Н.В.Чистяков, Главный конструктор

Всё не так уж сумрачно вблизи

 О состоянии дел с малыми беспилотниками в России

Стало общим местом утверждать, что Россия существенно отстала в технике от «развитых стран». Это утверждение стало настолько привычным, что зачастую воспринимается как аксиома. Возможно, в каких-то областях техники это так. Даже наверняка. Может быть, этих областей много. Однако представляется несправедливым экстраполировать это утверждение повсеместно.

Недавно в «Российском военном обозрении» (№10 от 27.10.04) опубликована прекрасная статья Г.Евстафьева и М.Павлушенко «Беспилотники  - дальний прицел».  Заслуживает самых высоких похвал стремление авторов очередной раз обратить внимание официальных органов, прежде всего заказывающих структур Министерства обороны, на важность беспилотной техники. Краткий, но ёмкий обзор беспилотников, проведённый в статье, высвечивает ключевые направления их развития.

Правильно вскрыты недостатки отечественных, ещё советских, беспилотных разведывательных комплексов разработки КБ «Туполева» и НИИ «Кулон». Однако, надо бы учесть, что, например, комплекс «Строй-П» с ДПЛА «Пчела» был задан к разработке Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР ещё в 1982 году, а его Государственные испытания – завершены в июне 1990 года. С тех пор сменилось не одно поколение техники, появились немыслимые в то время технологии и системы. Одна лишь глобальная спутниковая радионавигация упростила и удешевила   разработку беспилотных комплексов на порядки. Подробнее о возможностях современной техники для беспилотников см. статью Э.Лукашёвой и Н.Чистякова «Новые» или мини ДПЛА».

Гораздо менее критичен подход авторов обзора к зарубежным беспилотным комплексам. Это объясняется, видимо, доверием к публикуемой информации. Вряд ли такое доверие оправдано. Из доступных источников крайне трудно узнать об истинном положении дел. Всё у всех прекрасно. Однако, это далеко не так.

Например, широко рекламируемый беспилотный самолёт «Предатор» (Predator):

Беспилотный самолёт "Предатор" на аэродроме рядом с пилотируемым самолётом

вовсе не так безотказен и эффективен, как об этом пишут, рассказывают и показывают в СМИ. Просачивается и совершенно иная информация.

При создании «Предатора» во главу угла была поставлена его надёжность. Для этого инженеры отказались от не апробированных новинок, а использовали существующие элементы пилотируемых самолётов. Справедливо считается, что «Предатор» -- это первый успешный проект в области беспилотной авиации за десятилетия. В США, разумеется. Но, тем не менее, половина из 60..70 самолётов, выпущенных в период 1995..2002 гг., разбилась, в основном, по техническим причинам (подробнее см. статью в «Вашингтон пост»).  К февралю 2004 года было выпущено всего 100 самолётов «Предатор», то есть темп выпуска составил в среднем 10 самолётов в год. Вряд ли эта цифра свидетельствуют о широко поставленном серийном производстве.

По поводу эффективности «Предатора» трезво мыслящие американские военные выражают очень обоснованные сомнения. Следует привести высказывание одного из высокопоставленных офицеров Пентагона – участника демонстрации «Предатора» на глобальном уровне (телемост «Афганистан-Вашингтон»): «Предатор» может Вам показывать пару танков,  но не заметить находящийся рядом батальон».  Обсуждаются и другие недостатки «Предатора», но отмеченный – наиболее важный. Это -- проявление основного противоречия воздушной разведки: несоответствия производительности получения первичной разведывательной информации и скорости её обработки.

Применение «Предатора» как носителя ракет «Хелфайер» вряд ли реально эффективно. Продемонстрированные случаи применения ракет больше напоминают цирковые номера. Не исключено, что это -- постановочные сценарии.

Г.Евстафьев и М.Павлушенко цитируют эпизод слежения «Предатора» за джипом «Ленд Ровер» по улицам и площадям афганского города, с заездом джипа в туннель.  В результате был выявлен дом, куда приехали и вошли пассажиры джипа, и установлено, что этот дом связан с «Аль-Кайедой». Возможно, что это правда. Возможно, что нет. Распознать автомобиль с точностью до типа, более того, до конкретного экземпляра, с беспилотного летательного аппарата в реальном масштабе времени непросто. Например, комплексу "Строй-П" с ДПЛА «Пчела» Тактико-техническим заданием ставилась и была решена задача распознавать технику до вида. То есть, требовалось отличить автомобиль от бронетранспортёра, а бронетранспортёр от танка. Конечно, разведывательная аппаратура «Предатора» гораздо совершеннее, чем у «Пчелы». Но телевидение есть телевидение. Оно не стало существенно лучше за двадцать лет. Надёжность таких разведывательных данных сомнительна.

