Материал опубликован в журнале «Арсенал Отечества» № 1 (69) за 2024 г.

Алексей Леонков, военный аналитик

Военные конфликты конца ХХ и начала ХХI веков выявили растущую роль информационных систем в комплексах боевого управления, разведывательно-­огневых контурах и высокоточного оружия (ВТО). В то же время выросла роль навигационных систем, автоматизированных комплексов топопривязки и позиционирования боевой техники, ведущей общевой­сковой бой на суше, в воздухе и на море.

Параллельно этому развивались средства радиоэлектронной борьбы (РЭБ) и подавления (РЭП), основной задачей которых является прекращение функционирования радиотехнических средств находящихся на любых театрах военных действий (ТВД), в том числе и в космическом пространстве.
Самолеты, корабли, бригады сухопутных вой­ск, управляемые крылатые ракеты, беспилотники США и стран НАТО — все они получают навигационную информацию и данные для систем боевого управления от многочисленной группировки спутников космической разведки, связи, ретрансляции, дистанционного зондирования земли и навигации. 67 разведывательных спутников и 297 спутников дистанционного зондирования Земли обеспечивают украинской группировке вой­ск непрерывное (с лагом 15 минут) информирование об обстановке. Такое обилие информационных средств дает неоспоримое преимущество вой­скам НАТО в локальных (колониальных) вой­нах в рамках принятой стратегии сетицентрической вой­ны.
Однако это преимущество становится «ахиллесовой пятой» в том случае, когда боевые действия будут вестись против технологически и технически развитого в военном плане государства, у которого на вооружении стоит современная военная техника, ВТО, противоспутниковое оружие, а также ядерное оружие. В этом случае спутниковые группировки, обеспечивающие боевую работу вой­ск НАТО, прекратят свое существование в течение одно-двух месяцев.
В Пентагоне понимают, что армия США целиком зависит от GPS: по спутникам ориентируются самолеты и корабли, пехота и управляемые ракеты, беспилотники (БЛА). Вместе с тем российские системы РЭБ, по мнению американских специалистов, способны не только заглушить навигационные сигналы, но и подменить их. Таким образом, можно заставить, к примеру, противокорабельную крылатую ракету поразить свой же корабль.
Эффективность отечественных средств РЭБ пришлось однажды ощутить на себе военным США в Сирии, в одночасье лишенным связи и возможности ориентироваться. Тогда дело чуть не дошло до «дружественного огня», но полученный урок запомнился, и в курсе обучения американских штурманов снова появился секстант.
Американское вооружение в зоне специальной военной операции (СВО) испытало на себе глушение GPS-сигналов. Благодаря российскими системами РЭБ «умные бомбы» с GPS-наведением, такие, как JDAM, оказались неэффективными. Также отмечались случаи нарушения работы комплексов связи и целеуказания, которые должны были принимать информацию от разведывательных БЛА.
Показательным примером является поставка ракет ATACMS (MGM‑140A) из США на Украину, в результате которой ВСУ получили старую версию ракеты с классическим инерциальным наведением, без GPS-приемника. Однако такая «хитрость» оказалась бесполезной перед российскими комплексами ПВО, которые сбили почти все поставленные ракеты.
Осознавая «уязвимость от российских РЭБ», Пентагон дал старт программам модернизации встроенных систем глобального позиционирования (GPS) и инерциальных навигационных систем (ИНС), которые используют военная техника и средства вооружения армии США. Так, 27 июня 2023 года оборонный гигант Northrop Grumman объявил об успешном запуске самолета с новой навигационной системой EGI–М, которая предназначена для работы в ситуациях, когда получение сигналов GPS может быть затруднено или невозможно.
Чтобы преодолеть эту проблему, в EGI–M будут использоваться датчики, такие, как твердотельные волновые гироскопы (ТВГ), для отслеживания изменений и скорости движения относительно известной точки, что позволяет системе автоматизированного управления самолета определить его местонахождение в пространстве. Выбор ТВГ не случаен, так как этот вид гороскопов создавался для работы в сложных условиях, в том числе зонах высокого ионизирующего излучения, образовавшегося после применения ядерного оружия.
Согласно проекту, система EGI–M будет установлена на двух самолетах. Одним из них является F‑22 Raptor, истребитель-невидимка для завоевания превосходства в воздухе, который будет играть важную роль в боевых действиях на любом ТВД. Кроме того, EGI–M был разработан для установки на палубный самолет дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО) E‑2D Advanced Hawkeye. Как известно, E‑2D Hawkeye — это самолет командования и управления авианосной ударной группы (АУГ), используемый для обнаружения своих кораблей и кораблей противника, а также для управления боевыми действиями АУГ на ТВД.
Работы по внедрению ТВГ в системы вооружения армии США ведутся более 13 лет. Так, в 2011 году сообщалось, что агентство DARPA подписало с компанией Northrop Grumman трехлетний контракт на сумму 4,8 млн долл. на разработку микромасштабного интегрирующего гироскопа (Microscale Rate Integrating Gyroscope, MRIG) на основе ТВГ. По мнению ученых DARPA, резонатор такого гироскопа должен был иметь две степени свободы и форму бокала.
DARPA по программе MRIG разработала компактный гироскоп для автономных ИНС и систем наведения, который помог устранить зависимость от спутниковой глобальной системы позиционирования (GPS) или любых других внешних навигационных сигналов.
