Мини и микро беспилотные летательные аппараты
Миниатюрный тактический дрон HUGINN X1. Компания Sky-Watch Labs в сотрудничестве с датским техническим университетом в настоящее время разрабатывает БЛА MUNINN VX1 UAV при частичном финансировании государством через Инновационный фонд. БЛА MUNINN VX1 способен взлетать и садиться вертикально в стесненных и ограниченных пространствах, летать горизонтально на высокой скорости, преодолевая большие расстояния и быстро достигая интересующие объекты или зоны
Становится ли мир мини- и микро-БЛА перенаселенным? На что похож там ландшафт? Произойдет ли дарвиновский отбор, который позволит лучшим жить и развиваться вместе с научным прогрессом?
За последние годы малоразмерные БЛА (как мини, так и микро) стали популярным инструментом наблюдения в сфере обороны и безопасности, а постоянно развивающийся технологический прогресс, по-видимому, обеспечит блестящее будущее этой технологии. Особое внимание уделяется дальнейшему совершенствованию этих систем для военных операций в городских условиях, во многих странах мира ведутся непрерывные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в этом направлении.
Впрочем, в современном оперативном пространстве эти технологии распространяются также среди террористических и повстанческих группировок, стремящихся использовать БЛА для доставки грязных бомб, что заставляет власти повышать безопасность своих собственных систем, а также коренным образом менять тактику и методы борьбы с БЛА.
Посадка в апреле 2015 года небольшого аппарата вертикального взлёта и посадки со следами радиационных материалов на крышу резиденции премьер-министра Японии в Токио является доказательством укрепления этой тенденции, и это вынудило более развитые вооруженные силы подумать о том, как лучше всего использовать эти технологии применительно к наступательным и оборонным операциям.
Мини-БЛА
Израиль продолжает удерживать прочные позиции на рынке за счет интенсивных разработок малоразмерных БЛА, что связано, прежде всего, с тем, что израильская армия постоянно проводит контртеррористические и противоповстанческие операции в рамках более масштабных действий по обеспечению внутренней безопасности в застроенных городских районах.
По словам генерального управляющего компании Israel Aerospace Industries (IAI) Malat Баруха Бонена рынок БЛА является свидетелем «устойчивого» роста числа малых БЛА (как микро, так и мини), особенно когда миниатюризация размеров и массы сенсорной аппаратуры снижает требования к грузоподъемности летательных аппаратов. Кроме того, он считает, что эта тенденция обусловлена также тем, что использование малоразмерных платформ позволяет уменьшить вероятность их идентификации и попадания в руки противника.
Семейство малоразмерных летательных аппаратов компании IAI Malat включает мини-БЛА BIRD-EYE 400, предназначенный для сбора разведывательных данных для низших эшелонов; микро-БЛА MOSQUITO с миниатюрной видеокамерой для городских операций; и винтокрылый мини-БЛА GHOST, развертываемый из двух ранцев, также предназначенный для городских операций и «бесшумной» разведки и наблюдения.
Впрочем, помимо традиционных производителей БЛА меньших размеров в Европе, Израиле и США в настоящее время появился ряд компаний в азиатско-тихоокеанском регионе, предлагающих на мировом рынке свои продвинутые решения.
Получив большой опыт успешной разработки более крупных платформ, в начале этого года индийская компания Asteria Aerospace решила начать разработку своего первого мини-БЛА A400. Платформа A400 представляет собой квадрокоптер массой 4 кг, предназначенный для выполнения разведывательных задач в застроенных районах. Эксплуатационная скорость аппарата составляет 25 км/ч, он способен выполнять свои задачи в течение 40 минут в пределах прямой видимости на максимальной дальности 4 км.
В компании Asteria Aerospace сообщили, что аппарат A400 к концу 2015 года должен поступить для оценки в вооруженные силы и силовые структуры.
В Европе польская Инспекция по вооружениям выпустила запрос предложений по системам мини-БЛА в рамках более широкой стратегии повышения уровня роботизации вооруженных сил Польши.
