- ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ: Почти половину натовских гаубиц в зоне СВО уничтожили "Ланцетами"
- ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ: Дроны «Ланцет» вынудили ВСУ перейти с американских гаубиц М777 на советские
- ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ: Барражирующий боеприпас КУБ-Э будет поставляться на экспорт
- ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ: Белоусов возглавил правкомиссию по беспилотникам
- ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ: Триумф «Ланцета». Применение российского дрона в специальной военной операции
- ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ: Боевики ВСУ сбрасывают с беспилотников химические боеприпасы
- ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ: Инженеры разработали микробеспилотник "Шмель" для Минобороны
- ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ: Транспортный беспилотник ТрАМП дальнего радиуса действия разработали в России
- ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ: Программирование беспилотников включили в реестр видов спорта
- ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ: В России создали беспилотный грузовой самолет с вертикальным взлетом
Миссия в одну сторону: одноразовые БПЛА занимают свое место на поле боя.
29.08.2013
В настоящее время появляются дешевые, расходуемые (однократного применения) летательные аппараты являющиеся привлекательным средством получения мгновенной оперативной картинки и расширения возможностей тех платформ, которые могут оснащаться различными дополнительными системами. В статье, опубликованной на сайте Janes.com и переведенной Вячеславом Мерзляковым, рассматриваются некоторые технические проблемы и подходы при разработке таких аппаратов.
Имена Predator, Reaper и Global Hawk всегда на слуху, среди всего разнообразия беспилотных авиационных комплексов (БАК) им уделяется очень много внимания, но они представляют собой лишь одно из направлений развития этих систем, которое начало активно развиваться примерно в последние 10 лет.
Признание преимуществ, которые предоставляют беспилотные системы, быстро сводится к перечислению заслуг небольших БАК, созданных для поддержки войск на земле, обеспечения наблюдения за конвоями и данными ближней разведки для пеших патрулей и выполнения ряда других задач. Действительно, небольшие системы или малые БАК представляют собой самую большую долю всех беспилотных аппаратов стоящих на вооружении. Одни только американские военные закупили тысячи таких систем для своих вооруженных сил, среди которых БПЛА Raven от AeroVironment проявил себя как неотъемлемый компонент многих военных операций в Афганистане.
Хотя малые БАК практически представляют собой нижнюю часть спектра тех беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые относительно быстро развертываются и просты в работе, существует растущее понимание того, что даже меньшие по размерам, менее дорогие и более простые в эксплуатации системы могут быть полезны в нынешнем и будущем боевом пространстве. Одноразовые системы, которые могут переноситься в больших количествах и обслуживаться персоналом с минимальным уровнем обучения, являются в этом случае весьма заманчивым предложением. Даже Raven и его семейство необходимо перед полетом собирать, а весь комплекс (в зависимости от конфигурации) может стать обременительной ношей для развернутых пеших патрулей. Действительно, зачастую управление подобными аппаратами осуществляется с транспортных средств или опорных баз, а не личным составом патруля.
Войска развернутые на земле более всего подвержены риску и БАКи доказали свою значение в обеспечении личного состава разведывательными данными и даже непосредственной авиационной поддержкой. Впрочем, эти комплексы зачастую не являются штатными средствами подразделения и, следовательно, не так уж и легкодоступны «по требованию».
В ряде компаний поняли, как необходима возможность мгновенного доступа к разведывательным данным для передовых подразделений, например получение изображений в реальном времени. Хотя вышеупомянутый Raven и подобные системы могут обеспечить эти возможности, передовые подразделения и специальные силы обычно очень мобильны и действуют в динамичной окружающей обстановке, где они не могут в полной мере работать с малыми БАК. Здесь сразу встают вопросы возвращения летательного аппарата, физическая нагрузка на личный состав и ограничение мобильности подразделения.
