Архитектоника комплексов тактических ДПЛА и геостратегическое положение пользователя 

УДК 629.7.014.18                                                                           Н.В.Чистяков

Архитектоника

(от греч. architektonike - строительное искусство), художественное выражение закономерностей строения, присущих конструктивной системе здания, а также круглой скульптуры или объёмных произведений декоративного искусства. А. выявляется взаимосвязью и взаиморасположением несущих и несомых частей, ритмическим строем форм, делающим наглядными статические усилия конструкции, отчасти пропорциями, цветом и т. п. В широком смысле А. - строение художественного произведения (картины, симфонии, кинофильма, романа и т. д.), обусловливающее соотношение его главных и второстепенных элементов.

Лит.: Adamy R., Architektonik auf historischer und ästhetischer Grundlage, Bd 1-3, В., 1881-96.

Материалы предоставлены проектом Рубрикон

Современные тактические  комплексы дистанционно пилотируемых летательных аппаратов (ДПЛА) имеют, в основном, одинаковую архитектонику [1], то есть примерно одинаковое строение, обусловливающее сочетание основных и вспомогательных элементов комплекса при реализации его назначения. Вместе с тем, заметны и существенные различия, которые, на первый взгляд, могут быть восприняты просто как стили различных научно-технических школ ДПЛАстроения. В настоящем докладе на двух примерах показывается, что природа этих различий обусловлена более глубокими, а именно, геостратегическими  мотивами, зачастую даже не формализуемыми авторами комплексов.

Типовой состав тактического комплекса ДПЛА определился ещё в 80-е годы XX века [2]:

1)     боевой запас ДПЛА;  

2)     пункт управления ДПЛА и приёма разведывательной информации от ДПЛА (наземный пункт дистанционного управления, наземная станция управления, базовая автоматизированная рабочая станция и т.п.);

3)     средства наземного обслуживания и обеспечения старта ДПЛА.

Основные радиоканалы тактических комплексов ДПЛА всегда одинаковы. Это командно-телеметрическая радиолиния  и линия передачи широкополосной разведывательной информации (например, ТВ). Отличия в разных комплексах являются сугубо техническими.

Существенные различия архитектоники комплексов возникают при принятии заказчиками и конструкторами следующих решений:

1)      выбор способа базирования комплекса тактических ДПЛА (мобильное/аэродромное);

2)      обоснование дальности действия комплекса (ближняя тактическая/тактическая/оперативная глубина);

3)      выбор способа старта ДПЛА (по-самолётному/катапультный);

4)      выбор способа посадки ДПЛА(по-самолётному/на парашюте);

5)      выбор способа размещения комплекса на подвижных единицах (контейнерное размещение/размещение на специальных автомобилях).

 

Контейнерное размещение комплекса против размещения на специальных автомобилях

Рассмотрим в качестве примера различных подходов к архитектонике два подобных мобильных комплекса тактических ДПЛА:

1)     комплекс ДПЛА ГрАНТ (Россия, 2001 год) [3]

2)     комплекс ДПЛА «Серебряная лисица» (Silver Fox, США, 2003 год) [4].

Можно было бы рассмотреть и гораздо большее число комплексов, но это бы просто сделало объём доклада чрезмерным и заслонило бы основную мысль.

По своим тактико-техническим характеристикам и внутреннему техническому устройству комплексы ГрАНТ и «Серебряная лисица» практически идентичны [4]. ДПЛА ГрАНТ и «Серебряная лисица» имеют одинаковую аэродинамическую схему и практически не отличаются по внешнему виду. На рисунках 1 и 2 показаны обсуждаемые ДПЛА, на рис.3 и рис.4 --  комплексы  на их основе, а в таблице 1 приведена сводная сравнительная таблица самых основных ТТХ комплексов.

