CC BY
354Опыт создания роя БПЛА
в вооруженных силах иностранных государств
Капитан 2 ранга А.А. АБЛЕЦ, кандидат военных наук
Капитан 2 ранга А.Н. СТРЕБКОВ, кандидат военных наук
Е.В. ЗАВГОРОДНЯЯ
АННОТАЦИЯ
Рассматриваются особенности организации управления и применения роя БПЛА в ведущих иностранных государствах, а также задачи, возлагаемые на данные рои, их достоинства и недостатки.
ABSTRACT
The paper looks at the specifics of organizing control and employment of UAV swarms in leading foreign states, and also the tasks set to these swarms, their merits and drawbacks.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
KEYWORDS
Беспилотные летательные аппараты, рои БПЛА.
Unmanned aerial vehicles, UAV swarms.
БЕСПИЛОТНАЯ авиация получает все большее распространение в вооруженных силах иностранных государств. Повышенное внимание к наращиванию ее численности и планированию масштабного применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) обусловлено рядом факторов, основными из которых являются: возможность замены пилотируемой авиации при решении ряда боевых и обеспечивающих задач, предотвращение потерь среди летного состава, существенное снижение стоимости изготовления и эксплуатации образцов БПЛА по сравнению с пилотируемыми летательными аппаратами.
К одному из наиболее важных направлений развития малоразмерных беспилотных авиационных систем относится, по мнению военного руководства иностранных государств, создание системы заблаговременного вскрытия объектов противника, в том числе системы ПВО, путем массированного применения мини-БПЛА со значительной степенью ав-
тономности. По оценке американских экспертов, данная концепция позволит не только повысить эффективность авиационных средств поражения, но и значительно снизить боевые потери авиации.
В целях повышения эффективности применения малоразмерных БПЛА основной топологией организации сетей управления и передачи
данных военное руководство иностранных государств рассматривает построение сетей типа «рой» (FANET, Flying Ad Hoc Network) (рис. 1)
Сети типа «рой» — это объединение БПЛА в группы (в «рой») для выполнения общей оперативной или нескольких тактических задач в целях повышения качественных показателей выполнения задач1.
Министерство обороны США проводит испытания роя БПЛА, предна-
значенных для радиоэлектронного и огневого подавления средств противовоздушной обороны (ПВО) противника и ударов по позиционным районам наступательного оружия вероятного противника. Об этом доложил руководитель управления стратегических возможностей (Strategic Capabilities Office, SCO) — Уильям Ропер во время доклада министру обороны США Эштону Картеру (The National Interest).
Примечание: канал ПД — канал передачи данных.
Рис. 1. Самоорганизующаяся сеть типа «рой» на основе БПЛА
Перспективный БПЛА получил имя Perdix (лат. «куропатка»). «Они одноразового действия, летят на предельно малых высотах и могут быть использованы в том числе и как средство разведки. Вы можете иметь множество этих мини-беспилотни-ков, причем ровно столько, сколько вам необходимо для выполнения боевой задачи в данном конкретном случае. Большое количество БПЛА создает немалые преимущества перед противником. Он будет вынужден вкладывать в свою оборону гораздо больше средств и времени, чтобы
надежно защитить себя от подобных роев», — объяснил Ропер2.
Однако в своих публичных заявлениях он так и не назвал какие-либо конкретные технологии, используемые при создании и эксплуатации новых БПЛА. Единственное, что уточнил Уильям Ропер: малоразмерные БПЛА могут быть без затруднений запущены с борта самолета-носителя.
«Хотя мини-БПЛА действительно обладают преимуществами в плане боевого применения, согласно критерию «эффективность — стоимость», в сравнении со многими другими
образцами вооружения и военной техники, у мини-БПЛА пока весьма ограниченный радиус действия», — уточняет Уильям Ропер.
