Текст книги "Системы борьбы с необитаемыми аппаратами — асимметричный ответ на угрозы XXI века"
Автор книги: Роман Красильников
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 6 страниц)
Роман Валентинович Красильников
СИСТЕМЫ БОРЬБЫ С НЕОБИТАЕМЫМИ АППАРАТАМИ – АСИММЕТРИЧНЫЙ ОТВЕТ НА УГРОЗЫ XXI ВЕКА
Перечень принятых сокращений
АПЛ атомная подводная лодка.
БИУС боевая информационно-управляющая система.
БЛА беспилотные летательные аппараты.
БМР боевой морской робот.
БТС беспузырная торпедная стрельба.
ВВД воздух высокого давления.
ВМС военно-морские силы.
ВМФ военно-морской флот.
ВОЛС волоконно-оптическая линия связи.
ВС вооруженные силы.
ГАНС-ДБ гидроакустическая навигационная система с длинной базой.
ГАНС – гидроакустическая навигационная система с ультра-УКБ короткой базой.
ГАС гидроакустическая станция.
ГАСС гидроакустическая система связи.
ГПД гидроакустическое противодействие.
КА космический аппарат.
МНР мобильный наземный робот.
НК надводный корабль.
НМС необитаемая морская система.
ННА необитаемый надводный аппарат.
НПА необитаемый подводный аппарат.
ПЛ подводная лодка.
ПЛО противолодочная оборона.
ПТЗ противоторпедная защита.
ПУ пусковая установка.
РЛС радиолокационная станция.
СБНА системы борьбы с необитаемыми аппаратами.
СО самооборона.
СРНС спутниковая радионавигационная система.
ССС спутниковая система связи.
СЦВ сетецентрическая война.
ТПК транспортно-пусковой контейнер.
ЭХГ электрохимический генератор.
ACTUV anti-submarine warfare continuous trail unmanned vessel.
AUV autonomous underwater vehicles.
CIRCE containerised integral reaction countermeasures effectors.
DADS deployable autonomous distributed system.
DoD department of defence.
EOID electro-optic identification.
FLS forward-looking sonar.
GFS gap-filling sonar.
LMRS long-term mine reconnaissance system.
MTV manta test vehicle.
NCW net-centric warfare.
NUWS naval underwater warfare center.
PLUSNet persistent littoral undersea surveillance system, networked.
REMUS remote environmental monitoring units.
ROV remotely operated vehicles.
SLS side-looking sonar.
UAS unmanned aircraft systems.
UAV unmanned aircraft vehicles.
UGV unmanned ground vehicles.
UMS unmanned maritime systems.
USV unmanned surface vehicles.
UUV unmanned underwater vehicles.
UV unmanned vehicles.
VSS volume-searching sonar.
Введение
Наша современная действительность, во многом, стала зависимой от развития технологий, и, прежде всего, информационных. Новые версии вычислительных машин позволяют оперативно обрабатывать такое количество информации, о котором еще десять лет назад человек мог только мечтать. Существенное уменьшение массогабаритных характеристик разрабатываемых информационных и вычислительных систем открывает новые возможности их применения. В свою очередь, это требует глобального переосмысления существующего порядка вещей в разных сферах жизни – от гражданской до военной.
В этой связи, в ряде зарубежных стран реализуется обширный комплекс целевых программ, направленных на качественное переоснащение и реформирование вооруженных сил, в том числе их организационной структуры и системы управления. Поставлена задача обеспечения их соответствия требованиям, предъявляемым реалиями текущей геополитической и геоэкономической обстановки, особенно с учетом неопределенности ее дальнейшего развития.
При этом существенное значение придается научнотеоретическим исследованиям и экспериментам в области организационной структуры системы обеспечения национальной безопасности в целом. Осуществляется реформирование вооруженных сил (ВС), как одного из важнейших ее компонентов. Заметим, что, несмотря на важность научно-технических исследований и разработок, направленных на оснащение ВС новыми средствами вооруженной борьбы, первостепенное значение в научных кругах США и других ведущих стран НАТО придается исследованиям в области совершенствования управления вооруженными силами.
Основной целью проводимых исследований является придание организационной структуре и структуре управления ВС свойств высокой адаптивности к изменениям национальных приоритетов, а также обеспечение управления ими в реальном масштабе времени. В том числе в упомянутых странах ведутся исследования в области определения функций и процессов, являющихся неотъемлемой частью этой системы управления вооруженными силами.