Можно привести пример, показывающий, насколько ненадёжно распознавание небольших предметов через телевизионную систему ДПЛА.  В начале октября 2004 года СМИ Израиля и России широко объявили об обнаружении с израильского беспилотника процесса погрузки палестинскими террористами ракеты «Кассам» в «Скорую помощь» ООН. Демонстрировались отснятые телевизионные кадры. Сенсация продержалась недолго. Уже через два дня под давлением неопровержимых доказательств Израиль признал (см. также), что продолговатый предмет, увиденный с беспилотного самолёта, являлся просто носилками для переноски больных.

Хотелось бы предостеречь авторов этой и других статей по беспилотной авиации от чрезмерных восторгов по поводу неограниченных её возможностей. Эти восторги, как правило, инспирированы корпорациями военно-промышленной унии в рекламных и лоббистских целях. Вспомните СОИ...

Может сложиться впечатление, что автор этих строк является противником беспилотной авиации. Отнюдь. Просто все виды техники должны занимать те ниши, которым они соответствуют. Вероятно, что такой нишей для беспилотной авиации является тактическая, в перспективе – оперативно-тактическая разведка. Другими применениями беспилотников реально могут быть постановка помех и ретрансляция радиосигналов. Ударная функция гораздо лучше реализуется артиллерией (ствольной и реактивной), тактическими и оперативно-тактическими ракетами.

В области разведки и наблюдения поля боя для России наиболее интересны должны быть беспилотные летательные аппараты, которые Г.Евстафьев и М.Павлушенко относят к классу микро- и мини (у автора этих строк иное понимание термина "миниДПЛА"). Эти летательные аппараты дёшевы, в недалёкой перспективе их цена может быть снижена до цены дорогой игрушки для подростков. Поэтому этот класс беспилотников пока не вызывает большого интереса у корпораций военно-промышленного комплекса. Родоначальником класса микро- и мини- ДПЛА (дистанционно пилотируемых летательных аппаратов) по праву считается американский ДПЛА «Пойнтер», первый вариант которого появился в 1986 году (!).

В 1991 году "Пойнтер" (Pointer) (pdf 561 Кбайт)(см. также справку на русском языке) испытывался Морской пехотой США в операции «Буря в пустыне» в Ираке. Комплекс тогда ещё был весьма несовершенен и являлся, скорее, авиамоделью, а не ДПЛА. Комплекс стал полнофункциональным только к 2001 году.

Именно "Пойнтер" дал толчок направлению микро (мини) ДПЛА в России. Замыслы ДПЛА такого типа восходят ещё к 1986..1987 гг. Реальные работы начались в 1991 году. Первый отечественный миниДПЛА поступил на лётные испытания в 1993 году. Это был аэродинамически забрасываемый передатчик помех (АЗПП) «Амёба». За два последующих года Министерством обороны РФ было закуплено более 50 таких АЗПП.

Комплекс ДПЛА "Пойнтер"

АЗПП "Амёба"

К сожалению, дальнейшее развитие программы АЗПП пошло по пути наращивания ТТХ, габаритов и массы ДПЛА. Был создан комплекс АЗПП "Мошкара" с массой ДПЛА 20 кг. Хотя "Мошкара", безусловно, тоже является миниДПЛА, но она уже не обладает таким важным качеством, как возможность старта с руки. Позже на основе "Мошкары" был разработан комплекс ГрАНТ (Гражданский аэродинамический наблюдатель телевизионный).

ДПЛА "ГрАНТ" (АЗПП "Мошкара" по внешнему виду практически не отличается)

Отечественные мини (или микро-) ДПЛА, запускаемые с руки, всё же разрабатывались в инициативном порядке. Так в 1996 году на выставке "Средства спасения-96" был представлен фоторазведчик "Проня" с дальностью действия 5 км. Выставочный экземпляр фоторазведчика был приобретён и даже освоен в эксплуатации Министерством по чрезвычайным ситуациям.

 Запускаемые с руки ДПЛА вновь появились в 2003 году, сначала на 2-й Международной выставке вооружения и военной технике "MILEX -2003" была представлена российско-белорусская разработка "Мошкарец", а затем на Международном авиакосмическом салоне появились ДПЛА БРАТ (Ближний аэродинамический разведчик телевизионный) и "Мушкатель" СКБ "Топаз" (нет сведений). 