По замыслу авторов этой идеи, малоразмерные мини-БПЛА должны подлетать к своим целям с минимально возможными интервалами и дистанциями между собой, но одна из главных проблем при этом — их столкновение друг с другом. Для безопасного автономного полета используются специальные компьютерные алгоритмы. В этом плане разработчики, по их же словам, существенно продвинулись вперед34.
Есть и серьезные ограничения в применении мини-БПЛА, считают авторы программы, так как военные США пока не в состоянии спроектировать такие БПЛА, которые могли бы возвращаться к самолету-носителю, с которого они были запущены.
Данный мини-БПЛА — лишь одна из многих разрабатываемых в США систем. В качестве примера можно привести программу LOCUST управления военно-морских исследований (ONR), а также проект агентства DARPA «Gremlins»5.
Предполагается, что БПЛА будут действовать против противника, оснащенного современными системами ПВО. Ее преодоление и будет осуществляться благодаря одновременному применению множества мини-БПЛА. Для этого беспилотные аппараты должны иметь возможность взаимодействия друг с другом, образуя информационную сеть. Это свойство должно обеспечить перераспределение боевых задач в меняющейся обстановке, в том числе в случае выведения из строя некоторых из них.
В 2018 году ВВС США объявили о заключении контрактов на разработку искусственного интеллекта (ИИ) и связанных с ним технологий для нового типа самолетов, которые, как предполагают разработчики, станут недо-
рогими беспилотными летательными аппаратами и смогут объединяться с другими пилотируемыми и беспилотными самолетами для противодействия военно-воздушным силам гипотетических противников.
Кроме того, авторы проекта утверждают, что такие аппараты смогут вести радиоэлектронную борьбу и действовать в качестве «датчиков» и платформ связи и поражать цели высокоточным оружием.
Разработка подобных аппаратов приводит некоторых американских экспертов в области обороны к мысли, что данные БПЛА смогут в конечном итоге заменить значительное количество перспективных боевых самолетов, например, истребителей F-35A, стратегических бомбардировщиков B-2 и некоторые другие виды авиации и авиационных средств поражения. При этом аналитики отмечают, что ВВС США в будущем будут нуждаться в сочетании беспилотных летательных аппаратов следующего поколения и в большом количестве самолетов 5-го поколения, которые смогут объединяться для достижения решающих результатов в воздушных сражениях6.
Тем не менее покупка значительного количества недорогих беспилотных летательных аппаратов поможет ВВС США увеличить боевой состав своего парка боевых самолетов, который находится в настоящее время на рекордно низком уровне.
Аппараты, образующие рой, должны быть способны принимать «коллективные решения» с использованием в том числе и искусственного интеллекта, адаптировать имеющуюся и получаемую информацию к поставленным задачам в режиме реального времени. Место сбитых БПЛА, обеспечивающих ту или иную функциональность, занимают другие БПЛА. Функциональность роя сохраняется даже в случае потери боль-
шинства элементов. Каждый БПЛА взаимодействует с другими Perdix, все аппараты «равноправны», рой свободно масштабируется78.
Рой БПЛА Perdix представляет собой лишь одно из направлений развития военных БПЛА — современная военная доктрина США предусматривает широкое использование бюджетных БПЛА, включая одноразовые (типа Cicada — рис. 2 (а, б)) или многоразовые (созданные по программе Gremlin (рис. 3)) для решения различных задач: РЭБ, разведки, противодействия ПВО и даже прорыва
линий обороны противника (эксперименты 2015 года с использованием квадрокоптеров).
«Замысел» программы Gremlin состоит в создании небольших и относительно недорогих летательных аппаратов, которые можно будет запускать с борта боевых самолетов. Тысяча подобных аппаратов обойдется американской экономике намного дешевле, чем один высокотехнологичный пилотируемый истребитель. Программа Gremlin заложит основу для будущего использования систем роев БПЛА.
