Масований високоточний удар: cтворення комплексів БПЛА для cухопутних військ

Автори: професор Джастін Бронк та доктор Джек Вотлінг для RUSI

Оригінальний допис був опублікований 11 квітня 2024 року

Резюме

Повномасштабне вторгнення росії в Україну призвело до широкого використання БПЛА для нанесення високоточних ударів у великих масштабах. Збройні сили, які спостерігають за конфліктом, оцінюють, як вони можуть інтегрувати ці можливості у власні сили і зменшити загрозу від них. Цей матеріал є першим в серії. У ньому розглядається, як БПЛА можуть проявити найвищу користь для сухопутних військ. У наступних статтях будуть розглянуті методи боротьби з БПЛА та їх роль в об'єднаних силах. З цієї статті можна зробити шість важливих висновків:

• По-перше, основна перевага БПЛА полягає в їх здатності досягати ефекту за ціною або в масштабах, які не можуть бути досягнуті за допомогою інших засобів. Це означає, що конструкція БПЛА повинна бути безжально спрощена і оптимізована для виконання певних завдань. Проте існують також межі, до яких можна зменшити витрати, якщо система має бути надійною і стійкою. Насправді існують дуже специфічні точки перетину між ціною і можливостями, у яких БПЛА є оптимально ефективними.

• По-друге, БПЛА слід розглядати не як платформи, а як системи. Будь-який БПЛА з часом стає все менш ефективним, оскільки противник удосконалює свої засоби протидії. Для того, щоб комплекс БПЛА продовжував ефективно функціонувати, необхідно оновлювати програмне забезпечення, поведінкову логіку, датчики і радіостанції кожні 6-12 тижнів. Планер є постійним, але найменш важливим компонентом. Закупівля БПЛА повинна відображати це, а постачальники повинні укладати контракти на постачання підсистем, а не інтегрованих пакетів.

• По-третє, ефективність БПЛА значною мірою визначається їх багаторівневим використанням, кваліфікацією екіпажу і здатністю планувати польоти. Останнє вимагає доступу до даних розвідки у електромагнітному спектрі, метеорологічних даних, розвідданих про ППО противника і поінформованості про активність інших БПЛА. Потреба в масштабуванні ефекту і доступі до структури підтримки, яка часто повинна спиратися на високозасекречені можливості, означає, що хоча деякі БПЛА можуть бути широко розповсюджені як тактичні інструменти, більшість класів БПЛА краще згрупувати в спеціалізоване формування, яке здатне використовувати різні типи БПЛА в комбінації і яке має власну спроможність оновлювати і реконфігурувати свої БПЛА.

• По-четверте, батальйон безпілотних систем, оснащений засобами для нанесення ближніх і дальніх ударів, глибокої розвідки і підтримки, може покривати велику площу бойового простору. Хоча їхні можливості можуть створювати проблеми для противника, ефективність БПЛА в кінцевому підсумку залежить від їхньої взаємодії з артилерією, засобами радіоелектронної боротьби, протиповітряної оборони та іншими елементами сил і засобів. БПЛА можуть перерозподілити баланс місій, покладених на різні системи, але вони не усувають потреби в традиційній артилерії.

• П'ятий важливий висновок полягає в тому, що регулювання використання БПЛА є головною перешкодою для їх ефективної розробки, закупівлі і застосування, а отже, і для їх ефективності на полі бою. Існують компроміси між швидкістю еволюції, необхідною для збереження конкурентоспроможності цих систем, і вимогами безпеки для усування інцидентів у повітряному просторі. Очевидно, що структури, які існують сьогодні в країнах НАТО, мають тенденцію до збільшення вартості і уповільнення розвитку до такої міри, що не дозволяють країнам НАТО ефективно використовувати БПЛА. Підхід до регулювання повинен бути ретельно вивчений, оскільки він впливає на оперативні результати сил у цій сфері.

• Нарешті, сили, які знають про загрозу масового застосування БПЛА і оснащені для протидії їй, можуть знизити їх ефективність. Існує багато обмежень щодо БПЛА, які можна обійти за допомогою адаптивної тактики. Ці методи важко масштабувати. Проте сили, які не знають про БПЛА або не мають обладнання для протидії їм, ризикують надати ворогу непереборну перевагу в обізнаності про ситуацію і постраждати від масштабних високоточних ударів, які можуть виявитися руйнівними. Тому армії не можуть дозволити собі бути непідготовленими.

Вступ

Це дослідження розглядає питання про те, які компоненти необхідні сухопутним військам для того, щоб мати на озброєнні комплекс БПЛА, здатний масово завдавати високоточних ударів, щоб максимізувати ефективність боєзіткнення з противником. Для того, щоб відповісти на це питання, в дослідженні послідовно розглядаються три питання. У першому розділі розглядаються технологічні можливості БПЛА і пов'язані з ними компроміси при проєктуванні. Мета полягає в тому, щоб обмежити стійкість і масштаб ефекту, який може бути досягнутий за певну ціну. Визначивши, де знаходиться баланс корисності і витрат, у другому розділі досліджуються типи систем, які необхідно застосовувати в поєднанні для досягнення максимального ефекту. Розглянувши кількість і типи задіяних систем БПЛА, третій розділ показує, що необхідно для розгортання такого масштабу ефекту в якості допоміжної структури. Дослідження також прагне окреслити межі того, що може бути досягнуто.

Робота ґрунтується на практичних експериментах авторів з більшістю класів військових БПЛА, що є на озброєнні НАТО, а також на відвідуванні об'єктів і підрозділів, що займаються виробництвом і випробуванням БПЛА на замовлення. Польові дослідження включали фізичний огляд і технічну перевірку російських та іранських БПЛА, спостереження за бойовим застосуванням БПЛА в Україні, а також численні інтерв'ю з виробниками, операторами та військовими, відповідальними за протидію БПЛА. Автори також провели літературний огляд робіт з проєктування планера БПЛА. Значна частина цих досліджень проводилася в умовах, коли оперативна безпека або комерційна таємниця перешкоджають прямому визначенню джерел даних у цьому дослідженні. Тому автори намагалися знайти матеріали з відкритих джерел, які, де це можливо, точно відтворюють важливі дані або принципи. Це перше дослідження з серії: у другому буде описана методологія протидії масованим високоточним ударним комплексам БПЛА, а в третьому буде розглянуто, як можливості БПЛА і протидії БПЛА перерозподіляють обов'язки і взаємодію в об'єднаних силах.

З 1980-х років в основі концепції революції у військовій справі лежить точність. Ефективність ураження цілей за допомогою високоточної зброї сприймалась Радянським Союзом як така ж важлива для ведення війни, як і поява ядерної зброї, в той час як такі можливості були в центрі стратегії компенсації США під час Холодної війни. Обсяг високоточних ударів, які може завдати військо, був обмежений вартістю і складністю цих боєприпасів, що зробило їх розподіл ключовим рішенням щодо визначення пріоритетів при розробці операції.

Поява машинного навчання, мініатюрних датчиків і БПЛА спричинила широкі спекуляції щодо можливості нанесення високоточних ударів у раніше недосяжних масштабах. БПЛА з невеликим корисним навантаженням, що доставляють боєприпаси точно в найбільш вразливі точки по всьому фронту, домінують у баченні майбутньої війни як у науковій фантастиці, так і у військовій теорії. Концептуально акцент на високоточних ударах перемістився з обмеженої кількості престижних систем на дешеві, доступні для застосування засоби масового ураження, особливо на суші. Ці можливості не лише подаються як нова ударна система, але й часто рекламуються як такі, що роблять застарілими широкий спектр існуючих військових систем.

Більшість поглядів на масові високоточні удари мало що роблять для того, щоб окреслити обмеження дешевих і доступних платформ. Більшість з цих досліджень також не окреслюють, як така здатність може змусити супротивника адаптувати свої сили і засоби. Більше того, в літературі багато уваги приділяється механізму доставки - БПЛА - і дуже мало уваги приділяється допоміжним засобам або формуванням, необхідним для широкомасштабного застосування БПЛА. Ці засоби створюють вразливі місця в масовому високоточному комплексі, які рідко наносяться на мапу, і, відповідно, мало уваги приділяється тому, як масовий високоточний комплекс може бути застосований для забезпечення власної живучості і ефективності. Розкриття цих міркувань є життєво важливим, оскільки армії починають інвестувати значні кошти в технологію БПЛА. Наприклад, у Великій Британії Міністерство оборони щойно виділило 4,5 мільярда фунтів стерлінгів на закупівлю БПЛА, а проект «Реплікатор» у США отримає фінансування в кілька сотень мільйонів доларів.

Важливо обмежити рамки цього дослідження. Одним з постійних джерел плутанини щодо впливу БПЛА на поле бою є багатозначність слова «дрон». Цим терміном охоплюють все - від БПЛА розміром з долоню, призначених для розвідки будівель, до висотних планерів великої дальності, таких як RQ-4 Global Hawk, які за розміром можна порівняти з регіональним авіалайнером і коштують понад 100 мільйонів доларів кожен. У літературі існує багаторічна тенденція описувати квадрокоптер вартістю близько 2500 доларів, а потім недбало наділяти його можливостями, які вимагають обчислювальної потужності, акумулятора, датчиків, каналів зв'язку і підйомної сили, що навряд чи є життєздатними за ціною нижче 80 000 доларів. Ця стаття не припускає, що один планер може досягти необхідного діапазону ефектів; саме тому вона ґрунтується на дослідженні масового високоточного ударного комплексу. Під «комплексом» в роботі мається на увазі об'єднання платформ БПЛА, які, як система, надають командиру можливість завдавати масованих високоточних ударів. До складу комплексу входять літальні апарати і їхнє корисне навантаження, а також екіпажі, командні ланки, засоби планування, розвідувальна підтримка і конструкторські групи, необхідні для застосування цього комплексу. Комплекс високоточного удару розглядається як такий, що складається з п'яти класів БПЛА: БПЛА ситуаційної розвідки, оптимізовані для тактичної розвідки; тактичні ударні БПЛА; БПЛА розвідки, здатні проникати в оперативну глибину; ударні БПЛА оперативного призначення; та ефекти платформенного базування, розроблені спеціально для синхронізації з іншими системами озброєнь та їх залучення.

Існує кілька систем, які підпадають під дуже загальний термін «дрон», які не розглядаються в цьому дослідженні. У цьому дослідженні не розглядаються ручні мікро-БПЛА, а також дистанційно керовані середньовисотні БПЛА великої дальності, такі як MQ-9 Reaper або Bayraktar TB2, оскільки вони оптимізовані для роботи в повітряному просторі, контроль над яким не оспорюється. У дослідженні розглядаються витратні системи, які можуть запускатися військово-повітряними силами, але не розглядається повномасштабне застосування апаратів типу «loyal wingmen» або безекіпажні бойові літальні апарати. Також у цьому документі не розглядаються військово-морські сили і засоби, що можуть бути застосовані у відкритому океані. Описані можливості стосуються прибережних військово-морських операцій, але військово-морські операції на морі, швидше за все, використовуватимуть БПЛА для виконання цілої низки спеціальних завдань, які виходять за рамки цього дослідження.

I. Компроміси при проєктуванні БПЛА

Масований високоточний ударний комплекс - це не лише питання БПЛА. Традиційна ствольна або реактивна артилерія забезпечить точність ударів, в той час як засоби радіоелектронної боротьби (РЕБ), геопросторові та інші засоби розвідки, спостереження та рекогносцировки (РСР) є фундаментальними для надійного розвідувально-ударного комплексу. Теоретично, однак, БПЛА дозволяють цьому комплексу масштабуватися і об'єднувати ешелони завдяки здатності генерувати велику кількість каналів подачі даних РСР і економічно забезпечувати велику кількість високоточних ударів, або використовуючи засоби РСР на базі БПЛА для підвищення точності традиційної артилерії, або завдаючи ударів за допомогою БПЛА. З огляду на те, що саме БПЛА є сполучною ланкою між точністю і масовістю ураження, розуміння конструктивних обмежень і компромісів, притаманних БПЛА, є життєво важливим для обґрунтування концепцій застосування в межах того, що є фізично можливим і доцільним з точки зору співвідношення витрат і ефекту. Тому в цьому розділі детально розглядаються конструктивні особливості БПЛА - від планера, силової установки і вимог до потужності до механізмів навігації і управління, датчиків і корисного навантаження.

Планер

Планер будь-якого БПЛА визначає як аеродинамічні параметри, так і багато параметрів продуктивності та корисного навантаження. Існують фундаментальні компромісні рішення, які повинні бути прийняті на етапах проєктування будь-якої системи. Відправною точкою є визначення дальності польоту, ваги і розміру корисного навантаження, необхідного для виконання БПЛА своєї ролі в рамках поставленої місії. Ці параметри визначатимуть варіанти силових установок, які, в свою чергу, визначатимуть вимоги до палива або ємності акумуляторів для планера літального апарату. За допомогою процесу, який називається підбором за відповідністю до палива (fuel match sizing) (рис. 1), можна визначити необхідний розмір планера, виходячи з ємності палива або батареї, яку необхідно нести, щоб наявна силова установка і аеродинамічна конфігурація могли переносити корисне навантаження, що використовується для виконання завдання на необхідну відстань і протягом необхідного часу.

Як показано на рисунку 1, необхідна дальність польоту і витривалість мають вирішальне значення для визначення розміру, конфігурації і вартості платформи. Чим більша дальність польоту, тим більша вага і розмір паливних або акумуляторних батарей, необхідних для роботи двигунів протягом достатнього часу, і, отже, більші розмір і вага планера. Зі збільшенням розміру і ваги планера збільшується і потужність, необхідна для тривалого польоту на заданому рівні продуктивності, а це означає, що силова установка буде споживати більше енергії за хвилину, а отже, необхідна ємність паливних/батарейних блоків ще більше збільшиться, що призведе до відповідного збільшення розміру планера і т.д. Таким чином, відносно невелике збільшення корисного навантаження або вимог до дальності польоту може призвести до значного збільшення загального розміру, ваги і вартості планера.

Конфігурація планера також буде залежати від необхідної дальності і льотних характеристик. Загалом, конфігурації з гвинтовими двигунами, такі як мультироторні коптери, значно менш ефективні з точки зору споживання палива/енергії акумулятора на заданій дальності і витривалості порівняно з конфігураціями з нерухомим крилом. Однак вони здатні зависати на місці, запускатися і повертатися вертикально в складних умовах місцевості і робити більш круті повороти, ніж системи з нерухомим крилом. Тому для багатьох місій гнучкість, яку забезпечує роторна конфігурація, варта компромісу в витривалості і корисному навантаженні при заданих розмірах і потужності. Конфігурації з нерухомим крилом є більш ефективними з точки зору того, як далеко і як довго можна транспортувати певне корисне навантаження за певну ціну і розмір. Проте вони також потребують рівного, відкритого простору для запуску і повернення (пропорційно до розміру платформи), не здатні робити різкі повороти або зупинятися і зависати, а також більш передбачувані в польоті, що полегшує їх виявлення і ураження ворожими силами. (Джерело - інтерв'ю автора з українськими військовослужбовцями протиповітряної оборони, які мають досвід боротьби з БПЛА на передовій, Україна, липень 2023 року.)