Польское министерство обороны планирует приобрести 12 крупных тактических БЛА под обозначением ORLIK, но Инспекция по вооружениям также хочет закупить 15 мини-БЛА WIZJER для городских операций и разведывательно-наблюдательных задач в тылу противника. Кроме того, польское минобороны, несомненно, будет закупать микро-БЛА меньшего размера.
На балансе польского министерства обороны уже имеется некоторое количество БЛА FlyEye компании WB Electronics, а также примерно 45 мини-БЛА ORBITER компании Aeronautics, которые были поставлены в 2005-2009 годы. Эти системы с электрическими двигателями способны проводить разведывательно-наблюдательные операции в прямой видимости с практическим потолком 600 метров, максимальной скоростью 70 узлов, продолжительностью полета 4 часа и полезной грузоподъемностью 1,5 кг.
По условиям запроса предложений каждая из 15 мини-систем WIZJER будет состоять из трех летательных аппаратов с соответствующими наземными станциями управления и материально-технического снабжения, включая запасные части. Министерство обороны затребовало мини-БЛА с максимальной дальностью действия 30 км, предназначенный для разведки, наблюдения и рекогносцировки на уровне роты и батальона. Выдача контракта ожидается в 2016 году, а сами летательные аппараты будут поставлены в 2022 году.
К предпочтительным вариантам, представленным на конкурс, относится модернизированный вариант мини-БЛА FlyEye компании WB Electronics, а также совместное предложение БЛА E-310 UAV от компаний Pitradwar и Eurotech.
Аппарат FlyEye способен запускаться с руки из «ограниченных пространств» в городской местности; он имеет уникальную парашютную систему возвращения, с помощью которой аппарат опускается в радиусе 10 метров от назначенной точки приземления.
Приборный блок устанавливается в нижней части фюзеляжа с целью оптимизации поля зрения сенсора; аппарат FlyEye способен нести две камеры в одном приборном блок. Сам аппарат, имеющий противообледенительную и противоштопорную системы, управляется при помощи легкой наземной станции управления LGCS (Light Ground Control Station), тогда как данные и визуальная информация с приборного блока передаются на видеотерминал в реальном времени.
Сам аппарат может лететь прямо к целевой точке по заранее определенному маршруту и способен барражировать над интересующим районом. Станция LGCS позволяет управлять аппаратом также и в ручном режиме.
Канал передачи цифровых данных также обеспечивает возможность передачи данных о цели в системы управления огнем минометов или системы управления боем с целью выполнения последующих огневых или других боевых задач. Бортовая коммуникационная система работает в частотном диапазоне НАТО 4,4-5,0 ГГц. По данным компании WB Electronics БЛА FlyEye управляют два человека, воздушный винт приводится «бесшумным» электродвигателем, работающим от литий-полимерного аккумулятора.
Длина этого мини-БЛА составляет 1,9 метра размах крыльев 3,6 метра, максимальная взлетная масса 11 кг. Скорость полета аппарата составляет 50-170 км/ч, он может летать на высотах до 4 км на максимальную дальность 50 км, максимальная продолжительность полета составляет три часа.
По данным компании Eurotech, БЛА E-310 может нести оптико-электронную аппаратуру или РЛС с синтезированной апертурой, а также другое «специализированное оборудование наблюдения». Он имеет «высокую мобильность и сниженные эксплуатационные расходы», аппарат может принять до 20 кг бортовой аппаратуры, при этом максимальная продолжительность полета достигает 12 часов. Предельный практический потолок E-310 составляет 5 км, он может развить скорость 160 км/ч и имеет максимальный радиус действия 150 км. Аппарат также запускается с помощью пневматической установки и возвращается на парашюте, либо садится традиционным способом на лыжных или колесных стойках. В компании Eurotech поясняют, что E-310 перевозится на борту «небольшой машины» или в прицепе.
