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»

Последние материалы

Новости
Статьи
Блог

Партнёры

Информация

Журнал онлайн

Подписка на журнал

Журнал «Арсенал Отечества» продолжает подписку на 2024-25 года.

По вопросам подписки для юридических лиц или приобретения журнала в розницу обращайтесь к С.А. Бугаеву
bugaev@arsenal-otechestva.ru
+7 (916) 337-14-17

Электронная подписка - https://www.ivis.ru/

Оформить подписку для физических лиц можно через компанию ООО «Деловая Пресса» тел. (499)704-1305, Email: podpiska@delpress.ru,
сайт: https://delpress.ru/information-for-subscribers.html  и ООО « Урал-Пресс Округ » http://www.ural-press.ru/catalog/

Стоимость годовой подписки — 18 000 руб.

Редакция журнала

Адрес редакции:
107023, г. Москва, ул. Большая Семёновская, д.32, офис 200

Телефон:
+7 (495) 777 23 14

E-mail:
info@arsenal-otechestva.ru