Конфігурація планера традиційного літального апарата є відносно жорстким обмеженням після того, як спочатку визначені розміри і параметри палива. Складність перерахунку аеродинамічних розрахунків, розрахунків ваги і балансу, підйомної сили і лобового опору та інших розрахунків, а також переобладнання заводів для виробництва планерів зі значно відмінними характеристиками, як правило, перешкоджає значним змінам у розмірах і компонуванні після того, як літальний апарат вже запущений у виробництво. Однак останні розробки в галузі адитивного виробництва та передового аналізу аеродинаміки і керування польотом на основі машинного навчання в поєднанні полегшили швидку зміну конфігурації планера, особливо для невеликих систем. В Україні обидві сторони регулярно використовують модульні компоненти БПЛА для ітерації нових і гнучких конфігурацій типу коптерів. (Джерело - візити автора на українські підприємства з проєктування та виробництва БПЛА, Україна, жовтень 2022 та липень 2023 року). Фірми також використовують адитивне виробництво і комп'ютерні системи проєктування для друку планерів БПЛА з жорстким крилом і коригування внутрішніх конфігурацій і навіть конфігурацій крила в міру зміни вимог місії і збору даних про оперативне використання. Таким чином, конструкції планерів для масованих ударних комплексів, ймовірно, будуть значно гнучкішими і адаптованішими навіть після початку виробництва, ніж традиційні літаки і навіть БПЛА протягом останнього століття. Проте це відбувається за рахунок надійності і безпеки.

Ця адаптивність має свої межі, оскільки зміна аеродинаміки, розміру і корисного навантаження, необхідного для системи, неминуче вплине на потужність і підйомну силу, необхідні для утримання системи в повітрі в межах її експлуатаційних параметрів. Це вплине на потребу в паливі або заряді батареї, а отже, може призвести до подальшого спіралеподібного зростання необхідної потужності планера, його розмірів і, зрештою, вартості. У певний момент потреба у збільшенні дальності польоту або у важчому чи більш енергоємному корисному навантаженні може призвести до того, що конфігурація планера стане економічно недоцільною для використання у бажаних кількостях, або ж це може суттєво вплинути на надійність платформи.

До інших потенційно важливих аспектів планера відносяться допуски на погодні умови. Водонепроникність внутрішніх компонентів для забезпечення безперервної роботи в погану погоду, а також, можливо, функції відведення тепла або охолодження, щоб корисне навантаження могло функціонувати в дуже спекотну погоду, і функції протиобледеніння для забезпечення роботи взимку - все це збільшує вартість, вагу і складність конструкції. Хорошим прикладом такого компромісу є місце розташування повітрозабірників БПЛА. Оскільки БПЛА часто літають низько, в спекотному, запиленому середовищі, надфюзеляжний повітрозабірник підвищує надійність порівняно з підфюзеляжним. Однак надфюзеляжний повітрозабірник має тенденцію до зниження надійності в дощову погоду. Деякі компанії розробили нові методи терморегулювання, щоб обійти ці проблеми, але такі індивідуальні рішення виводять БПЛА далеко за межі комерційних готових компонентів, а отже, додають значних витрат. Для забезпечення всепогодних можливостей більшість планерів мають бути виготовлені на замовлення армій.

Рушій і потужність

Вибір типу силової установки є одним з фундаментальних факторів, який визначає межі можливостей БПЛА, зброї або літального апарата. Незалежно від того, яким програмним забезпеченням або датчиками оснащений планер, дальність, швидкість і тривалість польоту все одно визначатимуть закони фізики, виходячи з наявної тяги двигуна і тривалості часу, протягом якого вона може підтримуватися. Три основні категорії рушіїв - це гвинти, реактивні турбіни або ракетні двигуни.

Гвинти забезпечують найбільшу ефективність з точки зору відстані, яку можна подолати за певну кількість палива або заряду батареї. Вони також є найпростішим і найдешевшим рішенням, а це означає, що для засобів, які планується розгортати у дуже великій кількості і які будуть дійсно витратними, вони часто є першим вибором. Однак вони також є найповільнішими з точки зору крейсерської і максимальної швидкості.

Гвинти можуть працювати як від електродвигунів, так і від двигунів внутрішнього згоряння, причому електроенергія забезпечує тихішу роботу, часто дешевшу і простішу установку, а також потенційно простішу логістику. Однак дослідження, проведене в 2020 році, показало, що у випадку БПЛА батареї зберігають приблизно в 260 разів менше енергії при заданій вазі порівняно з бензином. (За даними експерименту, проведеного над Атлантикою для порівняння типів безпілотних авіаційних систем у червні 2022 року). Крім того, цей «штраф» за вагу батареї для польоту зростає нелінійно зі збільшенням необхідної дальності/тривалості місії БПЛА. Це пов'язано з тим, що, на відміну від палива, яке згорає з часом і зменшується у вазі в міру його використання, виснажені акумуляторні батареї все ще важать стільки ж, скільки й заряджені. Це означає, що додавання додаткової ємності батареї для збільшення дальності дає все менше переваг зі збільшенням дальності, особливо для систем, які не призначені для використання в якості одноразових ударних засобів (single-use one-way attack - OWA). На противагу цьому, двигуни внутрішнього згоряння, що спалюють паливо, зазвичай вимагають складнішої конструкції планера і створюють більше шуму, але забезпечують значно більшу потенційну тягу і дальність польоту. Як наслідок, для застосувань, що вимагають легкого корисного навантаження на короткі відстані і протягом обмеженого часу, електрична енергія, як правило, є кращим рішенням, в той час як чим довша необхідна дальність польоту і важче корисне навантаження, тим більш привабливими стають двигуни внутрішнього згоряння, що працюють на паливі.

Гвинтові рушії, як правило, також створюють значний шум ротора, який легше, ніж шум інших видів рушіїв, виявити, класифікувати і відстежити за допомогою пасивних акустичних датчиків. Це можна певною мірою зменшити за допомогою спеціально спроєктованих гвинтів. Малі та/або легкі лопаті гвинта, такі як на більшості мультикоптерних БПЛА, також зазвичай мають значні обмеження в умовах холодної погоди через проблеми з обмерзанням і на висоті.

Другий варіант силової установки - реактивні турбіни. Основна привабливість турбінних рішень полягає в тому, що вони забезпечують значно вищі швидкості польоту і потенційно робочі висоти, ніж рішення на основі гвинтів. Тому там, де система повинна швидко долати відстані, рішення з турбінною силовою установкою є привабливим. Залежно від конструкції і розміру турбіни, таке рішення може також забезпечити значну економію палива на великих відстанях, але в більшості випадків все одно потребуватиме більше палива, ніж гвинтова силова установка для заданої дальності польоту. Реактивні турбіни не можна використовувати на суто електричних платформах, а також вони значно гучніші, ніж системи на основі гвинтів. Турбінні двигуни набагато дорожчі за гвинтові, а їх встановлення і швидкості, на яких вони дозволяють працювати платформам, зазвичай передбачають більш складну і витончену конфігурацію планера, що збільшує вартість.

Останнім варіантом рушія є ракетні двигуни. Вони можуть працювати на рідкому або твердому паливі, хоча для невеликих систем перевага надається твердому паливу через його більшу стабільність, що дозволяє транспортувати і зберігати системи в стані «готовому до використання». Твердопаливні ракетні двигуни також набагато простіші і дешевші, ніж системи на рідкому паливі. Порівняно з реактивними турбінами і гвинтами, ракетні двигуни забезпечують набагато більшу статичну тягу, а отже, набагато більше прискорення і максимальну швидкість при заданих розмірах. Однак вони також спалюють паливо з набагато більшою швидкістю і тому забезпечують потужність лише протягом перших кількох секунд польоту, змушуючи платформу планувати до цілі, використовуючи кінетичну і гравітаційну енергію, накопичену під час запуску. Ракетні двигуни забезпечують набагато більшу швидкість реагування, але на значно меншій відстані, ніж інші варіанти рушійної сили. Твердопаливні ракетні двигуни, як правило, дешевші, ніж реактивні турбінні двигуни.

Навігація

Точність залежить від точної навігації і часу. Якщо БПЛА (або його оператор) не знає, де він знаходиться, то він не може навести боєприпас або себе на визначену ціль, якщо ціль вже не перебуває в межах прямої видимості. Надійність навігації БПЛА має фундаментальне значення для його корисності.

Повсюдний підхід до навігації полягає в тому, щоб покладатися на глобальні навігаційні супутникові системи (global navigation satellite systems - GNSS), в тому числі GPS, Galileo, BeiDou і ГЛОНАСС. Всі ці системи працюють за схожою логікою. Сузір'я супутників транслює своє місцезнаходження з часовою міткою випромінювання. Приймач може виміряти різницю між часом отримання сигналу і часом його відправлення, щоб встановити точну лінію пеленгу. Порівнюючи чотири лінії пеленгу від різних супутників, приймач може тріангулювати своє власне відносне місцезнаходження. Потужність цих навігаційних випромінювань дуже низька, тому їх легко прийняти, але також легко заглушити через насиченість використовуваних частот. Крім того, супротивник може подавати хибні сигнали так, що приймач буде помилково визначати своє місцезнаходження.

Частковим вирішенням цієї проблеми є прийом на кількох частотах GPS і навіть сканування антенами частот між GPS, BeiDou, Galileo і ГЛОНАСС і порівняння результатів. Якщо результати не тільки відрізняються, але й розходяться або сходяться, то приймач може або шукати підтвердження того, якому сигналу довіряти, або ж повернутися до іншого режиму навігації. Це збільшує складність і вартість приймального пристрою. Хоча ворожі сили можуть повністю заглушити ці навігаційні частоти, вони рідко заглушатимуть їх усі, оскільки часто використовують деякі з них для визначення місцезнаходження свого обладнання. Тим не менш, якщо на обмежений період загроза від БПЛА робить виправданою відмову від власної навігації, то від GNSS можна відмовитися. Покладатися на цей метод навігації - означає зробити можливості заручниками розрахунків ризику противника.

Звичайний зворотній метод - це інерціальна навігація, що дозволяє БПЛА визначати своє місцезнаходження відносно відомої стартової позиції. Для цього БПЛА повинен спочатку знати, що його глушать, і, відповідно, оцінити, коли потрібно розвернутися, або ж використовувати інерційну навігацію з точкою запуску як точкою відліку. Система повинна мати лазерний гіроскопічний компас, точний годинник, трубку Піто, що вимірює повітряну швидкість, і барометричний або радіолокаційний висотомір для визначення висоти. Всі ці вимоги додають значних витрат, що означає, що важко виробляти БПЛА з такими навігаційними можливостями, щоб їх можна було б використовувати масово і стабільно витрачати. Деякі з цих систем - наприклад, барометричні висотоміри - також є більш точними, коли вони більші [за розмsром]. У випадку барометричних висотомірів більший об'єм вакуумної камери покращує чутливість.

Інерційні навігаційні системи з часом стають дедалі більш неточними, оскільки їм важко визначати відхилення. Тому, як правило, інерційна система навігації потребує періодичного повторного калібрування за допомогою зовнішнього підтвердження. Це можна зробити за допомогою GNSS, якщо вона доступна, з потенційними прогалинами в перешкодах, чи то через рельєф місцевості, чи то через те, що противник періодично вимикає РЕБ. Це також можна зробити за допомогою періодичної тріангуляції з використанням цивільної інфраструктури, наприклад, щогл мобільного зв'язку.

Підвищення надійності підтвердження місцезнаходження можна досягти й іншими способами. Одним з таких методів є розпізнавання місцевості. Якщо платформа має електрооптичний датчик і попередньо завантажену мапу місцевості, над якою вона пролітає, комп'ютерний зір може бути використаний для зіставлення зображення з камери БПЛА з ідентифікованими особливостями місцевості і фізичними маркерами, такими як річки, дороги і ліси. У деяких контекстах можуть застосовуватися більш нові методи навігації. Якщо платформа може перевертатися і летіти в перевернутому стані, або якщо вона має додатковий електрооптичний датчик, спрямований вгору, то вона може використовувати тріангуляцію від астрономічних точок відліку для підтвердження свого положення.

Крім того, якщо платформа має лазерний далекомір і летить рівно на малій висоті, вона може порівнювати зміни контуру землі з часом, щоб відстежувати своє просування на попередньо завантаженій мапі. Однак, нові методи залежать від конкретної місії і мають значні вразливості. Наприклад, стеження за контурами місцевості не спрацьовує за низької хмарності або якщо земля пласка, безформна чи вкрита снігом. Астронавігація обмежена ясними ночами і вимагає польоту на середній висоті. Таким чином, ці методи можуть забезпечити навігацію для конкретних місій, але вони не можуть бути узагальненими. Вони також, як правило, достатньо точні, щоб доставити боєприпас в рйон місцезнаходження цілі, але недостатньо точні, щоб завдати по ній точного удару.

Ще одним дуже специфічним навігаційним інструментом, який може подолати обмеження точності на кінцевій ділянці траєкторії, є шукач випромінювання, який вирівнює БПЛА в одну лінію з певною ціллю, наприклад, з визначеними радіолокаційними джерелами випромінювання. Баражуючі боєприпаси, такі як Harpy і Harop, можуть націлюватися на ворожі випромінювачі і залишатися на місці, коли сигнали втрачаються. Таким чином, вони можуть мати пригнічувальний ефект. Проте такі можливості оптимізовані для обмежених класів цілей і піддаються жорсткій протидії, якщо вони не поєднуються з іншими системами загроз, які нав'язують супротивникові суперечливі імперативи. Інші системи, такі як радар, можуть бути використані для вирівнювання боєприпасу на кінцевій ділянці траєкторії руху з метою ураження заданої зони на об'єкті. Такі системи працюють на малих відстанях, і хоча вони підходять для того, щоб система, яка працює за інерціальною навігацєю, могла скоригувати курс для ураження заданої цілі під час руху на кінцевій ділянці траєкторії, вони потребують додаткового датчика до інерціальної навігаційної системи. Кожен додатковий датчик збільшує вартість, складність, розмір і вагу. Розпізнавання зображень є ще одним рішенням, але якщо воно не підкріплене даними з борту або людським наглядом, воно вразливе до приманок, камуфляжу та інших контрзаходів.

Розглянуті вище методи навігації призначені насамперед для платформ, які мають виконувати більшу частину навігації автоматично, а не під контролем людини в реальному часі. Останнє вимагає активного командного зв'язку між БПЛА і людиною-оператором під час польоту. Для платформ розвідки, спостереження та рекогносцировки, такий зв'язок необхідний для виявлення [цілі] не самою платформою. Однак для всіх БПЛА політ під контролем з навігацією, яку здійснює людина-оператор, може усунути необхідність для БПЛА знати своє місцезнаходження. Там, де можливий періодичний контроль з боку людини в електромагнітному спектрі, контроль над яким оспорюється, це також може дозволити перекалібрування інерціальних систем. Життєздатність цього методу залежить від потужності і досконалості каналу передачі даних, який використовується для підтримки контролю.