Рис. 2. БПЛА типа Cicada
Рис. 3. БПЛА, созданный по программе Gremlin
Управление перспективных исследовательских проектов министерства обороны США (DARPA) сформировало команду из корпораций и компаний, которая должна справиться с задачей захвата беспилотных летательных аппаратов в полете, сообща-
ет Defense News. Это будет третьей фазой реализации программы Gremlin.
В соответствии с публикациями в открытых изданиях, новыми БПЛА можно будет оснащать военно-транспортные самолеты (С-130), более крупные ударные БПЛА (MQ^),
бомбардировщики (В-52, В-1), истребители (F-16, F-15E, F-18) и другие летательные аппараты. Аппарат способен преодолевать расстояние до 550 км и находиться в воздухе около часа.
Компания Sierra Nevada Corporation (SNC) была отобрана DARPA для заключительной фазы программы Gremlin, которая в конечном итоге позволит запускать рои БПЛА с самолетов ВВС США вне зон поражения средств ПВО вероятного противника. Кроме того, SNC предоставит БПЛА, создаваемым по программе Gremlin, автономную систему стыковки. Это позволит военно-транспортным самолетам типа С-130 захватывать БПЛА в полете по завершении ими выполнения боевой задачи.
В выборе SNC для третьего этапа программы Gremlin принимала участие авиационная корпорация Dynetics. Последняя разработала устройство захвата, которое будет развернуто на военно-транспортном самолете C-130. Именно этот механизм позволит осуществить стыковку с БПЛА в воздухе, а затем поднять его в грузовой отсек С-130.
Третья и заключительная фаза программы Gremlin должна продемонстрировать все новые технологии, разработанные во время двух предшествующих фаз осуществления этой программы.
Пользовательский интерфейс и необходимые механизмы обслуживания для БПЛА обеспечит третий член команды, подобранной DARPA, — фирма Kutta Technology, являющаяся филиалом SNC. Роль этой компании будет заключаться в разработке станции управления для обеспечения безопасного полета БПЛА по программе Gremlin, начиная от запуска и заканчивая подготовкой к повторному вылету.
В середине 2019 года DARPA объявило, что кооперация соисполнителей успешно проверила технологию Gremlin во время летных испытаний
на полигоне Юма. Таким образом, можно предположить, что программа запуска БПЛА с борта самолета и их подготовка к повторному вылету могла быть реализована к концу 2019 года. В апреле 2020 года Управление перспективных исследовательских проектов министерства обороны США заключило с фирмой Dynetics 21-месячный контракт общей стоимостью 38,6 млн долл. для реализации третьей фазы программы Gremlin.
Варианты применения БПЛА типа «Gremlin» в составе сети типа «рой»910:
A) Сброс БПЛА вне зоны обнаружения ПВО противника для выполнения разведывательных задач в условиях низкой радиолокационной заметности.
Б) Сброс БПЛА вне зоны обнаружения ПВО противника для преодоления и поражения средств ПВО, с плотностью БПЛА, превышающей возможности средств ПВО по отражению их нападения (рис. 4).
B) Применение БПЛА в качестве высокоточных средств поражения (рис. 5).
В этом случае аппарат, оснащенный боевой частью и системой наведения, будет выполнять полет по заданной программе до обнаружения или отменены атаки цели. После захвата цели он входит в пикирование и поражает ее. При срыве захвата БПЛА может перейти в режим патрулирования с последующим повторением атаки.
Сети типа «рой» — это объединение беспилотных летательных аппаратов в группы (в «рой») для выполнения общей оперативной или нескольких тактических задач в целях повышения
качественных их показателей выполнения.
