Спасти рядового «Гремлина»

В ноябре 2021 года в сфере беспилотных авиационных технологий произошло важное событие — был осуществлен захват беспилотника Gremlin в воздухе и подъем его на борт самолета-носителя. Американские разработчики продвинулись еще на шаг в реализации концепции возвращаемых роевых беспилотных летательных аппаратов, запускаемых с авиационной платформы. Такие аппараты, как представляется, должны занять нишу между самолетами и крылатыми ракетами и способны значительно расширить возможности американских военных по проведению распределенных воздушных операций.

Управление перспективных исследовательских проектов министерства обороны США (DARPA) и компания Dynetics, реализующие проект Gremlins, провели успешные летные испытания. Доказана возможность подобрать беспилотник X-61A в полете и доставить его на борт грузового самолета C-130A. Первая успешная эвакуация «Гремлина» состоялась 29 октября на полигоне Дагвей в штате Юта. В ноябре состоялся третий полет беспилотника в рамках испытаний.

В целом же программа летных тестов «Гремлинов» стартовала в конце 2019 года, когда самолет-носитель C-130A Hercules выполнил полет со сбросом опытного образца аппарата X-61A (GDS-01) с внешней подвески под крылом.

В конце 2020 года было предпринято девять попыток вернуть три использовавшихся в испытаниях аппарата на борт носителя, но ни одна из них не увенчалась успехом. По словам участников испытаний, причиной стала более сильная, чем ожидалось, турбулентность, которая не позволила зафиксировать беспилотник специальным манипулятором. После испытаний разработчики проанализировали данные, чтобы найти способы уменьшения турбулентности.

По словам Брэндона Хиллера (Brandon Hiller), главного инженера программы Gremlins в компании Dynetics, по итогам испытаний годичной давности были предприняты некоторые доработки аппарата, которые в итоге и помогли осуществить поимку беспилотника и последующее втягивание в самолет C-130A. Причем, по его словам, доработка почти полностью ограничивалась лишь программным обеспечением.

Концепция

Идея создания «Гремлинов» в том, чтобы использовать группу беспилотников воздушного старта, которая могла бы проникать вглубь территории, контролируемой противником, вести разведку и наблюдение, корректировать нанесение ударов и т.п. При этом отсутствие пилотов на борту обеспечивало бы отсутствие рисков, связанных с потерями, а множественность аппаратов в группе повышала бы эффективность действий.

Беспилотные летательные аппараты должны работать взаимосвязанной группой, взаимодействуя друг с другом, а также с другими пилотируемыми и беспилотными средствами в воздухе, наземными пунктами управления посредством систем связи.

Если один «Гремлин» из группы будет потерян, остальные беспилотники должны будут перераспределить задачи между собой для продолжения миссии. Для повышения автономности аппаратов предполагается использовать системы управления с элементами искусственного интеллекта.

Беспилотные аппараты наделяются различными функциями. Для этого они должны иметь модульную конструкцию и заменяемую целевую нагрузку. В качестве полезной нагрузки могут быть использованы различные средства разведки: оптико-электронные системы наблюдения, радары, станции радиоэлектронной разведки.

Наконец, не исключено наличие на борту ударных средств, как в виде авиационных средств поражения, так и в виде интегрированных в конструкцию боевых частей. Таким образом, «Гремлины» должны стать «рядовыми бойцами» в битвах будущего, но имеющими при этом различную специализацию.

В рамках предлагаемой концепции после выполнения задания задействованные в операции беспилотники должны вернуться к пилотируемому самолету-носителю, который подберет их в воздухе. Для носителей на базе военно-транспортного самолета создается специальная выдвижная штанга-стрела с удерживающей системой, способная выпускать трос с буксирным устройством. Цель — добиться того, чтобы в течение максимум 24 часов подобранные беспилотники были полностью готовы к повторному применению. При этом кратность применения для каждого аппарата, как предполагается, составит не менее 20 полетов.

Программа

Аппарат X-61A создан в рамках программы DARPA по разработке новых способов применения «роевых» беспилотников воздушного старта. Конкурс, в котором участвовали несколько компаний, включая Composite Engineering, General Atomics и Lockheed Martin, стартовал в 2014 году. В 2018 году победителем была объявлена компания Dynetics, возглавившая кооперацию.

В проекте также участвуют компании Kratos (разработчик планера летательного аппарата) и Williams International (поставщик турбореактивного двигателя). Кроме того, в работах задействованы Applied Systems Engineering, Kutta Technologies, Moog, Sierra Nevada Corporation, Systima Technologies и Airborne Systems.