Канали передачі даних

Радіочастотні канали зв'язку, як правило, ефективні лише в межах прямої видимості, якщо не використовується ретранслятор. Потужність в кінцевому підсумку визначає силу лінії зв'язку і легкість, з якою її можна заглушити. Глушіння, як правило, впливає на приймач шляхом перенасичення. Таким чином, багато БПЛА можуть передавати дані навіть тоді, коли вони не в змозі їх прийняти. Для БПЛА, що діють в тактичній глибині, їхня близькість до пілотів і обмеження на те, як далеко вперед можна просунути ворожі глушилки, полегшує підтримку управління. (Авторське спостереження за використанням українських тактичних БПЛА та інтерв'ю з операторами та інструкторами БПЛА, Україна, липень 2023 року). Для БПЛА, що просуваються на ворожу територію, де приймач знаходиться ближче до ворожих перешкод, ніж до дружніх командних передавачів, це стає проблематичним.

Надійність такого зв'язку залежить від складності використовуваної радіостанції. Якщо БПЛА має радіостанцію зі псевдовипадковою перебудовою робочої частоти, яка швидко переміщується по достатній частині спектра, то її важко заглушити, хоча перешкоди можуть пошкодити або погіршити якість даних, що передаються. (Взаємодія автора з російськими радіоприймачами, Україна, червень 2022 року). Двочастотний приймач часто є ефективним способом забезпечити певну стійкість, не витрачаючи кошти на високоякісну радіостанцію зі псевдовипадковою перебудовою частоти. Надійність також можна підвищити за рахунок використання спрямованого променя, коли приймаються лише команди, передані за певним вектором, що робить глушіння, яке не спрямоване за вектором, неефективним. (Інтерв'ю автора з операторами РЕБ, вересень 2021 року).

Деякі спеціалізовані засоби глушіння можуть відстежувати закономірності псевдовипадкової зміни частоти і створювати спеціальні перешкоди, які погіршують командний зв'язок. (За даними технічного огляду захопленого в Україні російського комплексу протидії БПЛА «Шиповнік-Аеро», жовтень 2022 року). Один із способів уникнути цього - мати групу БПЛА, які передають дані один одному, кожен з яких запрограмований на прийом на різних частотних режимах. Якщо вміст даних містить сертифікат аутентифікації, то кожен БПЛА, який успішно отримав аутентифіковані дані, може підтвердити, що він отримав правильну команду, а потім передати її іншим БПЛА в тій же формації. Інший спосіб, в який БПЛА можуть співпрацювати для подолання перешкод, а також для збільшення дальності зв'язку - це діяти як ретранслятори один для одного, так, щоб командний сигнал випромінювався і приймався ближче до приймача, ніж [знаходиться] засіб постановки перешкод, що значно збільшує потужність, необхідну перешкоді, щоб придушити сигнал. Хоча ці методи є життєздатними, вони залежать від складних і, відповідно, дорогих радіостанцій. Вони також покладаються на кваліфікованих операторів, які програмують і налаштовують архітектуру зв'язку.

Інша форма командного зв'язку, яка може бути надійною, - це супутниковий зв'язок, оскільки постановнику перешкод важко навести свою антену на супутникову антену. Супутниковий зв'язок також важливий для передачі даних за горизонт. Проблема супутникового зв'язку полягає в тому, що він вносить значну затримку в систему і, як правило, непридатний для підтримки платформи під прямим контролем. Оновлення команд через супутниковий зв'язок є життєздатним варіантом, але безперервна корекція польотних поверхонь є більш проблематичною. Надійний супутниковий зв'язок залежить від високоефективної гіростабілізації антени, а тому є життєздатним лише для великих планерів.

Датчики

Датчики, необхідні для БПЛА, залежать як від ефекту, необхідного для досягнення компонентом своєї робочої зони, так і від навігаційного рішення (рішень), на яке покладаються для його доставки в цю робочу зону. В ідеальному світі один і той же датчик або група датчиків можуть використовуватися для обох цілей, оскільки мінімізація необхідних датчиків має вирішальне значення для збереження простору, ваги, потужності і обчислювальної потужності (space, weight, power and computing - SWAP-C), а також загальної вартості одиниці продукції. Однак це не завжди можливо.

Датчики можна умовно розділити за частинами спектру, в яких вони працюють. Найпростішими і найпоширенішими датчиками є електрооптичні камери. Завдяки технологічним інноваціям і зниженню вартості, що стимулюється сектором комерційних мобільних телефонів, навіть невеликі БПЛА можна дешево обладнати електрооптичними камерами з високою роздільною здатністю, які можна придбати на цивільному ринку в широкому асортименті. Удосконалені оптичні системи з високим рівнем збільшення покладаються на більш складні об'єктиви і технології стабілізації/гасіння вібрацій задля ефективності. Тому, чим більша дальність і висота, на яких оптичний датчик повинен бути ефективним, тим дорожчим, більшим і затратнішим він буде. Ще одним важливим чинником вартості, розміру і складності є потреба в гнучких, здатних до навчання кріпленнях, на відміну від фіксованих кріплень камер на планері літака.

Близькими до електрооптичних датчиків є інфрачервоні (ІЧ) камери, які використовують тепловізійне зображення і можуть працювати в умовах низької освітленості. ІЧ-датчики можуть бути як автономними, так і інтегрованими в мультиспектральні камери, які поєднують в собі електро-оптичні та інфрачервоні можливості. Обидва варіанти дорожчі, ніж звичайні електрооптичні камери. Однак, якщо БПЛА має працювати вночі, камери повинні бути або з можливістю роботи в інфрачервоному діапазоні, або система повинна бути модульною і здатною працювати як з електрооптичними, так і з інфрачервоними сенсорами - в будь-якому випадку, складність і вартість зростають. Можливості посилення зображення, які передбачають використання електрооптичного сенсора і максимізують його продуктивність в умовах низької освітленості, можуть розширити сферу застосування БПЛА вночі, але при мінімальному зовнішньому освітленні вони будуть працювати з труднощами. Як електрооптичні, так і інфрачервоні камери пропонують значні переваги для невеликих БПЛА. Вони потребують обмеженої потужності для роботи і є пасивними. Вони не покладаються на випромінювання електромагнітної енергії для функціонування і тому не ризикують видати присутність платформи ворожим пасивним сенсорам під час використання. Їх також важко заглушити, хоча вони вразливі до заходів камуфлювання і потенційно до оборонних лазерних систем, які можуть використовувати зворотне відбиття для виявлення камер, або засліплювати чи пошкоджувати оптичні датчики. (Тестування автором методів придушення БПЛА, США, жовтень 2022 року). Тепловізійні та інфрачервоні камери також не працюють через хмари, туман, сніг або сильний дощ. Тому БПЛА не можуть покладатися виключно на камери, якщо комплекс, частиною якого вони є, потребує всепогодних можливостей.

Інша категорія датчиків - це радіолокаційні системи виявлення та визначення дальності (радари). Радари можна розділити на пасивні та активні системи, а також за частотним діапазоном роботи кожної системи. Загалом, чим вища частота і коротша довжина хвилі, на якій працює радар, тим вищу роздільну здатність він може запропонувати, але тим коротший його ефективний діапазон для будь-якого рівня потужності. Довгохвильові системи також потребують більшої апертури для ефективної роботи, тому більшість радіолокаційних датчиків, достатньо малих для встановлення на БПЛА, будуть більш високочастотними і з меншим діапазоном. Пасивні радіолокаційні системи здатні лише «слухати» відбиту енергію від зовнішніх випромінювачів, тоді як активні радіолокаційні системи транслюють, а потім «слухають» відбиття власного випромінювання. Останній варіант є більш гнучким і надійним, але дозволяє відстежувати БПЛА.

Для БПЛА радари часто використовуються для картографування радаром із синтезованою апертурою, коли активні радіолокаційні сигнали випромінюються, а відбиття від усіх наземних об'єктів і місцевості використовуються для побудови радіолокаційного «зображення» місцевості. Радари також можуть використовуватися для виявлення інших повітряних об'єктів і для картографування місцевості для навігації за будь-якої погоди. Деякі сучасні зразки зброї і дронів-камікадзе також використовують міліметрові радіолокаційні шукачі для сканування і забезпечення точного наведення на кінцевій ділянці траєкторії на транспортні засоби та інші цілі, що відбивають сигнал. Це дозволяє зброї виконувати автоматичний пошук і наведення на ціль, але коштом значної надбавки до вартості і складності. Загалом, найбільшою перевагою радіолокаційних сенсорів є те, що вони однаково добре працюють в погану погоду і вночі, а до недоліків можна віднести значно підвищені вимоги до потужності і охолодження, а також значну вартість. Для радіолокаційного зондування на великій відстані - наприклад, для автономної розвідки - необхідна потужність і розмір апертури обмежують можливості використання таких сенсорів досить великими, складними і дорогими літальними апаратами, такими як RQ-4 Global Hawk, більшість з яких не виживають у повітряному просторі, що перебуває під загрозою знищення.

Пасивні радари і датчики радіоелектронної і радіотехнічної розвідки (electronic and signals intelligence - ELINT/SIGINT) потребують значно менше енергії для роботи, ніж активні радари, і часто можуть бути встановлені у більш гнучкі способи, щоб відповідати різним конфігураціям планера. Проте вони все одно потребують здатності виконувати складні функції аналізу і обробки сигналів на платформі або здатності передавати необроблені дані назад на наземну станцію чи інший бортовий засіб для використання і обробки за межамиконкретного борту-приймача. Це означає, що наявність потужного пасивного радара або датчика ELINT/SIGINT збільшить SWAP-C, вартість і складність даної системи набагато більше, ніж у випадку з електрооптичним чи інфрачервоним датчиком.

Нарешті, варто згадати про лазери як спільну можливість датчика/ефектора. Лазери найчастіше застосовуються для точного визначення дальності, для позначення цілей для ударів зброєю із лазерним наведенням і, дедалі частіше, для спрямованого зв'язку з високою пропускною здатністю в межах прямої видимості. Вони, як правило, вбудовуються в електрооптичний/інфрачервоний сенсор як додатковий компонент, але створюють додаткові вимоги до живлення і охолодження під час роботи. Вони також тягнуть за собою додаткові витрати, оскільки ЕО/ІЧ-сенсори, які включають лазерний цілевказівник/далекомір, є дорожчими і більшими, ніж базові камери, і мають додаткові вимоги до стабілізації і відстеження. Існує також потреба в обробці даних, зумовлена логікою вирівнювання лазера.

Засоби ураження

Немає сенсу будувати комплекс масового високоточного ураження без можливості доставити відповідні засоби ураження в зону ураження. Засоби ураження поділяються на дві основні категорії: кінетичні і некінетичні. Для кінетичних засобів ураження існує три основні класи бойових частин.

Перші з них - це бойові частини (БЧ) загального призначення, які покладаються на комбінацію осколково-фугасної і фугасної дії для ураження особового складу і пошкодження споруд. Осколково-фугасні БЧ мають летальність, яка лінійно залежить від розміру, проти м'яких цілей, таких як неброньовані транспортні засоби, особовий склад і цивільні споруди. Для невеликих мультикоптерних БПЛА осколково-фугасні БЧ мають розмір ручної гранати і смертельний радіус ураження в кілька метрів, але мають незначний руйнівний ефект проти будівель. Вони можуть бути ефективними проти транспортних засобів, але лише за умови точного влучання в люки, паливні баки або боєприпаси. Тим часом, дрони-камікадзе вагою близько 200 кг, такий як Shahed-136, може нести боєголовку вагою до 50,2 кг різних типів, включно з термобаричними боєголовками. Це може мати руйнівний вплив на незахищені будівлі і має смертельний радіус ураження у десятки метрів, а також здатність надійно пошкоджувати легкоброньовану техніку при близьких промахах.

Другою основною категорією кінетичних засобів ураження є кумулятивні БЧ, призначені для застосування проти броньованої техніки. Вони використовують невеликий заряд вибухової речовини для проєктування сфокусованого струменя розплавленої міді, який може проникати крізь товсте броньоване покриття, створюючи розпечені осколки, що вбивають екіпаж і запалюють паливо або боєприпаси, що зберігаються в машині. Ці типи уражаючих елементів також відомі як «ударні ядра» Кумулятивні заряди дозволяють відносно легким бойовим частинам знищувати добре захищену бронетехніку, в тому числі основні бойові танки (ОБТ), якщо вони влучають у потрібні секції під відносно великим кутом. В Україні ці ефекти були продемонстровані широкомасштабним використанням невеликих гоночних квадрокоптерів з видом від першої особи (FPV-дронів), оснащених модифікованими 2-кілограмовими боєголовками РПГ-7, як дронів-камікадзе малої дальності. Недоліком кумулятивних боєприпасів є те, що вони мають дуже обмежену фугасну і осколкову дію порівняно з простими боєголовками осколково-фугасними БЧ, що робить їх менш ефективними для ураження особового складу або будівель при заданій вазі вибухової речовини. Вони також дорожчі. Спеціалізованою підгрупою кумулятивних боєголовок є тандемні боєголовки: деякі з них поєднують початковий заряд, призначений для пробивання броні або закопаних конструкцій, з наступним осколково-фугасним зарядом, який вибухає всередині, в той час як в інших первинний заряд призначений для ініціації вибуху динамічного захисту, щоб другий кумулятивний заряд міг уразити основний шар броні добре захищеної сучасної бронетехніки. Ці юойові частини є складнішими і, відповідно, дорожчими, ніж одноступеневі кумулятивні БЧ.

Третій тип кінетичних засобів ураження - це багатоцільові бойові частини. Вони стають все більш поширеними у висококласних ракетах і баражуючих боєприпасах, які повинні бути здатні знищувати широкий спектр різних цілей. Така зброя, як правило, має тандемну конструкцію з проникаючим кумулятивним зарядом у якості першого ступеня і компактною осколково-фугасною касетною бойовою частиною у якості другого ступеня. Ці БЧ мають багато спільного з тандемними проникаючими БЧ, але концептуально розроблені з урахуванням гнучкості місії проти бронетехніки/проти особового складу/проти споруд, а не здатності цілеспрямовано проникати в закопані споруди або техніку, захищену шаром динамічного захисту. Як і тандемні БЧ, вони набагато дорожчі, ніж осколково-фугасні або одноступеневі кумулятивні БЧ, і використовуються тоді, коли економія від масштабу при замовленні великих партій однієї багатоцільової зброї переважає додаткову вартість самої боєголовки. Останній взаємозв'язок важливо розуміти при вивченні багатоцільової корисності засобів масового високоточного ураження. Вимога масового застосування і, відповідно, доступності безпосередньо суперечить дуже значній вартості боєголовок по відношенню до платформи, що асоціюється зі справжньою багатоцільовою гнучкістю. Багатоцільові БЧ також обов'язково мають менший вплив на більшість окремих наборів цілей, ніж відповідна одноцільова БЧ тієї ж ваги. Тому для малих БПЛА або інших систем з обмеженим корисним навантаженням додаткова вага БЧ для забезпечення заданого вибухового або проникаючого ефекту від розробки однієї БЧ з багатоцільовою гнучкістю може призвести до неприйнятного компромісу з ємністю батарей/необхідною кількістю палива і дальністю польоту.