Одним из результатов исследований и переосмысления существующих реалий явилась разработка новой стратегии ведения боевых действий – так называемой «сетецентрической войны» (СЦВ). Оригинальное название этой концепции – Net-Centric Warfare (NCW). Основной ее особенностью является направленность на достижение информационного превосходства над противником за счет объединения военной инфраструктуры в единую информационно-управляющую сеть. Эта доктрина ведения боевых действий предусматривает увеличение боевой мощи группировки объединенных сил за счет образования информационно-коммутационной сети, объединяющей источники информации (разведки), органы управления и средства поражения (подавления) противника. Сюда также входит обеспечение участников операций достоверной, конкретной и полной информацией об обстановке практически в реальном масштабе времени. За счет этого достигается ускорение процесса управления силами и средствами, повышение темпа операций, эффективности поражения сил противника, живучести своих войск и уровня синхронизации боевых действий.
Сетецентрическая война подразумевает использование большого количества объединенных в сеть необитаемых аппаратов, поставляющих информацию о вражеских территориях и акваториях. Информация, полученная подобными роботизированными устройствами, поступает на бортовые компьютеры автоматизированной системы боевого управления сил, участвующих в операции (корабли, самолеты, необитаемые аппараты, подразделения сухопутных войск и подразделения сил специальных операций), которые находятся в «едином информационном боевом пространстве».
Несомненно, появление нового класса устройств, направленного на более эффективное решение целого ряда боевых задач, не может не сказываться на существующем равновесии сил. Изменение данного баланса негативно влияет на состояние национальной безопасности и требует принятия контрмер, позволяющих нейтрализовать возникающую угрозу или уменьшить возможные негативные последствия ее появления.
В настоящей монографии кратко рассмотрены основные направления развития и применения необитаемых аппаратов применительно к морскому театру боевых действий. На основании приведенного анализа сформулированы требования и определены составляющие элементы специальных систем, направленных на нейтрализацию возникающей угрозы для национальной безопасности России.
В книге приведен ряд технических решений, применяемых в системах борьбы с необитаемыми аппаратами (сокращенно СБНА). Данные решения могут быть достаточно оперативно реализованы при соответствующей заинтересованности со стороны руководства военно-морского флота России, что позволит частично решить рассматриваемую проблему. Также хочется отметить, что разработка и внедрение СБНА никак не влияют на необходимость создания аналогичных зарубежным российских необитаемых аппаратов.
Информация, раскрываемая в книге, без претензии на ее полноту, может быть полезна как специалистам, работающим в области подводных специализированных комплексов и аппаратов, так и руководителям разных уровней ВМФ России. Кроме того, эти данные могут быть интересны студентам и аспирантам профильных технических вузов, а также курсантам и адъюнктам военных училищ и академий.
1. Современные и перспективные необитаемые морские аппараты (системы)
За последние 20 лет такие страны, как США, Великобритания, Франция, Германия, Китай и Израиль, в 20–30 раз увеличили объемы финансирования работ по созданию необитаемых аппаратов военного и гражданского назначения [1].
В настоящее время все разрабатываемые необитаемые аппараты можно разделить на три класса: воздушные, наземные и морские (рис. 1). При этом морские аппараты делятся на два больших класса: надводные и подводные.
В первую очередь, в данной книге будут рассматриваться необитаемые аппараты, которые составляют класс боевых морских роботов (БМР). Под такими аппаратами понимаются необитаемые надводные и подводные аппараты, как самоходные, так и стационарные или дрейфующие, а также ряд воздушных (летательных) аппаратов, функциональным предназначением которых является нанесение ущерба морским военным объектам противника (или обеспечение таких действий), береговым структурам обеспечения деятельности ВМС, и общем случае, военно-морскому потенциалу противоборствующей стороны.
Рис. 1. Обобщенная классификация необитаемых аппаратов.
Раскроем некоторые термины и сокращения, используемые в мировой практике для обозначения отдельных классов необитаемых аппаратов, а также приведем их русскоязычные аналоги, используемые далее в тексте книги [2].