Мини-БЛА SKYLARK ILE компании Elbit Systems принимал участие в боевых действиях, Он был выбран израильской армией в качестве беспилотного авиационного комплекса уровня батальона, а также был поставлен более чем 20 заказчикам из разных стран. Солдаты подразделения, укомплектованного БЛА SKYLARK I-LE, провели неделю в пустыне Негев, обучаясь работе с комплексом SKYLARK (на фото)
Микро-БЛА
Также весьма полезны во время операций в городских условиях беспилотные летательные аппараты класса «микро». Военные хотят иметь небольшие, запускаемые с рук системы, способные вести скрытое наблюдение в зданиях, замкнутых пространствах и целевых зонах. В Афганистане уже применялись подобные крошечные системы, например БЛА PD-100 BLACK HORNET компании Prox Dynamics, хотя операторы критиковали его за недостаточную надежность при проведении операций в сложной ветровой обстановке и при сильной запыленности.
Это специфическая «персональная разведывательная система» фактически представляет собой воздушное судно вертикального взлета и посадки «класса нано», которое работает от фактически бесшумного электродвигателя. При диаметре винта всего 120 мм BLACK HORNET несет камеру массой 18 грамм, развивает скорость 5 м/с и имеет продолжительность полета до 25 минут. Аппарат с дистанционно управляемой станцией оптической видовой разведки на опорно-поворотном устройстве способен работать в прямой видимости от оператора до 1,5 км, он может летать по заранее запрограммированным маршрутам, а также зависать на месте.
Впрочем, нынешние тенденции, скорее всего, указывают на то, что для выполнения разведывательных задач, обычно проводящихся перед боевой операцией, военные выбирают микро-БЛА несколько большего размера.
БЛА InstantEye производства компании Physical Science Incorporated (PSI) в настоящее время состоит на вооружении не называемых специальных подразделений стран НАТО и групп по борьбе с наркотиками, работающих в Южной Америке. Этот летательный аппарат также был принят на вооружение министерством обороны США и недавно был поставлен для испытаний в британскую армию. Этот аппарат ручного запуска весит менее 400 грамм, а производитель заявляет о времени готовности к пуску всего 30 секунд. Максимально время полета составляет 30 минут, аппарат InstantEye имеет максимальную дальность 1 км и может нести различные сенсоры.
Этот БЛА, во время полета имитирующий движения бражника (вид бабочки), может управляться в «ручном» режиме, развивая при этом скорость до 90 км/ч. InstantEye управляется с наземной станции; его комплект наблюдения и разведки состоит из передней, боковых и камеры нижнего обзор, обеспечивающие навигацию, слежение и целеуказание. Возможности визуальной разведки могут быть расширены за счет установки камеры высокого разрешения GoPro или инфракрасной камеры, которая способна генерировать изображение, создаваемое встроенным инфракрасным светодиодным осветителем, способным подсветить землю с высоты 90 метров.
Впрочем, кроме существующего использования для скрытого наблюдения и разведки в тылу, этот воздушный аппарат вскоре получит сенсорный комплект разведки ОМП в ответ на возможное проведение контртеррористических операций в городских условиях. Кроме того, с целью удовлетворения потребностей специальных подразделений НАТО на него можно установить ретрансляционную аппаратуру для передачи речевых и голосовых данных.
Еще одной системой, очень популярной у специальных подразделений, является беспилотный авиационный комплекс (БАК) SKYRANGER компании Aeryon Labs, который на международном рынке продвигается компанией Datron World Communications. По словам исполнительного директора компании Aeryon Labs Дейва Кроэтча, их БАК является экономически выгодной альтернативой другим системам предоставления ситуационной информации в реальном времени. Он пояснил: «Системы вертикального взлета и посадки и не требуют какого-либо дополнительного оборудования запуска и возвращения. Они управляются одним оператором и поэтому другие члены группы могут сосредоточиться на других задачах, то есть БАК становится средством повышения боевой эффективности. Видео в реальном времени может передаваться в командный центр и на другие устройства в сети».
Компания недавно показала для своего SKYRANGER новое устройство передачи изображений Aeryon HDZoom30, которое, по словам Кроэтча, обеспечивает «беспрецедентные аэроразведывательные возможности, а это очень важно для успеха операции. Мы получаем систему с БЛА со стабильными и надежными летными характеристиками, которая может находиться в воздухе до 50 минут и которая имеет надежный цифровой видеоканал в реальном времени ».