Созданный в рамках проекта аппарат X-61A предназначен для отработки концепции и различных подсистем. Это летательный аппарат средних размеров, нормальной аэродинамической схемы, с турбореактивным двигателем. Как сообщалось, аппарат может развивать скорость до 0,8 Маха (1 Мах — скорость звука на определенной высоте). Может находиться в воздухе непрерывно до трех часов. Дальность действия ― до 926 км, в зависимости от массы полезной нагрузки. Масса полезной нагрузки — до 68 кг.

В нынешнем виде аппарат X-61A рассматривается исключительно как экспериментальный и предназначен для отработки основных технических решений роевых дронов. Тестируемый аппарат не содержит целевой нагрузки. Пока он оснащен только аппаратурой, необходимой для пилотирования и взаимодействия с носителем.

В качестве носителя для удешевления проекта принято решение использовать имеющийся транспортный самолет C-130A, который подвергнут лишь незначительной доработке. В его грузовом отсеке могут быть размещены несколько беспилотных аппаратов, а также устройства их запуска и последующего подбора.

Вместе с тем, жесткой привязки к конкретному носителю «Гремлины» иметь не будут. Система изначально создается адаптируемой к различным авиационным платформам. И можно предположить, что в роли транспорта могут быть использованы не только пилотируемые, но и беспилотные самолеты.

Пока не вполне понятно: идеологи программы планируют делать ставку на массовость или на многофункциональность используемых беспилотников. Скорее всего, в уме держат обе возможности, которые могут быть задействованы в зависимости от условий конкретного применения. В этом случае возвращать на борт носителя будут только отдельные беспилотники, содержащие наиболее дорогостоящие подсистемы полезной нагрузки. Более же дешевые варианты, вполне вероятно, останутся аппаратами однократного применения. В ином случае группа используемых единовременно «Гремлинов» вряд ли сможет быть значительной в количественном отношении. А ведь ее численность — один из ключевых факторов, способных обеспечить эффективность действий.

Что дальше?

Успешный подбор «Гремлина» в воздухе — очередной шаг в развитии концепции роевых беспилотников воздушного старта. Шаг немаловажный, так как обеспечивает разработчикам определенный энтузиазм, веру в свои силы. Однако шаг этот далеко не последний.

Руководитель программы «Гремлины» компании Dynetics Тим Китер (Tim Keeter) недавно сказал журналистам, что следующая цель — обеспечение возможности надежно возвращать беспилотники, делать это многократно и достаточно быстро: четыре дрона в течение получаса.

Далее разработчики должны будут доказать, что создаваемая ими система соответствует заданным критериям по надежности. Между тем, с надежностью систем пока есть проблемы. В ходе тестов с подбором аппаратов в воздухе участвовало три беспилотника. Второй участвовавший в испытаниях аппарат не выполнил программу, приземлившись на парашюте. Третий беспилотник после полета был восстановлен для последующего применения, и в течение 24 рабочих часов был возвращен к летным испытаниям. Однако во время второго полета этот аппарат также дал сбой и выполнил посадку на парашюте.

Разработчики говорят о том, что упомянутые неудачи объясняются технической новизной создаваемой системы, и в перспективе проблемы будут преодолены.

После завершения текущего этапа отработки взаимодействия беспилотника и носителя реализация программы перейдет к следующему этапу, который продемонстрирует, как беспилотные аппараты будут действовать во время проведения операций. Речь об отработке применения беспилотников, оснащенных полезной нагрузкой разведывательного или ударного назначения, в интересах решения различных задач.

Далее разработчики должны будут разработать теоретические подходы в отношении организации взаимодействия аппаратов в группе и отработать их на практике. В этот набор задач входят организация совместного пилотирования в группе, предотвращение столкновений в воздухе, определение принципов распределения задач между дронами в динамически меняющейся обстановке, а также обеспечение реконфигурируемости группы в случае изменения ее состава, например, потери аппаратов или же, наоборот, добавления в группу новых элементов.

Предстоит отработать совместные полеты группы «Гремлинов» с установленными на них системами целевой нагрузки, в различных сценариях применения. И наконец, в завершение проекта должна быть осуществлена интеграция аппаратов X-61A и других элементов беспилотного комплекса, а также прочих пилотируемых и беспилотных средств в контуры управления ВВС США. Это сложная задача, причем не только технического, но и концептуального плана.

Все это говорит о том, что до завершения реализации проекта Gremlins еще много времени. Даже при том, что многие подсистемы, необходимые для этого проекта, уже разработаны и производятся, а также несмотря на то, что разработки отсутствующих компонентов могут вестись параллельно, работы займут еще как минимум несколько лет. Конструкция аппарата, вероятно, претерпит некоторые коррективы, изменится внутреннее наполнение беспилотника. Наибольшие по трудозатратам работы ожидаются в области программного обеспечения.