ДПЛА БРАТ существует в телевизионном варианте и в варианте фоторазведчика (БРАТ-фоторобот). Технология серийного производства БРАТа-фоторобота передаётся отечественным производителям бесплатно (там же).

Перейдём к главному, что, собственно, и послужило толчком к написанию данного материала. Авторы обсуждаемой статьи замечают, что: "В 90-х годах прошлого века в развитии БПЛА произошел мощный научно-технический прорыв, который в России был несколько упущен. В силу известных экономических трудностей и специфических взглядов тогдашних политиков, определявших судьбу нашего ВПК и вообще научно-техническую политику... Отставание проявилось больше всего в нишах микро- и мини-БПЛА, а также в сфере некоторых ключевых технологий - таких  как системы управления беспилотным комплексом и насыщения его полезной нагрузкой." 

Действительно, прорыв в области беспилотной техники произошёл. Может быть, в области оперативно-тактических ДПЛА он и был в России упущен. Но в области тактических ДПЛА Россия никакого научно-технического отставания пока не испытывает. К счастью, НИОКР в области микро- и мини-ДПЛА не требуют больших средств. А других ДПЛА на тактическом уровне скоро и не будет (см. статью Э.П.Лукашевой "Главная тенденция ДПЛАстроения"). Опять же к счастью, не политики определяют научно-техническую политику. В СССР это всегда было первейшей обязанностью Генеральных (Главных) конструкторов. По инерции эта обязанность исполняется некоторыми из них и поныне. Перечень упомянутых выше успешных отечественных разработок  подтверждает это и убедительно опровергает мнение авторов статьи.

Особенно хотелось бы остановиться на заявляемом отставании в области систем управления. Это совершенно не так! Ведь система управления -- это на сто процентов знания и накопленный опыт испытаний. И тем и другим мы обладаем в достаточной степени. О чём следует говорить, так это о крахе отечественной электронной промышленности и о неработоспособности спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС.  Несмотря на ежегодные заверения различных руководителей о полномасштабном  развёртывании системы в "текущем" (вариант: в "будущем") году, ГЛОНАСС  не укомплектован навигационными спутниками. В результате, в отечественных системах управления используется импортная элементная база, а для навигации -- американская система GPS (что реально ставит под угрозу информационную безопасность наших ДПЛА).

С началом нового столетия в области микро- и мини ДПЛА наблюдается оживление. Ещё три года назад разработки в этой области можно было пересчитать по пальцам одной руки. Сегодня количество заявляемых ДПЛА такого типа начинает исчисляться десятками. Причины этого бума -- кажущаяся простота и объективная дешевизна этой техники. Следует сделать скидку на то, что большинство проектов не выходит из стадии испытаний, а многие даже и не доходят до неё. Однако все эти многочисленные проекты фигурируют в прессе и в Интернете как реальные. Возникает информационный шум. На самом деле, успешных проектов в области беспилотной техники, в частности в области малых ДПЛА, совсем не много. Беспилотная техника сложна, а овладение спецификой малых ДПЛА требует немало времени и усилий инженеров и испытателей.

Самой современной реализованной разработкой в области микроДПЛА в США считается ДПЛА "Дрэгон Ай" (Dragon Eye) (фото сделаны в Ираке в октябре 2004 года):

ДПЛА "Дрэгон Ай"

 Отечественный аналог -- ДПЛА БРАТ (Ближний разведчик аэродинамический телевизионный). Фото, сделанные на подмосковном полигоне в июне 2003 года:

ДПЛА БРАТ

Сопоставительная таблица ДПЛА БРАТ (Россия) и «Дрэгон Ай» (США)

Характе- ристика

БРАТ

«Дрэгон Ай»

метрическая система единиц

англосаксонская система единиц

Масса, кг

2,5.. 3,0

2,63

5,8  фунта

Размах  крыла, м

 2,0

1,22

4 фута

Длина

1,0

0,91

3 фута

Силовая установка

на одном электродвигателе 300 Вт (ном.)

на двух электродвигателях по 200 Вт каждый

Управляющие поверхности

элероны левого и правого крыла, руль высоты

элероны (элевоны) левого и правого крыла, полноповоротный киль или разностный момент тяги силовых установок(?)