Необитаемые аппараты (англ. Unmanned Vehicles – UV) включают следующие категории технических средств и робототехнических комплексов и систем на их основе:
– термины Unmanned Aircraft Vehicles (UAV) или Unmanned Aircraft Systems (UAS) обозначают беспилотные летательные аппараты (БЛА). Здесь необходимо отметить, что, во многих случаях, аппарат (vehicle) понимается как система элементов (system), что приводит к взаимозаменяемости данных терминов;
– термин Unmanned Ground Vehicles (UGV) принят для обозначения мобильных наземных роботов (МНР);
– термин Unmanned Maritime Systems (UMS) обозначает необитаемые морские системы (НМС), которые включают в свой состав:
– необитаемые надводные аппараты (ННА), обозначаемые как Unmanned Surface Vehicles (USV) и
– необитаемые подводные аппараты (НПА), обозначаемые термином Unmanned Underwater Vehicles (UUV). В свою очередь, НПА разделяют на дистанционно управляемые НПА (англ. Remotely Operated Vehicles – ROV, в отечественно литературе их обозначают как телеуправляемые, привязные) и автономные НПА (Autonomous Underwater Vehicles – AUV).
Данная книга посвящена рассмотрению систем борьбы с необитаемыми морскими системами, поэтому остальные необитаемые аппараты будут упоминаться далее исключительно в качестве характерных примеров. Тем не менее, ряд решений и проблем, описываемых ниже, так же распространяется и на другие типы СБНА, в том числе, на воздушные и наземные.
Достаточно активное выделение средств на создание необитаемых аппаратов именно военного назначения (боевых роботов) началось примерно в середине 1980-х гг., когда в США были начаты разработки по созданию беспилотных летательных аппаратов, прежде всего, направленных на выполнение разведывательных функций.
На рис. 2 [3] отражена динамика выделения средств Министерством обороны США (Department of Defence – DoD) на разработку БЛА. Из графика можно так же отметить, что после террористической атаки 11 сентября 2001 года, послужившей предлогом для начала боевых действий в Афганистане, объемы финансирования существенно возросли.
Рис. 2. Объемы финансирования на разработку БЛА.
Необходимо отметить, что наибольшее внимание (по ряду объективных причин) в настоящее время уделяется БЛА (рис. 3). Необитаемые морские системы имеют гораздо меньшее финансирование по сравнению с авиационными, однако, подобное положение качественно изменяется в последнее время.
Рис. 3. Финансирование, выделенное на необитаемые роботизированные системы Министерством обороны США: 1 – эксплуатация и техническое обслуживание; 2 – приобретение готовых образцов; 3 – исследование, разработка, испытания и оценка образцов [4].
В частности, на рис. 4 проиллюстрирована общая динамика роста числа исследований, проводимых в рамках развития необитаемых подводных аппаратов. Как можно видеть, за время, прошедшее с момента проявления государственной заинтересованности в военных необитаемых подводных аппаратах (около 20 лет), исследователями в США была проделана существенная работа, определяющая их современное главенствующее положение в рассматриваемой области.
Рис. 4. Динамика развития операций с применением НПА, проводимых американскими исследователями [5].
В целом, востребованность необитаемых морских систем в ближайшем будущем будет только увеличиваться, что иллюстрирует прогноз (рис. 5.), составленный зарубежными экспертами на основе анализа современного состояния мирового рынка подобных устройств. Как можно видеть, уже к 2019 г. общее количество таких систем может возрасти в два раза по сравнению с 2012 г.
Рис. 5. Качественный глобальный прогноз мирового рынка необитаемых морских систем до 2020 года: 1 – НПА; 2 – ННА [6].
В июне 2002 г. на ежегодном форуме «Текущая стратегия» ВМС США презентовали новое видение будущего флота, представив широкой общественности документ, получивший название «Морская мощь 21» (англ. Sea Power 21) [7].
Рис. 6. Обобщенная структура концепции «Морская мощь 21».
На рис. 6 приведена общая структура представленной концепции будущей боевой деятельности военно-морского флота США. Эта концепция обеспечивает всеохватывающее руководство разработкой и применением всех систем ВМС [8]. При этом подразумевается, что будут обеспечены четыре основных качества:
1. Боевая решительность. Каждая группа подразделения ВМС будет оснащена, организована и обучена для обеспечения решающего воздействия на противника, смертельного или не смертельного (в зависимости от ситуации);
2. Боевая устойчивость. ВМС будут способны оперативно доставляться к месту боевой дислокации и оставаться там в течение продолжительного времени. Трансформация к полностью морским свойствам обеспечит еще большие экспедиционные возможности военно-морских и объединенных сил;
3. Быстрое реагирование. Военно-морские силы США будут проводить операции по всему миру круглосуточно, продолжая действовать с моря, без ограничений, вызванных базированием или получением разрешений;
4. Оперативность действий. Техническое развитие сил ВМС и их непрерывная организационная трансформация позволят создать еще более гибкие и оперативные в действии силы.