Тем временем, Управление перспективных оборонных исследований DARPA изучает технологию, которая бы помогала мини-БЛА и микро-БЛА летать в пространстве с интенсивным помехами независимо от прямого управления человеком и без зависимости от навигации по координатам GPS. В начале этого года официально была начата программа FLA (Fast Lightweight Autonomy – быстрая легкая автономность), предусматривающая изучение биомиметической информации касательно маневренных способностей птиц и летающих насекомых. Хотя DARPA использует небольшой шестивинтовой аппарат массой всего 750 грамм в качестве тестовой платформы, программа всё же будет сосредоточена на разработке алгоритмов и программного обеспечения, которые можно будет интегрировать в небольшие БЛА любого типа.
«В Управлении надеются, что разработанное программное обеспечение, позволит БЛА работать в ряде пространств, к которым обычно доступ был запрещен, яркий тому пример – внутренние помещения. Небольшие БЛА, например, оказались полезными при проведении ближней разведки развернутыми патрулями, но они, однако, неспособны дать информацию об обстановке в здании, что зачастую является критическим моментом всей операции», – пояснил представитель DARPA.
Программой предусматривается достижение следующих характеристик: работа на скоростях до 70 км/ч, дальность действия 1 км, продолжительность работы 10 минут, работа без опоры на средства связи или GPS, вычислительные мощности 20 Ватт.
Начальные демонстрации намечены на начало 2016 года в виде «слаломных тестов на открытом воздухе», после чего в 2017 году пройдут испытания в помещениях.
Современный, доступный по средствам мини-БЛА BIRD-EYE-650 компании IAI обеспечивает видеоданные в реальном времени днем и ночью при проведении городских операций и разведки в тылу противника
Полезная нагрузка
Что касается развития бортовых сенсоров и систем, то общая тенденция заключается в постоянном уменьшении размеров сенсоров. На выставке Aero India 2015Компания Controp Precision Technologies показала свою станцию оптической видовой разведки Micro-STAMP (stabilised miniature payload – стабилизированная миниатюрная аппаратура). Станция массой менее 300 грамм, в состав которой входят дневная цветная ПЗС-камера, неохлаждаемый тепловизор и лазерный указатель, предназначена для установки на мини-БЛА.
Стабилизированная станция создавалась для проведения разведывательных задач в глубине и отличается различными функциями, включая наблюдение, инерциальное слежение за целью, удержание координат, прибытие к координатам, сканирование/аэрофотосъемку и режим «окно пилота».
Станция размерами 10 см x 8 см, специально упрочненная для жестких посадок, может устанавливаться в носу или под фюзеляжем. Дневная камера базируется на технологии CMOS (Complementary Metal-Oxide Semi-conductor – комплиментарная структура металл-оксид-полупроводник), а тепловизор работает в диапазоне 8-14 нм. По данным компании Controp, станция уже была проверена в подразделениях израильской армии, кроме того, в 2016 году планируется разработать более крупный вариант массой 600 грамм.
Военнослужащий американской армии подготавливает микро-БЛА InstantEye II для ведения наблюдения по другую сторону возвышенности во время общевойсковых учений в Форт Беннинге в мае 2015 года
Борьба с малоразмерными БЛА
Одно из самых важных преимуществ применения мини- и микро-БЛА заключается в том, что они способны выполнять разведывательные задачи, оставаясь необнаруженным, их не могут обнаружить радары ПВО и наземные РЛС, запрограммированные на захват более крупных воздушных аппаратов.
Впрочем, после применения малоразмерных БЛА боевиками различного толка во время проведения военных операций в Израиле и Ливии военные и промышленность в настоящее время занялись этой угрозой и начали разработку специальной технологии, которая позволит идентифицировать, отслеживать и нейтрализовывать мини- и микро-БЛА.