Воздушная скорость, км/час

72 .. 100

64 .. 80,5

40 .. 50 мили/час

Дальность (радиус) действия, км

10,0

5,0 

3 мили

Продолжи- тельность полёта, час

0,5(Ni-Cd) .. 1,0(Li)

0,8

0,8 часа

Рабочая высота над подстилающей поверхностью, м

200 .. 400

300

1000 футов

Целевая нагрузка (варианты)

1)   две ч/б ТВ камеры с передатчиком

2)   цифровой фотоаппарат

3)   передатчик помех (этот вариант известен под названием «Мошкарец»)

ч/б низкоуровневая ТВ камера с передатчиком

Данные по ДПЛА «Дрэгон Ай» получены с сайта http://www.aviationnow.com/ (Aviation Week) из таблицы http://www.aviationnow.com/media/pdf/spec_04_uav.pdf. (обновление 21.04.2004)

 

Простое изучение фотографий и таблицы наглядно показывает несостоятельность заявления: "Отставание проявилось больше всего в нишах микро- и мини-БПЛА..." Гораздо легче придти к обратному выводу.

По аэродинамике и конструкции преимущество БРАТа очевидно. Даже далёкому от авиации человеку видны благородство аэродинамических форм БРАТа и "топорность" его американского аналога. Крупнейший русский авиаконструктор А.Н.Туполев считал, что красивые самолёты лучше летают. А он знал толк в этом деле...

ДПЛА БРАТ создан на основе нормальной самолётной схемы с верхним расположением крыла, Т-образным хвостовым оперением с нижним расположением стабилизатора, с тянущим винтом и расположением  двигателя в носовой части фюзеляжа.

ДПЛА "Дрэгон Ай" не является нормальным самолётом. У него отсутствует стабилизатор. Это -- схема "летающее крыло". На фотографии отчётливо виден S-образный профиль крыла "Дрэгон Ай". За счёт такого профиля создаётся тангажный момент, необходимый для обеспечения продольной устойчивости летательного аппарата. Из-за S-образного профиля часть площади крыла не работает на создание подъёмной силы, а исполняет функции руля высоты. Элероны "Дрэгон Ай" используются для управления как креном, так и тангажом ДПЛА.

"Дрэгон Ай" всего на 9 сантиметров короче БРАТа. Видимо, длина самолёта ограничена транспортным контейнером. Платить за ограничение длины приходится площадью киля (он заметно больше, чем на ДПЛА БРАТ). При меньшем киле путевая устойчивость будет недостаточна.. Увеличение площади киля приводит к увеличению лобового сопротивления ДПЛА. Для самолёта с электроприводом это крайне нежелательно, так как при прочих равных сокращает продолжительность полёта.

БРАТ оснащён силовой установкой с тянущим воздушным винтом. Место расположенния воздушного винта оптимально -- в носу самолёта. У "Дрэгон Ая" -- две силовые установки с тянущими воздушными винтами. Они расположены на крыле справа и слева от продольной оси самолёта. Почему принято такое решение догадаться трудно. Есть предположение, что сначала "Дрэгон Ай" проектировался без фюзеляжа как истинное летающее крыло. Путевую устойчивость, видимо,  предполагали обеспечивать, управляя разностью моментов тяги двух силовых установок. Вероятно, что этот замысел реализовать не удалось, например, из-за инерционности изменения тяги. Американским инженерам пришлось делать фюзеляж, киль, а для центровки вытягивать фюзеляж вперёд. Это только гипотеза. Использование двух силовых установок ухудшает "Дрэгон Ай" со всех точек зрения: аэродинамики и энергетической экономичности, стоимости ДПЛА, надёжности, эксплуатационной технологичности.

Для электролёта очень важно всемерно уменьшать его лобовое сопротивление, в основном создаваемое крылом. Поэтому крыло электролёта целесообразно делать по возможности тонким и удлинённым, а концы крыла -- плавно сходящими на нет в плане и по толщине. В последние годы европейскими, в том числе российскими (инж. С.Д.Собакин) авиамоделистами,  исследован и испытан ряд специальных аэродинамических профилей крыла для электролётов. Один из таких профилей применён и на ДПЛА БРАТ. Удлинение крыла БРАТа равно 10.

На "Дрэгон Ае" ничего подобного нет. На фотографиях хорошо видно, что профиль крыла имеет существенную относительную толщину, концы крыла грубо "обрублены" (издержки технологии, о чём ниже). Удлинение крыла невелико (примерно 6).

Дальнейшие  соображения по конструкции ДПЛА "Дрэгон Ай" выносить в открытый доступ пока преждевременно.