Концепция «Морская мощь 21» предполагает три основных направления действий военно-морского флота США – «Морской удар», «Морской щит» и «Морское базирование», которые реализуются и объединяются посредством единой сетевой концепции ForceNet.
Морской удар(англ. Sea Strike) подразумевает перенесение наступательной мощи в любой район мира. Эта часть концепции способствует улучшению управления, связи, ЭВМ, разведки, точности, скрытности и живучести для ускорения оперативности действий, увеличения их диапазона и эффективности.
Морской щит(англ. Sea Shield) предусматривает максимально возможное расширение зоны морской безопасности США. В рамках этой части развиваются военно-морские способности и возможности, относящиеся к обороне страны, контролю ситуации на море, обеспечению обороны на суше. Применение данной концепции способствует убеждению в безопасности союзников, усилению фактора сдерживания и защите объединенных сил.
Морское базирование(англ. Sea Basing) основывается на автономном использовании моря как маневренного пространства с учетом отсутствия баз на суше. Эта концепция обеспечивает руководителей объединенных сил необходимым командованием и управлением, огневой поддержкой наземных операций и их материально-техническим обеспечением, таким образом, минимизируя количество уязвимых ресурсов на суше.
FORCEnet(название может быть дословно переведено как войсковая сеть) служит для интеграции обозначенных областей действия. Она является операционной концепцией и структурной схемой для ведения боевых действий на море в эпоху информационных технологий, которая объединяет военных, датчики, сети, командование и управление, носители и вооружение в связанную информационную сеть.
Трансформация ВМС США базируется на новых современных технологиях, в том числе информационных, позволяющих создавать новые образцы военно-морской техники и высокоточного оружия, повысить оперативность и эффективность боевого управления и взаимодействия мобильных соединений флота с силами и средствами морского базирования как в наступательных, так и в оборонительных операциях (рис. 7).
Рис. 7. Реализация концепции «Единая сеть сил ВМС» (FORCEnet) [9]: 1 – единая коммуникационная сеть; 2 – ведение непрерывного наблюдения средствами разведки, объединенными в сеть; 3 – каналы связи и передачи информации; 4 – единая сеть обмена информацией и система идентификации своих сил; 5 – полное взаимодействие с другими родами войск и военными структурами.
В качестве отдельных элементов системы FORCEnet будут использоваться космические аппараты (спутники), пилотируемая авиация, надводные корабли, подводные лодки, необслуживаемые воздушные, наземные и морские датчики. Отдельная существенная роль в системе отводится необитаемым аппаратам. Как уже упоминалось, сетецентрическая война на море подразумевает использование сети необитаемых носителей (воздушных, наземных, надводных и подводных), поставляющих информацию о вражеских территориях и акваториях, а также выступающих в качестве боевых платформ. Информация, полученная роботами, поступает на бортовые компьютеры автоматизированной системы боевого управления сил, участвующих в операции, которые находятся в «едином информационном боевом пространстве».
Также можно отметить характерную тенденцию к расширению взаимодействия между необитаемыми подводными и надводными аппаратами и развертываемыми наземными, подводными (находящимися в толще воды), донными, а также воздушными системами необслуживаемых датчиков.
В целом, сетецентрический подход к организации обмена информацией между датчиками, аппаратами и носителями подразумевает наличие трех слоев: информационного, сенсорного и исполнительного (рис. 8) [10].
Рис. 8. Модель сетецентрической структуры группы НПА.
При этом, информационный слой может состоять из всплывающих на поверхность необитаемых подводных аппаратов, надводных роботизированных аппаратов, беспилотных летательных аппаратов, буев или надводных кораблей обеспечения в различных сочетаниях. Сенсорный слой формируется группой НПА, оснащенных аппаратурой освещения и анализа обстановки, а также многоканальными средствами связи и навигации. В свою очередь, аппараты, составляющие исполнительный слой, выполняют конкретные поставленные перед группой НПА задачи (например, физическое уничтожение обнаруженных мин).