Некінетичні засоби ураження - це, здебільшого, засоби РЕБ у вигляді корисного навантаження дронів, призначені для погіршення роботи ворожих датчиків або за допомогою постановки активних шумових радіоперешкод, або за допомогою більш складних маніпуляцій з синхронізацією сигналів, або за допомогою протокольних методів електронних атак. Перевага розгортання таких корисних навантажень на БПЛА на ворожій місцевості полягає в тому, що фізика, яка керує радіолокаційними сигналами і сигналами зв'язку, означає, що для ефективного глушіння потрібно значно менше енергії, що ближче випромінювач може бути розміщений до цільового приймача, і що краще він може бути співставлений із центром масиву цільових датчиків. Недоліки засобів РЕБ у якості корисного навантаження полягають в тому, що вони складніші і дорожчі, ніж кінетичні БЧ, вимагають значного бортового енергоспоживання і охолодження для роботи протягом будь-якого тривалого періоду часу і для ефективності покладаються на актуальні файли даних місії і кодування сигналів. Вони все ще можуть бути відносно ефективними і дієвими для великих систем, що використовуються, наприклад, в рамках кампанії з придушення протиповітряної оборони противника, де альтернативою є крилаті ракети. Проте, корисне навантаження засобів РЕБ, як правило, набагато дорожче, ніж більшість кінетичних засобів ураження, що використовуються в БПЛА для підтримки наземного бою. Це обмежує їх використання складними і живучими платформами, а також означає, що їх ефективність проти ворожих сенсорів швидко знижуватиметься в будь-якому конфлікті після застосування, оскільки противник адаптує свої контрзаходи, щоб звести глушіння нанівець. Тому, хоча планер для розміщення корисного навантаження РЕБ можна зробити відносно дешевим, саме корисне навантаження буде не лише дорогим, але й чутливим. Крім того, для створення і швидкого оновлення сигналів, які вони використовують, таке корисне навантаження залежить від складного і дорогого національного апарату збору, аналізу і генерації файлів даних радіоелектронної і радіотехнічної розвідки.

Регулювання

Хоча воно і не є частиною основних компромісів при розробці БПЛА як платформи, регулювання має значний вплив на вибір конструкції і на те, чи відповідає система, яка виробляє БПЛА, своєму призначенню. Оскільки перші БПЛА мали переважно великі планера зі значною дальністю польоту і витривалістю, сертифікація БПЛА розвинулася з процесу, який регулює літальні апарати. Оскільки швидкість розвитку БПЛА прискорюється з точки зору змін у конфігурації корисного навантаження, навігаційній логіці, стійкості командної ланки і планера, зростає потреба у забезпеченні надійності, яка гарантує, що БПЛА буде надійно функціонувати без аварій або відхилень від очікуваної поведінки. Забезпечення надійності системи не тільки збільшує час на процес розробки, але й підвищує вартість платформи, як для проведення випробувань, так і для прийняття ризику розробки БПЛА, який може не пройти сертифікацію, що затримує послідовність проєктування та інвестування у виробничі потужності. Таким чином, існує компроміс між безпекою і вартістю.

Іншим фактором є непрямий вплив регулювання на доктрину. Безпека часто накладає суворі обмеження на використання повітряного простору під час навчань, коли БПЛА інтегруються в них. Проте чим більше таких обмежень, тим менш реалістичним є використання БПЛА під час навчань порівняно з їх реальним застосуванням на полі бою. Оскільки організації будуть формувати себе таким чином, щоб вирішувати проблеми, з якими вони стикаються у зв'язку з новими технологіями, це означає, що процедури комунікації, командні відносини та інші структурні компоненти масового високоточного комплексу будуть значною мірою залежати від того, як регулювання дозволяє використовувати БПЛА під час навчань. Рівень ризику, на який держава готова піти з точки зору безпеки польотів задля проведення реалістичних навчань, визначатиме ступінь реорганізації з'єднань БПЛА під час війни.

Останній момент, пов'язаний з регулюванням, стосується наведення на ціль. Багато методів підвищення надійності ударних БПЛА передбачають використання автономного розпізнавання цілей. Навіть для БПЛА розпізнавання об'єктів є цінним засобом прискорення циклу наведення на ціль. В принципі, протитанкові міни, протирадіолокаційні ракети і ракети з активними головками наведення, такі як Brimstone, є автономною зброєю. Новизну цього не варто перебільшувати. Проте здатність БПЛА літати на значні відстані в різних напрямках ставить питання безпеки автономності, які легше вирішити за допомогою старіших видів озброєнь. Крім того, заяви про те, що держави очікують на «людину в петлі» (human in the loop - наявність оператора в контурі управління), накладають дуже суттєві обмеження на те, як можуть функціонувати БПЛА. Регулювання даних, гарантії і алгоритми, які обробляють дані, накладають вартісні і часові обмеження на адаптивність БПЛА. Тому ці процеси мають відчутні військові наслідки, особливо якщо вони підкріплені міжнародними угодами або законодавством, а не політикою, яку можна адаптувати на випадок війни.

Різні компоненти, з яких складається БПЛА, описані вище, підкреслюють, що при розробці БПЛА для конкретного завдання доводиться йти на значні компроміси. Існує також проблема масштабування потенціалу, який може мати обмежений період максимальної корисності, перш ніж противник зможе визначити його характеристики і встановити жорсткі засоби протидії. Крім того, багато з перелічених вище обмежень демонструють, чому намагання вимагати від БПЛА надто багато може призвести до того, що його не можно буде застосовувати широкомасштабно, або ж навпаки, [це може] підвищити його вразливість. Проте нескладні БПЛА часто не можуть забезпечити досягнення ефекту так, як це можуть зробити традиційні ударні системи. Це ставить на перше місце здатність узгоджувати конструкцію БПЛА з їхніми завданнями і безжально підходити до спрощення платформи. Саме про таке узгодження можливостей із завданнями йдеться в наступному розділі.

II. Збираючи комплекс

Рогляд компромісів при проєктуванні БПЛА надає можливість окреслити ключові завдання, для виконання яких можуть бути призначені різні компоненти комплексу масового високоточного удару для підтримки наземних операцій. У свою чергу, аналіз цих завдань може допомогти визначити вартість, складність, кількість і параметри БПЛА, необхідних для виконання цих місій.

Групи завдань

Щоб бути вартим масштабних інвестицій, комплекс масового високоточного удару повинен забезпечувати точне ураження достатньої кількості цілей, щоб підірвати або послабити здатність противника вести конкурентну боротьбу. Це завдання можна розбити на п'ять груп місій.

Перша група завдань - це розвідка, спостереження та рекогносцировка в ближньому бою, на полі бою, зайнятому ешелоном, еквівалентним формуванню, що перебуває в контакті. Вимога полягає в тому, щоб забезпечити тактичні формування постійною видимістю поля бою для координації традиційного вогню або для нанесення масованих високоточних ударів по виявлених цілях. Щільність сенсорного покриття є ключовим фактором спроможності, так само як і здатність цих засобів діяти в тактичних групах, не перебираючи на себе непропорційно велике когнітивне навантаження на відділення чи взвод. Оскільки ці системи повинні працювати постійно, мало що можна зробити для формування або планування маршрутів, де вони будуть діяти. Отже, вони повинні будуть літати в повітряному просторі, де існує сильна конкуренція, без послідовності формуючих впливів для зменшення загроз перед запуском. Тому слід припустити, що ці платформи будуть втрачені у великій кількості.

Друге завдання полягає в нанесенні високоточних ударів у ближньому бою. Це насамперед удари по групах бойових броньованих машин, вогневих позиціях і засобах зв'язку. Кількість цілей для удару буде різною, але може становити до 12 платформ. Вимоги до дальності удару, ймовірно, будуть на глибині до 10 км від «передової лінії власних військ» (лінії бойового зіткнення), що вимагає ефективної дальності приблизно 20-30 км для того, щоб можна було здійснити пуск з безпечної відстані позаду ЛБЗ і покрити достатню площу бойового простору. Цілі, найімовірніше, будуть мобільними і чутливими до часу.

Третя група завдань включає в себе розвідку за горизонтом проти цілей в глибині бойових порядків. Вимоги до дальності охоплюють артилерію ближньої підтримки та системи розвідувально-ударного комплексу противника, для чого необхідно подолати приблизно 80 км від точки запуску. Максимальна дальність ураження, ймовірно, обмежується не стільки кількістю палива, скільки швидкістю польоту, оскільки за межами певної відстані багато засобів ураження великої дальності вже не зможуть надійно досягати цілей до того, як вони змінять своє місцезнаходження. Статичні цілі, які можна ідентифікувати за допомогою інших засобів виявлення, таких як геопросторова або електромагнітна розвідка, не є першочерговими цілями для цих систем. Натомість метою є точне визначення місцезнаходження ворожої артилерії, засобів протиповітряної оборони і інфраструктури командування і управління.

Четверта група місій включає дальні удари по оперативно важливих цілях. Дальність може сягати 500 км, а цілі можуть включати тактичні системи або стаціонарні об'єкти, такі як аеродроми або захоплені об'єкти військового призначення. Через обмеження на вагу, яку можуть доставляти на такі відстані досить дешеві для масового використання системи, цілі навряд чи включатимуть укріплену інфраструктуру, яка залишиться прерогативою більших і дорожчих крилатих і балістичних ракет. Зважаючи на тривалий час перельоту, який передбачає проходження такої великої відстані від точки запуску, удари на великі відстані в цій четвертій групі завдань вимагатимуть ретельного планування завдання і не передбачатимуть [ураження] динамічних цілей. Проте, пропонуючи постійну загрозу високоточного удару по об'єктах логістичної інфраструктури і елементах командування і управління, ці можливості суттєво ускладнять здатність противника відновлювати і координувати сили, а отже, досягати їх концентрації. Ці можливості також викликають занепокоєння у військово-повітряних і військово-морських сил, оскільки вони загрожують інфраструктурі, в тому числі базування. Відповідне планування означає, що удари будуть наноситись в першу чергу по оперативно важливих цілях, а отже, і по захищених цілях.

Остаточний набір завдань включає забезпечення можливості [здійснення] багатоцільової ударної кампанії. Це може бути забезпечення повітряних ретрансляторів зв'язку для інших БПЛА. Це також може включати розгортання баражуючих засобів РЕБ, щоб послабити оборону і дозволити обійти її більш потужним ударним системам. Ключовою змінною при розробці таких засобів є швидкість ураження ударним засобом, який активується, оскільки від цього залежить час, протягом якого забезпечуватиметься наведення засобу ураження на ціль і час, протягом якого він має досягти своєї цілі. За відсутності складного ланцюга ураження може також знадобитися сумісність пускової платформи із засобом ураження, який ця платформа забезпечує, а така сумісність не гарантується. Наприклад, засоби забезпечення прориву що розкидаються крилатими ракетами, швидко залишаються позаду боєприпасів. БПЛА, що кружляє над оборонними системами, навпаки, може створювати для оборонних радарів постійну кількість хибних цілей протягом усього часу запуску крилатої ракети, що збільшує ймовірність успішного удару.

Ближня розвідка, спостереження та рекогносцировка

Основним завданням ближньої РСР є забезпечення постійного і широкого прикриття підрозділів в ближньому бою. Підрозділи, які не мають конкурентоспроможної ситуаційної обізнаності, можуть непропорційно постраждати в бою. (На основі інтерв'ю автора з представниками Генерального штабу Збройних сил України, оперативних груп та командувань видів Збройних сил та фронтових військ, Україна, червень, серпень і жовтень 2022 року, травень, липень і жовтень 2023 року, лютий 2024 року). Приблизна вимога полягає в тому, що кожен взвод повинен мати можливість створити два [комплекси] БПЛА. (Це пов'язано з тим, що часто доводиться розподіляти запуск в часі, щоб запобігти розривам у покритті). Платформи повинні бути ремонтопридатними, оскільки вони їх треба використовувати у бойовому просторі, що зазнає обмежень, і повинні літати незалежно від рівня перешкод [засобів] РЕБ - це означає, що вони будуть втрачатися у великій кількості. Оскільки оператор не може вибирати час і місце їх застосування, а також тому, що їх потрібно багато, платформи повинні бути якомога дешевшими і простішими в експлуатації, а також мати низький логістичний тягар.

Найефективнішою конструкцією є коптерна. Оскільки систему, найімовірніше, доведеться переносити спішеному особовому складу, оптимальною є вага менше 2 кг. Платформа повинна бути придатною для використання вдень і вночі, а також здатною ідентифікувати цілі в укритті, що означає, що дуже бажано мати тепловізор - це, ймовірно, найдорожчий компонент БПЛА, за яким слідують антена і батарея. Загалом, цільова ціна, швидше за все, буде нижчою за 2500 доларів за планер, що дозволить армій закуповувати БПЛА у достатній кількості для тренувань і операцій у якості одноразових засобів, подібних до боєприпасів. Для деяких підрозділів, які планують використовувати БПЛА із меншою сигнатурою і потребують більшої безпеки у навколишньому середовищі, ціна на БПЛА, ймовірно, зросте до 8000 доларів за одиницю. Орієнтовні вимоги до польоту - 40 хвилин витривалості і дальність польоту приблизно 10 км. Цільовий показник витрат, необхідний для сталого розгортання цих систем як витратних масових активів, накладає обмеження на можливість включення в них стійкості до РЕБ і [системи] навігації, що не залежить від GPS, та інших функцій, про які йшлося в першому розділі. Щоб зробити інвестиції в більш дорогі системи доступними, очікувані темпи втрат, а отже, і необхідна кількість, мають бути пропорційно нижчими. Масштабні, а не ситуативні закупівлі можуть допомогти знизити ціни завдяки ефекту масштабу, який дозволяє постачальникам виробляти більш економічно ефективно, але такий підхід також ускладнює швидку ітерацію проєктування, щоб випереджати адаптацію супротивника. Один з найпростіших способів підвищити живучість - переконатися, що БПЛА використовує різні частоти управління для кожного польоту, що змушуватиме противника визначити частоту до того, як його засоби РЕБ зможуть атакувати систему.

Командування і управління такою системою повинно бути дистанційним, оскільки оператор може відволікатися на загрози власній особі. Платформа повинна мати можливість зберігати свою позицію, найімовірніше, шляхом зависання над візуально визначеною точкою на місцевості. Слід виходити з презумпції, що платформа здатна працювати без GPS, оскільки цей засіб навігації, ймовірно, буде глушитися. Найкращим засобом досягнення цього, ймовірно, є вимірювання платформою своєї відстані і пеленгу від станції управління, сертифікованої як справжня за допомогою попередньо завантаженого ключа шифрування, що відповідає конкретному завданню. Після цього системі можуть бути надані команди для переміщення на задану відстань у трьох вимірах або для польоту під прямим контролем. Визначення місцезнаходження виявлених об'єктів, ймовірно, буде здійснюватися оператором на основі співставлення зображень з власною мапою. З огляду на необхідність звести вартість платформи до мінімуму, розпізнавання об'єктів та інші можливості зі штучним інтелектом на таких платформах, ймовірно, будуть економічно невигідними. Оптимальною поведінкою БПЛА, якщо він втратить зв'язок на тривалий час, буде політ у напрямку останнього виявленого напрямку сертифікованих команд на відстань, порівнянну з оціненою дальністю до джерела випромінювання, а потім приземлення.

