспечение ведения видовой разведки (мониторинга) в различных спектральных диапазонах без смены целевых нагрузок, радиолокационной и радиотехнической разведки воздушных, наземных и надводных целей;
• обеспечение ведения видовой разведки (мониторинга) в видимом и инфракрасном диапазонах спектра без смены целевых нагрузок, радиолокационной и радиотехнической разведки наземных и надводных целей.

С учетом опыта вооруженных конфликтов последних пяти лет очевидно, что потребность общевойсковых подразделений в комплексах с БпЛА с различными типами полезных нагрузок значительно возросла. В перспективе комплексы с БпЛА планируется оснащать единой оптико-электронной системой, включающей в себя:

• камеру видимого диапазона;
• камеру инфракрасного диапазона;
• фотоаппарат;
• лазерный целеуказатель дальномер;
• прибор гиперспектральной разведки.

Опыт применения БпЛА в локальных конфликтах и специальной военной операции на Украине показал особую востребованность в ударных нагрузках к БпЛА (У БпЛА) именно неаэродромного старта, используемых в тактическом звене. У БпЛА представляют собой весьма динамично развивающийся класс авиационной беспилотной техники, к таким БпЛА можно отнести барражирующие летательные аппараты (ЛА), БпЛА одноразового применения и боевые ЛА — носители (БпЛА многоразового применения).
Барражирующий ЛА (БарЛА) — одноразовый беспилотный ЛА, наносящий удар по цели (подвижной, неподвижной) на земной поверхности из положения «дежурство в воздухе». Такие БпЛА появились в результате развития радиоэлектронной промышленности и технологии создания малоразмерных малоскоростных БпЛА.
Способ применения такого БпЛА заключается в том, что перед запуском БарЛА в его бортовой комплекс управления вводится программа полета, в которой, в том числе, указываются:

• координаты зоны дежурства в воздухе;
• скорость и высота полета в зоне дежурства;
• предельное время нахождения в зоне дежурства;
• кодированная информация для обеспечения связи с наземным оператором боевого управления (ОБУ).

В зоне «дежурства в воздухе» ЛА переходит на режим максимальной продолжительности полета и, в зависимости от условий и заданной траектории, осуществляет полет по замкнутой траектории, не покидая зоны «дежурства в воздухе». После обнаружения требуемой цели ОБУ определяет ее параметры, как то: направление и скорость движения, координаты предполагаемой точки ее поражения на местности. Затем передает эти координаты в бортовой комплекс БарЛА и дает команду на поражение цели. БарЛА выходит из состояния ожидания и направляется к точке встречи с целью. При этом бортовой комплекс БарЛА осуществляет обнаружение, захват цели и уточняет условия ее поражения. В ходе полета БарЛА к цели ОБУ контролирует весь процесс и факт поражения цели.
По глубине применения БарЛА могут быть: тактическими с дальностью действия до 60 км, оперативно-тактическими — до 200–300 км и стратегическими — более 300 км.
Фактически БАС с БарЛА являются образцом высокоточного оружия и первым шагом на пути создания ударных авиационных систем с функцией самостоятельного принятия решения на поражение наземной (надводной) цели без участия человека.
БАС с боевыми ЛА — носителями БАС с ударными БпЛА (У БпЛА), которые являются носителями различного вооружения, постепенно становятся наиболее развивающимся подклассом беспилотной авиационной техники, поскольку современный уровень вычислительной, радиоэлектронной и измерительной техники позволяют воплотить в жизнь следующие цели:

• снижение стоимости поражения цели за счет снижения расхода боеприпасов и их стоимости;
• повышение эффективности применения боевой авиации путем наращивания интенсивности ее летной эксплуатации и высокой селективности наземных (надводных) целей;
• повышение выживаемости ударных беспилотных ЛА за счет использования режимов полета, приводящих к снижению эффективности существующих и разрабатываемых средств ПВО.

