Миссия в одну сторону: одноразовые БПЛА занимают свое место на поле боя (Часть 2)

Продолжение. Часть 1

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.

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.

БПЛА Switchblade также продемонстрировал инновационный метод развертывания на море, в данном случае в разработанном компанией Raytheon контейнере. Погружное средство запуска SLV (submerged launch vehicle) позволяет аппарату развертываться на перископной глубине через отсек удаления отходов подлодки. SLV было разработано как часть программы по штатным возможностям загоризонтного обзора для подлодки SOTHOC (Submarine Over-The-Horizon Organic Capabilities).

Концепция работы для комбинации SLV/Switchblade предусматривает укладку системы в автономный блок. SLV отягощается балластным грузом для того, чтобы опуститься и отойти на безопасную дистанцию от лодки, затем груз сбрасывается и надувается поплавковое кольцо. Для обеспечения стабилизации развертывается плавучий якорь, а флюгер выравнивает устройство по ветру. Затем устройство пуска наклоняется на 35 градусов и запускает Switchblade.

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 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».

Автор: Вячеслав Мерзляков
Источник: Новости ВПК  03.09.2013

  • Новости
  • Проблематика
  • Вооружения и военная техника
  • Северная Америка
  • США
  • НАТО