 

Рис.1. ДПЛА ГрАНТ

Рис.2. ДПЛА «Серебряная лисица»

 

Таблица 1. ТТХ комплексов ГрАНТ и «Серебряная лисица»

Характеристика

ГрАНТ

«Серебряная лисица»

Назначение

Наблюдение поля боя

Наблюдение поля боя

Состав

См. рис. 3

См. рис.4

Дальность действия комплекса, км

70

36

Стартовая масса ДПЛА, кг

20,0

12,2

Основные размеры ДПЛА (размах крыла х длина) , м

3,0 х 2,33

2,4 х 1,47

Целевая нагрузка ДПЛА

«Трал Чистякова» [5]

ТВ камера с 10-кратным вариофокальным объективом


 

Рис. 3. Комплекс ДПЛА ГрАНТ. Состав:

1.      Боевой запас ДПЛА ГрАНТ (2 шт.) в транспортных отсеках ТПУ[*]

2.      ТПУ на шасси УАЗ-3303

3.      БАРС[**] на шасси УАЗ-3741

Полноразмерные фотографии см.[3]

 

[*] ТПУ – транспортно-пусковая установка

[**] БАРС – базовая автоматизированная рабочая станция (пункт управления и приёма разведывательной информации)

 

 

Рис. 4. Комплекс ДПЛА «Серебряная лисица». Состав:

1.      Боевой запас ДПЛА «Серебряная лисица» в переносных контейнерах

2.      Разборная пусковая установка на тележке 

3.      Переносная станция управления, укладываемая в два контейнера 

Автомобиль -- привлекаемый, то есть в состав комплекса на постоянной основе не входит.

 

Cущественным различием архитектоник ГрАНТа и «Серебряной лисицы» является способ размещения средств комплекса на подвижных единицах. Комплекс ГрАНТ собран на двух автомобилях, являющихся неотъемлемыми элементами конструкции, а комплекс ДПЛА «Серебряная лисица» построен так, чтобы его наземное оборудование и запас ДПЛА можно было уложить в контейнеры и транспортировать на привлекаемом автомобиле «Хаммер» (Hummer) класса отечественного ГАЗ-66, не входящем постоянно в состав комплекса.

Причина столь разных инженерных решений очень глубока, можно сказать, что она коренится в национальном менталитете. Комплексы ДПЛА – это, прежде всего, военная техника, и они должны следовать с войсками. Для сухопутной страны, ориентированной на оборону от внешней агрессии, естественно размещение военной техники на специальных, постоянно прикреплённых к технике автомобилях, чтобы быть в постоянной готовности к совершению длительных маршей по суше. Для армии сухопутной страны представляется естественным ездить на своей боевой технике, а не носить её на себе. Для морской державы, ведущей агрессивные войны "за морем", естественно минимизировать количество специализированных автомобилей для повышения наполняемости транспортов (морских и авиационных) функциональным оборудованием при доставке войск "за море". Предполагается, что автомобильный транспорт для транспортирования комплекса по суше может быть тем или иным способом привлечён уже в месте назначения.

Выбор способа  размещения комплекса на подвижных единицах определяет и степень готовности комплекса к немедленному использованию. Для ориентированной на оборону сухопутной страны естественно стремление к поддержанию постоянной боевой готовности военной техники для отражения возможной агрессии. Отсюда вытекает размещение комплекса на специализированных автомобилях, что позволяет при возникновении угрожаемой  обстановки немедленно перебросить комплекс туда, где он необходим,  и сразу ввести его в дело. Для заморского агрессора это требование неактуально. Агрессор сам назначает время и место свой агрессии. Поэтому боевая готовность комплекса обеспечивается в соответствии с заранее разработанным планом агрессии и может не быть постоянной. Само понятие боевой готовности техники для агрессора имеет другое наполнение.

Контейнерное размещение комплекса ДПЛА имеет недостатки, перечисленные в таблице 2 [3]. В связи с распространенностью идей контейнерного размещения комплексов ДПЛА среди некоторых потенциальных заказчиков комплексов ДПЛА в России и в Белоруссии представляется целесообразным остановиться на недостатках, имманентных контейнерному способу размещения (см. таблицу 2 [3]).

