Научно-технические проблемы и перспективы развития беспилотных авиационных систем военного назначения

Л. Куликов, В. Ростопчин, Н. Бондаренко

Научно-технический прогресс, рост сложности, стоимости создания и эксплуатации новой военной пилотируемой авиационной техники привели к интенсивному развитию боевых беспилотных авиационных систем (БАС) различного назначения.

Опыт применения военной техники в локальных конфликтах конца XX- начала XXI веков показал, что основными проблемами повышения эффективности использования вооружения и военной техники (ВВТ) в боевых действиях являются:

– сложность обеспечения оперативного взаимодействия родов войск в условиях сложной информационной обстановки в районе ведения боевых действий;

– высокая подвижность частей и подразделений при выполнении боевой задачи;

– постоянно растущая потребность в контроле за обстановкой в зоне боевого соприкосновения с противником, обусловленная отсутствием четко выраженной полосы обороны или наступления.

Анализ тенденций в мировом развитии БАС показывает, что основным направлением является разработка и создание комплексов воздушной разведки различного класса. Постоянно увеличивается количество стран-разработчиков БАС (Рис. 1). Причем самое широкое развитие и распространение начинают получать комплексы с малыми беспилотными летательными аппаратами (БЛА), предназначенными для решения задач наблюдения и разведки обстановки в районе поля боя и тактической глубине обороны противника (Рис.2).

Такое положение объясняется:

– доступностью технологии создания малоразмерных ЛА, в том числе и использование достижений авиационного моделирования;

– высоким уровнем развития элементной базы радиоэлектроники и миниатюризацией датчиков, приборов и устройств, используемых в комплексах бортового оборудования;

– снижением уровня специальных требований к бортовому оборудованию для малых БЛА и, как следствие, расширение номенклатуры применяемого оборудования, вплоть до использования приборов и комплектующих бытового назначения;

– наличием большого количества маломощных электрических и поршневых ДВС, пригодных для использования в двигательных установках (ДУ) БЛА;

– отсутствием необходимости в дорогостоящей научно-производственной базе для разработки и производства малых БЛА.

Рис. 1 Изменение количества стран-разработчиков военных БАС различного назначения

Максимальная взлетная масса БЛА. кг

Рис. 2 Распределение БЛА различного назначения по взлетной массе

Рис. 3 Классификация беспилотных авиационных систем

Доступность комплектующих и других компонентов для разработки и создания малых БЛА создала у многих разработчиков иллюзию простоты и легкости создания боевых БАС, выполняющих помимо функций наблюдения за полем боя еще и узкоспецифические: ударные, истребительные и другие. Создание БАС, обеспечивающих решение задач проникающей разведки (включая оперативную и стратегические глубины обороны противника), выполнение ударных и других функций, требует несоизмеримо более совершенной научно-производственной базы, а также возможностей проводить дорогостоящие и глубокие научные исследования по созданию научно-технических заделов на ближнюю и дальнюю перспективы.

Развитие БАС различного назначения невозможно без наличия научно обоснованной классификации таких систем. Существующая до настоящего времени система обозначений БЛА устарела, и ее использование создает путаницу в терминах и понятиях, не позволяет выделить признаки отличия одного ЛА от другого. Это предопределило трудности в определении заказчиками системных ниш в структуре вооружений.

Разработанная специалистами ОАО «Туполев» современная классификация БАС основана на обработке обширного фактического материала и результатах научных исследований. На рис.3 приведена структура и уровни классификации.

Приоритетность признака «уровень функциональной самостоятельности ЛА» позволяет учесть не только уровень технического совершенства БЛА, но и его место в системе оружия, в которую он интегрирован.

Дистанционно пилотируемый ЛА (ДПЛА) ЛА, непрерывное управление всеми функциями и устройствами которого осуществляется тем или иным способом с подвижного или неподвижного пункта управления.

Дистанционно управляемый ЛА (ДУЛА) – ЛА, непрерывное управление функциональным поведением которого осуществляется тем или иным способом с подвижного или неподвижного пункта управления.

Беспилотный автоматический ЛА (БПАЛА) ЛА, реализующий свое функциональное назначение в автоматическом режиме в соответствии с заложенными в его систему управления алгоритмом и программами функционирования.