На сьогодні не існує конкурентної альтернативи продукції DJI, китайського виробника, який домінує на ринку малих цивільних безпілотних авіаційних систем (БПЛА). Порівнянна продукція виробляється країнами-членами НАТО, але не за конкурентною ціною і не за якістю. Основна причина цього полягає в тому, що оскільки DJI захопила світовий цивільний ринок, вона має економію на масштабах виробництва, яка знижує її ціни, а також значну фінансову підтримку з боку китайського уряду. Таким чином, цивільний ринок НАТО безпосередньо субсидує розвиток військових систем Народно-визвольної армії Китаю. Щоб конкурувати, члени НАТО повинні, по-перше, збільшити обсяги замовлень на менший вибір БПЛА і забезпечити поступове вдосконалення конструкцій. По-друге, необхідно дозволити продаж на цивільному ринку спрощених продуктів, але зі значною спільністю деталей. Системи, вироблені західними постачальниками, повинні бути модульними і підтримувати модернізацію певних компонентів, таких як процесори, сенсори і радіостанції, щоб дозволити початкове виробництво і нарощування військових закупівель без надто швидкої заміни застарілого обладнання, а також забезпечити швидкий темп інновацій. Без цих заходів гарантований доступ Заходу до необхідних обсягів виробництва БПЛА цього класу за прийнятною ціною буде непевним.

Удар ближнього радіусу дії

Суть цього завдання полягає в тому, щоб надати загальновійськовим силам засоби для зниження бойової ефективності і, в ідеалі, зупинити пересування ворожих сил до того, як вони наблизяться на відстань прямого влучання зброї дружніх сил. Цього можна досягти, знищивши значну кількість ключових засобів у глибині; артилерії ближньої підтримки та інших допоміжних платформ, таких як техніка, що забезпечує радіоелектронний захист наступаючих сил; або маневрених елементів (підрозділів). Оскільки пересування ефективних бойових формувань на десятки кілометрів, як правило, залежить від транспортних засобів, більшість ключових груп цілей, які повинні бути уражені для виконання цього завдання, будуть броньованими машинами. Цей клас засобів масованого удару, швидше за все, буде потрібен для запуску після виявлення цілей, а не для тривалого баражування. Це пов'язано з тим, що завдання вимагає розгортання великої кількості засобів за короткий проміжок часу, швидкого знищення угруповань в міру їхнього просування і придушення точкових систем оборони. Це також пов'язано з тим, що броньований характер багатьох ключових цілей, зокрема ворожих ББМ, означає необхідність використання кумулятивних боєприпасів.

Для того, щоб знизити ефективність та/або зупинити просування ворожих формувань, не потрібно завдавати катастрофічних втрат техніці; достатньо лише знерухомити більшість наявних транспортних засобів. Бойовий досвід в Україні свідчить про те, що такого рівня пошкоджень можна надійно досягти за допомогою відносно легких і дешевих масових дронів-камікадзе, таких як російський «Ланцет-3М» з кумулятивною боєголовкою вагою 5 кг. (За даними інтерв'ю автора з українськими командирами і технічними фахівцями, а також огляд «Ланцета-3» і пошкоджень, завданих транспортним засобам його ударом, Україна, липень і серпень 2023 року). Після того, як техніка зазнає достатніх пошкоджень влучаннями в двигуни, ходову частину або інші ключові компоненти, вона стане знерухомленими цілями для артилерії або інших менш спеціалізованих засобів масового ураження, таких як FPV-дрони. Таким чином, у поєднанні з іншими можливостями, критично важливим завданням для нанесення масованих високоточних ударів впритул є здатність знерухомити більшість танків і бойових броньованих машин у ворожому угрупованні ротного рівня до того, як вони наблизяться на відстань вогню прямим наведенням (приблизно 2,5 км від ЛБЗ). Якщо цього можна досягти у спосіб, який є значно економічнішим і ефективнішим, ніж масований артилерійський обстріл або застосування штурмової авіації, то це, ймовірно, буде переконливою інвестиційною пропозицією.

Стандартна російська танкова рота в батальйоні має 10 ОБТ, в той час як стандартна мотострілецька рота має від двох до чотирьох ОБТ і від шести до восьми бойових машин піхоти або бронетранспортерів. Тому, як припущення при плануванні, для зупинки штурму роти потрібна здатність надійно знерухомити або в інший спосіб знищити від чотирьох до шести броньованих машин, які часто оснащені динамічним захистом. Кількість необхідних високоточних уражаючих елементів буде залежати від кінцевої живучості зброї, ефективності БЧ, точності і надійності системи наведення/керування зброї. Збільшення швидкості польоту за рахунок використання невеликого турбореактивного двигуна замість гвинтової схеми збільшить час реакції між запуском і зіткненням і потенційно ускладнить перехоплення зброї, але збільшить вартість і, відповідно, зменшить кількість, яку можна закупити і запустити за певний бюджет; це також зменшить маневреність терміналу. Те ж саме можна сказати і про ефективність БЧ - більша або тандемна БЧ дасть більшу ймовірність ураження бронемашини при кожному влучанні, але це також вимагатиме більшої, потужнішої конфігурації планера/рушійної установки, що збільшить вартість і, таким чином, зменшить доступну масу боєприпасів.

Щоб дати уявлення про межі вартості, БПЛА з протитанковою гранатою на борту може мати ціну за одиницю приблизно від 800 до 1800 доларів. (Якість FPV-дрона визначатиме його ціну: комерційні гоночні дрони коштують від 400 до 2500 доларів. Додаткові акумуляторні батареї або спеціалізовані ротори також збільшують ціну. Боєприпаси важко точно оцінити, оскільки вартість одиниці залежить від обсягу закупівлі і ринку, на якому вони закуповуються. Однак ціни на постріл для РПГ варіюються від $100 до $500). Проте оперативні дані з України показують, що лише приблизно один з п'яти таких боєприпасів досягає цілі через якість і надійність виробництва, необхідні навички пілотів і вплив РЕБ на їхні канали управління. (За даними інтерв'ю автора з представниками Генерального штабу Збройних сил України, Україна, листопад 2023 року). Дійсно, протягом значної частини дня через РЕБ FPV-дрони просто не можуть бути використані. FPV-дрони також мають ненадійний вплив на броньовані цілі, вимагаючи декількох влучень для знищення. Крім того, через їхню малу дальність дії, яка стає ще коротшою за низьких температур, і проблеми, пов'язані з перенасиченням дешевих FPV-дронів, що працюють на одних частотах радіоелектронного спектру в дешевих ПТРК через прості, низькоякісні радіостанції, FPV-дрони важко сконцентрувати. Українським розрахункам FPV-дронів часто доводиться розосереджуватися на відстані 500 м один від одного, щоб уникнути спектральних перешкод. (За даними інтерв'ю автора з заступником командира бригади та командуванням, Оріхівська оперативна зона, Україна, лютий 2024 року). З'являються більш досконалі FPV-дрони, які є більш надійними і мають вищий коефіцієнт влучання, але коштують в районі 3000 доларів США. Тим не менш, FPV-дрони залишаються інструментами, які в першу чергу ефективні тоді, коли противник вирішує прийняти ризик від їх застосування, вимкнувши засоби глушіння. Вони є корисним інструментом на рівні відділення, здатним завдавати точних ударів з укриття, але не є достатньо надійною системою для того, щоб стати основним засобом в комплексі масового високоточного удару.

Для такої зброї, як «Ланцет-3М», яка досить надійно вражає цілі, не захищені динамічним захистом, і керується дешевою FPV-системою управління, що працює за двочастотною схемою і на резервній частоті для ускладнення глушіння, знищення цілі може бути досягнуто шляхом запуску від двох до трьох БЧ на одну ціль. Завдяки можливості автономного самонаведення на ціль на кінцевій ділянці траєкторії, «Ланцет-3М» може також зменшити свою вразливість до радіоелектронних перешкод під час зниження на ціль. Маючи дальність польоту близько 35 км, «Ланцет» може наводитися з ріхних напрямків, а його розмір дозволяє йому нести антену для взаємодії з релейними БПЛА, що значно ускладнює спроби заглушити їхні керуючі частоти. Таким чином, щоб зупинити російське угруповання ротного рівня, яке налічує близько 10 бронемашин, достатньо запуску 20 засобів ураження типу «Ланцет-3М». Враховуючи загальнодоступну оцінку вартості одного «Ланцета-3М» у $30 000, (за даними документації «ZALA Аерогруп», виробника «Ланцета»), лише на витрати на бойові частини, це означає, що для виконання цього завдання потрібно близько $600 000.

Для порівняння, вартість ракети FGM-148 Javelin американського виробництва становить близько $170 000, з дальністю польоту від 1 200 м до 4 000 м залежно від умов (за даними інтерв'ю автора з операторами Javelin та представниками Генерального штабу Збройних сил України, Україна, травень 2022 року), в той час як ракета AGM-179 Joint Air-to-Ground Missile (JAGM) пропонується британській армії для літаків AH-64E Apache за ціною до $319 000 за ракету. На практиці ціна JAGM, швидше за все, буде ближчою до $200 000. Вартість цих двох видів зброї відображає їх додаткову швидкість, дальність, кінцеву точність і складність боєголовки, що дає їм ймовірність ураження, близьку до одиниці, навіть проти важкоброньованих цілей, хоча існують спеціальні контрзаходи, які можуть бути використані для зменшення цієї ймовірності. Боєприпас типу «Ланцет» з боєголовкою, порівнянною з ракетою класу «повітря-земля», ракетним двигуном для ускладнення перехоплення і більш надійною командною ланкою технічно можливий; проте така конструкція буде схожа на існуючу ізраїльську протитанкову ракету SPIKE NLOS, ціна якої, якщо вона матиме порівнянну дальність, сягатиме близько 200 000 доларів.

Окреслення цих критеріїв вартості і можливостей є важливим, тому що публічний дискурс навколо БПЛА часто бере за основу припущення про вартість FPV-дронів, але приписує їм можливості «Ланцетів», з подальшим вдосконаленням мережевого ШІ. Це нереалістично. Оперативний аналіз показує, що хоча FPV-дрони є корисною піхотною зброєю і додатковим інструментом, вони не є надійними і безвідмовними, а їхні ефекти наразі не масштабуються. Більше того, більш потужний БПЛА в ціновому діапазоні існуючих ракет класу «повітря-земля» швидше за все, є надлишковим. Проте БПЛА типу «Ланцет» забезпечують ефект, подібний до ракет класу «повітря-земля», на значно більшій відстані. Їм легше протидіяти, але вони достатньо гнучкі для того, щоб їх можна було застосовувати, коли немає необхідних контрзаходів. Вони також є досить великими боєприпасами, які можна модернізувати за допомогою певної модульності. Тому метою має бути боєприпас з радіусом дії близько 30 км, з БЧ вагою 5 кг, виготовлений за ціною нижче 40 000 доларів за одиницю.

Глибока РСР

Здатність літати і перебувати в глибині [ворожого тилу] вимагає планера з фіксованим крилом і витривалості, з необхідним корисним навантаженням, приблизно 2,5 години. Якщо припустити мінімальний 30-хвилинний час перебування в районі цілі для виявлення відповідних цілей на максимальній глибині 70 км - що визначається максимальним діапазоном доступних за кількістю засобів ураження - то це залишить 120 хвилин для покриття до 90 км бойового простору, включно з відстанню за ЛБЗ, з якої запускається платформа. Якщо система повинна залишатися здатною до цього в умовах помірного і сильного вітру 25 вузлів (45 км/год) з поривами 40 вузлів (75 км/год), з припущенням, що це може бути зустрічний вітер, і що перевага попутного вітру на зворотному польоті буде використана для підтримання польоту, це вимагає від платформи здатності покривати приблизно 250 км відстані за 120 хвилин, розвиваючи цільову швидкість у повітрі 125 км/год. Менші платформи можуть бути придатні для підтримки ствольних артилерійських установок, враховуючи їх обмежений радіус дії, але це є розумною максимальною вимогою до БПЛА розвідки, спостереження та рекогносцировки. Створений планер, ймовірно, матиме розмах крил приблизно 4 м і приводитиметься в рух гвинтом, не в останню чергу тому, що він повинен бути здатний ефективно літати на низьких швидкостях над ціллю.

Що стосується сенсорів, то БПЛА розвідки, спостереження та рекогносцировки потребують електрооптичних та інфрачервоних датчиків. Вони повинні бути гіростабілізованими, щоб протидіяти вібрації і зберігати чіткість навіть при наближенні картинки. Платформа також повинна мати можливість передавати на борт інформацію про виявлені цілі. Існує вибір між платформою, яка здійснює розпізнавання об'єктів за допомогою власних датчиків і виводить на борт лише класифікацію і положення об'єктів, що спостерігаються, і платформою, яка виводить на борт повноцінне відео. Перша значно складніша, але стійкіша, тоді як друга перекладає аналітичний тягар на приймач і вимагає постійного зв'язку, що є мішенню для засобів РЕБ супротивника.

Платформам глибокої розвідки, ймовірно, доведеться працювати в умовах відсутності GPS, і якщо вони хочуть отримати точну фіксацію цілей, вони також повинні мати можливість визначати точне місцезнаходження ідентифікованого об'єкта, незважаючи на відсутність навігаційних сигналів. Найбільш вірогідним методом досягнення цього є інерціальна навігація, що підтримується періодичними оновленнями розпізнавання місцевості на основі попередньо завантажених мап. На це може накладатися оновлене калібрування зі станції управління з використанням вузькопроменевої передачі (narrow-beam transmission). Дані з борту найнадійніше отримувати через супутниковий зв'язок або спрямовану антену з використанням програмно-реалізованої системи радіозв'язку. Здатність точно визначати місцезнаходження об'єктів для завдавання ударів іншими засобами, ймовірно, вимагатиме від лазерного далекоміра обчислення пеленгу і відстані від власної позиції з метою отримання точної координатної сітки. Деякі сучасні системи можуть розраховувати точне місце розташування точки удару, використовуючи високоточні карти місцевості, розрахунки похилої дальності і зіставлення характеристик рельєфу - однак ці можливості залежать від відносно складних компонентів БПЛА, які забезпечують його необхідними бортовими даними. Ціль, виявлену БПЛА за допомогою цих засобів, можна потім порівняти з фіксованим розташуванням візуального зображення на ідентифікованих мапах з метою верифікації.

