Ключевые технологии БПЛА

Теперь они не просто радиоуправляемые модели самолетов с камерами 2 Октябрь 2015, 14:19
Сейчас ни у кого нет сомнений, что будущее транспортных средств, в том числе и военных — за беспилотными роботизированными устройствами. Отсутствие экипажа на борту резко расширяет диапазон возможных тактических сценариев применения боевых средств — не нужно опасаться за жизнь личного состава.
F-35В Lightning II — возможно, последний пилотируемый человеком палубный истребитель США
В то время как Google и другие компании работали над собственными вариантами беспилотных автомобилей, военные пытались решить проблему создания автономных ТС другим способом: разработкой и внедрением комплектов, превращающих уже выпущенные машины в автономные, или создавая специализированные, вроде скоростного и мощного «робота» Ripsaw компании Howe&Howe, который, как утверждают представители Пентагона, в один прекрасный день пойдет в атаку вместе с бойцами-людьми. Военно-морские силы США также имеют планы по созданию большой линейки роботизированных систем для работы как на морской поверхности, так и под ней. Но наибольший ассортимент автономных средств ожидается увидеть в небе над полем битвы. Глава военно-морского министерства США Рэй Мабус (Ray Mabus) заявил, что палубный многоцелевой истребитель F-35 должен стать — и, скорее всего, станет — последним пилотируемым истребителем ВМС. Представители ВВС выразили несогласие с таким утверждением. В любом случае, срок службы F-35, как ожидается, составит 55 лет, и если эра беспилотных ЛА придет в ВМС, это случится, мягко говоря, не завтра. Однако разработка БПЛА является важной частью программ Пентагона в средне- и долгосрочной перспективах. Рассмотрим некоторые из технологий, которые жизненно важны для реализации этих планов.

Радар семейства LSTAR,
которые устанавливаются
для организации наземной системы
„sense-and-avoid” 

Предотвращение столкновений в воздухе

Умение летающего робота самостоятельно избегать столкновений с препятствиями („sense-and-avoid”, SAA) — важнейшая функция любого БПЛА, от развлекательно-бытового Parrot, управляемого с «айфона», до тяжелого ударного «беспилотника». Подобно пилоту-человеку, роботизированный ЛА должен обнаруживать другие летательные аппараты всех видов и самостоятельно осуществлять маневр уклонения.

Пока частные компании разрабатывают достаточно надежные системы „sense-and-avoid”, стремясь выполнить рекомендации Федерального управления гражданской авиации США (Federal Aviation Administration), военные подрядчики «ведут наступление» на проблемы на нескольких фронтах сразу. В частности, в конце прошлого года Армия США начала установку пяти радаров наземной системы „sense-and-avoid”. Первый из них монтируется в Форт-Худ (штат Техас). Система включает в себя трехкоординатные радары с электронным сканированием LSTAR, устройства и алгоритмы обмена данными, отслеживания и классификации воздушных целей и др.

Несколько лет назад сообщалось, что шведская корпорация Saab предполагает создать опционально-пилотируемый и беспилотный варианты новой модификации своего истребителя JAS 39 Gripen E, получивший в прессе название Gripen UCAV. Таким образом, прослеживается тенденция по исключению пилота-человека из состава ВВС ведущих мировых армий.
Сухопутные войска США выбрали такую систему, так как их БПЛА гораздо меньше, чем те, что используют ВВС, и не могут нести бортовые радары слежения за воздушной обстановкой. В Форт-Худ базируются два отряда, имеющие на вооружении «беспилотники» MQ-1C Gray Eagle — наиболее крупные БПЛА Армии.
БПЛА RQ-7 Shadow, развернутый в Ираке

Первые столкновения
с дронами в воздухе

При том количестве БПЛА, какое принято на вооружение Вооруженными силами США в настоящее время, проблема их столкновения с другими летательными аппаратами стоит достаточно остро. К примеру, 15 августа 2011 г. в провинции Пактика (Афганистан) средний разведывательный БПЛА RQ-7 Shadow столкнулся с взлетающим транспортным самолетом Lockheed C-130 Hercules. «Транспортник» совершил аварийную посадку, повредив два двигателя и консоль крыла, а «беспилотник» был полностью разрушен. К счастью, жертв удалось избежать. Расследование показало, что виной стала недостаточная внимательность авиационных диспетчеров. 
Наземная система SAA с помощью радаров обнаруживает в воздухе летательные аппараты и передает их координаты операторам БПЛА, работающих в том же воздушном пространстве. Вероятно, Армия США стремится исключить из этой цепочки оператора-человека.
Что касается бортовых систем SAA, то компания General Atomics в начале 2015 г. успешно испытала такую систему на своем же ударном MQ-9 Predator В, которые широко используются ВВС США. Ее предсерийные образцы умеют автоматически избегать столкновения, получают данные от других сенсоров, а также совместимы с аналогичными системами, используемыми в большинстве коммерческих авиалайнеров. В теории система способна автоматически пилотировать летательный аппарат в международном воздушном пространстве.

