Общая классификация и тенденции развития
Вооруженные силы (ВС) государств мира все больше интегрируют беспилотные системы различного назначения в свои арсеналы. Для военно-морских сил рассматриваются три категории такого оборудования: необитаемые подводные аппараты, далее НПА (Unmanned Underwater Vehicles, UUV); необитаемые надводные аппараты, или суда (Unmanned Surface Vessels - USV) и беспилотные летательные аппараты (Unmanned Aerial Vehicles, UAV).
В отношении перечисленных беспилотных систем наблюдаются различные тенденции:
- Развитие в сторону большей автономии: первые беспилотные системы обычно были дистанционно управляемыми (Remotely Operated Vehicle, ROV). За ними последовали системы, способные самостоятельно выполнять детально запрограммированную задачу, такую как проход по конкретному маршруту мониторинга. В будущем армии мира стремятся получить полностью автономные системы, способные самостоятельно выполнять целевые задания и в ходе их выполнения ориентироваться на непредвиденные события.
- Тренд в направлении координирования миссий между несколькими беспилотными системами равного или иного вида, а также скоординированное использование пилотируемых и беспилотных систем (Manned-Unmann Teaming).
- Тенденция увеличения продолжительности выполнения операций: более эффективные двигатели и аккумуляторные системы увеличивают дальность и длительность работы.
- Конструирование более крупных систем с большей и универсальной полезной нагрузкой, дальностью и продолжительностью работы.
- Разработка модульной полезной нагрузки для выполнения различных задач необитаемыми подводными аппаратами (НПА) одного типа.
Увеличение производительности беспилотных систем зависит от достижений в различных технологических областях. Наиболее важными, прежде всего, являются: приводные и энергетические системы, навигационное оборудование, датчики различного назначения, системы связи и искусственного интеллекта. На этих направлениях сосредоточены основные усилия исследователей.
Необитаемые подводные аппараты от ATLAS Elektronik
"Типичную" картину последних достижений в секторе необитаемых подводных аппаратов передают прикладные системы производства компании "ATLAS Elektronik GmbH" (г. Бремен, Германия): "Морская лиса" (SeaFox), "Морской кот" (SeaCat) и "Морская выдра" (SeaOtter).
ATLAS Elektronik
Модель "SeaFox"
Дистанционно-управляемый НПА "SeaFox" состоит на вооружении ВМС Германии и десяти других стран. Дрон поставляется в трех конфигурациях.
НПА "SeaFox"
Вариант "С", оснащенный взрывным комплектом, используется для уничтожения мин (при этом сам аппарат также уничтожается). Вариант "I" используется для поиска и идентификации мин, а также подводного мониторинга кораблей и портовых сооружений. После установки комплекта "Кобра" (Cobra), вариант "I" может применяться для уничтожения мин и других взрывных устройств. При этом, комплект подрыва "Кобра" устанавливается на мину и дистанционно подрывается после отхода НПА. Вариант "Т" разработан для учебных целей, но может использоваться и для подводного мониторинга.
Оборудование для борьбы со взрывными устройствами "Кобра"
Необитаемые подводные аппараты "SeaFox" состоят на вооружении кораблей, катеров и вертолетов. Дистанционное управление НПА осуществляется по оптоволоконному кабелю. Аппарат имеет длину 1,31 м, вес 43 кг. Эксплуатационная глубина погружения дрона достигает 300 м. Максимальная дальность до судна управления – 22 км. Продолжительность применения – около 100 минут.
НПА "SeaCat"
Модель "SeaCat" имеет большую производительность. Она в два раза длиннее и в три раза тяжелее "SeaFox". Продолжительность ее работы до 20 часов. Аппарат способен погружаться на глубину до 600 м. "SeaCat" является гибридной системой. НПА может управляться дистанционно или действовать автономно.