Специалисты агентства DARPA рассчитывают применить новый миниатюрный вибрационный гироскоп в качестве главной части передовых инерциальных систем навигации. Создаваемый вибрационный гироскоп должен быть достаточно компактным, для того чтобы его можно было установить в боеприпасы, различные ручные устройства, а также в качестве дополнения к портативным системам навигации и наведения авиационных беспилотных комплексов.
В марте 2020 года специалисты Мичиганского университета (University of Michigan) сообщили, что создали миниатюрный гироскоп на основе ТВГ с резонатором из оксида алюминия, который может «помочь беспилотным летательным аппаратам и автономным автомобилям оставаться на маршруте без сигнала GPS», а также сообщалось, что он будет «в 1000 раз дешевле, в 500 раз меньше волоконно-­оптических гироскопов и в сотни раз производительнее самых быстрых гироскопов».
Неудивительно, что DARPA рекомендовала ТВГ для полевой артиллерии армии США в качестве компонента усовершенствованной навигационной системы LNS (Local Navigation System), которая должна работать в условиях отсутствия GPS-сигнала. Она будет устанавливаться на транспортных средствах и применяется при определении координат огневых позиций буксируемой и самоходной артиллерии. В состав ее входят блок определения опорного курса, измеритель пройденного пути, ЭВМ, устройство ввода-­вывода данных, блок индикации азимута стрельбы, блок питания.
Блок определения опорного курса предназначен для отображения направления движения машины относительно географического севера. Он состоит из гиростабилизированной в двух плоскостях платформы и электронного устройства снятия данных. Измеритель пройденного пути связан с трансмиссией машины. От него и от блока определения опорного курса данные поступают в ЭВМ. На их основе ЭВМ выдает текущие координаты машины, которые высвечиваются на дисплее.
Подобные системы разрабатываются и для основных боевых танков. Заявляется, что такие модернизированные ИНС станут основными, а спутниковые и одометрические каналы навигации будут вспомогательными навигационными системами. Также ТВГ вой­дут в системы стабилизации ствола орудия и башни танка. Основным требованием к системе стабилизации является точная стрельба по неподвижным и движущимся целям во время высокоскоростного движения танка.
В 2022 году компания Curtiss-­Wright получила контракт от Rheinmetall BAE Systems Land (RBSL) на поставку своей технологии стабилизации привода башни для использования в системе вооружения основного боевого танка Challenger 3 британской армии. Система прицеливания и стабилизации TDSS от британской компании Curtiss-­Wright должна обеспечить Challenger 3 возможность сохранять точность определения местоположения цели и точную стабилизацию башни даже при движении на полной скорости.
Как видно из всего вышеперечисленного, блок НАТО переходит на обновленные ИНС, которые смогут работать в условиях отсутствия спутниковой и одометрической навигации. В состав этих ИНС будут входить миниатюрные и производительные ТВГ.
Курс на высокоточность
Разработкой ТВГ за рубежом с 80‑х годов прошлого века занимались такие фирмы, как — Northrop Grumman (США), Marconi (Великобритания), InnaLabs (Великобритания) и Badin-­Crouzet (Франция). В настоящее время в странах НАТО осталось только два разработчика ТВГ — Northrop Grumman и Badin-­Crouzet. Однако в связи с тем, что в Европе нарастает экономический кризис, единственным разработчиком и производителем останется только американский военный концерн. Видимо, поэтому был дан «зеленый свет» программам обновления ИНС на основе ТВГ, установленной на военной технике и средствах вооружения стран НАТО.
Но американцы не станут монополистами для всего мира, потому что подобные разработки в России ведутся на ИЭМЗ «Купол» (входит в состав Концерна ВКО «Алмаз-­Антей») в инициативном порядке с 1999 года. В 2006 данная инициатива стала самостоятельным проектом «Твердотельный волновой гироскоп», одобренным концерном «Алмаз-­Антей».
Проект в 1999 году начинала небольшая группа энтузиастов, а сегодня их количество выросло до 300 человек. Сейчас над выпуском ТВГ трудятся 8 аспирантов, 4 кандидата наук и доктор технических наук. Это единственный в своем роде коллектив в России, который объединяет инженеров, высококлассных специалистов в области гироскопических систем навигации, электроники и системотехники, технологии механической обработки неметаллов.
Производство одного твердотельного волнового гироскопа включает 50 новых технологий. В их числе высокоточная обработка деталей из кварцевого стекла и керамики, ионно-­плазменная балансировка деталей в глубоком вакууме.
Технологии аккумулированы в специальном производственном комплексе, который создан с привлечением средств федерального бюджета по программе развития отечественной электронной компонентной базы. Для выполнения отдельных технологических операций в комплексе организованы термоконстантные помещения, чистые помещения до 6‑го класса чистоты.
«Твердотельный волновой гироскоп — это уникальное изделие, аналогов в части серийного производства нет. Гироскопы данного типа имеют широкую область применения. Мы знаем, что в современных средствах, в том числе и военной технике, применяются гироскопы различных принципов действия. Это и микромеханика, и механика, оптоволоконные, лазерные гироскопы. Принципиальное отличие наших гироскопов в том, что они охватывают абсолютно все области применения», — рассказал нашему журналу на форуме «Армия‑2023» генеральный директор ИЭМЗ «Купол» Фанил Газисович Зиятдинов.
ТВГ с позиций технологии изготовления, системы настройки и управления, а также точностных характеристик имеют ряд преимуществ по сравнению с другими видами гироскопов:

• полностью отсутствуют вращающиеся части, поэтому рабочий ресурс прибора оказывается очень большим (от 15 000 часов и более);
• способность переносить большие перегрузки;
• компактность, небольшая масса и габариты;
• сохранение инерциальной информации при кратковременном отключении электропитания;
• низкая энергоемкость;
• малое время готовности;
• слабая зависимость от температуры окружающей среды при выполнении определенных конструктивных и технологических условий;
• стойкость к ионизирующему излучению с высокой энергией.

Конструкторы «Купола» разработали на базе ТВГ принципиально новые приборы управления и навигации для военного и гражданского применения. В публичной сфере известно о применении ижевского прибора в космической технике. Твердотельный волновой измеритель скорости (ТВИУС), ключевым элементом которого является ТВГ, уходит на орбиту в составе каждого космического корабля «Союз» и «Прогресс». В 2018–2019 годах ТВИУС на основе ижевского гироскопа прошел ряд успешных испытаний в ходе запусков кораблей «Союз-­ТМ».
Впервые за 63 года пилотируемой космонавтики ТВИУС обеспечил экипажи информацией о точных координатах положения корабля в космическом пространстве в реальном масштабе времени, что позволило осуществлять стыковки с МКС с первой попытки. Поэтому одно из приоритетных направлений для ТВГ — это применение его в системах ориентации, стабилизации и управления перспективных космических аппаратов, создаваемых для орбитальных группировок дистанционного зондирования Земли, спутниковой связи и космических аппаратов для дальнего космоса.
Помимо гражданских направлений, ТВГ может стать незаменимым компонентом для военных высокоточных систем. И речь идет не только о ракетах или других системах вооружения. Высокоточная ракета вполне оправдывает установку ТВГ из-за того, что она, как правило, поражает важные объекты военной или гражданской инфраструктуры противника на большом расстоянии, в условиях противодействия систем РЭБ.
Современные военные конфликты с использованием ВТО показывают нарастающее преимущество высокоточных систем. Данное мнение подтверждается статистикой применения ВТО в военных конфликтах с участием армии США. Так, если доля ВТО во время операции против Ирака в 1991 году составляла 8 % от других видов оружия, то в 2003 году доля использованного ВТО составила 68 %.
Поэтому есть мнение, что все носители обычного оружия необходимо переделать в высокоточные боевые машины, и у России есть такой опыт. В Сирии штурмовая и бомбардировочная авиация была оснащена баллистическим вычислителем СВП‑24 «Гефест», который «превращал» свободнопадающие бомбы в высокоточное оружие.
Существующие нормативы артиллерийской стрельбы, учитывающие расход снарядов для поражения цели, создавались без учета автоматических стабилизирующих систем на основе ТВГ. Поэтому расход снарядов измеряется десятками, а местность вокруг пораженной цели напоминает лунный пейзаж. По опыту СВО, данную ситуацию выправили опыт артиллерийского расчета и включение в качестве целеуказателя БЛА, который мониторил и корректировал результаты поражения цели. При этом расход снарядов снизился, но не смог приблизиться к показателям дорогих высокоточных снарядов типа «Краснополь» или «Китолов».
Автоматизация производства высококачественных обычных снарядов, снижающее круговое вероятное отклонение (КВО) от точки цели, точное цифровое целеуказание от БЛА в сочетании с высокоточной боевой машиной, оснащенной системами стабилизации, навигации и позиционирования на базе ТВГ, может дать ряд неоспоримых преимуществ на поле боя. В результате можно получить высокоточный автоматизированный артиллерийский комплекс, который сможет поражать любые цели с меньшим расходом обычных снарядов, а особо важные цели, в том числе цели в движении, — корректируемыми снарядами с первого выстрела.
Я не буду перечислять все области возможного применения ТВГ в военной и гражданской технике, ведь в существующих образцах стоят десятки тысяч гироскопов, выполняющих роль либо датчиков, либо указателей. Поэтому переход на новые технологии может существенно повысить эффективность этих систем. Серийное производство отечественных ТВГ — это не только перспективное направление для ВТО и военных систем навигации, но и основа развития гражданской техники.