1. Армия США извлекает уроки из продолжающегося конфликта на Украине, чтобы подготовиться к новой эре космических войн
«Война на Украине дала нам суровое предупреждение: характер войны меняется», — сказал полковник Принстон Райт, менеджер по возможностям в космосе и на больших высотах Командования по космической и противоракетной обороне сухопутных войск США (SMDC).
Райт выступил во время панельной дискуссии 6 августа 2024 года на конференции по космической и противоракетной обороне в Хантсвилле, штат Алабама.
Конфликт в Украине послужил яркой демонстрацией современных возможностей радиоэлектронной борьбы, поскольку развертывание Россией систем глушения и других разрушительных технологий предлагает отрезвляющий обзор будущих боевых сценариев.
Военные планировщики США теперь ожидают, что соперничающие державы будут применять схожую тактику в будущих конфликтах, потенциально оставляя американские силы в среде электронного противостояния, где надежная спутниковая связь и навигация больше не гарантированы.
Американские военные также заинтересованы в передовых технологиях, таких как тактические лазеры для нарушения работы спутников наблюдения противника, что может оказаться решающим фактором в лишении противников преимуществ космической разведки.
«Жестокий и сложный характер этого конфликта продемонстрировал, что традиционные способы ведения войны дополняются — а в некоторых случаях и вытесняются — новыми технологиями и стратегиями», — сказал Райт.
Двойная стратегия
Будучи крупнейшим потребителем спутниковых услуг в вооруженных силах США, армия в значительной степени полагается на космические активы для критически важных функций, включая связь, навигацию, прогнозирование погоды и раннее обнаружение запуска ракет. Эта зависимость привела к двухстороннему подходу в космической стратегии армии.
С одной стороны, служба планирует работать с другими видами вооруженных сил, чтобы разработать тактику и технологии для защиты спутниковых сигналов США от потенциальных сбоев, обеспечивая постоянный доступ к этим жизненно важным ресурсам во время конфликтов.
С другой стороны, армия также изучает наступательные возможности, которые потенциально могут лишить противников доступа к их собственным спутниковым сетям во время войны.
Райт указал на недавние руководящие указания армии о роли космоса в наземной войне, в которых основное внимание уделяется двум основным целям: интеграции космических возможностей в операции сухопутных войск и разработке способов перехвата космических средств противника.
Армия также рассматривает такие концепции, как использование высотных платформ — беспилотников или воздушных шаров, — оснащенных глушителями для подавления сигналов навигационных спутников противника.
Идея использования высотных аэростатов или дирижаблей в военных целях не нова, но недавно она вновь обрела интерес после создания Космических сил США и последующей перестройки владения спутниками и их эксплуатации. Поскольку Космические силы теперь отвечают за приобретение спутников, армия изучает более экономически эффективные альтернативы, такие как дирижабли для развертывания датчиков или оборудования для глушения.
Райт подчеркнул необходимость сотрудничества с промышленностью и академическими кругами по ряду космических технологий, определенных Центром передового опыта SMDC . Это включает разработку систем, которые могут эффективно работать в различных театрах военных действий, от Европы до Индо-Тихоокеанского региона и даже Арктики.
В своем документе «Space Vision», опубликованном ранее в 2024 году, армия впервые открыто выразила заинтересованность в разработке наступательных возможностей, которые могли бы потенциально лишить противников доступа к их спутникам наблюдения во время конфликтов. Эта позиция, по-видимому, возникла под влиянием Тихоокеанского командования армии, которое было движущей силой организации «многопрофильных» оперативных групп. Эти экспериментальные подразделения предназначены для оснащения асимметричным или нетрадиционным оружием и тактикой, направленной на противодействие преимуществам противостоящей силы в войне.
2. США и их союзники укрепляют связи между космосом и обороной
Исследовательская группа RAND, чья цель — найти способы решения проблем государственной политики в Соединенных Штатах и сделать сообщества более безопасными, здоровыми и богатыми, опубликовала 24 июня 2024 года отчет под названием «Растущая толерантность Китая к риску в космосе». Это было подробное исследование, использующее открытую информацию из оборонного сектора Китая.
Неудивительно, что США и Китай пристально следят за тем, что делают друг друга в космосе. В конце концов, эти страны являются участниками новой космической гонки: соревнования за звание доминирующей космической державы в мире. Безусловно, верно, что Китай, несмотря на то, что на протяжении десятилетий является космической державой, в последние годы наращивает свои оборонительные усилия, достигнув значительного прогресса в ряде связанных с космосом областей, таких как спутниковая связь, навигация, наблюдение за Землей, пилотируемые космические полеты и космическая наука. Недавняя и успешная посадка модуля на темной стороне Луны является тому подтверждением. А США создали Космические силы США и Агентство космической обороны США, или SDA, — явные признаки того, как он понимает роль космоса в современном мире.
Темпы прогресса Китая были быстрыми. Недавно Элеанор Олкотт, китайский технологический корреспондент Financial Times, сказала, что Китай сосредоточен на новых рубежах: глубокое море, полюса и дальний космос. Си Цзиньпин сказал в 2021 году, что космическая мощь — это «вечная мечта» Китая. Космическая станция страны, Тяньгун, была построена и запущена со скоростью, которую Олкотт называет «необычайной». Таким образом, Пекин действительно показывает, чего можно достичь в отношении космоса, где есть амбиции, энергия и инвестиции.
Отличие этой космической гонки от ее предшественницы времен Холодной войны не ограничивается участниками. Мы видим два разных подхода к частному сектору.
Китай, по большей части, продвигает свои космические амбиции из Пекина централизованным образом. Крупные космические организации являются государственными и управляются государством.
США и Европа, напротив, опираются на динамичность, разнообразие и инновации частных космических технологий и аэрокосмического сектора, где компании работают на переднем крае таких областей, как оптическая связь, наблюдение за Землей и радиолокация с синтезированной апертурой. Примечательно, что все эти области имеют как оборонное применение, так и гражданское и коммерческое применение.
Это настоящий культурный сдвиг. Отчасти из-за прискорбного начала войны на Украине и на Ближнем Востоке оборонные бюджеты растут, и возобладало более прагматичное отношение к роли космической отрасли в национальной обороне.
На практике это означает, что правительства на Западе (несовершенное, но все еще полезное описание) имеют сильный стимул видеть процветание частного космического сектора. Когда есть устойчивые, щедрые инвестиции в коммерческий космос, предприниматели могут вводить новшества, компании на стадии роста могут масштабироваться, а технологии двойного назначения — коммерческие технологии с военным применением — могут быть разработаны.
Одним из ключевых примеров такой технологии является наблюдение за Землей. Наблюдение за Землей обеспечивает точную, полученную со спутника информацию для морского наблюдения, разведки, картографирования и других функций, которые абсолютно необходимы для любой современной армии.
Другим примером является оптическая связь, передача данных с помощью лазера, которая дополняет обычную радиотехнологию, отправляя информацию со скоростью более чем в 1000 раз быстрее и таким образом, что из-за уникальных свойств лазерного света ее практически невозможно обнаружить, перехватить или заглушить.
Такая технология бесценна в зоне боевых действий.
3. Космические силы США расширят сеть спутников ПРО на средней околоземной орбите
Космические силы США инициировали новую фазу своей программы спутниковой противоракетной обороны. 9 августа 2024 года Командование космических систем опубликовало «запрос на предложения по прототипам», приглашая поставщиков представить проекты спутников, известных как Missile Track Custody Epoch 2, что ознаменовало вторую фазу программы Космических сил по разработке сети слежения за ракетами на средней околоземной орбите (MEO).
Программа Epoch 2 строится на основе Epoch 1 — первой версии среднеорбитальной системы предупреждения и слежения за ракетами, создаваемой компанией Millennium Space Systems, запуск которой запланирован на конец 2026 — начало 2027 года. Компания Raytheon была выбрана для строительства трех спутников Epoch 1, но ее контракт был расторгнут из-за проблем со стоимостью и графиком работ.
Космические силы ищут предложения по прототипам для Epoch 2, чтобы иметь возможность тестировать и изучать новые технологии, прежде чем приступать к полномасштабному производству.
Ожидается, что программа Missile Track Custody потребует значительных инвестиций, при этом Космические силы прогнозируют бюджет в размере около 6 миллиардов долларов на период 2025-2029 годов для разработки и закупки до 18 спутников. Эти спутники будут оптически связаны для обеспечения непрерывного наблюдения и отслеживания ракетных угроз.
Спутники слежения за ракетами предназначены для обнаружения и мониторинга запуска и траектории полета потенциальных угроз. Эти спутники используют передовые датчики для определения тепловых сигнатур запусков ракет и отслеживания их траекторий, предоставляя данные раннего оповещения и нацеливания для систем обороны.