Недорогие решения
Идея БПЛА, который достаточно дешев, чтобы быть расходуемым и достаточно прост, чтобы для его работы не нужны были специально обученные операторы, весьма привлекательна. Одной из компаний работающих в этом направлении является израильская Uvision, которая разработала здесь свое решение. Впрочем, несмотря на то, что эти системы могут быть относительно недорогими, их разработка является далеко не тривиальной задачей.
«Первостепенная задача – создать конструкцию, которую можно производить в больших количествах и по такой стоимости, чтобы пользователь смог получить реальные преимущества... поскольку наша система однократного применения, мы сделали всё возможное, чтобы максимально удешевить этот проект», сказал Амит Мораг, вице-президент по развитию бизнеса в компании UVision.
 |
| БЛА «Wasp AE». Источник: Военное обозрение |
Компания UVision решила эту задачу, создав Hero 30, (прежнее обозначение Wasp) переносную ранцевую систему массой 3 кг, которая укладывается в контейнер и запускается с помощью пиротехнического заряда. При покидании контейнера из корпуса аппарата в крестообразную конфигурацию расправляются восемь крыльев, четыре больших крыла с размахом 67 см в средней части и четыре ближе к хвостовой части; два электродвигателя (один внутри другого) вращают винты в противоположные стороны. Аппарат имеет полезную грузоподъемность 1 кг, в его носовой части, в универсальном подвесе установлены электронно-оптическая и инфракрасная камеры.
Управление аппаратом осуществляется с ручной панели, с помощью средств связи в пределах прямой видимости радиус его действия равняется 10 милям. Стандартный диапазон скоростей аппарата составляет от 40 до 100 узлов, а продолжительность полета 30 минут.
Мораг сказал, что для подобной системы эффективность и простота в работе – это самое главное, добавив, что получение этих неотъемлемых качеств является непростой задачей: «Машина должна быть максимально простой в эксплуатации, авионика, управление полетом, навигация, всё должно быть очень и очень продвинутым. Когда мы говорим 'простое' решение, то конечно же это очень продвинутое решение с технологической точки зрения и всё это для того, чтобы сделать его очень простым с точки зрения оператора».
Летательный аппарат отличается несколькими высокоуровневыми режимами работы для того, чтобы позволить пользователю сконцентрироваться на изображении с платформы, а не на текущем полете. Например, автопилот сконфигурирован таким образом, что он постоянно корректирует положение аппарата с целью предоставления оператору наилучшего обзора района или цели.
При разработке Hero 30 должен был быть решен ряд других технических вопросов и здесь Мораг пояснил: «Касательно технологии мы должны были сделать несколько вещей. Во-первых, мы хотели высокоманевренную платформу и поэтому пришли к крестообразной конфигурации. Она может летать на очень высоких скоростях, а также маневрировать в очень ограниченном воздушном пространстве; но здесь недостаток состоит в том, что мы не имеем ту аэродинамическую эффективность, которую имеем у привычного летательного аппарата с крыльями. Поэтому одной из задач было получить аэродинамическую крестообразную конфигурацию, которая эффективна с точки зрения барражирования, круизной и форсажной скорости. Другой задачей была миниатюризация всей авионики и аппаратуры до очень небольших физических размеров, объема и массы. Еще одной проблемой было энергопотребление и баланс между емкостью батарей и необходимой энергией, а поскольку это электрическая платформа мы должны найти самую современную технологию аккумулирования энергии доступную на сегодня, а также самые эффективные электродвигатели».
UVision работала стремя компаниями и сторонним экспертами по разработке и оптимизации бортовой аппаратуры с упором на небольшие, стабилизированные решения, которые могли бы обеспечить хорошее качество видеосигнала. На сегодняшний день можно выбирать между только дневной видеокамерой или дневной/ночной видеокамерой, хотя определяющим фактором при выборе аппаратуры является ее стоимость.