Носовая часть аппарата сконструирована для использования различных модулей полезной нагрузки. В том числе: видео камеры, гидролокатора, магнитометра, а также модуля химического анализа воды или акустического датчика, проникающего через морское дно. НПА оснащен гидролокатором для сканирования по сторонам (Side Scan Sonar) и может дополнительно тянуть сонар на буксире. Благодаря такой модульности, "SeaCat" применяется для обследования морского дна, тактической гидрографии, а также разведки и мониторинг более крупных районов.
НПА "SeaCat"
Аппаратура GPS и инерциальная навигационная система обеспечивают автономное применение НПА. Однако, при таком варианте использования собранные аппаратом данные могут быть получены только после его возвращения на корабль.
Возможности коммуникации между кораблем-носителем и НПА пока остаются ограниченными. Обмен данными через WiFi осуществляется в обоих направлениях. При этом, удаление от корабля управления не должно превышать 400м. Акустическая связь под водой, в зависимости от условий окружающей среды, имеет максимальную дальность до двух километров. При эксплуатации на такой дистанции необитаемые подводные аппараты этого типа пригодны для полностью независимой работы.
"Морская выдра" - универсальное решение
Самый новый и самый большой НПА от компании "ATLAS Elektronik" – универсальный аппарат "SeaOtter Mk II". Это автономный НПА, выполняющий задачи разведки и наблюдения (включая разведку подводных лодок), обнаружения подводных угроз, сбора гидрографических данных и уничтожения мин. Кроме того, возможна скрытная поддержка сил специального назначения и проведение спасательных операций.
"Морская выдра" имеет длину 3,65 м и водоизмещение 1200 кг. Продолжительность работы аппарата достигает 24 часов, а общий вес полезной нагрузки – 160 кг.
НПА "SeaOtter Mk II"
В сравнении с " SeaCat" оборудование НПА включает гидролокатор высокого разрешения с синтетической апертурой (SAS - Synthetic Aperture Sonar). Сонар обеспечивает обнаружение и идентификацию движущихся и неподвижных объектов. Антенна НПА позволяет осуществлять навигацию по GPS и устанавливать радио- и WiFi-связь с кораблем-носителем вблизи от поверхности воды. В дополнение к GPS, дрон использует автономную инерционную навигацию и электромагнитную систему доплеровского контроля скорости. В автономном режиме работы питание электропривода производится литиевыми полимерными батареями. Для их зарядки требуется четыре часа, но возможна замена для экономии времени.
Необитаемые подводные аппараты производства "ATLAS Elektronik" по своим возможностям являются типичными для НПА, используемых в настоящее время. Эти беспилотные подводные системы предназначены для выполнения основных задач: разведка и уничтожение мин; сбор данных о морском дне, состоянии воды и течениях; скрытая разведка и наблюдение (например, до высадки морского десанта или поддержки специальных сил); обеспечение безопасности своих портов и судов.
Необитаемые подводные аппараты в новых областях
В настоящее время внедряются или изучаются новые сферы применения для НПА. Во-первых, уничтожение подводных лодок (ПЛ), или противолодочная война (ASW - Anti-Submarine Warfare).
Центр морских исследований и экспериментов НАТО (Centre for Maritime Research and Experimentation, CMRE) с 2011 г. целенаправленно разрабатывает соответствующую концепцию и технологии. Уже в настоящее время, используемый центром действующий автономный НПА "OEX Explorer" способен захватывать и отслеживать движущиеся объекты. Положение НПА и цели через акустические подводные сигналы передаются в центр управления. CMRE тестировал свой НПА (и другие беспилотные системы) в рамках ежегодных противолодочных учений "Dynamic Mongoose".
Одним из направлений исследований остается разработка надежных каналов связи. Она должна гарантировать скоординированное использование на больших расстояниях нескольких автономных беспилотных систем, а также группу обитаемых и необитаемых аппаратов. Важным промежуточным шагом считается согласование стандарта НАТО для цифровой подводной связи (JANUS - STANAG 4748). Стандарт призван гарантировать совместимость различных национальных подходов. Кроме того, в настоящее время остается проблема разработки алгоритмов, обеспечивающих надежную классификацию обнаруженных целей.