Представители Космических сил заявили, что спутники MEO обладают преимуществами по сравнению с датчиками как на более низких орбитах, так и на геостационарных орбитах для постоянного отслеживания угроз следующего поколения, таких как гиперзвуковые планирующие аппараты, которые представляют собой уникальные проблемы из-за своей скорости, маневренности и слабых тепловых сигнатур.
Спутниковая группировка MEO разработана как компонент многоорбитальной архитектуры противоракетной обороны Министерства обороны . Этот многоуровневый подход включает в себя низкоорбитальный уровень распространенных спутников слежения, а также геосинхронные и высокоэллиптические спутники, которые обеспечивают постоянное покрытие.
4. Офис FutureG Министерства обороны США внедряет и тестирует возможности 5G для военных операций
Управление Министерства обороны США, отвечающее за исследования и разработку беспроводных возможностей следующего поколения, реализует несколько проектов, направленных на предоставление бойцам доступа к средствам связи на базе 5G — от улучшения наблюдения на базах в Африке до тестирования технологии с союзниками по НАТО.
С момента перевода в Главное информационное управление Министерства обороны США в 2023 году офис FutureG в Пентагоне работал над расширением масштабов предыдущих усилий по исследованию и тестированию возможностей 5G и беспроводных сетей будущего поколения. Поскольку офис рассматривает развертывание 5G, Том Рондо, главный директор FutureG в Пентагоне, подчеркнул, что использование возможностей, разработанных в ходе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, и проведение реальных экспериментов является ключом к успешному внедрению.
«Все дело в представителях и опыте переноса этих вещей из лаборатории в реальный мир, в понимании ограничений, в понимании сложностей этих радиосистем», — сказал Рондо 7 августа 2024 года во время интервью на конференции и выставке «Новые технологии для обороны», организованной NDIA.
Пентагон в прошлом проводил ряд экспериментов в области связи следующего поколения. В 2020 году министерство заключило контракты с несколькими поставщиками на создание испытательных проектов 5G и FutureG на различных военных базах по всей территории США, каждый из которых оценивал свой способ использования технологии военными, например, с помощью умных складов и совместного использования спектра.
В 2023 году офис также запустил пилотные проекты по технологии открытых сетей радиодоступа (O-RAN) на других объектах с целью сотрудничества с компаниями для понимания того, как внедрять открытые сети и подходы открытого программного обеспечения к беспроводной связи.
Рондо сказал, что к концу 2024 года офис FutureG планирует добавить возможности 5G на вышках наблюдения за защитой сил на трех базах Африканского командования США, расположенных в Восточной Африке. Вышки, изготовленные оборонной технологической компанией Anduril и профинансированные Пентагоном, были построены с использованием тактических радиостанций и не имеют собственных возможностей 5G, то есть у них более низкие скорость передачи данных, разрешение и частота кадров, отметил он.
Говоря о сотрудничестве, Рондо сказал: «Мы работали с Anduril и говорили: «Вот почему важно перейти на 5G из-за этих дополнительных функций»».
«В течение последнего года мы фактически финансировали исполнителей, чтобы они улучшили их так, чтобы теперь у нас было видео высокой четкости с высокой частотой кадров», — добавил он. «Это может быть разницей между опознанием человека, держащего ребенка, и человека, держащего АК-47».
По словам Рондо, автономные вышки обеспечивают полное периферийное покрытие баз, а AFRICOM вскоре также задействует беспилотный летательный аппарат, чтобы расширить диапазон своей ситуационной осведомленности за пределы стационарного объекта.
Офис FutureG также будет участвовать в многонациональном эксперименте 5G в лагере Адажи в Латвии с партнерами по НАТО осенью 2024 года, сказал Рондо. Один из крупнейших полигонов в Балтии, Адажи, уже был модернизирован с помощью технологий 5G компанией Latvia Mobile Telecom для тестирования технологии для военных приложений, и тем самым продвигая общий рынок 5G, объяснил он.
«Теперь у нас есть Латвия, Эстония, конечно, силы США, Испания, Норвегия и Швеция, а также Национальная гвардия ВВС Мичигана, которые являются частью этого эксперимента, который мы собираемся провести», — сказал Рондо. «Давайте перенесем это в реальный мир. Давайте перенесем это на полигон, где повсюду происходят кинетические операции. Это многому научит нас о ценностном предложении этих технологий».
Он добавил, что эксперимент должен привести к «миниатюрной версии» Combined Joint All-Domain Command and Control (CJADC2). Инициатива Пентагона направлена на объединение потоков данных из всех военных служб США и международных союзников и партнеров для обеспечения лучшего и более быстрого принятия решений.
По словам Рондо, хотя в настоящее время офис FutureG напрямую не участвует в работе, он по-прежнему периодически общается с должностными лицами департамента, возглавляющими CJADC2.
«Работая над этим с НАТО и с Объединенным штабом, мы показываем, что взаимодействие на сетевом уровне достигнуто», — отметил он. «С 5G в качестве базовой сети, с высокой пропускной способностью и улучшенными функциями безопасности, над которыми мы работали, все это теперь возможно».
Он добавил, что целью предстоящих учений будет обеспечение взаимодействия на уровне данных и обеспечение интеграции заинтересованных сторон с новыми уровнями данных, разработанными Объединенным штабом и Главным управлением по цифровому и искусственному интеллекту.
5. Прямой доступ к современным сигналам диапазона L5 может на порядок повысить устойчивость к помехам
По мере того, как война становится все более высокотехнологичной, а миллиарды долларов продолжают инвестироваться в интеллектуальное оружие, в обороноспособности Америки появилась ахиллесова пята — 50-летний сигнал GPS L1.
Помехи GPS L1 происходят в зонах конфликтов по всему миру и мешают даже самому передовому оружию на поле боя. На Украине российские войска глушат американское оружие, включая беспилотники и ракеты, которые полагаются на GPS.
Вмешательство в работу GPS также происходит в других зонах конфликта на Ближнем Востоке и вокруг них .
Однако больше всего беспокоят опасения военных экспертов США относительно устойчивости GPS в случае любой потенциальной эскалации Китая вокруг Тайваня.
Распространенность помех GPS отчасти объясняется зависимостью Америки от устаревшей технологии GPS, которая может быть легко скомпрометирована нашими противниками. Впервые изобретенные более 50 лет назад, эти первоначальные сигналы GPS – известные как L1 – сыграли важную роль в предоставлении этой технологии миллиардам людей по всему миру. Однако разработка новых и более совершенных сигналов – особенно в диапазоне L5 – сделала эти устаревшие сигналы устаревшими.
Современные сигналы L5-диапазона чище, качественнее и транслируются с большей мощностью, используя более широкую полосу пропускания — все эти атрибуты повышают устойчивость к помехам. Кроме того, они включают усиление кодирования и исправление ошибок, что повышает их устойчивость к многолучевым помехам.
Однако, несмотря на то, что эти превосходные сигналы передаются со спутников на протяжении последнего десятилетия, диапазон L5 не используется в полной мере в американских современных технологических устройствах, в том числе и тех, которые используются на поле боя.
В настоящее время большинство гражданских и некоторые военные устройства США используют гибридные или двухчастотные сигналы, то есть комбинацию L1 и L5. Теоретически, обновление с L1 до двухчастотного должно улучшить производительность, но реальность такова, что наши устройства по-прежнему в подавляющем большинстве полагаются на устаревшие сигналы L1, даже в гибридной системе.
Это связано с тем, что двухчастотные процессоры, включая те, которые совместимы с L5, должны получить сигнал L1 перед доступом к L5. Это означает, что, несмотря на использование современных сигналов GPS L5, современные устройства ограничены устаревшими сигналами L1 и уязвимостями, которые с ними связаны. В настоящее время, если такие устройства теряют сигнал L1, они редко могут получить и осуществлять навигацию только по L5. В зоне конфликта это может быть разницей между успехом миссии и ее провалом.
В то время как американские военные используют свой собственный выделенный сигнал GPS, известный как M Code, многие союзники не могут получить доступ к этим сигналам. То же самое касается и многих военных подрядчиков, на которых полагаются в таких важных услугах, как логистика и цепочки поставок. Сторонние подрядчики и владельцы и операторы американской национальной критической инфраструктуры (энергетика, железные дороги, порты, авиация и т. д.) не имеют доступа к секретным военным приемникам и полностью полагаются на гражданские сигналы GPS — те же самые сигналы, которые глушатся в зонах конфликтов по всему миру. Любое предположение о том, что военные не подвержены помехам в гражданских сигналах GPS, просто неверно.
Последние достижения в области технологий могут снизить зависимость США от сигналов L1, обеспечивая при этом решение с низкими затратами SWaP (пространство, вес и энергопотребление), которое повышает производительность GPS, надежность и, что наиболее важно, безопасность.