Мораг сказал, что компания разрабатывала свой БПЛА в соответствии с концепцией масштабируемости и сейчас проверяются различные размеры и варианты. Он также добавил, что у системы есть потенциал сбрасывания с борта воздушного судна, но эту концепцию еще нужно проверить.
На данный момент прошли пять этапов летных испытаний, каждый для проверки разных аспектов системы. Аппарат вызвал значительный интерес касательно и полезной нагрузки и летных характеристик. Комплекс готов к производству и уже был поставлен неназванному покупателю.
Если подробности о применении Hero 30 не раскрываются, то по системе Switchblade от компании AeroVironment можно сказать вполне определенно, что она уже поступила на вооружение. БПЛА Switchblade (первые два фото) был разработан изначально исследовательской лабораторией ВВС США для применения специальными силами.
Платформа представляет собой барражирующий миниатюрный боеприпас прямой наводки, но она может конфигурироваться и на большую продолжительность полета для работы в качестве разведывательного средства. Сообщается о продолжительности полета 15 - 20 минут (в зависимости от конфигурации) и дальности действия примерно 10 км; он создан летать на высоте 500 футов над поверхностью, но имеет потолок примерно 15000 футов над уровнем моря.
Switchblade по размерам аналогичен 60-мм минометному выстрелу и запускается из одноразовой пусковой трубы; полностью весь комплекс (сам аппарат, пусковая установка и транспортировочный мешок) весит около 2,5 кг. Как правило, он летит со скоростью 55 – 80 узлов по сигналам GPS или в режиме ручного управления и имеет установленную в носовой части электронно-оптическую камеру. Цветное видео по радиоканалу передается на дисплей блока наземного контроля AeroVironment, который также может управлять БПЛА Raven, Wasp и Puma. Аппарат Switchblade оборудован боковыми камерами и опционально может оборудоваться тепловизионной камерой.
 |
| Switchblade. Фото: Aviation Week |
Стив Гитлин, вице-президент по маркетинговой стратегии и коммуникациям в AeroVironment, рассказал о некоторых трудных задачах возникших при разработке системы: «Ее возможности требуют объединения различных технологий так, чтобы выдержать высокие перегрузки при пуске, получить высокоскоростной контроль, а также обеспечить высокоточное и высокоскоростное слежение».
Гитлин полагает, что есть определенный спектр задач для аппаратов подобных Switchblade: «Сочетание транспортабельности, быстрого развертывания, высокой точности и удержание взгляда на цели делают Switchblade уникальным и ценными средством, когда можно положить воздушную мощь в рюкзак для защиты спешенных сил и задействовать подразделение в качестве стратегической силы, не говоря уже о многочисленных режимах развертывания». Далее он добавил: «сравнительная экономическая эффективность делает Switchblade ценным решением по защите своих сил, которое позволяет более дорогие решения, например ударные вертолеты, развертывать в задачах, которые могут быть решены только с применением этих средств».
 |
| БПЛА Skate разработки компании Aurora Flight Sciences |
| Источник: www.arms-expo.ru |
Альтернативный подход в области проектов одноразовых БПЛА представляет собой Skate от компании Aurora Flight Sciences. Легкая переносная система ручного запуска может относительно продолжительное время летать на малошумном электродвигателе, а также имеет возможность работать автономно. Хотя возможно возвращение аппарата, но он с самого начала создавался достаточно дешевым, чтобы его можно было считать одноразовым. Skate изготавливается из пенополистирола и весит менее 1 кг. Аппарат по существу представляет собой прямоугольное «летающее крыло» с размахом 61 см и длиной 48 см, которое имеет рулевые поверхности и два вертикальных стабилизатора. Аппарат может нести на борту устройство массой 200 грамм, которое можно ставить и снимать в полевых условиях, в настоящее время это могут быть дневные и инфракрасные камеры, а также пользовательские системы.