Ударная беспилотная техника представляется закономерным направлением развития авиационной робототехники, поскольку именно она является заключительным звеном при ведении боевых действий. Внимательный анализ особенностей применения У БпЛА, результатов моделирования группового их применения в условиях противодействия ПВО показывает, что невозможно обойтись без грамотных специалистов, консультативной и технической помощи технологически развитых государств.
Разработка теоретических основ применения БпЛА в составе групп и практическая реализация их группового полета при решении различных (главным образом военных и специальных) задач являются логическим продолжением идеи достижения требуемых результатов малыми затратами сил и средств. Основными задачами применения групп БпЛА являются (рис. 2):

• нарушение и дезорганизация объектовой и войсковой ПВО путем формирования виртуальной оперативной обстановки;
• истощение ресурсов ПВО за счет принуждения ее к стрельбе по виртуальным целям;
• нанесение удара по группам наземных малоразмерных целей: живой силе, легко бронированной технике, артиллерийским позициям, инфраструктурным объектам боевых порядков противника и т. п.;
• деморализация живой силы противника.

Для отработки технологии применения групп БпЛА ведутся исследования на математических моделях и натурных макетах, проводятся натурные эксперименты в модельных условиях и в реальных боевых действиях.
Группы БпЛА по принципу построения боевого порядка могут быть: упорядоченными (стаи): боевой порядок строится на основании алгоритма управления группой, который реализуется внутри группы или НПУ (ВПУ) через каналы связи И неупорядоченными: боевой порядок определяется условиями старта —последовательностью старта ЛА и индивидуальными алгоритмами функционирования каждого БпЛА.
По боевому составу группы БпЛА могут быть: однородными, когда в состав группы входят БпЛА одного функционального назначения, и неоднородными, если в состав группы входят БпЛА разного функционального назначения.
По боевой специализации группы БпЛА могут быть: целевыми (ударными, разведывательными, истребительными и т. д.) и многоцелевыми (разведывательно-ударными, истребительно-ударными и т. п.).
Основными объектами для реализации технологии группового применения могут быть (по хронологии и целесообразности развития): малоразмерные БпЛА различного назначения (разведывательные, ударные, постановщики помех, имитационные и др.); ударные авиационные средства типа планирующих авиационных бомб и крылатых ракет; перспективные автономные БпЛА различного назначения.
Очевидно, что чем выше автономность и неоднородность группы БпЛА, тем серьезнее и сложнее задача, которую она должна выполнить, соответственно, бортовой комплекс управления каждого БпЛА. Ближайшее будущее, вероятнее всего, будет, принадлежать автономным смешанным целевым и многоцелевым группам.
Развитие нового поколения отечественных комплексов с БпЛА возможно при условии применения качественно новых материалов и их технологий.
Сегодня основная часть деталей планеров БпЛА изготавливается из полимерных композиционных материалов (ПКМ).
В ближайшее время новые виды волокна со специальным покрытием могут быть созданы и применены в конструкциях американских БпЛА. Волокно с нанесенным на него тонкопленочным покрытием, в которое интегрированы солнечные элементы, будет в дальнейшем применяться для изготовления конструкционной ткани, способной генерировать электроэнергию для БпЛА и его полезной нагрузки. При успешном завершении работы разработчики БпЛА получат новый конструкционный материал, позволяющий создавать легкие малоразмерные БпЛА с большой продолжительностью полета.
Для создания отечественных комплексов с БпЛА должны быть разработаны материалы для планера и двигателя, а также технологии снижения заметности. Должны быть использованы полимерные композиционные материалы на основе углеродных и стеклянных наполнителей, обладающих: высокими упруго-прочностными характеристиками, низкой стоимостью производства изделий. Также внимание будет уделяться обеспечению радиопрозрачности, низкому влагопоглощению и высокой стойкости к ударным нагрузкам.
Так, например, при проектировании облика БпЛА часто применяют аэродинамическую схему «летающее крыло», в которой исключено вертикальное и горизонтальное хвостовое оперение, воздухозаборник двигателя прикрыт от излучения радаров носовой частью аппарата, а сам двигатель оснащен плоским соплом, что облегчает применение радиопоглощающих материалов и конструкций. В свою очередь, в конструкции планера БпЛА широко применяются радиопоглощающие, радиорассеивающие и адаптивные материалы и покрытия, комплексное применение которых позволяет существенно снизить заметность БпЛА в радиолокационном, тепловом и оптическом диапазонах длин волн.
Таким образом, исполнение планов развития отечественных К БпЛА невозможно без реализации передовых достижений науки в области конструирования и материаловедения для внедрения передовых решений в конструкциях беспилотных летательных аппаратов. 

Авторы:
Андрей Соколов, научный сотрудник ФГКУ «ГНИИМЦ ПВ»
Алексей Великий, заместитель начальника отдела ФГКУ «ГНИИМЦ ПВ»