Разработчик технологии GPS, компания oneNav, успешно разработала L5-direct ™ — новую категорию продуктов GPS, способную напрямую получать и отслеживать сигналы диапазона L5 без предварительного получения сигнала L1.
Преимущества прямого получения сигналов L5 огромны, особенно для разработчиков оборонных технологий. Эти сигналы обеспечивают превосходную производительность в труднопроходимых районах, таких как городские каньоны и лесистые регионы, и транслируются с 46 спутников, эксплуатируемых США и их союзниками, обеспечивая более чем достаточный глобальный охват.
Самое главное, что эти сигналы в 30 раз сложнее глушить и вмешиваться в них по сравнению с оригинальным L1. Это означает, что эти современные сигналы будут иметь значительно меньший радиус помех при столкновении с будущими глушительными передачами L5 — по сути, создавая гораздо меньшую цель для противников, которым можно попытаться помешать, что потребует примерно в 20 раз больше мощности для глушения той же области.
Многочисленные полевые исследования в условиях GPS-оспариваемых сред подтверждают устойчивость сигналов L5. В апреле 2024 года, полевое исследование , проведенное oneNav вблизи польско-российской границы, сравнило производительность сигналов L1 и L5 в районах с частыми помехами GPS. В то время как исследователи наблюдали широко распространенное глушение сигналов L1 по всему региону, от Финляндии до Турции, сигналы, которые напрямую получили диапазон L5, продемонстрировали устойчивость к глушению L1.
Эта технология также может использоваться в отраслях, где системы GPS подвергаются атакам, например, в авиации, где эксплуатационные и финансовые ставки помех GPS огромны.
Проверенная на практике технология L5-direct™ компании oneNav в настоящее время доступна для оценки и интеграции партнерами США -разработчиками микросхем и совместима с широким спектром устройств оборонной техники, включая беспилотники, артиллерийские снаряды и портативные радиостанции, а также с персональными устройствами определения местоположения, такими как умные часы, маломощные трекеры и многое другое.
6. Армия выделила 2 миллиарда долларов для разработки радаров на замену Patriot
Поскольку армия США приступила к созданию многоуровневой системы обороны для защиты ключевых мест, таких как Гуам, от воздушных угроз, она официально заключила дорогостоящий первоначальный контракт на производство ключевого компонента этого плана: нового 360-градусного радара, получившего название Система противовоздушной и противоракетной обороны нижнего уровня (LTAMDS).
Эти системы, предназначенные для замены нынешних радаров Patriot, станут первыми производственными единицами, развернутыми примерно через шесть лет после того, как правительство США выбрало компанию Raytheon, которая теперь принадлежит материнской компании RTX, для поставки шести серийных репрезентативных единиц для испытаний и других оценочных мероприятий. Несмотря на то, что дуэт столкнулся с техническими проблемами с этими первоначальными устройствами LTAMDS, что привело к задержке производства, 31 июля 2024 года служба объявила, что выделяет компании чуть больше 2 миллиардов долларов на начало начального производства по низким ценам на неопределенное количество радаров. Этих долларов, добавили в армии, хватит до конца ноября 2028 года.
В объявлении о контракте отмечается, что деньги на радары LTAMDS также поступают от продаж военной продукции за рубежом в Польше. В сентябре 2023 года Варшава объявила о своем согласии купить 12 радаров, став первым международным заказчиком системы.
«Возможности LTAMDS повышают производительность датчиков/радаров, чтобы максимизировать возможности перехватчика Patriot Advanced Capability (PAC-3) Missile Segment Enhanced (MSE) для борьбы с угрозами», — написала служба в документах бюджетного запроса на 2025 финансовый год. Этот запрос на расходы, все еще находящийся в Конгрессе США, включает 517 миллионов долларов на покупку четырех радаров в 2025 году. Если текущий план армии будет реализован, она хочет закупить еще пять LTAMDS в 2026 году и еще несколько в 2027 году, а затем увеличить объем производства до восьми единиц в год в 2028 и 2029 годах, согласно бюджетным документам.
Руководители вооруженных сил в настоящее время стремятся модернизировать все силы, в том числе путем внедрения новой интегрированной архитектуры противовоздушной и противоракетной обороны, которую они могут развернуть за рубежом. Поскольку в последние годы напряженность в отношениях между Китаем и США возросла, Вашингтон стремится укрепить обороноспособность Гуама.
Ожидается, что LTAMDS обеспечит возможности обнаружения, наблюдения и управления огнем на нижнем уровне боевого пространства противоракетной обороны. Но новый радар — это лишь часть уравнения, призванного улучшить защиту территории США в Тихом океане.
Для этого Пентагон недавно сформировал новый офис совместной программы (JPO) под руководством главы Управления быстрых возможностей и критических технологий (RCCTO) генерал-лейтенанта Роберта Раша, который теперь одновременно возглавляет его.
JPO усердно работают совместно с такими ведомствами, как Агентство по противоракетной обороне и Агентство по противоракетной обороне и Агентство по противоракетной обороне. Управление армейской программы по ракетам и космосу.
Помимо развертывания радаров LTAMDS на Гуаме, разрабатываемый план также включает в себя новую армейскую систему командования и контроля, называемую Интегрированной системой боевого командования (IBCS), и систему Indirect Fire Protection Capability Increment 2 (IFPC Inc 2). Также были задействованы армейская система постоянного наблюдения на больших расстояниях (ALPS), система дистанционного управления перехватчиками Lockheed Martin-360 (RIG–360), радары Sentinel A3 и A4.
ВМС и ВВС также предоставляют технологии, в том числе ракетную систему Aegis Ashore.
Стремясь собрать как можно больше информации перед установкой системы на Гуаме, армия приступила к поэтапной комплексной кампании по огневым испытаниям. В 2023 году серия тестов была посвящена интеграции IBCS и LTAMDS. В 2024 году планируется добавить прототипы Dynetics IFPC Inc 2. Остальные возможности также будут включены в план испытаний, ведущий к достижению цели к 2027 году по созданию оперативной системы противовоздушной обороны, защищающей остров.
7. Армия США проведет испытания гиперскоростного снаряда для 155-мм артиллерийского орудия
По словам генерал-лейтенанта Роберта Раша, директора Управления быстрых возможностей и критических технологий, армия США планирует начать оценку гиперскоростного снаряда для артиллерийских систем в 2025 году.
Как сообщил Раш на симпозиуме по космической и противоракетной обороне, служба стремится использовать такую возможность в качестве потенциального боеприпаса для уничтожения обычных целей, а не использовать для той же миссии высококлассные ракеты.
Гиперскоростные снаряды «на порядок дешевле эквивалентных ракет», — сказал Раш, «но могут лететь очень быстро, приближаясь к цели».
По словам Раша, армия планирует создать прототип гиперскоростного снаряда в Центре передового опыта Fires в Форт-Силле, штат Оклахома, и потратит около трех лет на изучение физики стрельбы снарядом из 155-мм пушки.
«Мы должны учиться посредством тестирования», — сказал он. «На эту пушку воздействуют различные физические давления — величина силы, необходимая для выброса чего-либо с такой скоростью».
В рамках оценки армия также рассмотрит возможности автозагрузчика. Она также будет стремиться обеспечить надежную работу снаряда при его подключении к Интегрированной системе боевого управления, системе командования и управления, которая соединяет любой датчик и стрелка на поле боя.
«Ему придется сражаться в составе армейских формирований», — подчеркнул Раш.
По словам Раша, проект по разработке гиперскоростного снаряда для пушек в 2025 году перейдет из Управления стратегических возможностей в ведение армии.
«Мы сейчас тесно связаны с SCO», — сказал он. «Моя команда очень тесно сотрудничала с ними, чтобы понять, на каком этапе процесса разработки этой возможности они находятся».
Раш намерен подготовить эту возможность к эксплуатационным испытаниям в 2028 финансовом году.
8. Успешное испытание гиперзвуковой ракеты армией США открывает перспективы ее внедрения
Армия США сочла первое полное, сквозное летное испытание своей гиперзвуковой ракеты успешным, что приближает начало ее первоначальной подготовки к испытаниям, сообщил 8 августа 2024 года на симпозиуме по космической и противоракетной обороне генерал-лейтенант Роберт Раш, директор Управления быстрых возможностей и критических технологий.
«Мы действительно близки», — сказал Раш. «Я очень горжусь командой, потому что это важная возможность»,
Однако он предупредил, что предстоит провести еще больше испытаний, прежде чем будет принято какое-либо решение о будущем гиперзвуковой ракеты наземного базирования.
«Мы должны убедиться, что эта возможность работает. Если решение о ее внедрении принято, то на то есть реальные, серьезные причины, причины стратегического уровня, и нам нужно, чтобы она работала каждый раз», — сказал Раш.