Рассматривается возможность для обитаемых ПЛ в будущем нести на своем борту необитаемые подводные аппараты и с их помощью выслеживать подводные лодки противника.
Как правило, обитаемые ПЛ используют пассивную гидроакустическую станцию (ГАС). Активные же ГАС имеют гораздо большую дальность действия, но позволяют определять местоположение передатчик, чем обнаруживают ПЛ. Оснащенные активным гидролокатором НПА смогут перемещаться на достаточном расстоянии от своего пилотируемого корабля-носителя. Такая тактика значительно увеличит возможности по обнаружению ПЛ противника. Помимо этого, НПА могли бы отвлекать на себя подводные лодки противника и способствовать их поражению кораблем-носителем "из засады".
Агентство перспективных оборонных исследований США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) в июле 2017 г. подписало контракт с компанией "BAE Systems" на разработку для НПА соответствующей компактной активной ГАС большой дальности.
Больше и тяжелее
Ведение противолодочной войны средствами НПА в прибрежных водах или в открытом море требует значительного увеличения дальности и продолжительности их работы. По этой причине США с 2015 г. ведут разработку беспилотных систем с большим водоизмещением (Large Displacement UUV, LDUUV). Необитаемые подводные аппараты этого типа должны иметь возможность нести дополнительные аккумуляторы и быть более устойчивыми. Подобные модели получили обозначение НПА класса III. Сообщается, что они имеют модульную конструкцию и диаметр около 48 дюймов (122 сантиметра).
Прототип НПА тяжелого класса
Проект "Змеиная голова"
В апреле 2017 г. ВМС США объявили о планах уже в 2019 г. начать тестирование прототипа тяжелого НПА "Snakehead" ("Змеиная голова"). Разработка программного обеспечения, систем управления и связи намечалось проводить параллельно с развитием транспортного средства. Руководство обеими направлениями работ осуществляют ВМС.
НПА такого масштаба уже используются для гражданских целей. В частности, в 2003 г. управляемый дрон "Echo Ranger" от компании "Боинг" достиг глубины погружения 3000 м и находился там 28 часов.
НПА Echo Ranger производства компании "Боинг"
Согласно замыслу, "Змеиная голова" сможет управляться с боевого корабля прибрежной морской зоны (тип LCS), ПЛ типов "Вирджиния" (SSN) и "Огайо" (SSGN). Другой вариант применения – самостоятельных выход НПА из порта.
Предполагаемый спектр возможностей должен постепенно расширяться. Наряду с общей разведкой и наблюдением он будет включать борьбу с ПЛ и другими подводными целями, наступательные и оборонительные действия по разминированию, а также ведение РЭБ. Выводы из тестирования "Snakehead" послужат разработке будущих классов НПА.
Необитаемые подводные аппараты класса "Касатка"
В категории "сверх большой НПА" (Extra Large UUV, XLUUV) ВМС США хотят запустить производство беспилотников еще больших размеров. Аппарат получил обозначение "Касатка" (Orca). Согласно замыслу, НПА сможет стартовать от пирса и выполнять месячное автономное патрулирование. Предполагаемая дальность действия – около 2000 морских миль.
Ряд задач в значительной степени соответствует оперативному спектру более легкой категории LDUUV. Дополнительно рассматриваются: поддержка сил специальных операций и наступательные действия против наземных целей. Потенциальная полезная нагрузка включает в себя мины, торпеды, а также ракеты для поражения морских и наземных целей.