Рис. 4. Действия групп БПЛА в составе эшелона прорыва ПВО противника: 1 — группа противодействия авиации ПВО; 2 — применение высокоточных АСП; 3 — ИСЗ связи и управления; 4 — БПЛА-ретранслятор; 5 — группы разведки (разведка ведется
в нескольких диапазонах спектра электромагнитных волн); 6 — группа противодействия РЛС; 7 — группа поражения ПВО; 8 — авиационные средства доставки БПЛА
Рис. 5. Применение групп БПЛА для поиска и уничтожения целей при обеспечении действий наземных подразделений: 1 — самолет-носитель; 2 — БПЛА управления (разведка и целеуказание); 3 — ИСЗ связи и управления; 4 — самолет огневой поддержки наземных сил; 5 — разведывательно-ударная группа; 6 — группы разведки (информационного обеспечения действий); 7 — БПЛА-ретранслятор
Г) Во время массированного налета планируется применять часть БПЛА в качестве мобильных/маневренных средств РЭБ и удаленных ретрансляторов.
Д) При нанесении удара по корабельному соединению группе БПЛА, организованных в «рой», будет ставиться задача выведения из строя систем управления оружием и средств связи.
Состав «роя»: 80 % БПЛА типа «Барражирующий снаряд», 20 % БПЛА, оснащенные комплексами РЭБ.
В целях повышения боевой эффективности БПЛА типа RQ-4B Global Hawk в составе элемента сети типа «рой» ВС США планируется произвести модернизацию бортовых средств разведки, совершенствовать аппаратуру связи и обмена данными, осуществить внедрение алгоритмов взаимодействия с пилотируемыми летательными аппаратами и подразделениями других видов ВС в ходе их авиационной поддержки.
Основной целью при этом считается развитие возможностей «совместной автономности сети», под которой понимается синхронизация информации внутри группы БПЛА, выработка ряда вариантов совместных действий и их корректировка по мере изменения обстановки и элементов сети. Преимуществом является повышение живучести отдельных БПЛА за счет возможности обмена данными с другими членами группы при выходе их из строя или подавлении каких-либо систем (например, навигации или целеуказания).
В качестве приоритетного требования при разработке такой системы выделяется возможность управления группой БПЛА без постоянного контроля. Особое значение придается развитию систем управления полетом и действиями ударных БПЛА с борта самолетов.
В сентябре 2020 года ВМС США были произведены испытания роя БПЛА для обеспечения решения задач РЭБ. Командование ВМС США считает перспективным средством РЭБ рой недорогих БПЛА. Наличие большого числа целей может перегрузить средства обнаружения ПВО противника. Высоко ценится также возможность множества БПЛА в рое одновременно излучать сигналы с разных направлений, что позволит создавать помехи направленным передачам, в том числе цифровому обмену данных между самолетами, БПЛА противника и центрами управления. Еще более эффективной может быть работа роя БПЛА под управлением самолета РЭБ. Мощная станция радиоразведки самолета анализирует спектры излучения РЛС и радиостанций противника, а система управления оружием (СУО) самолета отслеживает положение своих БПЛА11.
На основе собранных данных компьютер станции РЭБ разрабатывает алгоритм создания наиболее эффективных помех с учетом имеющихся ресурсов и передает команды БПЛА, передатчики которых излучают сигналы в соответствии с полученными указаниями.
Аппараты, образующие рой, должны быть способны принимать «коллективные решения» с использованием в том числе и искусственного интеллекта, адаптировать
имеющуюся и получаемую информацию к поставленным задачам в режиме реального
времени. Место сбитых БПЛА, обеспечивающих ту или иную функциональность, занимают другие БПЛА. Функциональность роя сохраняется даже в случае потери большинства элементов.
Другой вариант использования роя БПЛА, находящегося в стадии разработки, предполагает совместный прием сигналов РЛС и радиостанций противника группой ЛА с точной временной привязкой и трансляцию принятых сигналов на самолет РЭБ, в результате чего вся группа работает в режиме синтезированной апертуры, как огромная виртуальная антенна, что резко повышает чувствительность и точность определения координат излучателей.
В рамках учений ВМС США «Флит Тэктикал Грид-2019» производилась совместная постановка помех самолетами РЭБ EA-18G «Гроулер» и мини-БПЛА «Дэш-Икс», совместно разработанных специалистами фирм «Нортроп Грум-ман» и «VX Аэроспейс»12.