Также ВВС работают над созданием комплекта SAA, который может быть смонтирован на существующие БПЛА без необходимости их модернизации. Исследовательская лаборатория ВВС совместно с Ассоциацией оборонных исследований (организации сотрудничают уже свыше 10 лет) заключили с General Atomics контракт на сумму $23,5 млн, подразумевающий разработку малой электронно-оптической SAА как части многоспектрального массива сенсоров. В последние годы Ассоциация занималась миниатюризацией своих сенсоров, так что они вполне пригодны для установки на малые БПЛА.
Такой крупный беспилотный летательный аппарат как MQ-9 Reaper вполне может нести бортовой радар системы SAА, чего не скажешь о более мелких БПЛА

Средства РЭБ

Летом 2014 г. Армия США успешно осуществила испытания контейнера РЭБ Networked Electronic Warfare Remotely Operated (NERO) на General Atomics MQ-1C Gray Eagle, ранее применявшегося на двухмоторном самолете Beechcraft C-12
Независимо от того, пилотируемый ЛА или беспилотный, действуют ли они самостоятельно или в составе группы, им необходимы эффективные средства радиоэлектронный борьбы. Основная идея РЭБ — обеспечить радиообмен дружественных сил и одновременно подавить неприятельских — стара как радиоволны, однако по мере заполнения всего спектра частот электромагнитных колебаний полезными сигналами технологии совершенствуются и дают инженерам новые возможности.

К примеру, ВВС собираются разработать новые технологии РЭБ, опираясь на несколько программ: Spectrum Warfare Assessment Technologies (SWAT, «Оценка боевых возможностей радиочастот») и Virtual Integrated Electronic Warfare Simulations II (VIEWS II, «Комплексное моделирование РЭБ — 2»).

Стратегический план развития Кибер­коман­­до­ва­ния
ВМС США на 2015–2020 гг.

БПЛА с защитой от взлома

Проблема криптостойкости и защиты от помех каналов связи с современными БПЛА и высокоточным оружием — одна из важнейших задач, стоящих перед инженерами. Легко представить, к каким последствиям приведет перехват управления тяжелым ударным «беспилотником» или его вооружением.
«Существует недостаток информации об устойчивости систем вооружений и вспомогательных систем к кибератакам», — говорится в документе „Resilient Cyber Warfare Capabilities for NAVAIR Weapon Systems”, опубликованном 15 мая 2015 г. Он является описанием новой программы, для реализации которой ВМС США собирается привлечь сторонних экспертов. Ключевыми особенностями результатов выполнения программы станут быстрое восстановление системы после кибератаки и продолжение выполнения ей боевой задачи, при этом предполагается глубокий анализ всех возможных уязвимостей вплоть до управляющих программ высокоточных боеприпасов.
Вышеупомянутый документ является продолжением линии, обозначенной в стратегическом плане, обнародованном в начале мая Киберкомандованием ВМС США (U.S. Fleet Cyber Command). План рассчитан до 2020 г. и раскрывает взгляды Командования на вопросы ведения оборонительных и наступательных боевых действий в кибернетическом пространстве, взгляды на информационные сети как на среду военных операций, информационную разведку, оперативное распознавание кибератак и обмен сведениями о них, и многое другое. 
Согласно информации от Исследовательской лаборатории ВВС, SWAT будет использовать многочастотное моделирование боевого пространства для оценки применимости новых технологий РЭБ. VIEWS II займется разработкой программ симуляции для тестирования и оценки, как сенсоры последних поколений и бортовое оборудование ЛА смогут противостоять радиоэлектронным атакам. Для этих целей компания Avarint в апреле 2015 г. получила $84-миллионный контракт.

Также последние разработки призваны оснастить средствами РЭБ новые платформы. Компания Excelis, производитель оборонной радиоэлектроники со стажем, в конце прошлого года представила семейство универсальных малогабаритных многофункциональных систем Disruptor SRx. Одно устройство под управлением программируемого микроконтроллера способно вести радиоэлектронную разведку, подавление средств противника, проводить радиоэлектронные атаки, поддерживать работу дружественных систем и так далее, переключаясь между задачами в режиме реального времени. Такое решение существенно уменьшает размеры и вес системы, и позволяет устанавливать ее на сравнительно небольшие «беспилотники».

Интеллектуальные автопилоты

Одно из важнейших направлений разработок инженеров стремится ликвидировать то противоречие, что роботизированные системы не являются по-настоящему автономными роботами — они лишь уменьшают нагрузку оператора-человека. Не так давно Агентство передовых оборонных разработок США (DARPA) заключило контракты с компаниями Aurora Flight Sciences, Lockheed Martin и Sikorsky Aircraft по программе Aircrew Labor In-Cockpit Automation System (ALIAS). Разрабатываемая система предназначена для установки на существующие ЛА, имеет управление с помощью голоса и сенсорных дисплеев, и способна брать на себя управление в случае неисправности других систем. Контракты предусматривают первые стадии разработки, а также получение отзывов о системе со стороны действующих пилотов.