Skate имеет сдвоенные независимо шарнирно-сочлененные электродвигатели, которые вращают двухлопастные винты и позволяют самолету плавно переходить с вертикального полета в горизонтальный. Они также предназначены для повышения маневренности и увеличения продолжительности полета, последнее достигается благодаря способности совмещать функциональность вертикального взлета и посадки с типичным полетом «неподвижного крыла».
С всенаправленной антенной дальность полета БПЛА составляет 3 км, но она повышается до 5 км с направленной системой. С опциональным комплектом один час полета Skate увеличивается до полутора часов. Типичная высота полета составляет 400 футов и максимальный потолок 13000 футов над уровнем моря. БПЛА контролируется посредством ручного блока управления с видеодисплеем, он может работать в режиме ручного управления или в режиме навигации по контрольным точкам GPS.
Альтернативные подходы
В то время как упаковывание одноразовых БПЛА в легкие, отдельные контейнеры может быть лучшим решением для развернутых сил, тем не менее, было проверено множество других способов доставки этих систем в район операции, ряд из них довольно нетрадиционные.
Сюда можно отнести отстрел аппарата из артиллерийского орудия или танковой пушки. Например, БПЛА Horus был разработан компанией Oto Melara для развертывания из 120-мм гладкоствольной пушки. Аппарат, изготовленный из углеволокна, имеет раскладывающиеся подвижные рулевые поверхности, он может также развертываться из специальной пусковой установки. Его назначение – предоставить командирам танковых подразделений быстро развертываемый независимый источник разведывательной информации.
БПЛА Horus с взлетной массой 1,3 кг имеет тянущий винт, вращаемый небольшим бесщеточным электродвигателем с питанием от литий-полимерной батареи. Он имеет конфигурацию «утка» – складной передний стабилизатор и основные крылья с обратной стреловидностью. БПЛА оборудован электронно-оптическими устройствами для передачи непрерывного видеосигнала интересующего района в реальном времени.
С 1996 года инженеры Массачусетского технологического института (MIT) совместно с командой Лаборатории Дрэпера изучали подобный подход к доставке платформы в рамках программы WASP (Wide Area Surveillance Projectile – снаряд для наблюдения за большими площадями).
Задачей WASP было обеспечение быстрого наблюдения и/или разведывательных данных по минимальной стоимости. Аппарат WASP помещался внутри снаряда для запуска из 5-дюймовой пушки. Конструкция позволяла складывать его крылья, хвост и пропеллер в фюзеляж. При достижении заданного района аппарат отстреливался и развертывал свои крылья, рулевые поверхности и пропеллер.
Хотя WASP не пошел дальше демонстрационной программы по одноразовому БПЛА, но с тех пор этот аппарат принес немало пользы Лаборатории Дрэпера. Многие технологические вопросы, решаемые в программе WASP, были воплощены в ряде одноразовых БПЛА: навигационная система GPS/INS, ПЗС-камера и передатчик, а также двусторонний канал связи. Он мог следовать по заранее запрограммированному шаблону, который можно было менять с наземной станции.
Система была создана для того, чтобы занять уникальную нишу в сфере эксплуатационных возможностей беспилотных летательных аппаратов: в течение 5 минут после выдачи запроса на разведку система прибывает в район наблюдения в 20 км от места пуска и остается там в течение 30 минут, маневрируя в заданном районе и посылая изображения обратно на свою станцию управления.
Преимущества одноразовых систем признаны не только при из запуске с наземных и морских платформ, также ведутся работы по развертыванию этих систем с воздушных судов, зачастую для увеличения дальности передачи и улучшения качества информационной «картинки».
В департаменте AeroAstro института MIT старшекурсниками в сотрудничестве с Лабораторией Линкольна был разработан новый БПЛА под названием Locust (саранча) который может развертываться со стандартного автомата сбрасывания средств РЭП самолета.