Вимога підтримувати покриття над районами, що становлять інтерес, означає, що необхідно буде розгортати паралельні засоби, таким чином, що бойова одиниця цих БПЛА повинна буде складатися з трьох планерів. Найдорожчими компонентами будуть програмно-визначений радіозв'язок, обчислювальна потужність для зберігання і звірки з попередньо завантаженою мапою і «сенсорна куля» (sensor ball? - можливо, мається на увазі sensor bank, себто комплект датчиків - прим. Мортіса). Разом вони можуть коштувати до 200 000 доларів за планер. Живучість залежатиме не лише від відносно невеликої ефективної площі розсіювання платформи і її повільного польоту, а й від ретельного планування маршруту. Постійна високоточна розвідка на такій глибині - це не та місія, яку можуть надійно виконати інші засоби. Спроби досягти подібних ефектів за допомогою пілотованої гвинтокрилої авіації є надто ризикованими. Крім того, хоча вартість одиниці БПЛА в 200 000 доларів може здаватись дорогою, вона вигідно відрізняється від вартості засобів протиповітряної оборони, які будуть використовуватись для перехоплення цього класу БПЛА. Як засіб розвідки і нанесення ударів, такий потенціал, мабуть, найлегше обґрунтувати як окрему спроможність, з мінімальним перетином з іншими засобами збору інформації.

Існує сильна тенденція до ускладнення цих платформ за рахунок розширення ефектів, які вони можуть запропонувати. Аргумент полягає в тому, що якщо система може літати над цілями, то чому б не дозволити їй самій завдавати їм ураження? Стисла відповідь полягає в тому, що боєприпаси важкі, і їх транспортування значно збільшить лобовий опір. Результатом буде значно більша [за розміром] платформа і на практиці це призведе до спіралеподібного зростання вартості з відповідним зниженням живучості. Ось чому вартість ударних БПЛА з такою дальністю польоту швидко зростає до мільйонів доларів, як, наприклад, у турецького TB2. Окрім більш сприятливого «обмінного курсу», такі БПЛА також починають бути більш вразливими до систем загроз; крім того, важко забезпечити командування і управління ними на такій глибині, що підвищує вимоги до автономності і призводить до подальшого зростання вартості і складності. Зрештою, зазвичай має сенс відокремлювати розвідку від ударної функції, якщо метою є зберегти легкість і дешевизну планера, а також максимізувати обсяг можливостей за ціною, яка не дозволяє багатьом системам противника ризикувати розкриттям себе для того, щоб визначити пріоритетність їхнього ураження. Поділ БПЛА на цільові групи є загальним архітектурним підходом, відомим як «розподіл завдань», і він забезпечує більш модульний, стійкий комплекс систем, який є більш живучим, ніж монолітний модуль. Істотним винятком є випадки, коли БПЛА може нести некінетичне корисне навантаження. Використовуючи програмно-визначені радіостанції, за умови встановлення відповідної антени, такий БПЛА може збирати дані як радіоелектронної, так і радіотехнічної розвідки, або спрямовувати радіолеоектронну атаку. Модульність корисного навантаження робить це можливим, але це не буде рутинним набором місій, не в останню чергу тому, що наслідки будуть індивідуальними. Країни НАТО постійно розробляють нові системи, а отже, з'являються менші за розміром пристрої радіоелектронної і радіотехнічної розвідки, а це означає, що вага таких засобів зменшується.

Удари в глибині ворожого тилу

Здатність досягати і вражати цілі в стратегічній глибині за допомогою масованого високоточного ударного комплексу може створити додаткові дилеми для противника на оперативному рівні і поєднати низку нових ефектів з існуючими, але суперечливими наборами завдань ВПС. Час польоту, притаманний далекобійним ударним засобам, що летять на сотні кілометрів, робить недоцільним динамічне ураження мобільних об'єктів за допомогою таких систем. Таким чином, з точки зору складності навігації, система повинна бути здатна лише точно орієнтуватися в заздалегідь запланованому місці. Як детально описано в першому розділі, існує багато різних підходів до вирішення цього завдання, причому вартість і складність значно зростають, якщо система повинна бути здатна працювати незалежно від GPS.

Для того, щоб «подорожувати» на сотні кілометрів углиб ворожої території, системи повинні мати значні запаси пального, надійну автоматизовану навігаційну систему і потужну БЧ, яка б дозволяла їм здійснювати вплив на цілі, співмірний з їхньою вартістю. Це означає, що навіть системи, оптимізовані з точки зору економічної ефективності, а не швидкості чи складності, такі як перші покоління іранських «Шахєд-136» з гвинтовим приводом, коштують понад 30 000 доларів і важать близько 200 кг. Росія значно зміцнила і модернізувала платформу протягом кількох ітерацій, але також збільшила вартість виробництва до близько 80 000 доларів. Таким чином, цілі, які атакуються в стратегічній глибині, як правило, будуть цілеспрямовано обиратися відповідно до централізованого процесу, а не ситуативно. Більше того, в той час як тактичні ударні засоби можуть бути швидко використані, удари в стратегічній глибині, як правило, потребують тижнів, місяців або навіть років для того, щоб вирішальним чином вплинути на боєздатність держави-супротивника. Весь цей час оборонні системи і тактика будуть адаптуватися, а це означає, що просте масове застосування одного типу ударних засобів великої дальності навряд чи призведе до вирішальних наслідків до того, як оборонна тактика розвинеться так, що зменшить здатність надійно досягати цілей. (Еволюція української системи протиповітряної оборони для протидії комбінованим хвилям атак «Шахєд-136» разом з крилатими і балістичними ракетами показує, наскільки швидким може бути підвищення оборонної ефективності проти певної системи і тактичної концепції застосування навіть в умовах екстремального тиску). Натомість, навігація, наведення і поведінка на кінцевій ділянці траєкторії масованих ударних засобів великої дальності потребують ітерацій, щоб випередити адаптацію оборонних систем супротивника впродовж кампанії.

З точки зору методології завдавання ударів, в Україні можна виділити два підходи (які застосовуються обома сторонами): розосереджене нанесення ударів з окремих платформ і масовані залпи з метою прориву оборони на ключових захищених об'єктах. Вимоги завдання для розосередженого наведення одиночних платформ є простими і, відповідно, можуть бути виконані за допомогою порівняно дешевих уражаючих елементів. З 50-кілограмовими боєголовками, які можуть нести недорогі системи з гвинтовим рушієм, такі як «Шахєд-136», для надійного руйнівного впливу на конкретні об'єкти чи споруди потрібна точність до кількох метрів. Проте з такою точністю можна доповнити руйнівну дію більш широкої кампанії дальніх ударів, використовуючи дешеві високоточні ударні засоби для ураження цілей, які не є достатньо цінними, щоб виправдати застосування дорогих крилатих ракет або проникаючих авіаударів, але все ж таки сприяють підриву національного бойового і логістичного потенціалу. Це змусить супротивника або розосередити ППО, зменшуючи прикриття критично важливих об'єктів, або змиритися зі значним виснаженням та/або неефективністю логістики з плином часу.

Друга ударна методика полягає в тому, що ударні засоби ураження об'єктів в глибині тилу запускаються і досягають добре захищеної цілі, як це планується під час розробки завдання. Це вимагає складного планування завдання, навігації і, можливо, можливостей передачі даних, якщо озброєння мають координувати свою поведінку у якості рою в польоті. Ці атрибути підвищують питому вартість, а також зменшують кількість таких ударних операцій, які можуть бути проведені за певний проміжок часу з певною кількістю ресурсів. Проте масове використання відносно доступних далекобійних високоточних засобів може поставити супротивників перед серйозними дилемами протиповітряної оборони з точки зору кінцевої летальності і споживання ракет-перехоплювачів з плином часу, якщо вони будуть використовуватися як частина ширшої кампанії з нанесення глибоких ударів разом з більш традиційними засобами. Системи, які, ймовірно, будуть доступними за ціною в масштабах, не матимуть складних засобів зменшення поперечного перерізу радара або комплексів оборонних засобів, а також не будуть здатні виконувати складні або дуже швидкісні польоти на кінцевій ділянці. Це гарантує, що кожен з них відносно легко збити за допомогою звичайних систем протиповітряної оборони малої дальності (short-ranged air defence - SHORAD), таких як «Гепард», «Тор» або «Панцирь». Проте загроза, яку вони можуть становити, якщо їм вдасться дістатись до стаціонарної логістичної інфраструктури, авіабаз, складів технічного обслуговування або інших стаціонарних вузлів, означає, що ППО повинна їх перехоплювати. Якщо багато засобів прибудуть до точки ураження одночасно, деякі з них можуть прорватися через перевантаження оборонних систем або нестачу боєприпасів для систем перехоплення, готових до стрільби. Якщо їх використовувати для безпосередньої атаки на оборонні системи або запускати разом з повітряними хибними цілями, які ускладнюють наведення засобів ППО, такі атаки насичення можуть також покращити показники успішності місії для більш дорогих і дефіцитних крилатих ракет або бойових літаків проникаючої дії.

Потенціал масованих високоточних далекобійних ударних засобів, які можуть бути використані як ключовий засіб для ширшої стратегічної кампанії з нанесення повітряних і ракетних ударів, значно збільшився б, якби ці засоби були здатні активно уражати системи протиповітряної і протиракетної оборони. Проте для цього потрібні активні шукачі, оскільки більшість сучасних систем ППО є щонайменше напівмобільними і часто передислоковуються між різними заздалегідь визначеними місцями, навіть коли обороняють стаціонарну позицію. електрооптичні/інфрачервоні шукачі з достатньою обчислювальною потужністю для розпізнавання, класифікації і наведення на засоби ППО, або більш складні протирадіолокаційні системи самонаведення чи міліметрові радіолокатори - все це технічно можливе доповнення до високоточної ударної платформи дальнього радіусу дії. Проте все це значно збільшить вартість, в багато разів перевищуючи вартість базових систем ударів по нерухомих цілях за заданими координатами, таких як «Шахєд-136». Ефективні гвинтові або навіть невеликі турбореактивні силові установки, які можуть забезпечити достатню дальність польоту відносно компактної і доступної платформи також обмежують кінцеву живучість таких систем. Тому, враховуючи, що більшість російських систем ППО здатні перехоплювати набагато складніші цілі, такі як ракети AGM-88 HARM, потрібна велика кількість ударних елементів із гвинтовим чи реактивним рушієм, щоб мати високу ймовірність ураження проти поінформованих систем протиповітряної оборони. На цьому етапі це може стати менш конкурентоспроможним з точки зору вартості, ніж просто інвестувати аналогічну суму грошей в збільшення запасів існуючих боєприпасів повітряного базування, призначених для знищення ППО противника. Дешевшим варіантом було б використання БПЛА розвідки, спостереження та рекогносцировки для позначення цілей для кінцевого наведення на них.

Отже, з огляду на ці компроміси, цінність високоточного удару на великій відстані найбільш очевидна або в здатності вражати цілі, які самі по собі не виправдовують ризиків і витрат на більш потужну техніку, або в тому, як вони сприяють комплексним ударам. В обох випадках ці системи в кінцевому підсумку відрізняють дешевизна і простота, і тому метою має бути розробка і придбання системи точкового удару вартістю менше 100 000 доларів США, яка є достатньо модульною, щоб її навігаційна логіка могла бути змінена і адаптована для того, щоб випереджати жорсткі засоби протидії супротивника.

Сприяючі ефекти

Існує цілий ряд сприяючих ефектів, які, ймовірно, є частиною набору вимог до комплексу масового високоточного удару. Найбільш очевидними з них є засоби зв'язку і ретрансляції даних, засоби РЕБ і хибні цілі. У всіх випадках завдання вимагає платформи, здатної нести складне електронне корисне навантаження, з необхідною потужністю і охолодженням для його роботи, а також достатньою потужністю і кількістю палива для утримання в повітрі на необхідній глибині протягом тривалого періоду часу. Тому ця категорія засобів, швидше за все, буде більшою і дорожчою, ніж високоточні ударні засоби, в класах [засоби] близької або навіть загоризонтної розвідки, спостереження і рекогносцировки. Ці засоби також, швидше за все, будуть літальними апаратами з гвинтовим рушієм, що забезпечить повільний, аеродинамічно ефективний політ на висоті кількох тисяч футів, щоб забезпечити хорошу видимість для різних систем, з якими вони призначені взаємодіяти.

Для функцій передачі даних/комунікаційних ретрансляторів ключовими параметрами, ймовірно, будуть витривалість на станції, дальність передачі сигналу і пропускна здатність бортових процесорів, а також сучасний цифровий програмно-визначений радіокомплекс з перелаштуванням частот, щоб ворожим силам було важче погіршити його функціональність, коли решта комплексу працює. Таким чином, корисне навантаження, ймовірно, буде значно ціннішим, ніж комбінація планера і двигуна платформи, і буде являти собою вузьке місце у вартості і виробництві розгорнутих БПЛА. Проте, оскільки БПЛА-ретранслятори, як правило, можуть діяти у зворотному напрямку від місця (місць) ураження кінетичними компонентами комплексу, вони навряд чи будуть регулярними цілями для кінетичного ураження, а отже, менш імовірно, що їх буде втрачено у великій кількості. Однак, зважаючи на важкість їхнього корисного навантаження, цей клас БПЛА потребуватиме надійної автоматичної навігації і функції безпечної посадки/повернення, щоб уникнути надмірної вразливості до ворожих радіоелектронних атак. Кількість необхідних БПЛА-ретрансляторів і їхня центральна роль у функціонуванні комплексу масового високоточного удару в кінцевому підсумку визначатиметься рівнем автоматизації, вбудованим в інші елементи системи. Чим більш автоматизованими будуть функції пошуку і завдавання ударів на різній оперативній глибині, тим меншою буде залежність від каналів зв'язку з дуже низькою затримкою.

Для засобів РЕБ як частини комплексу масового високоточного удару обмеження розміру платформи і потужності, швидше за все, вимагатимуть підходу на основі варіанту в зоні дії ворожих засобів, а не поза зоною. Через те, як поширюється електромагнітна енергія, чим ближче випромінювач РЕБ до приймача, який він намагається заглушити, тим меншої потужності він потребуватиме порівняно з вихідною потужністю цілі. Тому для невеликих платформ типу БПЛА глушіння під час перебування в зоні дії ворожих засобів, ймовірно, буде єдиним життєздатним підходом до виведення з ладу ключових ворожих систем, таких як радари спостереження і протиповітряної оборони. Це означає, що високоточний уражаючий елемент не лише повинен нести складне корисне навантаження для атак в електромагнітному спектрі і мати достатню потужність і охолодження для його роботи протягом необхідного часу, але й повинен нести це корисне навантаження на певну відстань у повітряному просторі супротивника. Необхідні відстані проникнення будуть варіюватися залежно від того, які компоненти комплексу масового високоточного удару повинні забезпечувати засоби РЕБ. Проте, як правило, такі системи будуть складнішими і дорожчими, ніж кінетичні ударні засоби з аналогічною дальністю, силовою установкою і конфігурацією наведення/навігації. Їх вплив також має бути ретельно продуманий і протестований, щоб уникнути втручання в роботу датчиків і елементів зв'язку, необхідних для функціонування решти високоточного ударного комплексу за призначенням, або в роботу будь-яких інших елементів загальновійськових сил.

