Материал опубликован в журнале «Арсенал Отечества» № 5 (61) за 2022 г.

Сергей  Филатов, Алексей  Великий

Комплексы с беспилотными летательными аппаратами микро- и нано-класса как элемент боевой экипировки военнослужащего

Одним из новых направлений высокотехнологичного оружия, вызывающего в последнее время особый интерес, стали беспилотные летательные аппараты (далее —БпЛА; англ. — unmanned air vehicle, или UAV). В мире реализуется почти 700 программ создания БпЛА, 19 стран уже имеют или разрабатывают боевые дроны, а девять стран использовали их в боевых действиях.

В ходе локальных конфликтов, при проведении контртеррористических, специальных и миротворческих операций тактические группы (отделение, взвод, рота), оснащенные комплексами с БпЛА микро- и нано-класса, решают свои задачи с наименьшими потерями.
Использование малоразмерных беспилотных летательных аппаратов становится важнейшей частью ведения общевойскового боя, определяющей осведомленность группы (подразделения), ее мобильность и безопасность передвижения. Исходя из этого, в качестве особо перспективного и актуального направления развития беспилотных авиационных систем следует считать разработку комплексов с БпЛА микро-, нано-класса и выработку предложений по способам их боевого применения.
Существует несколько разных терминов для определения комплексов с БпЛА микро-, нано-класса, но в целом их относят к семейству тактических беспилотных аппаратов ближнего действия, которые могут быстро развертываться и применяться для кратковременного наблюдения и целеуказания. Модели данного класса варьируются от систем, запускаемых «с ладони», до запускаемых «с плеча». Обычно они оснащаются электрическим двигателем и способны находиться в воздухе от 20 до 60 минут.
К нано-классу отнесены аппараты с взлет­ной массой от 50 до 300 граммов и дальностью действия до 1,5–2 км. К БпЛА микро-класса относят изделия, у которых полетная масса не превышает 3–5 кг, радиус действия — до 10 км, практический потолок — до 3000 м.
К основным достоинствам таких комплексов относят:

• постоянную готовность к применению для кратковременного наблюдения и поиска угрожающих целей непосредственно на линии боевого соприкосновения с противником;
• малоразмерность комплекса, что позволяет переносить его в заплечном рюкзаке в боевой экипировке военнослужащего;
• малозаметность, универсальность и относительную бесшумность работы в ходе боевого применения.

Основными недостатками комплексов с БпЛА микро- и нано-класса считаются значительные ограничения по применению в зависимости от времени суток и погодных условий. Эксплуатация таких аппаратов затруднена при сильном дожде, снегопаде, тумане и практически невозможна при скорости ветра более 15 м/с.
Также они имеют низкую живучесть и слабую устойчивость к физическому воздействию любого рода: попаданию осколка, встрече с преградой, сильным порывом ветра. Все это приводит к потерям пространственного положения и срыву БпЛА в неконтролируемые режимы полета. Такие недостатки, как правило, относится к малоразмерным БпЛА вертолетного и коптерного типа.
К тому же комплексы с БпЛА микро- и нано-класса характеризуются низким уровнем технической надежности и невысокой «интеллектуальностью» при полете в автономном режиме, поскольку их габариты просто не позволяют размещать интеллектуальную «начинку». Опыт применения аппаратов такого класса показал недостаточную защищенность каналов радиоуправления и передачи данных, их высокую подверженность воздействию радиоэлектронных помех.
Для управления полетом, видеонаблюдения земной поверхности, цифрового фотографирования, определения координат объектов и участков местности, передачи данных в реальном режиме

• времени комплексы с БпЛА микро- и нано-классов оснащаются комплектом минимально необходимого оборудования:
• системой навигации (автономной или основанной на использовании сигналов спутниковых радионавигационных систем);
• системой связи, включающей каналообразующую аппаратуру, по которой осуществляется управление БпЛА и передача телеметрических данных о состоянии его оборудования, а также аппаратуру передачи данных от целевой нагрузки (в ряде случаев — сменной);
• целевой нагрузкой (аппаратура разведки и наблюдения, постановки помех или даже миниатюрные средства поражения).