Таблица 2. Недостатки контейнерного размещения комплекса ДПЛА[3]

Недостаток

Пояснения

Снижение надёжности комплекса

Практика показывает, что выполнение в полевых условиях операций, связанных с механической сборкой и, особенно, со стыковкой электрических кабелей зачастую приводит к отказам из-за ошибок боевого расчёта и попадания воды и грязи в сочленения. Потому в отечественных разработках минимизируют количество таких операций

Источником ненадёжности является также ненулевая вероятность просто забыть один из контейнеров в месте дислокации, на стартовой позиции или при разгрузке из транспортного средства. Достаточно потерять даже не контейнер целиком, а какой-либо важный предмет из его содержимого

Снижение прочности ДПЛА из-за разъёмной конструкции фюзеляжа

Для миниДПЛА типа "Серебряной лисицы" или ГрАНТа естественна посадка по-самолётному. Такая посадка сопряжена зачастую с ощутимыми ударами ДПЛА о землю. Поэтому прочность ДПЛА очень важна. У ДПЛА ГрАНТ большую роль играет усиление фюзеляжа за счёт исполнения его в виде замкнутой оболочки. Это позволяет обеспечить небольшую массу планера. ДПЛА "Серебряная лисица" неизбежно будет подвержен поломкам в местах сочленения отсеков фюзеляжа. Об этом свидетельствует опыт ДПЛА "Пчела" аналогичной конструкции.

 

Неудобство работы оператора на открытом воздухе

Самым существенным, хотя и не самым очевидным, недостатком расположения рабочего места оператора на открытом воздухе является засветка экранов. На жидкокристаллическом экране даже самой высокой яркости в солнечную погоду НИЧЕГО не видно. Для исключения этого недостатка боевому расчёту придётся размещать наземную станцию управления в салоне привлечённого автомобиля и занавешивать окна. Даже в таких условиях освещённость останется очень высокой и будет затруднять наблюдение. Недостаток может быть скомпенсирован оснащением комплекса каким-нибудь средством индивидуального просмотра информации, например, очками или шлемом виртуальной реальности. Однако в материалах по «Серебряной лисице» ничего об этом не говорится.

Очевидным недостатком работы на открытом воздухе является возможность наступления неблагоприятной погоды. Это может быть ненастье, мороз, палящее солнце и другие неприятности. Необходимо привлекать нештатные предметы для развёртывания рабочего места: оператору нужно на чём-то сидеть, а сам контейнер с аппаратурой и экранами нужно на что-то ставить

Сложность  использования приёмной антенны большой площади

Неочевидный недостаток. Когда наземная станция собрана на автомобиле, то автомобиль является естественной опорой для установки и подъёма антенн (см. фото БАРС на рис.3). Площадь антенны (прежде всего, ТВ антенны) обеспечивает необходимую  дальность действия комплекса. На фото в брошюре по "Серебряной лисице" наземные антенны вообще не показаны. Из контейнера уходит вверх какой-то штырь, явно недостаточный для установки антенны более-менее значимой площади.

Ситуация с антенной комплекса "Серебряная лисица" проясняется, если обратиться к библиотеке "трёхмерных" изображений элементов вооружения и военной техники для моделирующих и игровых программ фирмы RealDB Inc. Предлагаемая "трёхмерная" модель комплекса ДПЛА "Серебряная лисица" показана на рис.4. Видно, что в состав наземного оборудования входит параболическая антенна на треноге. Оценка площади антенны по этому изображению  подтверждает дальность действия комплекса ДПЛА "Серебряная лисица" (36 км), вдвое меньшую, чем у комплекса ДПЛА ГрАНТ (70 км) при вдвое большей мощности ТВ передатчика (2,0 /опционально 5,0 Вт/ против 1,0 Вт на ДПЛА ГрАНТ).

 

Аэродромное  базирование против мобильного базирования

Признанным лидером тактического ДПЛАстроения  считается Израиль. Конструкторы  других стран зачастую берут израильские комплексы ДПЛА за основу собственных разработок. И делают при этом ошибку, заимствуя одновременно с техническим обликом и весьма индивидуальную архитектонику израильских комплексов ДПЛА.

