Беспилотные летательные аппараты бросают вызов традиционной аэрокосмической промышленности

Большая часть инновационных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) была создана в лабораториях малого бизнеса. Это оставляет традиционных производителей авиационной техники далеко позади.

За апрельским круглым столом министра обороны США, Роберта Гейтса, спросили как он видит как будущее американсих ВВС. На что министр ответил просто - “JSF и Reaper”. То есть он видит в будущем США только истребитель F-35 Joint Strike Fighter корпорации Lockheed Martin и семейство БПЛА Predator корпорации General Atomics Aeronautical Systems. Авиационной промышленности следует задуматься.

«Посмотрите на большинство успешных аппаратов - они пришли вовсе не из лабораторий аэрокосмических гигантов, - рассказывает Дэвид Вос, старший управляющий компании Rockwell Collins. - Из Ryan Aeronautical, ао не из Northrop Grumman. Из Insitu и Frontier, а не из Boeing».

Компания Athena Technologies, пионер легких, дешевых, высоконадёжных систем управления полетом БПЛА, была приобретена Rockwell Collins в 2004 года, делая компанию ведущим поставщиком авиационной радиоэлектроники для самолётов. Похожее поглощение произошло в другом месте, когда Boeing приобрёл успешную маленькую компанию Insitu, чтобы добавить её к поглощённому ранее разработчику беспилотных вертолётов Frontier.

Insitu являлась маленькой компанией из штата Вашингтон, которая создала аппарат ScanEagle для поиска тунца, и использовала местных производителей досок для серфинга как свою базу снабжения. Теперь она находится в центре усилий Boeing по созданию БПЛА, которые включает автономный вертолет A160T и беспилотный боевой самолет Phantom Ray.

Этот быстро растущий незанятый рынок также привлек и Northrop Grumman, который приобрел у маленькой компанией Swift Engineering смешанную производственную линию крыльев/фюзеляжей и лицензию на один из проектов. BAE Systems приобрели маленького производителя Advanced Ceramics Research с перспективами завоевания американского рынка.

Еще неизвестно, могут ли традиционные гиганты авиационного рынка поддержать быстрые инновации и низкую цену — факторы свойственные этому рынку. Ситуацию ухудшают армейские снабженцы которые до недавнего времени действовали довольно консервативно. Джон Лангфорд, президент компании Aurora Flight, верит, что прогресс армейского проекта по созданию беспилотного аппарата Tier 2 может доказать усилия Министерства Обороны по нормализации ситуации с приобретением БПЛА.

Опыт разработки обычных самолётов традиционными корпорациями оказывается не столь сильным преимуществом на рынке беспилотных систем. К примеру, успех компании Rockwell Collins в этой области полностью связан с созданием авиационной радиоэлектроники с чистого листа, и не засовыванием обычных систем в беспилотный самолет.

Поскольку рынок беспилотных самолётов пока находится на стадии становления, промышленная база все еще находится на стадии подсобных мастерских. Сегодня на рынке представлены аппараты третьего поколения, и это - первое поколение, которое превратилось в основную тенденцию. Современные системы имеют корни как в любительских авиационных моделях, так и среди обычных самолётов.

Многие системы современных беспилотных аппаратов перенесены с обычных самолетов и вертолётов, однако у примеру современные сенсорные системы специально разрабатываются в зависимости от преимуществ и ограничений определенных аппаратов. Пример - РЛС для обнаружения целей через листву деревьев Forester, созданный компанией Syracuse Research для управления перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ США (DARPA) и устанавливаемым на вертолёт A160T.

Forester использует в своих интересах продолжительное время полёта беспилотного вертолета, большую высоту и управление на малых скоростях полёта, чтобы отследить людей, двигающихся под прикрытием деревьев. Однако РЛС с радиусом действия в 50 км. и весом в 190 килограмм, включая большую антенну. Так что для установки на меньший аппарат MQ-8B Fire Scout армии пришлось разработать 25 ГГц радар Artemis с уменьшением дальности до 15 км. с соответствующим снижением веса до 45 килограмм. Artemis является радиолокатором с синтезированной апертурой, отслеживающий движущиеся цели и проникающий сквозь листву.

Ещё одна разработка в этой области, радар тактической разведки замаскированных целей (Tracer) созданный компанией Lockheed Martin для армейского MQ-1C Sky Warrior должен быть проверен этим летом на Predator B принадлежащему NASA. Это одна из нескольких программ, развивающих радары, которые дополняют электрооптические/инфракрасные датчики. Другой проект легкий радар, научно-исследовательская работа малого бизнеса продемонстрировавшая сенсор, весящий всего 0,3 кг, разработанный, чтобы дать армейскому AAI RQ-7 Shadow радиолокатор с синтезированной апертурой с возможностью засекать движущиеся цели.

Использование беспилотных самолетов в Ираке и Афганистане произвело жадный аппетит к полномасштабному видео, выдвигая на первый план некоторые из ограничений сегодняшних электрооптических/инфракрасных датчиков в плане разрешения и поля обзора. ВВС планирует решить некоторые проблемы выпустив модуль воздушного наблюдения с широким полем обзора Gorgon Stare для MQ-9 Reaper. Это обеспечит целых 12 видео глаза на самолет. Чуть позже компания BAE Systems предоставит армии гигапиксельный оптический сенсор Argus-IS, который будет испытан на вертолёте A160T. Эта камера обеспечит по крайней мере 65 видео потоков.