Дистанционно управляемая авиационная система (ДУАС) ЛА, автономно реализующая свое функциональное предназначение путем формирования и выполнения внутренних динамических алгоритмов функционального поведения при эпизодическом вмешательстве оператора боевого управления для перенацеливания или постановки новой боевой задачи.

Функциональное поведение: под функциональным поведением следует понимать совокупность действий ЛА, обусловленных его функциональными степенями свободы и внутренними алгоритмами (если они есть), позволяющими формировать программу действий и выполнять ее для реализации своих функций.

На рис. 3 выделены БАС, которые были созданы ранее коллективом ОАО «Туполев» или над которыми сегодня ведутся работы.

Таким образом, основная масса производителей БЛА фактически работает над созданием достаточно узкого класса БЛА: тактический ДПЛА наблюдатель-разведчик со взлетной массой до 400 кг. Однако применение таких БЛА имеет особенности: их эффективное применение возможно только на небольших пространствах над хорошо известной территорией, при наличии подробных карт местности и на небольшом удалении от пункта управления. В противном случае проблемы оперативной передачи информации, определения координат целей и привязки к местности становятся неразрешимыми, даже при наличии спутниковой навигации.

БПЛА Ту-141

БПЛА Ту-243

Типы разведывательных БЛА

Рис. 4 Влияние типа разведывательного БЛА на эффективность обнаружения цели

Условно процесс развития боевых БАС можно разделить на три этапа:

– разработка и создание комплексов с БЛА различного назначения;

– формирование сложных систем оружия с БЛА, включая использование ранее созданных и вновь разрабатываемых целевых и многоцелевых БЛА;

– создание новых систем оружия с ДУАС различного назначения.

Основным направлением в разработке и создании комплексов с БЛА являлось создание комплексов разведки тактического, оперативно-тактического и стратегического уровней. Были созданы и успешно эксплуатировались комплексы с беспилотными самолетами-мишенями Ла-17 и его модификациями, БЛА – разведчиками Ту-121 «Ястреб», Ту-141 «Стриж», Ту-143 «Рейс» и его модификациями и др.

Развитие и совершенствование методов и способов ведения боевых действий, повышение мобильности воинских формирований потребовало увеличения оперативности обработки информации, расширения функций БЛА. Однако, несмотря на относительную дешевизну БЛА даже при нынешнем, весьма высоком, уровне развития приборной и вычислительной элементной базы, проблема создания многофункционального БЛА остается трудноразрешимой. Как показывают результаты научных исследований, такой ЛА будет не только очень дорогим, но и чрезвычайно сложным в производстве и эксплуатации.

Более рациональным и реально осуществимым является путь формирования сложных технических систем: сложных систем оружия с БЛА, включая использование ранее созданных и вновь разрабатываемых целевых и многоцелевых БЛА. Такой подход позволяет решить основные проблемы, возникающие при расширении области применения БАС военного назначения:

– проблематичность увеличения боевого радиуса при одиночном и групповом применении боевых БЛА;

– сложность информационного обмена между БЛА, пунктами управления и потребителями результатов функционирования БЛА;

– трудность оперативного перенацеливания БЛА и коррекции траектории его движения.

Как известно, существующие комплексы с БЛА фактически неспособны обеспечить эффективное применение БЛА по подвижным и ограниченно подвижным одиночным целям. Они все требуют предварительной разведки района с целью сужения области поиска. С другой стороны, в ближайшем обозримом будущем практически невозможно создать боевой БЛА, который был бы способен скрытно проникнуть в глубину боевых порядков противника, найти на заданной территории подвижную цель, идентифицировать ее и, по команде оператора боевого управления, поразить бортовым оружием.

Например, на рис. 4 показаны условные вероятности обнаружения в тактической глубине подвижной одиночной цели типа «автомобиль высокой проходимости» разными разведывательными комплексами с БЛА. Причем все ЛА кроме БЛА БПП (большой продолжительности полета) осуществляли полет над территорией противника на высоте 500 м в условиях противодействия ПВО. Следовательно, чтобы обнаружить подобную цель, необходимо более 100 БЛА типа «ГРАНТ», до 12 БЛА типа Ту-143 «Рейс» или один БЛА БПП.