При всём многообразии израильских комплексов ДПЛА отчётливо выделяется их главная особенность. Это – аэродромное базирование (рис.5, 6).  Израильский беспилотник, как правило, довольно большой (сотни и даже тысячи килограмм взлётной массы) и эксплуатируется так же, как и обычный пилотируемый самолёт. Он  имеет своё место стоянки в  аэродромном ангаре, вылетает с аэродрома на разведку и возвращается на аэродром, где проходит техническое обслуживание. В качестве примера для рассмотрения в настоящем докладе принят комплекс на основе ДПЛА  «Охотник» (Hunter, Израиль 1995, модернизация 1998). Лётно-технические характеристики этого ДПЛА приведены в таблице 3.

 

Таблица 3. ЛТХ ДПЛА E-Hunter («Модернизированный  Охотник») [7]

Модификация

  E-Hunter

Размах крыла, м

  16.61

Длина, м

  7.47

Высота, м

  1.65

Масса, кг

 

  пустого

  649

  взлетная

  952

  топлива

  304

Тип двигателя

  2 ПД Moto-Guzzi

Тяга, кгс

  2 х 64

Максимальная скорость, км/ч

  192

Крейсерская скорость, км/ч

  134

Продолжительность полета, ч.мин

 

  с 42-кг нагрузкой

  25.18

  с 100-кг нагрузкой

  18.06

  максимальная

  36.00

Практический потолок, м

  6100

Рис. 5. Типичный израильский ДПЛА «Охотник» (Hunter) с группой обслуживающего персонала на взлётной полосе [6]. ДПЛА Охотник» принят и на вооружение НАТО

 

 

Рис.6. ДПЛА «Охотник» (Hunter) в полёте [6].  Видны воздушные винты передней и задней силовых установок, турель целевой нагрузки (внизу), антенна канала передачи разведывательной информации (вверху)

 

Рис.7. Пилот, управляющий взлётом/посадкой ДПЛА «Охотник», с пультом дистанционного управления в руках [6]

Аэродромное базирование влечёт за собой ряд особенностей  израильских ДПЛА:

1)     использование дорогих и тяжёлых целевых нагрузок[3], так как ограничения на размеры  и массу ДПЛА практически отсутствуют, а производители заинтересованы во всемерном удорожании техники;

2)     знаменитая двухбалочная схема ДПЛА с задним расположением силовой установки[4], так как не требуется высокая прочность планера и освобождается место для громоздкой целевой нагрузки;

3)     взлёт и посадка по-самолётному под ручным управлением квалифицированного пилота.

Аэродромное базирование ДПЛА – оптимальное решение для крошечного Израиля[5] с постоянно хорошей погодой, развитой охраняемой аэродромной сетью и отсутствием ПВО противника. Аэродромное базирование приемлемо также для агрессивного блока НАТО, который может рассчитывать на применение ДПЛА с выдвинутых к границам страны-жертвы аэродромов. Именно так применялся ДПЛА «Охотник» во время агрессии против Югославии в 1999 гоу.

Для европейской сухопутной страны, ориентированной на оборону, какой является Белоруссия,  израильская архитектоника комплексов ДПЛА совершенно не подходит. Площадь Белоруссии (207,596 тыс.кв км) в десять раз превосходит площадь Израиля. Для использования комплекса ДПЛА в любом месте столь обширной территории с отнюдь не ближневосточными погодными условиями комплекс тактических ДПЛА должен быть организован совершенно иначе, чем израильские аналоги. Оптимальным вариантом представляется архитектоника подвижного ракетного комплекса. Сам ДПЛА должен эксплуатироваться аналогично  ракете, храниться и транспортироваться в контейнере транспортно-пусковой установки, стартовать с этой установки в любом месте, куда его доставят, и возвращаться к месту старта. Посадка ДПЛА должна производиться на  необорудованную площадку, лучше по-самолётному под автоматическим (автоматизированным) управлением с тем, чтобы не обременять комплекс парашютной службой и не выдвигать чрезмерно высоких требований к квалификации боевого расчёта для посадки ДПЛА под ручным управлением.