Схемы построения новейших комплексов с БпЛА микро- и нано-класса весьма разнообразны. Чаще всего это БпЛА коптерного типа квадрокоптерного построения.
Также используют БпЛА вертолетной и самолетной схем, а иногда даже орнитоптеры, имитирующие внешний вид различных птиц и насекомых.
Новейшие комплексы с БпЛА микро- и нано-классов имеют небольшие линейные размеры (от 0,1 до 1,0 м), максимальные скорости полета (от 10–15 до 100–150 км/ч), могут быстро менять скоростной режим полета и «зависать» на месте (это характерно для аппаратов вертолетного и коптерного типа), а также выполняют полет на предельно малых высотах от (1 до 100 м).
Для определения своих координат в процессе полета БпЛА микро-  и нано-класса используют спутниковые навигационные приемники (GPS, ГЛОНАСС и др.) в сочетании с инерциальной системой наведения. Углы ориентации и перегрузки определяются гироскопом и акселерометром.
В качестве управляющей аппаратуры, как правило, применяются специализированные малоразмерные вычислители на базе цифровых сигнальных процессоров. Приемники могут как работать непрерывно, измеряя текущие координаты БпЛА, так и включаться периодически, корректируя работу датчиков инерциальной системы навигации. БпЛА должен знать свои пространственные координаты для выполнения полета по заданному маршруту и для возвращения к месту посадки, а также для применения средств поражения.
В разработке комплексов с БпЛА микро- и нано-класса лидируют США и Израиль. Очень неплохие результаты показывают Норвегия, Китай, Франция, Австралия, Индия и Южная Корея.
Одним из наиболее совершенных зарубежных представителей этого типа вооружений является комплекс БпЛА нано-класса PD-100 Black Hornet 3, разработанный норвежской компанией Prox Dynamics. Весь комплекс весит 1,3 кг без учета дисплея и включает в себя два летательных аппарата, наземную станцию управления, запасные аккумуляторы. Платформа полностью модульная, оснащена съемным аккумулятором и позволяет быстро изменить конфигурацию дрона под конкретные задачи. Зарядка аккумулятора возможна как от промышленной сети переменного тока, так и от бортовой сети автомашины и позволяет достичь 90 % емкости за 25 мин. Общая масса одного аппарата составляет около 180 г. Аппарат может лететь со скоростью до 25 км/ч при порывах ветра до 30 км/ч и в небольшой дождь. Максимальная продолжительность полета составляет 25 минут. БпЛА может улетать от базовой станции, не теряя с ней связь, на расстояние до двух километров.
Аппарат Black Hornet 3 может летать даже при отсутствии сигнала GPS в автоматическом и ручном режимах, а также осуществлять полет по заданному маршруту и выбранным оператором точкам, а при потере связи автоматически возвращаться в исходную точку. Для ведения разведки аппарат оснащается тремя видеокамерами высокого разрешения или двумя видеокамерами и тепловизором (в диапазоне 8–14 мкм). При этом одна камера смотрит строго вперед, вторая — вниз под углом 45°, а третья — строго вниз. Предусмотрена возможность совмещение изображений с видеокамер и тепловизора.
Армия США получила первые комплекты lack Hornet 3 летом 2019 года. Данные БпЛА нано-класса эффективно используются для ведения разведки в звене «военнослужащий — отделение — взвод».
В 2020 году специалисты Исследовательской лаборатории армии США (Army Research Laboratory) разработали концепцию малоразмерного беспилотного летательного аппарата гранатометного пуска GLUAS (Grenade-Launched Unmanned Aerial System, беспилотные воздушные системы с запуском из гранатомета). Система предназначена для ведения разведки в интересах воинских формирований тактического звена (роты, взвода, отделения, разведгруппы), почти не увеличивая при этом вес носимой нагрузки бойцов. Для запуска аппарата предполагается использование любого штатного гранатомета, включая однозарядный 40-мм гранатомет М79, подствольный гранатомет М203 или автоматический станковый гранатомет МК-19.
После выстрела и достижения заданной высоты корпус боеприпаса раскрывается, высвобождая крылья, включается электродвигатель, который приводит в действие расположенный в хвостовой части толкающий винт. Подъемную силу создает параплан, а короткие крылья играют роль поверхностей управления. При помощи электродвигателя аппарат может подниматься на высоту до 600–650 м и находиться в воздухе не менее 90 минут. Аппарат оснащается видеокамерой с высоким разрешением. Управление аппаратом осуществляется с помощью ППУ небольшого размера, на экран которого поступает изображение от видеокамеры в режиме реального времени. Максимальное расстояние передачи видеосигнала составляет два километра. Оснащение аппарата GPS-модулем позволяет в дополнение к картинке объекта получить его спутниковые координаты.
Отечественные комплексы БпЛА микро- и нано-класса в настоящее время находятся в стадии разработки в различных компаниях. К ним следует отнести образцы АО «КТ-Беспилотные системы», АО «Плаз» и ООО «ЮВС Авиа», продемонстрированные на форуме «Армия-2022». Эти предприятия разрабатывают сложные малогабаритные системы, построенные по схеме квадрокоптера массой от 150 до 1000 г, способные осуществлять скрытое видеонаблюдение и поиск различных труднодоступных объектов, точно определять их местоположение.
Возможности отечественных комплексов БпЛА микро- и нано-класса были успешно продемонстрированы на специально созданной полосе препятствий при облете разрушенных помещений, завалов и различных фортификационных сооружений. Эти аппараты способны работать в ручном и полуавтоматическом режимах, их применение эффективно при мониторинге ситуации в условиях городской застройки, проведении скрытой разведки и поисково-спасательных операций. Однако все это лишь опытные образцы и до реально рабочих комплексов еще далеко.
Подобные комплексы планируется использовать как элемент перспективной боевой экипировки военнослужащего.
Предполагается, что в ее состав также будут интегрированы робототехнические комплексы, экзоскелеты и средства связи. Наличие разведывательных комплексов с БпЛА микро- и нано-класса, оснащенных камерой ночного видения, позволит проводить разведку в радиусе до 200 метров в течение 30 минут и передавать изображение на забрало шлема или очки, на которые также можно будет проецировать команды управления, карты местности и другие данные.
В перспективной боевой экипировке будет реализована технология инфракрасной незаметности. Противник не сможет обнаружить и идентифицировать военнослужащего при помощи тепловизора или прибора ночного видения. Возможность обмена данными в режиме реального времени упростит взаимодействие подразделений и повысит эффективность их боевого применения.
Анализируя тактико-технические характеристики БпЛА микро- и нано-класса, стоящих на вооружении армий зарубежных государств, и решаемые ими задачи, можно сделать вывод, что разрабатываемые комплексы с БпЛА для ВС РФ должны отвечать следующим требованиям:

• компоновка — вертолетная модульная;
• масса БпЛА от 200 до 1000 г;
• габариты БпЛА (Д-Ш-В) — не более 150х70х30 мм;
• размеры транспортировочного контейнера носимого комплекта — не более 200х100х50;
• масса индивидуального носимого комплекта — не более 1,5 кг;
• общая масса комплекта — не более 2 кг;
• скорость полета — до 25 км/ч;
• высота — до 1 км;
• дальность полета — до 3 км;
• время полета на полностью заряженном аккумуляторе при нормальных температурных условиях — не менее 30 мин;
• состав комплекта: БпЛА, жидкокристаллический сенсорный монитор диагональю 15–18 см высокой контрастности, контроллер (джойстик), второй сменный аккумулятор, зарядное устройство, инструменты и принадлежность для замены модулей и аккумулятора в полевых условиях;
• оборудование БпЛА: камера высокого разрешения дневного и ночного изображения с обзором 360°, тепловизор, приемник сигналов спутниковой глобальной навигационной системы ГЛОНАСС, гироскоп, датчики высоты и распознавания препятствий;
• возможность ведения наблюдения в условиях плохой освещенности и ночью;
• ведение наблюдения в режиме реального времени с отображением информации на мониторе и возможностью записи на встроенный (сменный) цифровой носитель информации;
  быстрая замена в полевых условиях аккумулятора, модульного оборудования, поврежденных лопастей без использования входящих в комплект инструментов и принадлежностей;
  несложный ремонт в полевых условиях с использованием входящих в комплект запасных частей, инструментов и принадлежностей (ЗИП);
• малая заметность;
• низкая шумность;
• работоспособность всех элементов комплекта в широком диапазоне температур (от – 30 до + 50 °C) и плохих погодных условиях (туман, запыленность, небольшой дождь, встречные порывы ветра до 30 км/ч);
• возможность быстрой зарядки аккумулятора как от промышленной сети переменного тока 110/220V, так и от бортовой сети автомобиля, автомобильного аккумулятора напряжением 12/24V;
• время полной зарядки аккумулятора — не более 30 мин.;
• система защиты зарядного устройства от неправильного подключения к источнику постоянного тока (переполюсовки);
• предупреждение (звуковое/световое) о низком заряде аккумулятора БпЛА;
• программное обеспечение отечественного производства для ввода данных полетного задания и управления с использованием сенсорного монитора (аналоги Mission Planer и FYD-FPV);
• зашифрованные каналы управления и связи;
• управление с использованием ручного контроллера одной рукой или сенсорного экрана монитора;
• режимы полета — ручной, полуавтоматический, автоматический (удержание позиции/зависание, удержание высоты, удержание направления);
• полет по заданным точкам с использованием сигналов ГЛОНАСС;
• автоматическое возвращение в исходную точку при потере сигнала управления или низком заряде аккумуляторной батареи;
• возможность полета в автоматическом режиме без покрытия ГЛОНАСС, в том числе в ограниченном пространстве сложной конфигурации (лес, подземные естественные полости и искусственные сооружения, жилые помещения, промышленные объекты, плотная городская застройка);
• работоспособность БпЛА, монитора и контроллера после падения с высоты 1,5 м;
• пыле- и влагозащищенность всех компонентов носимого комплекта;
• использование в конструкции БпЛА композитных материалов для снижения веса и радиолокационной заметности.

Таким образом, сегодня комплексы с БпЛА микро- и нано-класса являются высокоэффективным боевым средством при решении широкого круга задач в звене «военнослужащий — отделение — взвод — рота», оставаясь при этом непростой целью для войсковой и объектовой ПВО. 

Авторы:
Алексей Великий, заместитель начальника научно-исследовательского испытательного отдела (создания и развития БпЛА, морских РТК) федерального государственного казенного учреждения «Главный научно-исследовательский испытательный центр перспективного вооружения»
Сергей Филатов, научный сотрудник научно-исследовательского испытательного отдела (создания и развития БпЛА, морских РТК) федерального государственного казенного учреждения «Главный научно-исследовательский испытательный центр перспективного вооружения»