БПЛА штатно должны были выпускаться из контейнеров, которые подвешиваются под самолеты РЭБ, но во время учений 2019 года запуск осуществлялся с земли, так как установка воздушного старта для них и методика воздушного старта еще не были готовы. Кроме самолета РЭБ EA-18G, БПЛА «Дэш-Икс» планиру-
ется запускать с самолетов базовой патрульной авиации P-8 «Посейдон», а также с вертолетов ВМС США.
БПЛА «Дэш-Икс» — это аппарат самолетного типа классической схемы (рис. 6, 7) с одноцилиндровым двухтактным поршневым двигателем, вращающим тянущий винт, и складным крылом. Шасси также складное, с носовой стойкой. Неизвестно, будет ли установлено шасси на «боевом» варианте БПЛА или оно монтируется только для стартов с земли и посадок при испытаниях13. Вероятность возвращения аппарата РЭБ с территории, занятой противником, очень мала: управлять им будет некому, а установка системы автоматического возвращения с ориентировкой по GPS обойдется дороже самого БПЛА. Да и применение ее в сложной помеховой обстановке может быть проблематично. Неясно также, как будут решены проблемы торможения аппарата после отделения от самолета со скоростью, намного превышающей крейсерскую для БПЛА, как будет проводиться стабилизация БПЛА и в какой момент запускается двигатель.
Типовой состав «роя» в массированном ударе: 80 % БПЛА типа «Барражирующий снаряд», 20 % БПЛА, оснащенные комплексами РЭБ.
Командование ВМС США проявляет заинтересованность и в приобретении барражирующих противо-радиолокационных ракет — БПЛА с воздушно-реактивным двигателем, а также достаточно большой скоростью и продолжительностью полета. Такие ракеты могли бы запускаться первой волной атакующих самолетов, занимать зоны патрулирования в 50—100 милях перед фронтом основной ударной группы и оперативно поражать работающие на излучение РЛС средств ПВО противника14. Судя по всему, реальное проектирование таких боеприпасов еще не начато.
Новый этап в реализации концепции стайного применения состоит в том, чтобы обеспечить не только запуск множества БПЛА с борта некоего «самолета-матки», но и их последующий подбор для обеспечения многократного применения, что, как предполагается, может быть реализовано в ближайшей перспективе. Преимущества роя БПЛА: во-первых, снижение возможностей противодействия подобным стайным БПЛА со стороны сил и средств ПВО противоборствующей стороны;
в о - в т о р ы х, при использовании алгоритмов управления, не применяющих коммуникацию между БПЛА на основе радиосвязи, снижается уязвимость подобной стаи от воздействия со стороны сил и средств РЭБ противника;
в-третьих, стайное поведение способствует повышению эффективности групповых действий за счет реконфигурируемости системы и пере-
распределения задач внутри группы, в том числе при выбытии или включении в ее состав некоторого количества аппаратов.
К недостаткам роя БПЛА целесообразно отнести:
• зависимость от гидрометеоусловий;
• небольшую дальность управления роем;
• небольшой тактический радиус у мини-БПЛА;
• сложность управления роем БПЛА;
• зависимость от системы позиционирования (как своего места, так и в рое).
Темой применения роя БПЛА интересуются также и в Пекине. Так, в ноябре 2016 года в воздух были подняты 67 аппаратов в составе единого автономного разведывательного роя. На основании анализа открытых источников информации целесообразно полагать, что данному вопросу уделяется внимание и в министерствах обороны Франции, Германии и Испании, которые планируют создать единую Европейскую систему нового поколения, позволяющую вести воздушный бой на новом уровне. Планируется, что разработка и внедрение системы завершится к 2024 году и в отличие от предыдущих подобных проектов данный будет характеризоваться комплексностью и высоким уровнем взаимодействия между его элементами.