Задачи по разработке XLUUV намечалось распределить в 2017 г. в этом отношении хорошие перспективы для контракта имел "Боинг", который по собственной инициативе представил соответствующий прототип уже в 2016г. Необитаемая подводная лодка под названием "Echo Voyager" имеет длину 16 м и водоизмещение 50 т. Аппарат достигает глубины 3400 м и может оставаться в море в течение шести месяцев, покрывая 7 500 морских миль. Однако, НПА "Echo Voyager" требует всплытия каждые три дня для загрузки батарей.
НПА сверх тяжелого класса Echo Voyager от компании «Боинг»
Параллельно с программой XLUUV, под руководством DARPA, реализуется проект "Гидра" (Hydra). В рамках проекта ведется разработка большого НПА, который действовал бы, как корабль-матка для НПА и беспилотных летательных аппаратов меньшего размера. "Гидра" должна скрытно проникать в водоем, который запрещен для прохода обитаемых кораблей и запускать там разведывательные беспилотники. Сообщается, что компании "Боинг" и "Huntington Ingalls" должны представить совместные прототипы к 2019 г.
Проекты НПА за пределами НАТО
Разработка высокопроизводительной технологии НПА не является привилегией стран НАТО. Япония с 2014 г. развивает новую технологию привода для больших НПА. Ее топливные элементы должны увеличить дальность действия и продолжительность работы перспективных систем ВМС США.
ВМС Индии в настоящее время также используют разработанный в стране автономный подводный аппарат AUV-150. Он имеет длину 4,8 м и достигает глубины 150 м. В прибрежных водах НПА используется для разведки и наблюдения, а также для поиска мин.
Автономный подводный аппарат AUV-150
Студенты индийского технологического института в г. Мумбаи в свободное время с 2011 г. разрабатывают названный в честь морского бога Матсья (Matsya) НПА с передовыми характеристиками по производительности. Если AUV-150 строго придерживается запрограммированных задач, то "Матсья" получит более высокую степень автономии.
Круг задач в интересах ВМС Индии планируется расширить. Как ожидается, НПА "Матсья", наряду с ведением визуальной и акустической разведки, сможет устанавливать и извлекать объекты с помощью манипулятора, а также поражать торпедами ПЛ противника. Однако, на конец 2017 г. студенты проверяли свои концепции и системы на опытном НПА длиной всего один метр. Тестирование реалистичного прототипа ожидается на рубеже 2021 г.
Сотрудники университета Тяньцзиня (Китай) в 2014 г. испытывали подводный планер "Хайян" (Haiyan). Автономный НПА мог работать в течение 30 дней, покрывая около 2600 морских миль. Официально "Хайян" разрабатывается для гражданских исследовательских целей. Вместе с тем, он пригоден для сбора гидрографических данных до глубины 1090 м в интересах ВМС. Государственные китайские СМИ также сообщили о возможной модернизации НПА "Хайян" для поиска мин и подводных лодок.
Необитаемый подводный аппарат "Хайян"
Российское ЦКБ "Рубин" в 2015 г. представило новый НПА "Клавесин-2Р". Объявленная глубина погружения составляет 6000 м. НПА может уходить от корабля-носителя на расстояние до 50 км. Отмечается, что ЦКБ "Рубин", который проектирует в основном обитаемые военные ПЛ, работает над дроном "Витязь" с глубиной погружения 11 тыс. м.
НПА Клавесин-2Р производства ЦКБ "Рубин"
Уже в 2015г. поступали сообщения о русском НПА с ядерной двигательной установкой и ядерным вооружением. Обозначенный спецслужбами США, как «Каньон» (Kanyon), дрон должен доставляться в открытое море пилотируемыми подводными лодками. Далее он способен развивать скорость 56 узлов и имеет дальность действия около 6 200 морских миль. Вероятной целью этого НПА, по оценкам западных экспертов, могло быть уничтожение военно-морских портов США в преддверии войны. Однако, по тем же оценкам, сообщение несет в себе признаки российской кампании дезинформации.
По материалам журнала "MarineForum"
Статьи по теме: Надводные необитаемые аппараты — положение дел и тенденции