Однако у полномасштабного видео есть свои пределы. Невозможно снимать всё и отправлять оператору. Вам попросту не хватит полосы пропускания. Необходима обработка видео непосредственно на месте, особенно в аппаратах которые находятся в воздухе довольно таки долгое время. Беспилотные системы способные продолжительное время находится в воздухе будут хорошим инструментом для разведки, правда необходимы ещё аналитики способные к перекапыванию тысяч часов сохраненного видео.

Двигательные установки - другая область, где беспилотная промышленность является инновационной и ещё незрелой. Большинство использующихся двигателей взяты с обычных самолётов или возникает на не авиационных рынках. Усилия по разработке эффективных двигателей для тяжелого топлива, жгущие JP-8 — топливо которое вооруженные силы предпочитают по логистическим причинам, оказалось проблематичным, особенно для маленьких воздушных аппаратов, нуждающихся в легких силовых установках.

«Вопрос не в технологии, а в экономической обоснованности, — рассказывает Лангфорд. — Компания Athena была создана из соображений, что никто не сделал хорошую систему управления полетом. Кто-то должен сделать для двигателей то, что Athena делает для средств управления полетом». Имеется потребность в хороших двигателях для тяжелого топлива мощностью меньше 120 лошадиных сил, и Aurora, активно рассматривает эту область. Однако проблема заключается в том, что этот двигатель нужен только в строительстве БПЛА.

Потребность в двигателе для БПЛА направила поиск в различных направлениях. Для больших самолетов с продолжительным временем полёта, таких как Qinetiq Zephyr, ответом бы были фотоэлементы и передовые батареи. Если продолжительность полёта должна быть больше трех месяцев, как в планах DARPA с ее программой Vulture, то комбинация из солнечных батарей и топливных элементов в регенеративной энергетической системе похожа на потенциальное решение.

Жидкий водород, как полагают, хорошо пойдёт для высотных аппаратов, Aurora и Boeing уже проверяют это топливо в измененном автомобильном двигателе Форда. Компания AeroVironment строит Global Observer, который будет использовать жидкий водород в двигателе внутреннего сгорания, чтобы крутить генератор, приводящий в движение четыре электромотора. Цель — полёт на высоте 20 000 метров продолжительностью в неделю.

В секторе маленьких аппаратов топливные элементы предлагают резко расширять продолжительность полёта запускаемых вручную аппаратов, приводящимися в движение аккумуляторами. К примеру, Protonex заключила контракт, чтобы оснастить широко используемые Raven B и Puma AE гибридным топливными элементами что обещает повысить продолжительность полёта этих платформ в четыре раза. Департамент военно-морских исследований планирует запустить экспериментальный тактический беспилотный аппарат с продолжительностью полёта в 24 часа на основе топливных элементов.

Сегодня электрическая установка выдаёт один, два киловатта, что достаточно чтобы поднять небольшой БПЛА в воздух. В будущем эта мощность должна увеличится. Имеется также потенциал для того, чтобы распределить энергоустановку по всему самолету, вместо того, чтобы иметь один большой модуль. Aurora экспериментирует с таким распределением в своём опытном образце Excaliber, который комбинирует ориентируемый турбореактивный двигатель с питаемым от батарей вентилятором в кольцевом обтекателе для вертикального взлета и приземления.

«Я думаю, мы увидим намного больше электрических двигательных установок. Это может подхлестнуть развитие авиации», - считает Вос. Преимущество электрического двигателя в быстро развивающемся коммерческом рынке электроники в технике сильных токов и автомобилей, технология, которая может быть повторно использована в космических проектах. Также имеется долгосрочный потенциал в высокотемпературных полупроводниковых двигателях в качестве альтернативы турбинным двигателям в больших беспилотных самолетах.

Другая проблема, стоящая перед традиционными производителями авиационной техники, является ожиданием низких цен, установленных появляющейся беспилотной промышленностью. «Это другая ценовая категория. Мы продемонстрировали, что мы можем дать намного больше за те же самые доллары, размеры и мощность чем традиционные самолеты», - рассказывает Вос.

«Это не просто борьба беспилотного подхода с пилотируемым, это - новый рынок. Мы можем начать с чистого листа, не долго размышляя о наследования и без тех же самых барьеров рынка. [И] усильте последние технологии, чтобы предложить новую цену и значительно улучшенные функциональные возможности».

В конце концов прогресс в разработке беспилотных самолетах принесёт пользу обычной авиации. «Нужен стратегический толчок, чтобы превратить беспилотный в пилотируемый», - считает Вос. К этому ведёт и разработка автономных средств управления полетом устойчивых к повреждениям, которые могут использоваться для улучшения безопасности обычных самолетов.

Их видение воздушной системы следующего поколения заключается в системе, в которой все самолеты, как беспилотные, так и пилотируемые, имеют систему идентификации и летают точно по заданным четырехмерными траекториям. Ключ к этому снижение стоимости авиационной радиоэлектроники и установка её на всё что летает, включая даже маркировку больших птиц.

Сильное увеличение автоматизации является ключом ко многим долгосрочным планам вооруженных сил относительно беспилотных самолетов, и это не непреодолимая проблема.

По материалам aviation week