Хибні цілі несуть певне корисне РЕБ-навантаження, відкаліброване для надсилання сигналів на ворожі радари, що змушує їх генерувати хибні сигнали, тим самим ускладнюючи операторам розпізнавання і ураження справжніх цілей. Так само, як і засоби радіоелектронної боротьби, таке корисне навантаження, як правило, складне і дороге, і для ефективної роботи воно покладається на складну національну систему збору, аналізу і підготовки даних про завдання. (Авторське спостереження за генеруванням хибних цілей у реальному часі і методами шумового глушіння проти військових РЛС і пов'язаними з цим дискусіями, Лінчепінг, Швеція, 6 грудня 2023 року). Якщо такі хибні цілі також призначені для імітації більших бойових літаків або крилатих ракет, то вони також можуть потребувати більш дорогих реактивних двигунів і спеціальних конструкцій планера, які дозволять їм літати на швидкостях і висотах, на яких оператори ворожих РЛС не зможуть легко ідентифікувати траєкторії руху хибних цілей. Такі мішені вже існують у вигляді ефектів повітряного і наземного базування, і тому застосування таких технологій до більш нового комплексу високоточної зброї масового ураження має продемонструвати більш переконливий оперативний ефект за значно менших інвестицій порівняно з простим придбанням додаткових систем, таких як сімейство мініатюрних мішеней повітряного базування американського виробництва.

III. Розгортання масового безпілотного високоточного комплексу

Окресливши параметри технологій, з яких складається масовий високоточний ударний комплекс, і платформ, що входять до його складу, стає можливим окреслити бойові одиниці, засоби і структури, необхідні для доставки цих платформ в тактично значущому масштабі. Тому в цій главі розглядаються допоміжні засоби, необхідні для управління масованим високоточним комплексом, і необхідні бойові одиниці для розгортання цих систем. Далі в розділі розглядаються деякі наслідки технологічних тенденцій для того, як комплекс може функціонувати спільним чином. Останній розділ охоплює питання роїння, яке нескінченно теоретизується, але рідко деталізується з точки зору практичного масштабу і призначення на полі бою.

Залежності

Однією з найбільш фундаментально важливих можливостей для забезпечення сталого і ефективного застосування будь-якого масового високоточного ударного комплексу є моніторинг електромагнітного спектра (ЕМС) в районі бойових дій в режимі, близькому до реального часу. Жодна зі сторін не може відмовити в доступі до всіх частин ЕМС в будь-який час, навіть якщо вона володіє великою кількістю сучасного РЕБ-обладнання. Це відбувається тому, що відмова в доступі до ЕМС впливає і на дружні підрозділи, і тому, що випромінювання, які дозволяють створювати перешкоди на великій території і в широкому спектрі, легко ідентифікуються і стають цілями для ураження. Тому навіть супротивник, який має перевагу в засобах РЕБ, буде змушений залишати частини спектра відкритими для використання в певний час в певних місцях. Те ж саме стосується і дружніх ефектів РЕБ, що застосовуються на стратегічному, оперативному і тактичному рівнях - ефекти, що застосовуються, необхідно розуміти і протиставляти масованим високоточним комплексним операціям, щоб уникнути електронного фратріціиду. Більшість втрат малих БПЛА з обох сторін в Україні спричинені РЕБ, а не кінетичним захистом, і для обох сторін братовбивство становить значну частку цих втрат. (За даними відвідування автором українських навчальних центрів з підготовки операторів БПЛА та інтерв'ю у фронтових операторів, Україна, липень 2023 року).

Отже, для ефективного планування місій і управління в реальному часі комплексом масованого високоточного удару необхідною умовою є здатність картографувати, інтерпретувати і реагувати на ворожі і свої ефекти РЕБ і використання електромагнітного спектру.

Ступінь доступу до кожного діапазону спектра або заборони доступу до нього буде змінюватися географічно, а також з часом через вплив розташування засобів РЕБ, географії і висотних діапазонів, в яких ці засоби діють. Це означає потребу в детальній інформації про використання електромагнітного спектру в реальному часі на такій широкій території, що єдиним ймовірним джерелом таких даних є орбітальний моніторинг. Отже, основною умовою для розгортання комплексу масових високоточних ударів є доступ до високоточних орбітальних засобів моніторингу електромагнітного спектру, відповідних наземних станцій, а також архітектури обробки і поширення даних для інтерпретації зібраних даних і швидкої передачі їх бойовим одиницям на лінії зіткнення або поблизу лінії фронту. Якими б дешевими не були БПЛА, що входять до складу комплексу масованого високоточного удару, можливості моніторингу, аналізу, поширення і планування місій в електромагнітному спектрі неминуче є дуже дорогими, і наразі їх можуть забезпечити лише держави. Набагато менш надійне картографування електромагнітного спектру може бути досягнуте за допомогою наземних систем, але воно не забезпечить порівнянну широту і високу точність результатів. Одним з підходів до побудови картографування електромагнітного спектру для завдань ударів в глибині тилу за відсутності орбітального моніторингу даних є використання розвідувального БПЛА для динамічного безпечного планування маршрутів для наступних залпів у реальному часі - тактика, яку вже застосовує росія з варіантами «Шахєд-136», що передають дані електромагнітного спектру і телеметрії на пускову станцію озброєнь. Водночас таке планування також спирається на детальне і сучасне мапування місцевості і об'єктів, що дає змогу прокладати маршрути польоту з урахуванням маскування місцевості, уникнення перешкод і засобів оборони.

Живучість і ефективність усіх елементів комплексу масованого високоточного удару залежить від того, наскільки ефективно сплановане завдання. Мета полягає в тому, щоб максимізувати ефективність завдання в межах можливостей різних компонентів, мінімізуючи при цьому ймовірні втрати за рахунок зменшення ризиків. Рівень залежності від детального планування завдання зростає тим далі, чим більша відстань необхідна для проникнення в оспорбваний повітряний простір. Маршрути повинні бути більш детальними, вплив оборонних систем є більш імовірним і тривалим, а проблеми зі зв'язком між операторами і засобами - більш ймовірними зі збільшенням відстані проникнення. Крім того, вимога літати далі означає більші і дорожчі платформи, втрата яких має більш серйозні наслідки, ніж у випадку з малими БПЛА малого радіусу дії.

Ще одним важливим фактором планування є актуальні дані про розташування і активність засобів протиповітряної оборони в межах потенційного радіусу дії маршруту польоту. Деякі з них видають своє місцезнаходження шляхом активного сканування за допомогою радарів дальнього радіусу дії, а інші проводять більшу частину часу в пасивному стані або випромінюють на такому рівні потужності чи в такому діапазоні частот, який ускладнює тріангуляцію засобами радіоелектронної розвідки на великій відстані. Таким чином, точна розвідка розташування ворожих засобів ППО вимагає об'єднання даних від декількох орбітальних, автономних і резервних засобів у всіх сферах. Вся ця інформація буде використовуватися при плануванні місії для режимів навігації, маршруту польоту і висотного профілю, реверсивних курсів дій і припущень щодо зв'язку з засобами в польоті для управління в реальному часі, перенаправлення завдань і зняття даних з борту літака.

ШІ та інші менш досконалі інструменти автоматизованої обробки даних вже зробили таке планування набагато швидшим і простішим, ніж це було в минулому, і такий прогрес, без сумніву, триватиме і надалі. Тому групи планування завдань, ймовірно, з часом стануть значно меншими і потребуватимуть менш спеціалізованої підготовки для того, щоб бути спроможними. Проте основні необхідні вхідні дані не можуть бути створені за допомогою ШІ, тому залежність інструментів планування місій від таких вхідних даних, як актуальні геопросторові дані і дані про електромагнітний спектр, залишиться, незалежно від того, наскільки досконалими стануть самі інструменти. Ця вимога також означає, що операторам БПЛА потрібен доступ до даних, отриманих завдяки можливостям з грифом «Надсекретно», і тому вони повинні мати відповідний дозвіл.

Одним з найяскравіших уроків широкомасштабного використання БПЛА під час війни в Україні стала швидкість, з якою програмне забезпечення, а іноді й обладнання, має бути ітеративно адаптоване для збереження експлуатаційної корисності. Станом на середину 2023 року середній період пікової ефективності для нещодавно розгорнутої системи навігації та/або управління БПЛА на полі бою становив близько двох тижнів, з подальшим погіршенням ефективності протягом ще чотирьох тижнів. За період від шести до 12 тижнів противник збирав достатньо даних про форми сигналів і методи, що використовуються, щоб почати ефективно глушити та/або спуфити систему по всьому фронту. Якщо новий метод управління БПЛА використовується поблизу спеціалізованого засобу РЕБ, такого як російський «Шиповнік-Аеро», то процес адаптації противника відбувається значно швидше - як правило, протягом близько двох тижнів. Розвиток аналізу сигналів із застосуванням ШІ і розробка сигналів РЕБ означає, що ці часові рамки для ворожої адаптації до нових методів управління і навігації БПЛА, ймовірно, будуть рухатисяв бік скорочення, причому основним обмеженням буде забезпечення контрзаходів і розподіл файлів з даними завдання між оборонними системами.

Отже, комплекс масового високоточного удару потребуватиме органічних команд розробників програмного забезпечення. Вони повинні мати можливість швидко змінювати програмне забезпечення і типи сигналів, що використовуються для управління і навігації, щоб системи, якими керують підрозділи, залишалися ефективними в умовах швидкої і безперервної адаптації супротивника. Це також вимагає, щоб військові мали права на інтелектуальну власність для втручання в роботу системи і коригування її функціонування. Постачальники повинні надавати більше засобів управління своїми системами, щоб забезпечити можливість коригування на нижчих рівнях за допомогою інтуїтивно зрозумілих інтерфейсів, можливостей написання сценаріїв і чіткої, вичерпної документації. Існує також фундаментальна вимога до модульних платформ, де можна вносити корективи в планер або замінювати датчики в польових умовах, на відміну від досить монолітної конструкції, яка зараз спостерігається в більшості систем. У багатьох відношеннях корпус БПЛА є найменш важливою його частиною, тоді як інтерфейси для крил і систем місії є критично важливими. Ця швидка ітерація програмного забезпечення і частотних схем сигналів управління також має бути узгоджена з одночасними зусиллями з радіоелектронної боротьби дружніх сил. Так само, як ворожі засоби РЕБ будуть постійно адаптуватись, дружні засоби повинні будуть робити те ж саме, щоб залишатись ефективними проти ворожих БПЛА, сенсорів і каналів зв'язку. Взаємодія між постійним розвитком засобів РЕБ і програмним забезпеченням протидії РЕБ, ймовірно, стане одним з визначальних випробувань для сил, які прагнуть ефективно застосовувати масовий високоточний ударний комплекс, причому та сторона, яка зможе краще інтегрувати і деконфліктувати ці зусилля, матиме величезну перевагу. Системи, які не можуть бути модернізовані після поставки новими модулями радіозв'язку і РЕБ, швидко застаріють. Так само національні підходи до регулювання і сертифікації, які не адаптуються до необхідного швидкого темпу постійних експериментів і адаптації, не дозволять цим країнам залишатися конкурентоспроможними.

Ефект масштабування

Запуск БПЛА є простим з технічної точки зору - якщо не завжди з точки зору регулювання або придбання. На противагу цьому, координація великої кількості БПЛА, щоб ударні системи прибули [до заданої цілі] в той час, коли БПЛА-розвідник залишається над ціллю, в умовах дії засобів РЕБ, коли різні системи мають різний час налаштування і літають з різною швидкістю, є складним процесом. Наявність відповідних зв'язків командування та контролю, які дозволяють операторам БПЛА планувати завдання для своїх БПЛА, спираючись на розвідувальні дані, описані в попередньому розділі, означає, що ефективне застосування цих систем є зовсім не простим. Цей розділ має на меті окреслити гіпотетичні виконавчі одиниці для забезпечення ефекту масштабування для систем, описаних в попередньому розділі.

Для тактичної РСР, ці системи є органічною частиною бойових з'єднань з щільністю близько двох БПЛА на взвод. Вони будуть вибувати з постійною швидкістю і потребуватимуть поповнення. Основна вимога полягає в тому, щоб дані з цих систем не зберігалися у взводі, а засекречувалися і передавалися на командний пункт батальйону або бригади вище по ешелону. Це може бути зроблено через операторів, які повідомляють про те, що вони спостерігають; це також може бути досягнуто шляхом ретрансляції сигналів через супутникову лінію зв'язку або інші системи ретрансляції. Для взводів на техніці можливість обробки сигналу процесором з метою виявлення означає, що те, що передається поза борт, може містити перелік об'єктів і місць - нерухомі зображення або навіть простий текст - радше ніжповноцінне відео, що зменшує вимоги до пропускної здатності і допомагає контролювати випромінювання.

Окрім тактичної РСР, підтримка завдання, необхідна для збереження ефективності та доступу до підготовлених операторів, інструментів планування і технічного обслуговування, вимагає об'єднання різних типів БПЛА у з'єднання, призначені для підтримки окремих ділянок фронту. Це узгоджується з досвідом України, де ефективність операцій БПЛА, коли вони проводяться спеціальним з'єднанням, зросла з 10% до 70% для деяких наборів завдань. Це особливо необхідно, якщо планується масштабування таких можливостей, як удари на тактичному рівні. Хоча окремі удари можуть бути завдані через виявлення з боку тактичних з'єднань, масштабування ефекту вимагає одночасного наближення до цілей потужного залпу ударних платформ. Враховуючи кількість боєприпасів, визначену в попередньому розділі як оптимальну для знерухомлення ротної групи, ми можемо припустити, що бойова одиниця повинна бути здатна генерувати 24 ударних БПЛА одночасно. Якщо припустити, що приблизні розміри БПЛА складають 2 м в довжину і 40 см в ширину зі складеними крилами, то група з шести таких БПЛА може бути встановлена на тактичному транспортному засобі. Група з чотирьох таких апаратів, кожен з яких має три члени екіпажу - водій, зв'язківець і оператор - складатиме взвод. Працюючи двома парами, вони дозволять здійснювати взаємне відновлення між пусковими платформами, а також встановлювати офсетні антени зв'язку в двох різних місцях, що допоможе зробити командний зв'язок з хвилею ударних засобів більш стійким. Це також дасть змогу ударним системам сходитись до цілі з різних векторів не диференційовано. Враховуючи необхідність повторних залпів, групи з трьох таких взводів, що складають тактичну ударну роту батальйону БПЛА, створюють бойові одиниці, які можуть бути призначені для підтримки полоси фронту.

Глибока РСР вимагає іншого темпу запуску і повернення [засобів]. Хоча для прикриття певного напрямку використовується один БПЛА, необхідність підтримувати постійне спостереження призводить до необхідності мати три БПЛА в складі бойової одиниці, один з яких повертається, інший готується до запуску або транспортується на станцію, а третій перебуває в польоті в будь-який момент часу. Враховуючи конструкцію крила, що розбирається на дві частини, і знімний хвіст, два планера повинні поміститися в тактичному транспортному засобі. Три платформи, таким чином, повинні поміститися в двох машинах, а вільний простір у другій машині в ідеалі повинен бути зайнятий двома антенами і обладнанням для управління БПЛА. Екіпаж з трьох осіб на машину може складатися з водія/механіка, оператора зв'язку і датчиків та пілота. Це дозволило б одному механіку готувати БПЛА до запуску, а іншому - повертати БПЛА, в той час як одна пара оператор-пілот відпочивала б або підтримувала зв'язок з іншими підрозділами, а інший пілот і оператор датчика зосереджувалися б на програмуванні і виконанні завдання. Таким чином, шість таких пар апаратів можуть генерувати шість польотних завдань в глибину під час сплеску активності або три стійкі польотні завдання по всьому бойовому простору, що становить роту глибинної розвідки в складі батальйону масованих високоточних ударіних засобів, які разом оглядають приблизно 60 км фронту.