На парижском авиасалоне в 2015 году компания Controp Precision Technologies показала свой легкий тепловизор с быстрым сканированием Tornado, способный обнаруживать и отслеживать мини-БЛА на малых высотах, летающих с различными скоростями. Матрица, работающая в средневолновой ИК-области спектра, обеспечивает круговой обзор на все 360°, она способна определять малейшие изменения в пространстве, связанные с полетами небольших БЛА, как самолетной, так и вертолетной схем. Вице-президент компании пояснил: «Дроны становятся все более распространенными, они представляют собой новые угрозы для личной безопасности. Большая часть систем ПВО на базе радаров не способна определить угрозу малоразмерных дронов, летающих ниже 300 метров. Tornado панорамно сканирует очень большую зону с высокой скоростью, используя сложные алгоритмы для обнаружения очень небольших изменений в обстановке. Tornado недавно был испытан на способность обнаруживать и отслеживать даже самые небольшие и низколетающие дроны».
Сообщается, что система способна определять малоразмерные БЛА на дистанциях «от нескольких сотен метров» до «десятков километров», но, стоит отметить, что, учитывая общую концепцию операций, которая предусматривает использование платформ подобного класса в городских условиях, такие возможности окажутся просто невостребованными.
Тепловизионная система Tornado может использоваться как самостоятельное устройство или интегрироваться в различные системы ПВО. В нее встроена автоматическая система звукового и визуального предупреждения для извещения оператора о любом вторжении в бесполетную зону. Впрочем, с целью нейтрализации угрозы эта система должна передавать сигнал либо в систему электронного противодействия, либо в систему вооружения.
Подобное решение в настоящее время предлагается консорциумом британских компаний (Blighter Systems, Chess Dynamics и Enterprise Control Systems), который разработал систему наблюдения и радиочастотного подавления БЛА.
Британский консорциум недавно объявил о разработке системы для борьбы с небольшими БПЛА, получившую название Anti-UAV Defence System (AUDS). Компании Blighter Surveillance Systems, Chess Dynamics и Enterprise Control Systems (ECS) специально объединились с целью совместной разработки этой системы борьбы с беспилотниками.
Исполнительный директор компании Blighter Surveillance Systems Марк Редфорд в одном из интервью пояснил, что работа системы AUDS происходит в три этапа: обнаружение, сопровождение и локализация. Радар A400 Series Air Security Radar от Blighter используется для обнаружения БПЛА, обзорно-поисковая система дальнего действия Hawkeye от Chess Dynamics для сопровождения и, наконец, направленный радиочастотный глушитель от ECS работает в качестве нейтрализующего компонента.
Представители компаний сообщили, что система AUDS напрямую предназначена для борьбы с небольшими беспилотниками самолетного и вертолетного типа, например квадрокоптерами, и даже назвали некоторые подобные системы, которые можно просто купить в магазине.
Редфорд сказал, что эта система имеет преимущества перед аналогичными системами, поскольку в нее входят компоненты, проверенные в реальных условиях, например радар уже состоит на вооружении нескольких армий в виде наземной обзорной РЛС, которая там работает в очень зашумленном пространстве.
Расширенные испытания системы AUDS были проведены во Франции и Великобритании, об этом сообщил глава развития бизнеса в компании ECS Дейв Моррис. Система испытывалась против нескольких летательных аппаратов в сценариях приближенных к реальным; на сегодня в общей сложности проведено 80 часов испытаний и 150 вылетов.
Французское министерство обороны проводило испытания в марте 2015 года, в то время как британская лаборатория оборонной науки и техники проводила их в начале мая. Система AUDS в настоящее время направлена в США, где она будет продемонстрирована нескольким потенциальным американским и канадским операторам. Также намечено проведение испытаний в одной из стран Азиатско-Тихоокеанского региона.
Во время испытаний система продемонстрировала способность обнаруживать, отслеживать и нейтрализовывать цели всего за 15 секунд. Дальность нейтрализации составляет 2,5 км при почти мгновенном воздействии на цель.