Сформулированные пожелания к архитектонике комплекса тактических ДПЛА приводят к необходимости всемерного снижения веса ДПЛА при сохранении достаточного уровня тактико-технических характеристик комплекса. 

Примечания 

[3] Типовая целевая нагрузка израильских ДПЛА представляет собой двухспектральный (ИК и ТВ) вариофокальный оптико-электронный визир на турельном подвесе под фюзеляжем ДПЛА

[4] На ДПЛА «Охотник» используются две силовых установки, задняя и передняя. Это позволяет повысить надёжность ДПЛА при полётах продолжительностью порядка суток

[5] Общая площадь Израиля (с оккупированными территориями) составляет 20,7 тыс. кв. км, при протяженности с се­вера на юг (вдоль моря) 470 км и максимальной ширине 135 км.

 

Значение веса ДПЛА для архитектоники комплекса ДПЛА

Вес, вообще, является главной лётно-технической характеристикой любого летательного аппарата. Снижение веса благотворно сказывается на всех его лётных свойствах. Вместе с тем, максимально допустимый взлётный вес ДПЛА ограничивает основные тактико-технические характеристики комплекса тактических ДПЛА в целом, прежде всего, дальность действия комплекса и продолжительность  полёта ДПЛА.

Вес ДПЛА определяет возможные способы старта и посадки ДПЛА. Например, ДПЛА, который весит менее 4 кг, можно запустить в полёт толчком руки, а ДПЛА, который весит десятки килограммов, требует разгона по взлётной полосе или с помощью пусковой установки (катапульты), тем более сложной, чем тяжелее ДПЛА. Аналогично обстоит дело и посадкой. Лёгкий ДПЛА (до 20 кг) может приземляться без повреждений по-самолётному на неподготовленную площадку даже без шасси. Более тяжёлый ДПЛА требует для посадки по-самолётному аэродрома, а для посадки на неподготовленную площадку – парашюта. Причём парашют сохранности ДПЛА отнюдь не гарантирует [8].  Транспортировка лёгких и тяжёлых ДПЛА также требует совершенно разных технических средств, от простого чемоданчика до сложного подъёмно-транспортного оборудования.

На основе отмеченного выше, можно сказать, что вес ДПЛА, существенно влияя на способы старта, посадки и транспортирования ДПЛА, определяющим образом влияет на всю архитектонику комплекса на основе данного ДПЛА.

Снижение веса, благотворно влияя на летные и эксплуатационные качества ДПЛА, прямо ограничивает продолжительность полёта, косвенно (через продолжительность полёта) дальность действия комплекса, и возможности целевой нагрузки ДПЛА. Правильный выбор веса ДПЛА представляет собой сложную оптимизационную задачу, формальными способами не решаемую. Например, компенсировать невысокую разрешающую способность и отсутствие турельной  подвески лёгкой и дешёвой целевой нагрузки можно, применяя методику наблюдения цели [5]. В целом, автор настоящего доклада полностью солидарен с выводом [9], что основной тенденцией современного тактического ДПЛАстроения является снижение веса ДПЛА.

Современная техника позволяет снизить массу аппаратуры управления и целевых нагрузок ДПЛА до величин, ещё несколько лет назад немыслимых. То, что раньше весило килограммы, сегодня весит десятки, даже единицы граммов. Это создало предпосылки для появления нового поколения ДПЛА, так называемых «новых, минимальных или мини ДПЛА»  [10]. Однако корпорации не спешат следовать по пути минимизации ДПЛА. Им это невыгодно, поскольку радикально снижает уровень цен на продукцию ДПЛАстроения, «роняет рынок». Для того, чтобы оправдать строительство больших ДПЛА, корпорации навязывают стандарты тактико-технических характеристик, требующие именно крупных ДПЛА. Примерами могут служить концепции ударных беспилотных летательных аппаратов (UCAVUnmanned Combat Aerial Vehicles) и ДПЛА большой высоты и продолжительности полёта (HALEHigh Altitude Long Endurance).