Первое летное испытание ракеты промышленного производства, которое состоялось на Тихоокеанском ракетном полигоне на Гавайях в мае 2024 года, было долгожданным в рамках совместной программы разработки ВМС и армии США после серии неудачных или прерванных испытаний Common Hypersonic Glide Body.
Гиперзвуковое оружие способно летать быстрее 5 Маха и может маневрировать между различными высотами, что затрудняет его обнаружение. C-HGB состоит из боеголовки оружия, системы наведения, кабелей и теплового защитного экрана.
США вступают в гонку за создание возможностей и разработку систем защиты от гиперзвуковых ракет. Китай и Россия активно разрабатывают и испытывают гиперзвуковое оружие.
Раш подчеркнул, что программы разработки ракет обычно занимают около 10 лет, и хотя план по развертыванию первого подразделения гиперзвуковых ракет был отложен более чем на год , программа создания гиперзвукового оружия большой дальности находится всего на пятилетней отметке.
Армия США на протяжении многих лет сотрудничала с компанией Leidos’ Dynetics с целью создания промышленной базы для Common Hypersonic Glide Body, который будет использоваться как наземными службами, так и военно-морским флотом, поскольку отечественный частный сектор никогда не создавал гиперзвуковое оружие.
Служба также отдельно производила пусковые установки, грузовики, прицепы и центр боевых операций, необходимые для сборки первой батареи оружия. Lockheed Martin является интегратором систем оружия для гиперзвуковых возможностей армии, которые будут запускаться с мобильного грузовика.
Армия завершила поставку первой партии гиперзвукового оружия (за исключением комплексных боеприпасов) в 5-й батальон 3-го полка полевой артиллерии 17-й бригады полевой артиллерии I корпуса на объединенной базе Льюис-Маккорд в штате Вашингтон за два дня до крайнего срока сдачи в эксплуатацию в конце 2021 финансового года.
Первоначально планировалось провести обучение на оборудовании и получить эти снаряды осенью 2023 года, но из-за серии неудачных или прерванных испытаний эти сроки были сдвинуты еще дальше.
В 2023 году армии и флоту пришлось прервать летные испытания в марте, октябре и ноябре из-за проблем на полигоне, связанных не с самим снарядом, а с процессом подготовки ракеты к запуску.
Хотя Раш не смог предоставить подробную информацию о сроках принятия решений по программе, он сказал: «Мы прилагаем все усилия, чтобы быть уверенными в том, что как только мы закончим испытания, эта возможность окажется в руках солдат».
9. ВВС США испытали управляемую авиабомбу, уничтожающую корабли
В июле 2024 года Военно-воздушные силы США провели испытания новой управляемой авиабомбы, предназначенной для уничтожения кораблей. Бомбардировщик B-2 Spirit применил оружие, которое в Исследовательской лаборатории ВВС США называют QUICKSINK, по пустому грузовому судну в Мексиканском заливе, говорится в сообщении, опубликованном 8 августа 2024 года.
Полковник Мэтью Касперс, глава управления боеприпасов (AFRL) на авиабазе Эглин во Флориде, заявил, что эта технология позволит США защищать свои интересы, сохранять моря открытыми и «перехватывать инициативу над большими морскими районами».
ВВС разрабатывают QUICKSINK для усиления своих противокорабельных возможностей, которые будут иметь решающее значение в потенциальном конфликте с Китаем или другим крупным противником. Руководители обороны неоднократно заявляли, что главной проблемой для американских военных является Китай, который рассматривает островное государство Тайвань, с которой он должен воссоединиться, возможно, посредством быстрого вторжения.
Война против Китая, скорее всего, будет включать в себя ожесточенные морские сражения по всему Тихому океану, и ВВС надеются, что QUICKSINK станет еще одним оружием в их арсенале для противодействия китайскому флоту.
Программа QUICKSINK позволит ВВС модифицировать текущее или будущее оружие для поражения целей в море, которые являются как неподвижными, так и движущимися. В 2021 году AFRL начала испытывать концепцию.
AFRL не уточнила, какое оружие использовалось в июльском испытании по потоплению грузового судна под названием Monarch Countess. В предыдущем испытании в 2022 году для поражения судна-цели использовалась модифицированная управляемая по GPS бомба GBU-31 Joint Direct Attack Munitions (JDAM).
JDAM не работает самостоятельно, а использует стабилизаторы для управления по направлению к цели, в то время как скорость сбрасываемого самолета и гравитация обеспечивают скорость оружия.
В то время как ВВС надеются, что QUICKSINK будет иметь такой же эффект уничтожения кораблей, как и традиционная торпеда, это оружие не будет перемещаться под поверхностью воды к цели. Чиновники ВВС говорят, что QUICKSINK будет дешевле и гибче, чем тяжелые торпеды, и может быть выпущена с большинства боевых самолетов службы.
Управление боеприпасов AFRL сотрудничает с ВМС в рамках программы морского оружия с целью разработки оружия воздушного базирования, способного потопить вражеские корабли.
По данным AFRL, июльские испытания в Мексиканском заливе проводились отдельно от учений ВМС по затоплению с боевой стрельбой во время учений Rim of the Pacific (RIMPAC) в том же месяце.
Учения RIMPAC включали потопление двух списанных кораблей — десантного транспортного дока Dubuque и десантного корабля Tarawa — у берегов Гавайев. Эти корабли были поражены самолетами и кораблями из США, Австралии, Малайзии, Нидерландов и Южной Кореи, с использованием оружия, включавшего противокорабельную ракету большой дальности и ракету RGM-84 Harpoon.
10. Компания Anduril строит новый завод по оптимизации автономных систем и производства оружия для Пентагона
Компания Anduril, занимающаяся оборонными технологиями, намерена построить совершенно новый производственный объект, предназначенный для «гипермасштабного» производства автономных систем и оружия для Министерства обороны США, о чем компания объявила 8 августа 2024 года.
Новый завод, получивший название Arsenal-1, позволит Anduril производить «десятки тысяч» автономных систем, используя упрощенные, модульные и программно-определяемые методы проектирования и производства, которые обычно не используются традиционными подрядчиками в сфере обороны, заявил Крис Броуз, главный стратегический директор Anduril, во время встречи с журналистами.
По словам Броуза, сосредоточившись на дальнобойных, живучих платформах с большей полезной нагрузкой, которые могут действовать в Индо-Тихоокеанском регионе, компания надеется, что Arsenal-1 улучшит возможности США по быстрому масштабированию и развертыванию систем для текущих и будущих конфликтов.
«Мы сможем предоставить то, о чем правительство просило годами, а именно достаточный запас оборонных возможностей, которые действительно способны обеспечивать сдерживание, которые способны адаптироваться к новым технологиям и угрозам по мере их развития, которые будут производиться массово теми способами, которые, как мы давно знаем, нам нужны», — сказал он.
После окончания Холодной войны оборонная промышленная база США была консолидирована в несколько компаний, которые производят очень изысканные военные системы для Министерства обороны. Но поскольку Пентагон готовится к крупномасштабному конфликту в Индо-Тихоокеанском регионе, спрос на новые оборонные возможности значительно опережает возможности Америки по их производству — проблема, которая подчеркивается по мере продолжения войны на Украине.
«Мы изо всех сил пытаемся сделать элементарные вещи, например, заменить Stinger и Javelin, и это как детская версия проблемы», — сказал Броуз. «Если посмотреть на версию этой проблемы от Indo-Pacom — где, опять же, военные игры годами предполагали, что у нас закончатся критически важные боеприпасы в первую неделю конфликта, — то замена таких систем занимает еще больше времени и становится еще сложнее».
Для решения этой проблемы Arsenal-1 позволит Anduril производить автономные системы, специально разработанные для простоты, модульности и массового производства. В результате компания должна иметь возможность легко модифицировать системы с новыми технологиями, чтобы соответствовать новым требованиям и возникающим угрозам, сказал он.
Anduril планирует использовать свою программную платформу, известную как Lattice, для производства систем в Arsenal-1. Технология дает компании «возможность начать с зрелой программной платформы, а затем создавать из нее модульное, производимое оружие, где мы можем контролировать, как все различные подсистемы взаимодействуют с общей платформой», добавил он.
Кроме того, компания планирует максимально использовать коммерческие отрасли. Это включает в себя коммерческие цепочки поставок, а также более общую рабочую силу, которая не обязательно будет специализироваться на обороне, но все же сможет создавать системы, сказал Броуз.
Традиционные программы вооружения часто определяются гиперспецифичными требованиями и включают в себя изысканные подсистемы, что затрудняет эффективное масштабирование их цепочек поставок и обеспечение массового производства, отметил Броуз.
«Как вы проектируете эти системы, чтобы использовать преимущества коммерческих поставок, коммерческих подсистем и более простых цепочек поставок везде, где это возможно? Это критически важная особенность дизайна», — сказал он.
Финансирование Arsenal-1 будет осуществляться из негосударственных источников. 8 августа 2024 года компания объявила, что получила $1,5 млрд от инвесторов на гипермасштабное оборонное производство, часть из которых будет выделена на новый производственный объект.
«Инвестиции Anduril в рамках серии F, проводимой совместно Founders Fund и Sands Capital, оценивают компанию в 14 миллиардов долларов и включают новых инвесторов Fidelity Management & Research Company, Counterpoint Global и Baillie Gifford, а также крупные инвестиции от существующих инвесторов, включая Altimeter и Franklin Templeton», — говорится в заявлении.
В настоящее время Anduril ищет потенциальные места в Соединенных Штатах для Arsenal-1, и компания ожидает объявить об открытии в ближайшие месяцы 2024 года. Организация намерена построить все системы, которые она уже разрабатывает, — за исключением энергетики из-за ее особых правил производства и безопасности, по словам Броуза.
Вероятно, объект будет включать в себя передовые производственные возможности, такие как цифровая инженерия и автоматизация, но Броуз подчеркнул, что Anduril не считает, что эти технологии сами по себе будут ключом к успеху Arsenal-1. Вместо этого компания намерена использовать новые инструменты там, где это имеет наибольший смысл в производственном процессе.
Тем не менее, Андурил видит неотъемлемую ценность в консолидации средств производства под одной крышей. В будущем компания надеется открыть дополнительные объекты Arsenal — как внутри страны, так и за рубежом, сказал Брозе.
«Географическая концентрация, размещение всего этого под одной крышей — вот что делает возможным такую гибкость и гипермасштабное производство, в то время как это просто недостижимо, когда все настолько географически раздроблено и индивидуализировано, как это происходит сегодня в оборонном производстве», — сказал он.
11. Армейский дальний конвертоплан переходит на следующий этап разработки
Будущие самолеты дальнего действия армии США переходят от разработки технологий к критической фазе разработки и производства, сообщила служба 2 августа 2025 года.
Программа Future Long-Range Assault Aircraft, или FLRAA, оценивается примерно в 70 миллиардов долларов на протяжении всего срока ее действия, включая зарубежные военные продажи, и призвана заменить примерно 2000 вертолетов общего назначения Black Hawk.
FLRAA не будет служить полноценной заменой существующих самолетов, но ожидается, что примерно в 2030 году он возьмет на себя роль Black Hawk, долгое время являвшегося рабочей лошадкой армии для доставки войск на поле боя и вокруг него.
Разработанный Textron Bell FLRAA прошел успешную предварительную проверку конструкции в апреле и Совет по проверке закупок армейских систем в июне.
«После проверки доступности FLRAA, технологической жизнеспособности, прогнозов угроз и рисков безопасности, проектирования, производства, эксплуатации и затрат Совет по обзору закупок армейских систем подтвердил, что все источники программных рисков были адекватно устранены на этом этапе программы», говорится в заявлении армии.
Теперь служба сможет предоставить Bell опцион на контракт, поскольку она вступает в фазу разработки и производства, которая в сочетании с этапами низкопроизводительного производства может стоить примерно 7 миллиардов долларов.
Textron Bell выиграла заявку армии на создание FLRAA в конце 2022 года после конкурса, в котором она и команда Sikorsky-Boeing в течение нескольких лет летали на демонстраторах технологий, чтобы оценить возможности самолетов и снизить риски для будущей программы.
Первоначальный блок программы FLRAA уже был отложен на один год из-за протестов материнской компании Sikorsky, Lockheed Martin, по поводу выбора службой усовершенствованной конструкции конвертоплана Textron Bell. В конструкции Сикорского и Боинга использовались соосные лопасти несущего винта.
Счетная палата правительства отклонила протест Lockheed в апреле 2023 года.
Армия теперь оснастит первое подразделение этой возможностью в 2031 финансовом году. Ограниченное пользовательское испытание ожидается где-то в период с 2027 по 2028 финансовый год.
Достижение этапа разработки и производства является «важным шагом для FLRAA и демонстрирует приверженность армии нашему высшему приоритету модернизации авиации», — заявил в заявлении Дуг Буш, руководитель отдела закупок армии. «FLRAA предоставит будущим армиям возможности штурмовой и медицинской эвакуации, значительно увеличив скорость, дальность и выносливость».
Нынешний парк вертолетов армии будет неспособен удовлетворить будущие требования к расстоянию в таких местах, как Индо-Тихоокеанский театр военных действий. Служба хочет, чтобы FLRAA был способен преодолевать примерно 2440 морских миль (или 2810 миль) без дозаправки, но при этом был достаточно маневренным, чтобы маневрировать войсками в опасных горячих точках.
«Поля сражений будущего потребуют расширенных манёвров, способности поддерживать и обеспечивать командование и контроль на огромных расстояниях и, конечно же, эвакуировать наших раненых», — заявил в своем заявлении генерал-майор Мак МакКарри, командующий Центром передового опыта армейской авиации. «Все это относится как к обычным силам, так и к силам специальных операций. Обладая примерно вдвое большей дальностью и вдвое большей скоростью, FLRAA обеспечивает непревзойденную боевую мощь Объединенным силам».
Присуждение контракта в 2022 году включает девять вариантов — переход на этап инженерных и производственных разработок означает, что армия воспользуется первым вариантом, согласно которому Bell предоставит детальный проект самолета и построит шесть прототипов.
Ожидается, что первый самолет на этом этапе полетит в воздух в 2026 году, а начальное производство малотоннажных самолетов планируется начать в 2028 году.
«Армия продолжит пересматривать и уточнять график по мере необходимости, исходя из заключенного контракта и последних программных мероприятий», — отмечается в заявлении.
Программа FLRAA с самого начала установила стандарт цифрового проектирования и позволила ускорить разработку технологий и проектирование.
«Использование цифрового проектирования в качестве ключевой части нашего подхода «медленно, чтобы идти быстро» помогло ускорить программу за счет инвестиций в предварительную разработку требований», — сказал полковник Джеффри Покетт, менеджер проекта FLRAA службы.
12. Платформа кодирования и сжатия видео, поставленная в армию США компанией Reticulate Micro
Поставщик оборонных коммуникаций Reticulate Micro 5 августа 2024 года объявил о завершении поставки своего первого государственного заказа на VAST, передовую платформу кодирования и сжатия видео, созданную для работы практически в любой сети на тактическом уровне.
Согласно объявлению компании, армия США выбрала платформу VAST из-за ее сверхнизкой задержки, высокой безопасности, низкого SWaP-C (размер, вес, мощность и стоимость), а также передовой технологии кодирования и сжатия, которая позволяет военным пользователям передавать видео по транспортным потокам, которые ранее считались невозможными.
Компания описывает VAST как решение, которое может доставлять высококачественное видео в средах со сверхнизкой пропускной способностью с минимально возможной задержкой без необходимости использования графического процессора или серверов, а также обеспечивает прямую потоковую передачу практически в любом распространенном формате доставки и поддерживает потоковую передачу на такой высокой скорости, как 8k или всего 10 кбит/с.
13. Стратегическая интеграция беспилотных авиационных систем
Беспилотные авиационные системы (БАС) меняют динамику современной войны, пишет обладатель Почетной медали и вице-президент AE Industrial Partners Флоран Гроберг.
Как показали конфликты на Ближнем Востоке и в Восточной Европе, беспилотные авиационные системы, или БПЛА, меняют динамику современной войны, становясь ключевой технологией наряду со связью в военных действиях.
В современных военных операциях БАС тесно интегрируются в тактику пехоты, используются новыми и творческими способами для разведки, используются для защиты передовых оперативных баз, используются для предоставления критически важных разведданных и развертываются для сбора данных. Поскольку БПЛА могут автономно действовать в опасных условиях и выполнять миссии высокого риска, они произвели революцию в военном деле, значительно повысив оперативную безопасность и расширив тактические возможности для сухопутных войск.
В ответ на историческое технологическое доминирование Китая на рынке БПЛА и на фоне быстрого развития технологий Конгресс предпринял шаги по стимулированию развития технологий, одновременно устраняя новые потенциальные опасности. Были приняты законодательные меры для поддержки развития отечественных возможностей БПЛА.
HR 2864, Закон C-CCP о дронах , требует включения оборудования, производимого Shenzhen Da-Jiang Innovations Sciences and Technologies Company Limited (DJI Technologies), крупнейшим в мире производителем дронов, в список оборудования Федеральной комиссии по связи, которое представляет собой риск для национальной безопасности США.
Угроза китайского прогресса
DJI и Autel, обе китайские компании, контролируют более 90% мирового рынка дронов. В середине-конце 2000-х годов субсидирование цен позволило DJI быстро проникнуть на мировые рынки , в том числе в США и страны НАТО, в ущерб отечественным производителям.
Повсеместное распространение и ценовые преимущества китайских дронов нарушили зарубежные рынки, одновременно создав уязвимости в безопасности в таких чувствительных областях, как критическая инфраструктура, военные базы и городское наблюдение. Появились сообщения о том, что данные с дронов китайского производства передаются обратно на серверы в Китае, что вызывает обеспокоенность по поводу шпионажа и безопасности данных. Сотрудничество Китая с Россией по расширению возможностей производства российских беспилотных летательных аппаратов также может стать еще одним вызовом для США и НАТО.
Контрмеры и инвестиции США
В этих условиях обеспечение превосходства БАС Запада на поле боя будет зависеть от успеха усилий по укреплению внутреннего потенциала, увеличению инвестиций в НИОКР и разработке передовых технологий, которые могут конкурировать с технологиями, производимыми Китаем, и превосходить их.
Министерство обороны США инициировало несколько программ для поддержки американских производителей БПЛА и поддержки развития безопасной и надежной цепочки поставок критически важных компонентов.
Между тем, частные компании, такие как Anduril, Shield AI и Edge Autonomy, лидируют в разработке новых решений для БПЛА, специально разработанных для оборонных приложений. Эти новаторы не только разрабатывают передовые технологии, но и защищают свою продукцию от иностранного влияния и угроз безопасности данных, производя на берегу критически важные компоненты, такие как камеры, подвесы, контроллеры полета и радиоприемники.
Частный капитал может способствовать этим усилиям за счет стратегических инвестиций в инновационные компании и технологии, стимулируя рост отечественных инноваций в сфере БПЛА. Более того, поддерживая усилия этих компаний по развитию производственных процессов на суше и созданию безопасных цепочек поставок, частные инвестиции могут помочь снизить зависимость от иностранных источников и повысить национальную безопасность.
Поэтому крайне важно инвестировать в разработку и внедрение критически важных технологий и киберинструментов для истребителей, которые будут необходимы для ускорения отечественной разработки и развертывания БАС.
Доктрина, обучение и стандарты безопасности
Хотя многое происходит на фронте производства, нам также необходимо учитывать влияние БАС на военные операции, что потребует значительных корректировок. Военная доктрина должна будет продолжать развиваться, включая новую тактику, методы и процедуры ведения огня и маневров при поддержке БАС. Следуя примеру специальных операций в этой области, новые протоколы необходимо будет быстро передать обычным силам.
Программы обучения также должны измениться, чтобы сосредоточиться на оперативных навыках, необходимых для управления парком БПЛА, интерпретации данных в реальном времени и интеграции разведывательных данных БПЛА в более широкий оперативный контекст. Это обучение должно включать этические соображения, связанные с нарушением конфиденциальности и правилами взаимодействия в условиях, где гражданское население часто подвергается риску.
Перспективы
Инновации в области искусственного интеллекта, машинного обучения и автономных операций, несомненно, еще больше расширят возможности БПЛА, сделав их более эффективными и универсальными. ИИ призван сыграть значительную роль в будущем БАС, позволяя дронам выполнять сложные задачи с минимальным вмешательством человека и адаптироваться к динамичной боевой среде, улучшая их способность обнаруживать угрозы и реагировать на них. Автономные операции снизят нагрузку на людей-операторов, что позволит более эффективно и результативно выполнять миссии.
Вскоре мы также можем ожидать появления БПЛА с расширенной дальностью действия, улучшенными функциями скрытности и расширенными возможностями полезной нагрузки. Интеграция БАС с другими новыми технологиями, такими как дополненная реальность и инструменты кибервойны, также создаст новые тактические возможности и проблемы.
Интеграция БАС с ИИ также позволит сухопутным войскам повысить осведомленность о ситуации, а также улучшить координацию и принятие решений на местах. Аналогичным образом, инструменты кибервойны позволят БПЛА нарушать коммуникации и инфраструктуру противника, обеспечивая стратегическое преимущество в современных конфликтах.
Поскольку технология БПЛА продолжает развиваться, а отечественное производство дронов расширяется, для военных и промышленных лидеров крайне важно внимательно следить за угрозами, одновременно создавая предпринимательскую среду, которая отдает приоритет постоянным инновациям, тщательному обучению и адаптации доктрин. Благодаря сотрудничеству потенциал БАС может быть полностью реализован, гарантируя, что военные операции будут максимально эффективными и действенными, одновременно сводя к минимуму риски для комбатантов и гражданского населения.
14. Интеграция надежных гибридных источников энергии и электропитания в военные БПЛА
Будущие беспилотные летательные аппараты (БПЛА), используемые военными, потребуют полностью интегрированных, более маневренных нетрадиционных систем вооружения и брони, таких как электромагнитное оружие и системы оружия направленной энергии.
Для удовлетворения этих требований гибридные источники энергии и энергосистемы в настоящее время являются лучшей альтернативой для удовлетворения потребности в двигательной установке, непрерывной вспомогательной энергии и импульсной мощности для вооружения и эксплуатации БПЛА. Разработка этого оружия и технологий развивается быстрыми темпами и сегодня может быть продемонстрирована в большом масштабе, но они также должны включать в себя надежные источники энергии и источники питания, способные работать в суровых условиях и в тандеме с экстремальным оружием.
В платформе боевого беспилотного летательного аппарата (БПЛА) источником питания в первую очередь является система накопления энергии, состоящая из современных аккумуляторов и высоковольтных конденсаторов. Источник питания должен отвечать требованиям мобильности, летальности и живучести, а также использоваться для командования, управления, связи, компьютеров, разведки, наблюдения и рекогносцировки (C4ISR).
Спрос на электроэнергию становится еще более сложным, когда потребление энергии должно обеспечиваться исключительно за счет систем хранения энергии в течение длительного диапазона и периодов времени. Электропитание должно осуществляться в двух формах: непрерывном для мобильности и импульсном для оружия направленной энергии. В зависимости от размера и веса БПЛА, постоянная потребность в электроэнергии может варьироваться от нескольких десятков до нескольких сотен киловатт (кВт), обеспечиваемых основной аккумуляторной системой. Потребность в импульсной мощности может варьироваться от нескольких до сотен мегаватт (МВт) в зависимости от нагрузок и частоты повторений. Кроме того, для импульсных силовых нагрузок требуются сети формирования импульсов (PFN), что налагает дополнительную нагрузку на интеграцию с собственными требованиями к пространству.
Поскольку электроэнергия используется для непрерывных нагрузок, таких как мобильность, и для импульсных нагрузок, таких как электрическое оружие, на борту БПЛА необходимо иметь общую систему управления питанием и энергией для распределения электроэнергии между различными пользователями в соответствии с определенной стратегией приоритета.
Создание надежной энергосистемы, готовой к использованию в военных целях
Для разработки и интеграции различных компонентов боеготовой системы БПЛА важно учитывать критически важные и эффективные технологии, которые включают в себя современную высокотемпературную силовую электронику, высокую плотность энергии и высокую плотность мощности. аккумуляторы, высоковольтные конденсаторы и тяговые двигатели с высоким крутящим моментом. Эти компоненты и вспомогательные системы должны быть интегрированы с учетом потребностей в мощности, нагрузок и ограничений по размеру БПЛА.
Для достижения установленных целей по весу, объему и энергопотреблению необходимо преследовать агрессивные цели проектирования систем накопления энергии, а также связанной с ними силовой электроники, контроллеров двигателей, преобразователей, инверторов, а также системы терморегулирования. Еще одна агрессивная метрика необходима для сети формирования импульсов (PFN), которую необходимо оптимизировать и минимизировать для установки в БПЛА. Интеграция силовых преобразователей и PFN основана на использовании полупроводников с широкой запрещенной зоной, таких как SiC и GaN [карбид кремния и нитрид галлия]. Эти типы полупроводников позволяют инженерам создавать преобразователи, которые работают при высокой температуре, высокой частоте (от 50 до 100 кГц) и с более высоким КПД.
Для PFN еще одним важным технологическим компонентом является использование компактных, высокоэнергетических и высоковольтных разрядных конденсаторов, обеспечивающих плотность энергии более 2 Джоулей/см3. Конденсаторы высокой энергии в сочетании с твердотельными переключателями на основе SiC обеспечивают значительное снижение веса и объема PFN.
Требования к постоянному питанию
В боевом БПЛА есть два основных потребителя непрерывной энергии – мобильность и управление температурой – в дополнение к другим меньшим нагрузкам. Электроэнергия подается на большую часть подвижных и тепловых нагрузок от первичного двигателя — системы хранения аккумуляторов. Для оптимальной производительности мощность распределяется между конденсатором и батареей для обеспечения максимальной эффективности или импульсной мощности в соответствии с указанным рабочим циклом БПЛА.
Военные БПЛА должны быть способны работать в экстремальных условиях окружающей среды: от низких температур за Полярным кругом до сильной жары пустынь, а также в условиях пересеченной местности. Они должны выдерживать вибрации, удары и сильные скручивания, возникающие во время движения, и должны быть способны работать в течение длительного времени с минимальным обслуживанием или вообще без него. Будущие БПЛА должны быть легче, быстрее и более пригодными для развертывания, но в то же время более смертоносными и прочными. Эти ограничения вынуждают отходить от традиционных методов создания БПЛА. Поэтому новые технологии должны быть интегрированы для решения технических задач будущих транспортных средств.
Требования к импульсной мощности
Оружие направленной энергии (ОРЭ) — это электромагнитные системы, которые преобразуют электрическую энергию в излучаемую энергию, фокусируя ее на целях, чтобы нанести физический ущерб и нейтрализовать противников. К ним относятся лазеры высокой энергии (HEL), излучающие фотоны, и мощные микроволны (HPM), излучающие радиочастотные волны. Военные используют их для проецирования силы и комплексных оборонных задач. Эффективность ОРЭ измеряется их способностью надежно и точно фокусировать энергию на расстоянии, создавая контролируемые эффекты и измеримый ущерб или поражение миссии.
Интеграция мощных микроволновых устройств (HPM) в БПЛА для поражения противостоящих автономных летательных аппаратов сопряжена с рядом сложных технических проблем.
Во-первых, существует проблема управления питанием: устройствам HPM требуется много энергии, и обеспечение компактного, легкого и эффективного источника питания в рамках ограниченной полезной нагрузки БПЛА имеет решающее значение. Интеграция также требует повышения защищенности: передовые системы управления температурным режимом рассеивают тепло, выделяемое устройствами HPM, гарантируя, что они не перегреются и не повредят другую бортовую электронику.
Во-вторых, точность прицеливания имеет первостепенное значение. Система HPM должна включать сложные системы слежения и наведения для точного захвата быстродвижущихся и потенциально уклончивых целей БПЛА. Это обновление включает в себя интеграцию усовершенствованных датчиков и алгоритмов для обнаружения и поражения целей в реальном времени. Более того, конструкторы должны учитывать сохранение устойчивости и маневренности БПЛА при развертывании системы HPM. Электромагнитное излучение устройства HPM может создавать помехи для собственной электроники и систем управления БПЛА, что требует применения надежных методов электромагнитного экранирования и изоляции. (Рисунок 1.)
Кроме того, решающее значение имеет рассмотрение потенциальных контрмер. Противоборствующие БПЛА могут использовать экранирование или другие меры защиты от атак HPM, что требует постоянного совершенствования технологии HPM для преодоления этой защиты.
Рекомендации по проектированию
Проектирование и интеграция источников питания и систем хранения энергии для военного БПЛА, оснащенного системой DEW, требует тщательного планирования и учета множества факторов для обеспечения эффективности, надежности и эксплуатационной эффективности. Гибридная электрическая платформа является наиболее подходящим типом для использования электроэнергии как при непрерывных, так и при импульсных нагрузках. Хотя управление питанием и его распределение между обоими типами нагрузок возможно в рамках гибридной архитектуры, сложность интеграции может оказаться сложной и во многом зависит от характеристик импульсной нагрузки.
Преимущества повышения надежности систем электропитания и хранения энергии включают в себя:
Увеличенная дальность/продолжительность: Высокопроизводительные энергосистемы позволяют военным БПЛА работать на увеличенных дальностях и в течение длительного времени без необходимости частой подзарядки. Этот потенциал повышает стратегическую мобильность и выносливость вооруженных сил, позволяя им проводить операции в отдаленных или суровых условиях в течение более длительных периодов времени.
Возможность интеграции передовой технологической полезной нагрузки. Надежные и высокопроизводительные энергетические системы позволяют интегрировать передовую полезную нагрузку в оборонные платформы, которые включают в себя не только БПЛА, но и системы DEW, мощные радары и средства электронного противодействия.
Борьба с суровыми электромагнитными условиями. Системы оборонных БПЛА часто подвергаются воздействию суровых электромагнитных условий, которые могут создавать помехи чувствительной электронике. Высококачественные системы электропитания со встроенными механизмами фильтрации и защиты от электромагнитных помех гарантируют, что критическое оборудование остается невосприимчивым к внешним электромагнитным помехам, сохраняя работоспособность в агрессивной электромагнитной среде.
Гибкость/масштабируемость. Современные оборонные операции требуют гибких и масштабируемых энергетических решений, которые могут адаптироваться к меняющимся требованиям миссий и оперативной среде. Правильно спроектированная и надежная система питания обеспечивает возможность модульной конструкции и масштабируемости, что обеспечивает легкую интеграцию в широкий спектр платформ и приложений оборонных БПЛА.
Прочная конструкция требует сбалансированного подхода
Проектирование и интеграция источников питания и систем хранения энергии для военных БПЛА с системами DEW требует сбалансированного подхода, который учитывает высокие требования к мощности, строгую надежность и эксплуатационную гибкость.
Интеграция гибридных источников энергии и высокопроизводительных источников питания в военные БПЛА — это задача проектирования, которая требует комплексного подхода для обеспечения эксплуатационной эффективности, надежности и результативности миссии. Ключевые соображения должны включать оптимизацию плотности энергии и соотношения мощности к весу, которые имеют решающее значение для увеличения продолжительности полета и увеличения грузоподъемности. Используя передовые аккумуляторные технологии наряду с конденсаторами, разработчики могут достичь баланса между устойчивой выходной мощностью и способностью реагировать на сценарии пикового спроса. Кроме того, интеграция сложных систем управления энергопотреблением необходима для беспрепятственной координации различных источников энергии, гарантируя, что БПЛА может автономно переключаться между ними или комбинировать их для поддержания оптимальной производительности в стрессовых, изменяющихся условиях эксплуатации.
Кроме того, надежность и отказоустойчивость систем энергоснабжения должны быть приоритетными, чтобы они могли противостоять суровым условиям и потенциально враждебным условиям, типичным для военных операций. Это включает в себя использование надежных решений по управлению температурным режимом для предотвращения перегрева и обеспечения соответствия всех компонентов строгим военным стандартам по ударопрочности, вибрации и электромагнитной совместимости. В процессе интеграции также следует подчеркнуть модульность и простоту обслуживания, позволяющие быстро выполнять ремонт и модернизацию на месте. Поскольку эти БПЛА часто развертываются в отдаленных и враждебных районах, возможность быстрой замены или обслуживания энергетических компонентов может иметь решающее значение для успеха миссии.
В конечном итоге успешная интеграция гибридных источников энергии и высокопроизводительных источников питания не только повысит эксплуатационные возможности военных БПЛА, но и даст войскам значительное стратегическое преимущество за счет повышения надежности, универсальности и выносливости.
15. Морская электроника сталкивается с серьезными проблемами применения
Передовая электроника занимает центральное место в боеготовности любого современного военного корабля. От критически важных приложений, таких как наведение, радар и связь, до базового функционального мониторинга и управления, электронная инфраструктура морских судов должна оставаться в рабочем состоянии в течение длительного времени развертывания в некоторых из самых суровых условий на планете.
Защита чувствительного электронного оборудования может стать серьезной проблемой для инженеров-конструкторов военно-морского флота. При выборе подходящих корпусов для морской электроники необходимо учитывать и смягчать широкий спектр факторов окружающей среды. Эти факторы можно разбить на три основные категории: механические факторы, электрические и электромагнитные факторы и экологические факторы. Проектировщики также сталкиваются с теми же рутинными проблемами, которые встречаются в приложениях наземной электроники, включая контроль физического доступа, управление температурным режимом, распределение питания, а также прокладку и организацию кабелей. Хотя каждое применение уникально, существуют некоторые общие способы преодолеть эти препятствия и обеспечить круглосуточную защиту и круглосуточную доступность критически важных военно-морских электронных систем.
Стандарты на судовое оборудование
Министерство обороны США (DoD) ведет полный список стандартов для оборудования, используемого в военных целях. Выбирая оборудование, соответствующее этим стандартам, инженеры-проектировщики могут гарантировать, что готовые коммерческие решения уже соответствуют минимальным требованиям для защиты критически важных систем. Некоторые стандарты непосредственно решают проблемы, возникающие в корабельных электронных приложениях, и на них часто ссылаются при проектировании корпусов для военно-морских судов:
MIL-DTL-901E: Этот стандарт заменяет MIL-S-901D, который был стандартом Министерства обороны США для испытаний на механический удар с 1989 по 2017 год. Новый стандарт 901E определяет критерии испытаний для испытаний на ударную нагрузку, чтобы гарантировать, что корпуса могут выдерживать суровые морские условия. в условиях эксплуатации и морских боевых действий, защищая критически важное оборудование, когда надежность наиболее необходима. Одним из ключевых дополнений к 901E является включение нового «испытания на ударную нагрузку, имитирующего палубу» в дополнение к испытаниям на механический удар и воздействие на баржу, указанным в 901D.
MIL-STD-167-1A: Испытание на механическую вибрацию корабельного оборудования гарантирует надежную работу корпуса и электроники внутри при воздействии вибрации от обычных морских источников, включая вибрацию двигателя в широком диапазоне частот.
MIL-STD-461G: испытания на электромагнитную совместимость (ЭМС) гарантируют, что корпус обеспечивает защиту от внешних электромагнитных помех (электромагнитных помех), а также эффективное сдерживание излучений, возникающих внутри шкафа. Излучаемые и линейные излучения потенциально могут передавать данные, которые могут быть перехвачены и использованы злоумышленниками, что делает обязательным эффективное электрическое экранирование для чувствительного коммуникационного оборудования. В некоторых приложениях требуется защита, превышающая MIL-STD-461G, вплоть до защиты сигнала уровня TEMPEST (спецификация правительства США по защите от кражи данных посредством перехвата электромагнитного излучения).
MIL-STD-810E: Испытание в соляном тумане дает уверенность в том, что оборудование внутри корпуса будет защищено от потенциально опасной коррозии, вызванной воздействием соленого воздуха во время длительного пребывания в море. В то время как корпуса, расположенные на верхних палубах, чаще всего подвергаются воздействию морских брызг и дождя и должны быть размещены в защищенных от атмосферных воздействий корпусах, электроника, расположенная под палубой, также может быть повреждена из-за воздействия атмосферной соли. Использование подпалубных шкафов, проверенных на соответствие требованиям 810E по соляному туману, гарантирует, что критически важная электроника не будет подвергаться воздействию солености, присутствующей в окружающем воздухе судна.
В дополнение к стандартам, перечисленным выше, Министерство обороны публикует десятки стандартов, касающихся конкретных условий окружающей среды при применении на судах. Поскольку все приложения различны, очень важно обеспечить соответствие полному набору стандартов, отвечающих уникальным требованиям конкретной установки.
Каждое приложение уникально
Стандартные испытания могут помочь вам быть уверенными в том, что при проектировании корпуса электронного оборудования были учтены типичные опасности. Однако очень немногие корабельные приложения идентичны, и стандарты не могут учесть все возможные условия, с которыми может столкнуться корабль. Помимо выбора корпусов, соответствующих вышеуказанным тестам, инженеры-конструкторы могут получить выгоду от модульных, масштабируемых и настраиваемых решений, но основанных на общей архитектуре платформы. Это гарантирует доступность COTS-компонентов, в то же время позволяя модифицировать корпус в соответствии с конкретными потребностями приложения.
Общие модификации корпуса электроники включают в себя:
Специальное гашение вибрации и изоляция
Модифицированные панели ввода-вывода и кабельных вводов.
Решения для активного и пассивного охлаждения
Надежное распределение мощности
Физические и электронные системы контроля доступа
Сертификация TEMPEST для конфиденциальной связи
ЭМС-экранирование
Системы пожаротушения
Управление и организация кабелей
Многие из этих уникальных требований применения требуют специализированного проектирования в процессе проектирования, чтобы обеспечить надежность электроники в суровых условиях. Анализ методом конечных элементов должен быть выполнен для всех корпусов, установленных на виброизоляторах, чтобы обеспечить надежную работу и соответствующие допуски под нагрузкой.
Расширенное тепловое моделирование становится все более необходимым для обеспечения надлежащего охлаждения электроники, поскольку все больше вычислительных мощностей используется в приложениях с ограниченным пространством. Даже простые соображения, такие как зазор по радиусу изгиба кабелей внутри корпуса, могут вызвать серьезные проблемы при установке, если их не учесть в процессе проектирования.
Поскольку каждое приложение уникально, начиная с легко модифицируемой платформы корпуса COTS, можно сократить время на перепроектирование и повысить устойчивость цепочки поставок, одновременно повышая уверенность в том, что электроника подготовлена к любой среде, с которой судно сталкивается в море.
Установка надежного управления температурным режимом
В дополнение к физическим и экологическим требованиям, предусмотренным стандартами MIL, современные шкафы для электроники требуют надежных систем управления температурным режимом. Внедрение передовых систем видения и наведения, автономных платформ, искусственного интеллекта (ИИ) и передовых систем радиоэлектронной борьбы (РЭБ) в обороне требует высокоскоростного и высокодоступного вычислительного оборудования. При этом выделяется значительное количество тепла, часто с более высокой плотностью, чем раньше.
Традиционные методы охлаждения, такие как конвекция и принудительная подача воздуха, часто недостаточны для того, чтобы справиться с такой возросшей тепловой нагрузкой.
Конструкторам все чаще приходится полагаться на полный набор систем охлаждения, от конвекции до жидкостного охлаждения, чтобы успешно использовать современную военно-морскую электронику:
Конвекция: подходит для охлаждения до 800 Вт на стойку, в зависимости от температуры окружающего воздуха. Требуются жалюзи или перфорация для обеспечения потока воздуха внутрь и наружу шкафа. Горячий отработанный воздух необходимо выводить за пределы компьютерного зала или активно охлаждать. Лучше всего работает в сочетании с кондиционером компьютерного зала для охлаждения окружающего воздуха и мониторинга условий окружающей среды.
Принудительная вентиляция: подходит для охлаждения до 2000 Вт на стойку, в зависимости от температуры окружающего воздуха. Требуются жалюзи или перфорация для обеспечения потока воздуха внутрь и наружу шкафа. Горячий отработанный воздух необходимо выводить за пределы компьютерного зала или активно охлаждать. Лучше всего работает в сочетании с кондиционером компьютерного зала для охлаждения окружающего воздуха и мониторинга условий окружающей среды.
Кондиционеры: подходят для охлаждения до 2600 Вт на стойку. Лучше всего подходит для применений, где окружающий воздух не охлаждается активно или имеет непостоянную температуру. Вытяжка горячего воздуха из кондиционера должна выводиться в сторону от компьютерного зала/стойки.
Жидкостное охлаждение: подходит для охлаждения до 45 000 Вт (45 кВт) на стойку. Жидкостное охлаждение может обеспечить чрезвычайно высокую плотность вычислений на стойку, оптимизируя пространство в компьютерном зале и уменьшая количество стоек, необходимых на судне. Холодный окружающий воздух не требуется, и система может работать по замкнутому контуру в герметичном шкафу. На судне требуется холодная вода, которая действует как охлаждающая жидкость в воздушно-водяном теплообменнике.
Качество и соответствие
Последним соображением является обеспечение соответствия требованиям DFARS к источникам финансирования и потоку проектов; Соответствие DFARS (Дополнению к правилам оборонных закупок) — это набор правил кибербезопасности, которым должны следовать оборонные подрядчики и поставщики, чтобы получить новые контракты Министерства обороны. При выборе партнера-поставщика инфраструктуры военно-морской электроники крайне важно обеспечить соблюдение всех соответствующих требований к качеству и выбору поставщиков.
Общие соображения поставщиков на рынке военно-морской электроникивключают в себя:
Соответствие требованиям DFARS по отслеживанию материалов.
Сертификация Международного регулирования торговли оружием (ITAR)
Сертификаты качества ISO и AS9100.
Надежная программа предотвращения появления поддельных деталей.
Процедуры проверки первого изделия
Программа управления жизненным циклом, гарантирующая, что после указания оборудование будет доступно и будет поддерживаться в течение всего срока действия программы.
Идти вперед
Обеспечение надежности и доступности корабельных электронных систем имеет решающее значение для боеготовности военно-морского флота. Хотя каждое приложение уникально, существует несколько способов, с помощью которых инженеры-проектировщики могут решать общие механические, электрические/электромагнитные и экологические проблемы при выборе корпусов для электроники для военно-морских кораблей. Обеспечение того, чтобы стойки для оборудования соответствовали соответствующим военным и государственным спецификациям, были проанализированы на предмет физических и тепловых характеристик, адаптированы к уникальным требованиям применения и были получены от поставщика с надежным контролем качества и опытом предоставления решений для военной электроники — все это обеспечивает душевное спокойствие, критически важное электронное оборудование способно выдерживать самые суровые условия эксплуатации на море.