Необходимо также отметить, что в январе 2021 в ходе проведения учений Корпуса стражей исламской революции (КСИР) ВС Ирана также был применен рой БПЛА, основной задачей которого было создание сложной помеховой обстановки надводным кораблям в ходе нанесения ракетного удара по условным объектам противника (нк).
Из вышеизложенного следует, что основной целью применения роя БПЛА является радиоэлектронное
и огневое подавление средств ПВО и нанесение ударов по позиционным районам наступательного оружия вероятного противника, не исключено и по кораблям ВМФ РФ.
При этом задачи, которые будут возлагаться на рои БПЛА: обнаружение противника (комплексов ПВО); идентификация данных комплексов; отслеживание их перемещения; нейтрализация противника (РЭБ, огневое и электромагнитное поражение); создание сложной помеховой обстановки.
Успехи, демонстрируемые американскими компаниями-разработчиками в данном направлении, позволяют с высокой долей вероятности предположить, что до момента начала прак-
тического применения роя беспилотных летательных аппаратов, в том числе с борта воздушных носителей, осталось совсем немного времени.
Таким образом, перспективные рои БПЛА целесообразно формировать из БПЛА разного типа, также в перспективе могут использоваться широко распространенные в настоящее время мультикоптеры, как сами носители мини-БПЛА. Также в соответствии с планами командования ВС США предполагается совершенствование единой информационной сети управления и обмена данными, а также создание новых многофункциональных и специальных образцов беспилотных аппаратов.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Испытания роя БПЛА для РЭБ в ВМС США // Российские беспилотники. 2020. 7 сентября. URL: https://russiandrone. ru/news/ssha_ispytaniya_roya_bpla_dlya_ reb_v_vms_ssha/?sphrase_id=5637 (дата обращения: 13.02.2022).
2 Ходаренок М. Пентагон запустил рой дронов // Газета.ru. 2016. 26 октября. URL: https://www.gazeta.ru/ army/2016/10/25/10278941.shtml (дата обращения: 13.02.2022).
3 Вырелкин А.Д., Кучерявый А.Е. Использование беспилотных летательных аппаратов для решения задач «умного города» // Информационные технологии и телекоммуникации. 2017. Т. 5. № 1. С. 105—113.
4 Шлокин В.Н. и др. Особенности построения радиосети группы БПЛА / В.Н. Шлокин, С.В. Малахов, А.Л. Гостев, Я.Н. Кожушко // Сборник трудов «Систе-ми озброення i вшськова техшка». 2013. № 1 (33), Харьковского университета Воздушных Сил им. И. Кожедуба, Харьков.
5 ХодаренокМ. Пентагон запустил рой дронов.
6 Испытания роя БПЛА для РЭБ в ВМС США.
7 Леонов А.В., Чаплышкин В.А. Сети FANET // Омский научный вестник. 2015. № 3. (143). С. 297—301.
8 Федутинов Д.В. Разящий рой. Американцы собирают воздушных роботов в ударные стаи // Независимое военное обозрение. 2020. 22 мая.
9 Ананьев А.В., Ерзин И.Х., Стафеев М.А. Обоснование рационального выбора БПЛА для построения аэромобильной сети связи // Фундаментальные исследования. 2016. № 12.
10 Аджемов С.С., Чиров Д.С. Оценка возможности создания самоорганизующейся сети тактической связи на базе беспилотных летательных аппаратов // Телекоммуникации. 2016. № 7. С. 25—31.
11 Испытания роя БПЛА для РЭБ в ВМС США.
12 RPA VECTOR. Vision and Enabling Concepts 2013—2038. United states air force. URL: https://www.globalsecurity.org/ military/library/policy/usaf/usaf-rpa-vector_ vision-enabling-concepts_2013-2038.pdf (дата обращения 13.02.2022).
13 Испытания роя БПЛА для РЭБ в ВМС США.
14 RPA VECTOR. Vision and Enabling Concepts 2013—2038. United states air force.