Расстояние до цели, км

Рис.5 Зависимость ошибки в определении координат цели от высоты полета БЛА БПП и дальности до цели (без учета профиля подстилающей поверхности земли)

Рис. 6 Схема организации системы оружия с БЛА

Таким образом, задача определения координат места положения цели, ее идентификация и определение параметров движения становится определяющей как с точки зрения реализации боевой задачи, так и с экономических соображений. Результаты научных исследований и анализ опыта боевого применения БЛА БПП в вооруженных конфликтах (RQ-1A «Pre- dator» и др.) показывают, что такой ЛА имеет высокую эффективность при полете на скоростях от 1 00 до 200 км/ч (реализуются продолжительности полета более 10 часов и более результативная работа наземного экипажа при передаче ему информации в масштабе реального времени) и высотах от 1 до 4…5 км, но не более 6 км. В этом случае возможна полная реализация характеристик комплекта разведоборудования, установленного на борту. Однако на таких режимах полета БЛА БПП становится уязвим для средств ПВО противника, включая индивидуальные средства и малокалиберную зенитную артиллерию. Учитывая это, можно сделать вывод, что подобные ЛА могут иметь достаточно широкое самостоятельное применение в условиях отсутствующей или подавленной системы ПВО противника.

Несмотря на то, что большая продолжительность полета и бортовой комплекс разведоборудования позволяют, не входя в зону активного противодействия ПВО противника, обеспечить необходимую длительность наблюдения за его территорией, сложный профиль и естественная кривизна поверхности земли не дадут решить задачу точного определения координат целей во всей тактической глубине (Рис. 5). В данном случае можно говорить только об определении района, в котором находится искомая цель. Для точного определения координат цели, особенно подвижной, потребуется комплексирование БЛА БПП с БЛА целевой разведки. В случае уверенной идентификации цели и точного определения координат цели целесообразно осуществить передачу данных на ударный БЛА и пилотируемый ЛА соответствующего назначения.

Таким образом, для успешного решения задач по обнаружению и уничтожению различных по характеру и природе наземных (надводных) целей необходимо формирование сложной системы оружия с БЛА (Рис. 6).

Учитывая особенности современных боевых действий и многообразие форм вооруженной борьбы можно сформулировать основные требования к сложным системам оружия с БЛА:

по архитектуре построения система должна быть открытой. Т.е. система должна обеспечивать наращивание своих возможностей путем включения в свою структуру разнородных структурных элементов (боевые комплексы и системы), в т.ч. и из других родов войск, с минимальными затратами времени и ресурсов на отработку взаимодействия;

по принципу формирования структуры во времени и пространстве система должна быть динамичной. Т.е. структура системы должна состоять из двух частей – постоянной и переменной. Постоянную часть структуры формирует ядро системы (БЛА БПП) и наземный пункт дистанционного управления (НПДУ) (рис. 6). Переменная часть формируется под конкретную задачу и ее состав (наличие БЛА целевой разведки, ударные и другие БЛА, пилотируемые ЛА, наземные, морские и другие системы оружия) определяется характером боевой задачи и условиями ее выполнения.

При реализации этих требований в условиях современной войны обеспечивается достижение следующих результатов:

– значительно повышается боевая эффективность применения ВВТ и как следствие:

– обеспечивается экономия сил и средств при гарантированном поражении объектов противника;

– создаются условия для оперативного маневра ресурсами сил и средств;

– обеспечивается возможность быстрого сосредоточения необходимых сил и средств на критических направлениях ведения боевых действий;

– осуществляется требуемая длительность наблюдения за территорией противника с целью своевременного раскрытия его замысла и определения имеющихся у него сил и средств;

– обеспечивается устойчивая информационная поддержка боевых действий войск в различных условиях.

Отработка технологии применения сложных систем оружия с БЛА позволяет создать научно-технический задел и сформировать условия для развития перспективных БЛА – дистанционно управляемых авиационных систем (аналогов боевой пилотируемой авиации): начать третий этап развития БАС. Это позволит перейти на качественно иной уровень развития не только авиационной техники, но и всей идеологии построения структуры ВС и управления войсками в мирное время и при ведении боевых действий.

Ту-123 «Ястреб-1»

Ту-143 «Рейс»

Ту-141 «Стриж»

Ту-243 «Рейс-Д»

Ту-300

Ильдар Бедретдинов