Кількість ударних засобів для конкретного глибокого удару буде значно відрізнятися залежно від поставленої цілі. Проте, мінімальний розмір ударних платформ і вимоги до них дозволяють описати дієві одиниці. Якщо припустити, що ударний засіб важить від 140 кг до 200 кг з боєголовкою від 20 кг до 50 кг, то доцільно запускати від восьми до 12 боєголовок з пускових контейнерів на стандартній військовій вантажівці. Існує певний компроміс: складні крила дозволяють несту більшу кількість боєприпасів, але водночас збільшують вартість і складність боєприпасів. У будь-якому випадку, пружинна катапульта в пусковому контейнері дозволяє прискорити запуск. Якщо припустити, що три такі машини складають пускову батарею, а четверта машина перевозить інструменти, запасні частини і засоби зв'язку, то стандартна бойова одиниця зможе запускати до 36 ударних засобів з трьох окремих пускових позицій. Розміщення пускової установки на стандартних військових вантажівках допомагає замаскувати пускові установки. У кабіні водія повинна бути можливість програмувати маршрут польоту боєприпасів. Передбачається, що кожна вантажівка матиме три члени екіпажу: водія, інженера і фахівця зі зв'язку. Передбачається, що батальйон матиме на озброєнні три взводи таких пускових установок, утворюючи роту ударних засобів для завдавання ударів в глибині [ворожого тилу].

Останні дві роти в складі батальйону масового високоточного ударного комплексу виконують кілька важливих функцій. По-перше, це рота матеріально-технічного забезпечення, яка відповідає за поповнення запасів різних елементів. Окрім взводу, що підтримує кожну роту БПЛА, рота тилового забезпечення також потребуватиме взводу, відповідального за виготовлення і встановлення деталей, а також ремонт і модифікацію БПЛА. Друга рота буде виконувати розвідувально-штабні функції. Ця рота потребувала б штабного елементу і взводу розвідки, відповідального за зв'язок зі штабом для планування завдань і ударів, а також для прокладання маршрутів польотів. Вона також потребуватиме взводу з розробки програмного забезпечення, відповідального за збір і аналіз даних про завдання з усього формування, виправлення систем, оновлення файлів з даними про завдання і розробку нових алгоритмів для реалізації концепцій застосування. Нарешті, має бути взвод, який відповідатиме за розробку нових ефектів [застосування] і їх інтеграцію в корисне навантаження. Цей взвод також відповідатиме за використання спеціальних БПЛА, що надають такі ефекти. Таким чином, весь батальйон складається з п'яти рот: рота глибокої розвідки, рота ближнього бою, рота глибокого бою, рота розвідки/штабна рота і рота підтримки. Причина групування цих сил і засобів полягає в тому, що хоча різні елементи можуть бути призначені для різних напрямків діяльності, необхідність підготовки і сертифікації, а також вимога до допоміжних засобів забезпечення постійного використання БПЛА роблять адміністративну концентрацію сил і засобів доцільною.

Роїння і вплив автономії

Існує багато робочих визначень роїння як спроможності, але для цілей цього дослідження цей термін буде використовуватися для позначення БПЛА, які об'єднані в мережу, що дозволяє обмінюватися даними і координувати поведінку в польоті між чотирма або більше засобами одночасно.

Здатність до об'єднання в рої зазвичай розглядається як найбільш важлива сфера розвитку можливостей в оборонному секторі малих БПЛА. Однак вимога до об'єднання в рої призводить до значного ускладнення апаратного і програмного забезпечення, що, в свою чергу, призводить до зростання витрат і зменшує кількість окремих засобів, які можуть бути розгорнуті в рамках будь-якого бюджету. Масові угруповання БПЛА, які регулярно можна побачити в світлових шоу на цивільних виставках, покладаються на наземну станцію управління, яка постійно відстежує положення всіх БПЛА у формації, і центральний комп'ютер місії, який надсилає команди кожному з них для координації їхнього руху. Це дозволяє великій кількості дуже простих малих БПЛА літати скоординовано, але такий підхід не є практичним для військових БПЛА і озброєнь на полі бою через маскування місцевості, РЕБ, дальність сигналу і проблеми з контролем випромінювання - наземна станція управління буде уражена, (артилерійські удари з використанням тріангуляції за даними радіоелектронної розвідки навіть по невеликих антенах управління одиночних БПЛА відбуваються в Україні щодня і є ключовим фактором при плануванні польотів для пілотів БПЛА. Автор відвідав українські навчальні центри з підготовки БПЛА та взяв інтерв'ю у операторів і технічних спеціалістів на передовій, Україна, липень 2023 року), що обезголовить весь рій. Натомість для того, щоб комплекс масового високоточного удару міг застосовувати тактику рою, окремі засоби, що беруть участь у ньому, повинні мати на борту датчики і канали передачі даних з низькою затримкою, стійкі до ворожих засобів РЕБ. Крім того, кожен апарат повинен мати достатньо потужний бортовий комп'ютер і достатньо складне програмне забезпечення, щоб об'єднувати інформацію про місцевість, загрози і цілі, отриману від власних датчиків і датчиків інших БПЛА у складі формації через канали передачі даних, і динамічно реагувати на цю інформацію в реальному часі. Ці можливості не є новими за своєю суттю, і вони не залежать від досягнень в галузі штучного інтелекту або складних моделей машинного навчання. Проте вимоги до датчиків, каналів передачі даних і передового програмного забезпечення призводять до збільшення вартості компонентів, навіть якщо вони використовуються з дешевою за своєю суттю комбінацією планера і двигуна.

Крім того, якщо система масового високоточного удару базується на тактиці роїння для забезпечення своєї ефективності проти основних груп цілей, то кількість засобів, необхідних для її постійного застосування, збільшиться через необхідність постійно проєктувати достатню кількість засобів в район цілі для створення рою. У поєднанні з підвищеною складністю необхідного апаратного і програмного забезпечення, ця вимога постійно використовувати БПЛА, що рояться, у великих кількостях протягом тривалого часу означає, що розгортання такого роду систем не лише як інструменту «першої ночі» на театрі воєнних дій, швидше за все, буде економічно невигідним.

З точки зору того, де можливості роїння можуть принести користь, співмірну з додатковими витратами, пов'язаними з їх включенням до складу високоточного ударного комплексу, основним застосуванням буде покращення здатності перевантажувати системи протиповітряної оборони. Найефективніший спосіб вивести з ладу системи ППО - це створити для них кілька одночасних загроз з різних напрямків. Це особливо ефективно проти систем ППО ближнього радіусу дії, які використовують автоматичні гармати або ракетні установки спрямованої дії замість ракетних установок вертикального запуску. Системи спрямованої дії, такі як «Гепард» або «Панцирь», повинні переміщати свою башту в напрямку кожної загрози, що надходить, щоб знищувати їх послідовно, а це вимагає часу, навіть якщо радар або інші датчики системи ППО можуть відстежувати горизонт у 360 градусів. Однак важливо також зазначити, що планування завдання може досягти такого ефекту проти систем ППО, що захищають стаціонарні об'єкти, не потребуючи засобів, здатних до роїння. Російські атаки з використанням БПЛА «Шахєд-136» часто ставлять українську оборону перед цим викликом, просто визначаючи послідовність запусків і планування маршрутів таким чином, щоб кілька БПЛА прибували в район цілі з різних напрямків майже одночасно.

Іншими перевагами роїння є те, що воно може допомогти зменшити втрату ударних засобів за рахунок деконфліктаційного вибору цілей, щоб кілька засобів не вражали одну і ту ж ціль. Проте, щоб зробити це таким чином, щоб відрізнити ціль, яку було уражено і успішно виведено з ладу, від цілі, яку було уражено неефективно і яка вимагає повторного удару іншим засобом, потрібні значно досконаліші можливості датчиків і обробки даних, ніж проста деконфліктаційна обробка. Зрештою, для деконфліктації цілей і оптимізації удару питання доданої вартості зводиться до того, чи додаткова ефективність проти захищених і незахищених груп цілей, отримана завдяки функціональним можливостям роїння, переважає вагу удару, втрачену через збільшення вартості окремих засобів і, як наслідок, зменшення їхньої кількості.

Існують деякі способи спільних дій, які не досягають рівня роїння, але можуть бути корисними. Масований удар з великої відстані з використанням БПЛА найбільш ефективний, коли у оборонних систем є мінімальний час для реагування, і тому БПЛА вигідно літати на малій висоті; однак, якщо є якась потреба у зв'язку, то політ на малій висоті значно ускладнює підтримку командного зв'язку. Цю проблему можна вирішити, якщо один БПЛА летить на великій висоті і діє як ретранслятор для тих, що знаходяться внизу. Якщо ретранслятор збитий, інший БПЛА може піднятися і зайняти позицію. В умовах відсутності командного зв'язку політ на великій висоті може також дозволити одному БПЛА використовувати методи навігації, які неможливі під час польоту на меншій висоті, наприклад, астронавігацію. Таким чином, періодичні підйоми одного БПЛА можуть дозволити йому підтвердити свою позицію, а потім відкалібрувати позицію інших БПЛА так, щоб інерційна навігація залишалася точною. Поки БПЛА мають програмно-визначені радіостанції, така поведінка є відносно простою. Це та сама функціональність, яка вбудована в російські протикорабельні крилаті ракети, які мають один ешелон для пошуку цілей, в той час як більшість зберігають профіль польоту на гранично малій висоті над поверхнею моря.

Висновок

У цій статті викладені основні залежності і змінні, пов'язані з проєктуванням і розгортанням масового високоточного ударного комплексу з використанням БПЛА як основної частини сучасних західних сухопутних військ.

Основний висновок полягає в тому, що створення масованого високоточного ударного комплексу з використанням БПЛА, який може стати основною частиною сухопутних військ, вимагає значно більших компромісів і витрат, ніж той, який може функціонувати як нішевий набір інструментів для конкретних випадків застосування. Сухопутні війська середньої потужності, такі як Велика Британія, повинні бути здатні надійно проводити операції в широкому діапазоні оперативних середовищ і умов. Тому не варто покладатися на масовані високоточні ударні засоби як на основні, якщо системи, що забезпечують ці удари, не можуть надійно функціонувати за поганої погоди, екстремальних температур, вночі або в середовищі з обмеженим доступом до засобів зв'язку і комунікацій. Як зазначалося в розділі I, БПЛА можна оснастити датчиками і навігаційними системами, системами управління польотом і конструкцією планера, які дозволять їм діяти в таких умовах. Однак, якщо ці вимоги вважатимуться важливими, то згадані датчики, навігаційні комплекси і системи управління польотом самі по собі додадуть значної вартості кожному апарату, навіть якщо планер можна буде дешево виробляти масово за допомогою адитивного виробництва або покладатися на цивільний сектор. Крім того, якщо додати дорогі датчики, корисне навантаження і апаратне забезпечення, економічна доцільність інвестицій в силову установку і характеристики планера, які підвищать живучість (але ще більше збільшать витрати), посилюється, оскільки втрата кожного дешевого планера супроводжуватиметься втратою дорогих компонентів.

Крім того, розробка і використання можливостей, які потенційно пропонують масові високоточні ударні комплекси, - це не просто питання досягнення прийнятного співвідношення ціни і якості в конкретних сценаріях. Жодні інвестиції у збройні сили в сучасному світі не обходяться без альтернативних витрат, оскільки бюджетні і кадрові ресурси, виділені на реалізацію потенціалу, необхідно відволікати від інших завдань. Іншими словами, сценарій використання комплексів масового високоточного ураження повинен не лише передбачати пошук завдань, задля яких їх можна буде стабільно закуповувати і використовувати у великих масштабах в межах наявного фінансування. Вони також повинні забезпечувати кращу віддачу від інвестицій, ніж інші системи озброєнь і засоби ураження, на які ресурси і особовий склад вже виділені або можуть бути виділені в якості альтернативи. Це також має бути справедливим для усіх ймовірних оперативних сценаріїв, в яких можуть бути задіяні Об'єднані сили, якщо такі сили і засоби будуть широко застосовуватись як основний елемент збройних сил.

Досягнення в галузі штучного інтелекту і розробки програмного забезпечення радикально знижують вартість досягнення різних рівнів спроможностей з точки зору планування місій, систем місій і використання сенсорів. Проте ці досягнення супроводжуються власними - іноді обтяжливими - вимогами до апаратного забезпечення і бортового живлення, і вони не змінюють основних компромісів в інших сферах. Наприклад, щільність зберігання енергії в батареях і паливі з часом зростає недостатньо швидко, щоб радикально змінити основний взаємозв'язок між розміром платформи і її потенційною дальністю польоту, витривалістю, пропускною здатністю і вантажопідйомністю.

Однією з постійних дискусій щодо БПЛА є питання про те, якою мірою вони повинні експлуатуватися спеціалізованою спільнотою, а не бути широко розповсюдженими. Висновок цього дослідження полягає в тому, що БПЛА можуть бути розподілені для забезпечення підрозділів ситуаційною обізнаністю, але масові високоточні удари повинні управлятися спеціалізованими формуваннями. Це пов'язано не лише зі значним підвищенням ефективності, яке досягається завдяки кваліфікованому плануванню завдання. Досвід сучасних театрів бойових дій показує, що майже всі можливості БПЛА дуже чутливі до жорсткої протидії в міру того, як противник дізнається, яким чином функціонують БПЛА; тому можливості необхідно постійно адаптувати і оновлювати допоміжні файли даних про завдання. Це вимагає дефіцитних навичок, таких як проєктування і програмування БПЛА і централізоване накопичення даних. Тому є сенс концентрувати експлуатацію БПЛА, якщо БПЛА є частиною масового високоточного ударного комплексу.

Останнє спостереження, яке випливає з цієї статті, полягає в тому, що більшості країн НАТО бракує регуляторних структур для того, щоб мати можливість розгортати і підтримувати конкурентоспроможні масові високоточні ударні комплекси БПЛА. Ця стаття продемонструвала, які функції і можливості можуть бути використані для того, щоб зробити БПЛА живучими і здатними виконувати свою місію, але майже всі методи є спірними. У цьому контексті збереження ефектів, що досягаються за допомогою БПЛА в ході бойових дій, вимагає постійного оновлення, коригування тактики, методів і процедур, оптимізації планера і корисного навантаження, а також змін у програмному забезпеченні. В Україні цей процес може займати 48 годин. Оскільки більшість країн-членів НАТО розглядають БПЛА як літаки і, відповідно, вимагають їх повторної сертифікації після кожної модифікації для проведення випробувань, це означає, що регуляторні структури НАТО майже унеможливлюють адаптацію необхідного потенціалу зі швидкістю, що відповідає потребам часу. Цей документ, описуючи процеси, необхідні для розгортання цих сил і засобів, сподіваємось, дає реалістичне уявлення про те, що має бути допустимим для того, щоб сили НАТО зберегли військову перевагу.