Куратор проекта профессор Джон Хансман пояснил его цели: «Начальная задача заключалась в выборочном контроле внешних параметров (температура, влажность, давление) при пуске. Концепция же состояла в том, что у вас есть множество одноразовых БПЛА, которые можно сбросить с самолета используя стандартный контейнер с ИК-ловушкой. Очень сложная конструктивная задача, поскольку стандартный контейнер имеет размеры 2 x 2,5 x 7 дюймов, то есть прямоугольный форм-фактор. Они также запускаются с помощью заряда взрывчатого вещества и поэтому при пуске испытывают перегрузку 300 g».
Группе предстояло решить несколько сложных задач при разработке системы, в частности форм-фактор и стоимость.
Профессор Хансман сказал, что возникло несколько интересных конструктивных проблем, в основном из-за ограничения размеров. Он пояснил, что изготовление аппарата было особенно трудным, поскольку крылья были очень небольшими и, в конечном счете, конструкция должна была вписаться в ограничения возможностей измерительных систем имеющихся в распоряжении группы. Интересно, что вместо проектирования меньшего прототипа и затем увеличения его до полноразмерной версии как обычно это бывает, в качестве экспериментальной платформы группа использовала аппарат вдвое больших размеров.
Еще одной значительной проблемой стал поиск подсистем для аппарата. «Одной из проблем стало отсутствие автопилота, который смог бы вписаться в аппарат. Как часть проекта мы создали новый автопилот, который по существу очень похож на автопилот БПЛА Aurora Flight Sciences касательно компонентов, но был спроектирован с гораздо более плотной компоновкой».
Еще одна большая проблема – это энергоснабжение. Из полной массы 250 грамм примерно 80% отводится под аккумуляторы, а поскольку была поставлена задача добиться продолжительности полета один час, то эффективное управление энергопотреблением стало настоятельной необходимостью. «У нас был вариант выбора немного более крупной платформы – запуск из пусковой установки для радиогидроакустического буя – но тогда размеры аппарата увеличиваются пропорционально, а поскольку сенсоры могут быть достаточно легкими, то не всегда ясно, является ли более крупная платформа с крупными аккумуляторами наилучшим решение, и в этом случае вы едва ли оптимизируете конструкцию, если сделаете ее крупнее ради аккумуляторов. То есть если вам необходимо добавить батареи, то вы закончите необходимостью иметь более крупный аппарат, и вы просто будет катать по воздуху аккумуляторы. Наш аппарат фактически оптимизирован под низкий уровень энергопотребления». Еще одну озабоченность вызывали характеристики источника питания при низких температурах на высоте пуска 30000 футов; литиево-полимерные аккумуляторы в этом случае теряют свою емкость, так что требовалось решение по обеспечению их теплоизоляции на всем протяжении полета до момента пуска.
Последовательность развертывания БПЛА предусматривает запуск специального контейнера из автомата сброса ложных целей, после чего он выпускает тормозную ленту, которая замедляет скорость полета контейнера до 80 узлов. Затем сам БПЛА при помощи пружины выталкивается из контейнера, крылья разворачиваются, и автопилот немедленно приводит аппарат в горизонтальный полет для приема сигнала GPS перед началом выполнения задачи. По программе испытаний контейнер не развертывался из автомата сброса, поскольку здесь было бы трудно оценить его параметры, вместо этого система поднималась до нужной высоты на воздушном шаре.
 |
 |
| БПЛА Locust |
| Источник: www.arms-expo.ru |
БПЛА Locust имеет превосходные характеристики; в зависимости от режима полета его воздушный винт с электроприводом позволяет достичь ему форсажной скорости 70 узлов. Коммуникационная система аппарата наряду со своей функцией передачи информации от сенсоров позволяет также изменять заранее запрограммированный полетный профиль.
В соответствии с задачей сбора данных о внешних условиях основными приборами для Locust были датчики температуры и влажности, а также датчик давления встроенный в автопилот. Впрочем, в тестовой программе была продемонстрирована бортовая камера.