Обе эти концепции весьма уязвимы с точки зрения здравого смысла. Например, по поводу ударных беспилотных аппаратов достаточно заметить, что такие летательные аппараты уже существуют десятки лет и называются «ракеты», крылатые и баллистические. Очевидно также, что никогда огневая мощь беспилотного летательного аппарата не сравнится с огневой мощью артиллерийской батареи, которая в паре с комплексом ДПЛА наблюдателя поля боя типа ГрАНТ, становится высокоточным оружием.

Концепция большой высоты и продолжительности полёта годится для безоблачной погоды и полного отсутствия ПВО. Интересно прикинуть, какова вероятность Q  выживания ДПЛА большой продолжительности полёта в течение N часов при вероятности его уничтожения противником в течение одного часа Pсб? По известной формуле элементарной теории вероятностей такая вероятность равна

Q=(1- Pсб)N.

Задаваясь сравнительно невысокой вероятностью уничтожения ДПЛА противником в течение одного часа Pсб=0,1, получим, что вероятность выживания ДПЛА в течение суток равна Q=0,08. Спрашивается, не выгоднее ли запустить 24 дешёвых мини ДПЛА с продолжительностью полёта 1 час? Однозначного ответа, естественно, не существует, но приведённый простой арифметический пример даёт пищу для размышлений о ценности концепции HALE, тем более, что ДПЛА концепции HALE отнюдь не дёшев и, в отличие от ГрАНТа, вполне заслуживает хорошей ракеты ПВО.

 

Заключение

В этом небольшом докладе на простых примерах показана органичная связь архитектоники комплексов ДПЛА с геостратегическим положением пользователя и стремлением производителей комплексов к максимизации своей прибыли. Автор надеется, что когда будет формироваться архитектоника комплексов ДПЛА для белорусской армии, и будут учитываться интересы обороноспособности Республики Беларусь, будут использованы и простые мысли настоящего доклада.

Очень важно не пойти на поводу у моды, не ориентироваться некритически на зарубежные образцы, а следовать принципу максимальной эффективности при минимально возможных затратах, как это и делалось в совсем недалёком прошлом.  

 

Литература.

1.     «Архитектоника». БСЭ. М:, «Сов.энциклопедия», 1969-1978.

2.     А.С.Новосёлов и др. Системы адаптивного управления летательными аппаратами. М:, «Машинострение», 1987.

3.     Гражданский аэродинамический наблюдатель телевизионный ГрАНТ. Комплекс дистанционно пилотируемых летательных аппаратов. Состав  первичной поставки. Сайт «ДПЛА.ру», 2005.

4.     Н.В.Чистяков. «Русский след «Серебряной лисицы». Сайт «ДПЛА.ру», 2005. (См. также перечень литературы в указанной статье).

5.     ТРАЛ Чистякова. Краткое иллюстрированное пояснение принципа действия . Сайт «ДПЛА.ру», 2001.

6.     Сайт www.uav.ru. Фотоальбом.

7.     Сaйт www.airwar.ru/. Тактический БПЛА E-Hunter

8.     Э.П.Лукашева, Н.В.Чистяков. Мифы беспилотной авиации. Сайт «ДПЛА.ру», 2003.

9.     Э.П.Лукашева. Главная тенденция ДПЛАстроения. Международная научная конференция по военно-техническим проблемам, проблемам обороны и безопасности, использованию технологий двойного применения. Тезисы докладов, Минск, 18-19 мая 2005 года. Минск:,  Белорусский институт системного анализа и информационного обеспечения научно-технической сферы. 2005. В Интернете: сайт «ДПЛА.ру», Э.П.Лукашева. Главная тенденция ДПЛАстроения. Краткая статья к МАКС-2003,  2003.

10.  Э.П.Лукашева, Н.В.Чистяков. "Новые" или миниДПЛА. Сайт «ДПЛА.ру», 2003.

11.  Н.В.Чистяков. Всё не так уж сумрачно вблизи. Сопоставление ДПЛА БРАТ (Россия) и "ДрэгонАй" (США). Сайт «ДПЛА.ру», 2004.

 

SpyLOG