Производственная технологичность ДПЛА БРАТ очень высока. Весь ДПЛА состоит из нескольких крупных деталей из композита, выклеиваемых и окрашиваемых в вакууме по формам в едином технологическом процессе. Гладкость поверхности (что очень важно для электролёта) получается такой же, как у лаковой поверхности легкового автомобиля. Сборка ДПЛА в цеху заключается в склеивании отформованных деталей и установке оборудования. Вакуумная формовка обеспечивает полную идентичность и  повторяемость ДПЛА, а также взаимозаменяемость элементов. Технология не требует высокой квалификации рабочих, является полностью серийной и при необходимости позволяет быстро увеличить объём производства ДПЛА до любых количеств. 

Обломок "Дрэгон Ая", который держит в руках иракский партизан, позволяет понять технологию изготовления американского ДПЛА. Отчётливо видны отслоившийся кусок обшивки вблизи силовой установки и шпангоут внутри фюзеляжа. Технология, по которой изготовлен ДПЛА,  -- это так называемая "наборная технология", часто используемая авиамоделистами. Её суть заключается в изготовлении каркасов фюзеляжа, консолей крыла, хвостового оперения с последующим закреплением обшивки. Наборная технология удобна для изготовления единичных образцов, так как не требует затрат на технологическую оснастку. Недостатками технологии являются низкая серийная пригодность, высокая квалификация рабочих и избыточный вес получающейся конструкции. Быстрое развёртывание серийного производства на основе такой технологии проблематично. 

Эксплуатационная технологичность ДПЛА БРАТ допускает эксплуатацию одним человеком без каких-либо стартовых и посадочных приспособлений. Старт БРАТа происходит с руки, посадка -- на брюхо. Сохраняемость и высокая кратность применения (до 1000  раз) обеспечиваются прочностью конструкции планера (монокок).

На фотографии старта "Дрэгон Ая" видно, что начальная скорость приобретается ДПЛА за счёт того, что его тянут тросом. Казалось бы, тяговооружённость ДПЛА вполне достаточна для старта без дополнительного ускорителя, однако  стартует он именно так. Видимо, недостаточна путевая устойчивость ДПЛА в момент старта (два двигателя и низкая эффективность киля на малой скорости). Кто или что тянет за другой конец троса, на фотографии, к сожалению, не видно.

Посадка обоих ДПЛА происходит на брюхо. Интересно сравнить углы складывания воздушных винтов. По фотографии обломка "Дрэгон Ая" можно судить, что складывающийся винт не всегда будет обеспечивать свою сохранность. Длина лопасти винта явно больше высоты фюзеляжа, а сделать угол складывания более пологим не позволяет крыло.  Как складывается лопасть воздушного винта БРАТа, можно увидеть на фотографии посадки.

Про кратность применения ДПЛА "Дрэгон Ай" пока ничего неизвестно. Нельзя исключать, что он вообще является однократным изделием. Это было бы выгодно для производителей и удобно для американских военных.

 К сожалению, объём информации о ДПЛА "Дрэгон Ай" не позволяет сравнить сами комплексы ДПЛА. Было бы интересно сопоставить способы управления ДПЛА, тактику ведения разведки, типовые манёвры и другие важные, но обычно упускаемые из виду, вещи. Приходится ограничиться приведённой выше сопоставительной таблицей. Наблюдается редкий для современной техники случай, когда одно из сравниваемых решений превосходит другое по всем показателям. В теории это называется "предпочтение по безусловному критерию". Как правило, такой случай означает то, что уступающее изделие не полностью использует потенциальные возможности, не является оптимальным. В случае с ДПЛА "Дрэгон Ай" причина очевидна. Это пренебрежение американскими инженерами энергетической стороной полёта. Слишком много потеряно на неудачной конструкции самого летательного аппарата. 

Общий вывод таков. В области мини- и микроДПЛА никакого отставания российской науки и техники нет. Есть игнорирование этой техники как государством в лице его силовых структур, так и крупными корпорациями. 

То, что в ближайшее время эта ситуация превратится в реальное, а не мнимое отставание, можно быть уверенным.

 

Дополнения

1. МиниДПЛА фирмы "АэроВайромент" помогают войскам США. Очерк в "Уолл Стрит Джорнэл". Перевод и комментарий

2. Разведчики 1 батальона 23 полка применяют "глаз в небе". Репортаж о применении ДПЛА "Драгон Ай" в Ираке. Перевод и комментарий