В качестве иллюстрации взаимодействия подобной единой системы, разрабатываемой в рамках реализации концепции FORCEnet, можно привести схему (рис. 9) организации испытаний сети «Морская паутина» (англ. Seaweb network). Данные испытания проводились в рамках учений в Мексиканском заливе с 1 по 8 февраля 2003 года.
Рис. 9. Схема взаимодействия элементов «Морской паутины» [11].
Особенно активное применение развертываемых необслуживаемых датчиков, взаимодействующих с необитаемыми морскими аппаратами, предполагается в сфере борьбы с подводными лодками противника в прибрежных водах США и их стран-союзников. Это связано с тем, что такие системы позволяют обеспечить ударные противолодочные силы гораздо более точным целеуказанием, чем это было раньше.
Для иллюстрации последних разработок американских специалистов в указанном направлении можно привести комплекс DADS.
Развертываемая автономная протяженная система (англ. Deployable Autonomous Distributed System – DADS) – это акустический комплекс быстрого реагирования рубежного типа, оперативно разворачиваемый для защиты гаваней, заливов или бухт дислокации подводных лодок в любой прибрежной акватории. Концепция построения этого комплекса приведена на рис. 10.
Рис. 10. Концепция построения комплекса DADS [12].
Базовую основу DADS составляют:
– сеть донных акустических станций с вертикальной и горизонтальной приемными антеннами и гидроакустическими модемами;
– сеть автономных донных станций с акустическими и неакустическими средствами обнаружения (в том числе и для дальнего обнаружения подводных лодок);
– комплект заякоренных гидролокаторов направленной подсветки (с остронаправленными излучателями подсветки) для создания рубежей наблюдений;
– один или несколько необитаемых подводных аппаратов, играющих роль точек доступа (для средств радио– и гидроакустической связи). Количество НПА в комплексе определяется протяженностью рубежа наблюдений.
Передача информации в сети донных станций может также осуществляться с использованием средств подводной сети гидроакустической связи, применяемых в системе Seaweb, упоминавшейся ранее. Предполагается, что уничтожение цели (подводной лодки) будет осуществляться с использованием вертолетов или самолетов с авиационными противолодочными минами или торпедами.
По мнению американских специалистов, создание подобных систем позволит вести продолжительное наблюдение за подводной обстановкой, своевременно обнаруживать и распознавать подводные цели на обширной акватории, а ее оперативное развертывание будет обеспечивать эффективное решение целого ряда важных стратегических задач.
Кроме того, необходимо отдельно отметить, что существующие в США далеко продуманные перспективы развития необитаемых подводных аппаратов предполагают их стремительную интеллектуализацию, которая приведет к возникновению действительно опасного класса устройств, которые смогут самостоятельно производить поиск подводных и надводных объектов противника, идентифицировать их и уничтожать, при этом оставаясь практически незаметными для самого противника (рис. 11).
Рис. 11. План развития морских роботизированных систем до 2034 года [13].
В генеральном плане развития НПА, выпущенном в 2004 году [8], были обозначены девять высокоприоритетных задач, которые обеспечивают действия в четырех направлениях, определенных планом «Морская мощь 21». В порядке приоритетности данные девять задач представлены ниже:
– разведка;
– противоминная борьба;
– противолодочная оборона (ПЛО);
– осмотр и идентификация подводных объектов;
– океанография;
– обеспечение связи и поддержка навигационных сетей;
– подводная доставка грузов;
– информационные операции;
– обеспечение внезапности удара.
Ряд возможных применений необитаемых надводных и подводных аппаратов в военных целях проиллюстрирован на рис. 12–15 [14]. На них введены следующие дополнительные обозначения: НК – надводный корабль; КА – космический аппарат; ГАС – гидроакустическая станция; ВОЛС – волоконно-оптическая линия связи; СРНС – спутниковая радионавигационная система.
Основные направления развития необитаемых аппаратов, которые представляют наиболее серьезную угрозу нашим национальным интересам, включают создание и совершенствование противолодочных и противоминных систем.
Рис. 12. Применение НПА и ННА для освещения оперативной обстановки.
Рис. 13. Применение НПА в целях противолодочной обороны.
Рис. 14. Применение НПА для поиска и уничтожения мин.
Рис. 15. Применение НПА при развертывании подводной связи.
Рассмотрим обозначенные направления более подробно и приведем несколько характерных примеров НПА и ННА, создаваемых для решения обозначенных задач.