Хотя и не назвав специфических приложений для такой системы как Locust, профессор Хансман всё же отметил ее полезность: «В общем и целом, продемонстрированные возможности (небольшой аппарат который можно было бы развернуть с воздушного судна, расходуемый или нет) дают вам большой набор вариантов и открывают широкий набор прикладных задач».
Разработка платформы передана в настоящее время в Лабораторию Линкольна. Профессор Хансман сказал, что большой интерес был проявлен к БПЛА Locust и его возможностям и что имеются планы провести летные и пусковые испытания с истребителя F-16.
Что касается развертывания БПЛА с воздушного судна, то здесь компания BAE Systems предлагает свою платформу Coyote. Об этом сообщил Мэт Поблоски, директор по развитию бизнеса программ по беспилотным аппаратам филиала этой компании в городе Тусон.
БПЛА Coyote был разработан как расходуемая система, которая развертывается из трубы радиоакустического буя типа A и предназначена для выполнения разведки и наблюдения. Разработка системы началась после выдачи командованием авиационных систем ВМС так называемого контракта по новаторским НИР для малых предприятий. Первоначально система предназначалась для развертывания с самолета ВМС P-3 Orion, но Поблоски сообщил, что в настоящее время идет перевод этой системы на новый самолет P-8 Poseidon.
Вопросы, решаемые в проекте, были схожи с вопросами других подобных проектов. На этот счет Поблоски пояснил: «Одним из факторов, который способствовал разработке системы, являлся тот факт, что нужно было использовать существующие трубные направляющие для акустических радаров (сонотрубы), которые сбрасываются с самолета, и поэтому нам не нужно было всё заново разрабатывать и, по сути, повторно проходить сертификацию… мы использовали существующий металлический рукав сонотрубы Type A».
Существующий вариант Coyote Block A2 имеет две раскрывающиеся поверхности – крыло и передние рули – каждая размахом по 1,47 м, при покидании пускового контейнера они разворачиваются из фюзеляжа длиной 79 см. Электродвигатель аппарата приводит во вращение толкающий винт.
 |
БПЛА Coyote имеет максимальный взлетную массу 6,4 кг, включая 2,27 кг полезной грузоподъемности, обычно это электрооптические и инфракрасные устройства. Аппарат имеет максимальный потолок 20000 футов, но обычно работает на высотах от 500 до 1200 футов и на дальности прямой видимости 37 км. Максимальная продолжительность полета в зависимости от режима полета составляет полтора часа, максимальная форсажная скорость составляет 85 узлов.
Мистер Поблоски хотя и красочно живописал как Coyote продолжает совершенствоваться и был отобран для ряда программ американских ВМС, но не смог дать по этому поводу никаких подробностей. Аппарат может выполнять заранее запрограммированные задачи или получать новые задания «на лету», либо с пусковой платформы, либо с земли. Он может также распределять информацию от сенсоров сразу нескольким абонентам.
По поводу потенциальных концепций операций Поблоски сообщил, что рассматривалась возможности аппарата «собираться в стаи». «Мне всё равно, стая ли это Global Hawks или стая Coyote, они четко выполнят свою работу в рамках предельных боевых возможностей данного аппарата. Не приказывайте Coyote подниматься на 80000 футов, но если вы захотите собрать их на высоте 1000 футов, вы сделает верный шаг».
Поблоски добавил, что рассматривается возможность пуска Coyote с земли и что компания проводит оценку и испытания в этом направлении.
Применение и внедрение «одноразовых» БПЛА может сократиться из за простого фактора стоимости. Просто потому что системы могут эффективно работать на поле боя, не гарантирует их использование; в трудные времена стоимость зачастую является решающим фактором. Как заметил Поблоски, «зная, что БПЛА будет уничтожен, вы хотите удержать стоимость на минимуме, а это всегда было первостепенной целью программы Coyote: продолжать снижать стоимость».
Медиа Галерея
Популярное
Блог редактора
В блоге пока нет сообщений
Прием информации:
