Разящий рой

Рои беспилотников способны взломать любую оборону. Иллюстрация Depositphotos/PhotoXPress.ru

Исследования в области «роевой» или «стайной» организации групп беспилотных летательных аппаратов (БЛА) в настоящее время представляются одним из перспективных направлений в развитии беспилотной техники. Ряд технологически развитых стран мира, уделяющих серьезное внимание вопросам разработки систем вооружения и военной техники, предпринимает серьезные усилия по развитию этих технологий. Одно из основных мест в топе стран, вовлеченных в указанные работы, занимают США.

Преимущества роя

Большие беспилотники, такие как американские БЛА семейства Predator, уже давно используются в военных операциях для разведывательных и ударных задач. Они позволяют сохранить жизни военнослужащих, а также применимы в операциях, требующих длительного времени нахождения в воздухе. Однако наряду с достоинствами у них есть и характерные недостатки: они медлительны, видимы для противника и уязвимы, несут ограниченную целевую нагрузку. При этом их стоимость достаточно высока.

Конечно, многие системы ПВО изначально создавались для борьбы с куда более габаритными и заметными пилотируемыми летательными аппаратами. Однако цели размерности БЛА Predator или Reaper для них не представляют больших проблем. Поэтому большинство примеров эффективного и даже эффектного применения указанных беспилотных аппаратов приходилось на страны, не имевшие современной системы ПВО или чья противовоздушная оборона была предварительно подавлена.

Одним из подходов к повышению эффективности действий БЛА в условиях противодействия противника является радикальное увеличение численности используемых единовременно БЛА. Сотни беспилотных летательных аппаратов над районом боевых действий насыщали бы воздушное пространство, а ресурсы противодействия им неизменно заканчивались бы. Применение оружия кинетического действия по множественным целям вряд ли могло бы быть продуктивным. Так, при атаке хищника на стаю мелких рыб та рассыпается веером вперед и в стороны, дезориентируя агрессора и делая атаку совершенно неэффективной.

Работоспособность такой концепции может быть обеспечена за счет применения нескольких мер. Во-первых, за счет снижения заметности беспилотников. Это можно достичь уменьшением габаритов БЛА. Современные технологии микроэлектроники, оптикоэлектроники, радиоэлектроники вполне позволяют создавать малоразмерные БЛА. Кроме того, заметность может быть снижена применением специальных конструкций и материалов.

Во-вторых, за счет снижения стоимости отдельных БЛА, составляющих группу (рой). Малая стоимость позволила бы производить беспилотники сотнями или тысячами и использовать для атак роями без особого бремени затрат. Современные подсистемы БЛА могут быть достаточно дешевы, что позволяет использовать их для успешной реализации этой задачи.

И, наконец, в-третьих, за счет обеспечения взаимодействия между БЛА внутри группы с автоматическим перераспределением задач в быстро меняющейся обстановке, включая выбывание из состава группы некоторых БЛА. Рой беспилотников мог бы функционировать примерно так же, как рои, встречающиеся в природе, например, рои пчел, проявляющих коллективный интеллект в то время, как каждая пчела выполняет небольшую долю коллективной задачи.

Роевая организация взаимодействия БЛА способна стать самым дешевым способом успешного выполнения многих видов военных задач. И это не только задача подавления средств ПВО противника. Рои беспилотников могут оказаться эффективными в поиске и уничтожении артиллерии противника при боевых действиях в городских условиях и контртеррористических операциях. А в перспективе можно также предположить применение роев беспилотных аппаратов против воздушных целей.

Осознавая потенциальные преимущества, Соединенные Штаты направили достаточно серьезные усилия на воплощение в жизнь концепции роевых БЛА. В проекты, так или иначе связанные с данной тематикой, вовлечены многие компании военно-промышленного комплекса, а координируют эти работы ведущие исследовательские организации Министерства обороны США.

Gremlins

Агентство перспективных оборонных исследований Министерства обороны США (DARPA) с 2014 года работает над программой, имеющей название Gremlins («Гремлины»). Право на создание БЛА по данной программе получила компания Dynetics, выигравшая в 2018 году соответствующий конкурс, в котором также участвовали компании Composite Engineering, General Atomics Aeronautical Systems и Lockheed Martin. В результате компанией Dynetics в сотрудничестве с фирмами Kratos UAS, Williams Int., Applied Systems Engineering и рядом других был создан опытный аппарат X-61A.

Беспилотный аппарат выполнен по нормальной аэродинамической схеме с низко расположенным складывающимся крылом, крестообразным хвостовым оперением и оснащен турбореактивным двигателем. В нынешней версии БЛА может нести до 70 кг полезной нагрузки, выполнять полеты на скоростях до 0,8М, находясь в воздухе до трех часов.

X-61A использует воздушный старт. Предполагается, что по выполнении задания «Гремлины» будут возвращаться обратно на борт носителя. В качестве «самолета-матки» в настоящее время использ уется переоборудованный военно-транспортный самолет C-130, который способен нести до 20 аппаратов X-61A, но в перспективе могут быть использованы и другие носители.

Первые летные испытания X-61A состоялись в ноябре 2019 года на полигоне Дагвей, штат Юта. Соответствующее видео было обнародовано в январе 2020 года. Продолжительность полета БЛА составила 1 час 41 мин. Несмотря на то что посадочный парашют не раскрылся и беспилотный аппарат был потерян, полет в целом был признан удачными. В дальнейших испытаниях, включая полеты группой, планируется использовать оставшиеся четыре построенных опытных экземпляра БЛА.

Perdix

Еще одним из перспективных БЛА, которые предполагается организовать в рой, является Perdix («Куропатка»). Созданный специалистами Массачусетского технологического института (MIT) микроБЛА взлетной массой около 290 г выполнен по схеме с тандемным крылом длиной около 30 см и оснащен электродвигателем, вращающим толкающий винт в хвостовой части. БЛА видится как одноразовый. Однако разработчики указывают, что при необходимости быстро восстановить поврежденные беспилотники, пластиковые элементы конструкции БЛА могут изготавливаться методом 3D-печати.

Perdix может выполнять полеты на скоростях до 112 км/ч. Заряд аккумуляторной батареи позволяет беспилотнику оставаться в воздухе всего около 20 мин. Дальность действия также не велика – около 15–20 км.

Разработчиками подчеркивается, что «рой» БЛА не нуждался в управлении операторов с земли. Рой БЛА Perdix видится как некий коллективный организм с распределенным интеллектом. Каждый отдельный БЛА взаимодействует с другими БЛА, входящими в группу.

Осенью 2016 года на базе полигона Чайна-Лейк в Калифорнии были проведены испытания, в которых были задействованы 103 беспилотника Perdix, функционирующих как рой. Испытания, которые оцениваются как положительные, включали в себя сброс этих беспилотных летательных аппаратов над заданным районом с борта трех истребителей F/A-18, сбор беспилотников в рой, а затем поражение целей на поле боя. «Куропатки» продемонстрировали способность соблюдать дистанцию между БЛА во время полета, следовать за лидером и реконфигурироваться в случае поражения отдельных БЛА во время полета.

LOCUST

Управление военно-морских исследований (ONR) США в интересах Военно-морских сил (ВМС) и Корпуса Морской пехоты (КМП) США также участвует в работах по тематике роевых БЛА, проводя программу LOCUST («Cаранча»). Предполагалось, что система LOCUST в силу достаточно высокой численности входящих в ее состав беспилотников позволит преодолевать противодействие корабельных систем ПВО потенциального противника, аналогичных американской Aegis.

По словам руководителя проекта LOCUST в ONR Ли Мастроянни, разрабатываемая система сможет применяться как для разведки, так и для нанесения ударов при помощи интегрированных в конструкцию БЛА боевых частей. В числе целевых задач, в частности, указывалось обеспечение поражения крупного корабля роем беспилотников вместо дорогостоящей противокорабельной ракеты.