Ключевой особенностью системы является способность радиочастотного глушителя настраиваться на определенные каналы передачи данных с точным необходимым уровнем воздействия. Например, глушитель может использоваться для глушения сигнала GPS, принимаемого БПЛА, или радиоканала контроля и управления. Также имеется потенциал для внедрения в систему возможности «перехвата», что позволит оператору AUDS «практически» взять на себя управление БПЛА. Работа глушителя заключается не только в том, чтобы «сбить» аппарат, его можно использовать просто для нарушения функциональности БПЛА для того, чтобы вынудить его оператора вывести свой аппарат из зоны.
Представители компаний признали, что самой сложной проблемой для системы AUDS может стать борьба с низколетящими БПЛА в городском пространстве, поскольку в этом случае имеется большое количество помех и большое количество отражающих поверхностей. Решение этой задачи будет являться целью дальнейшей разработки.
Хотя система отличается высокой степенью автоматизации в ряде аспектов, особенно при обнаружении и сопровождении, участие человека является ключевым в функционировании AUDS. Конечное решение нейтрализовывать цель или нет, и в какой степени, целиком ложится на оператора.
Технологии для радара заимствованы у наземных обзорных РЛС, состоящих на вооружении британской армии и также Южной Кореи, где они ведут мониторинг демилитаризованной зоны с Северной Кореей.
Доплеровский радар с непрерывным излучением с частотной модуляцией работает в режиме электронного сканирования и обеспечивает покрытие по азимуту 180° и по углу места 10° или 20° в зависимости от конфигурации. Он работает в диапазоне Ku и имеет максимальную дальность действия 8 км, может определять эффективную площадь отражения размером до 0,01 м2. Одновременно система может захватывать на сопровождение несколько целей.
Обзорно-поисковая система Hawkeye от Chess Dynamics устанавливается в одном блоке с радиочастотным глушителем и состоит из оптико-электронной камеры с высоким разрешением и охлаждаемого средневолнового тепловизора. Первая имеет горизонтальное поле зрения от 0,22° до 58°, а тепловизор от 0,6° до 36°. В системе используется цифровое следящее устройство Vision4ce, обеспечивающее непрерывное сопровождение по азимуту. Система способна непрерывно панорамировать по азимуту и наклоняться от -20° до 60° со скоростью 30° в секунду, сопровождая цели на дистанции около 4 км.
Многополосный радиочастотный глушитель от ECS отличается тремя встроенными направленными антеннами, которые образуют пучок шириной 20°. Компания приобрела большой опыт в разработке технологий борьбы с самодельными взрывными устройствами. Об этом рассказал представитель компании, заметив, что несколько ее систем были развернуты коалиционными силами в Ираке и Афганистане. Он добавил, что в компании ECS знают уязвимости каналов передачи данных и как это использовать.
Сердцем системы AUDS является станция управления оператора, посредством которой можно управлять всеми компонентами системы. В нее входят дисплей слежения, главный экран управления и дисплей видеозаписи.
С целью расширения зоны наблюдения эти системы могут объединяться в сеть, будь это несколько полноценных систем AUDS или сеть радаров, соединенных с одним блоком «обзорно-поисковая система/глушитель». Также система AUDS потенциально может быть частью более крупной системы противовоздушной обороны, хотя компании пока не намереваются развивать это направление.
Исполнительный директор компании Enterprise Control Systems заметил следующее: «Почти каждый день происходят инциденты с БЛА и прорывы периметров безопасности, связанные с дронами. В свою очередь, система AUDS способна снять повышенные опасения в военных, правительственных и коммерческих структурах, связанные с малоразмерными БЛА».
«В то время как БЛА имеют много положительных сфер применения, ожидается, что они всё в большей степени будут использоваться для злодейских целей. Они могут нести камеры, оружие, токсичные химические вещества и взрывчатые вещества и все больше будут использоваться в целях террора, шпионажа и контрабанды».
Использованы материалы:
sky-watch.dk
www.tsagi.ru
www.iai.co.il
www.wb.com.pl
www.miltechmag.com
www.psicorp.com
www.baesystems.com
www.darpa.mil
Информация