Для формирования группы БЛА предполагается использовать в том числе уже существующие легкие беспилотные аппараты, такие как БЛА Coyote («Койот»). Первая версия БЛА, предназначенного для обеспечения ситуационной осведомленности, была впервые представлена в еще в 2004 году, а с 2007 по 2009 год состоялись его летные испытания с запуском с самолета Beechcraft C-12 Huron. Стоимость созданного принадлежащей Raytheon компанией Sensintel БЛА составляет примерно 15–20 тыс. долл. за единицу.

Это легкий беспилотник с складывающимся тандемным крылом размахом около 1,5 м и двумя вертикально расположенными килями. В хвостовой части БЛА расположен двигатель с толкающим винтом. Взлетная масса аппарата составляет около 5,9 кг. Согласно официальным данным, БЛА может выполнять полеты на крейсерской скорости 100–130 км/ч продолжительностью не менее часа.

Запуск БЛА Coyote в штатном варианте происходит из пусковой трубы. Для реализации массового запуска используется многоканальная пусковая установка, размещаемая на кораблях, самолетах, вертолетах или бронетехнике, после чего беспилотники формируют рой, взаимодействуя друг с другом для коллективного выполнения поставленной задачи.

Первые испытания роя на основе БЛА Coyote были проведены на суше в начале 2015 года. Вслед за этим в 2016 году Raytheon провел демонстрационные полеты с использованием роя из 30 БЛА Coyote, запущенных с борта корабля.

Рой проблем у роя

Несмотря на, казалось бы, положительные результаты экспериментов, не существует ни одной системы БЛА, принятой на вооружение. Большинство демонстрируемых систем роевых БЛА пока все еще жизнеспособны только в лабораторных условиях или с учетом множества ограничений.

Для практической реализации концепций роевого применения необходимо найти способы, позволяющие роям работать независимо от людей-операторов и централизованных компьютерных систем управления. Необходимо разработать системы взаимодействия БЛА внутри роя, позволяющие перераспределять задачи по беспилотникам внутри группы в случае повреждения или потери некоторых БЛА, или в случае изменения обстановки на поле боя.

Кроме того, рои беспилотников также имеют некоторые слабые места и ограничения. Прежде всего это обусловлено уязвимостью их каналов радиосвязи, используемых для взаимодействия, а также каналов спутниковых систем навигации от воздействия средств радиоэлектронной борьбы, применяемых противником.

Нельзя также не отметить и того, что прогресс в развитии технологий роевого применения БЛА может иметь и оборотную сторону для технологически развитых стран, разрабатывающих данные системы. Малая стоимость подсистем БЛА, доступность аппаратных, а в перспективе и программных решений, позволяющих реализовать концепцию роевого взаимодействия, дадут новое оружие широкому кругу заинтересованных пользователей, среди которых могут быть и террористические организации.

Это «ж-ж-ж» неспроста!

Министерство обороны США придает большое значение задаче создания беспилотных систем с роевой организацией, предполагая, что ни одна другая технология не обеспечит столько тактических преимуществ, как рои беспилотников, которые при этом обещают быть довольно дешевы. Этот вывод обеспечивает разработкам по данной тематике существенную инвестиционную поддержку. Предпринятые усилия привели к тому, что в развитии данного направления, которое еще некоторое время назад существовало только в научной фантастике, наметились видимые сдвиги. Технологии микроэлектроники и программного обеспечения обеспечили существенный прогресс в робототехнике. Уже стало возможным создавать системы, демонстрирующие сложное поведение, и решать поставленные задачи за счет скоординированных действий.

Оценки того, когда именно в данной области появятся решения, применимые в реальной боевой обстановке, разнятся. Некоторые полагают, что это может произойти в ближайшие три–пять лет, другие считают, что это вопрос более отдаленного будущего. Однако уже сейчас понятно, что применение роев беспилотников это уже не вопрос «если», а вопрос «когда».