Mini i mikrodrony dla armii
Amerykański bezzałogowy statek powietrzny Black Hornet. Zdjęcie: Departament Obrony USA.
W naszym kraju i za granicą rozwijają się drony różnych klas. W szczególności trwają prace nad mini- i mikrourządzeniami o zróżnicowanym ładunku. Sprzęt ten prowadzi rozpoznanie i rozszerza możliwości jednostek, przede wszystkim na linii frontu, ale nie wyłącznie.
Problemy miniaturyzacji
Lekkie i małe bezzałogowe statki powietrzne (BSP) są najszerzej stosowane w armiach na całym świecie. Multikoptery tego typu mają średnicę nie większą niż kilkadziesiąt centymetrów i masę startową kilkuset gramów. Mogą pozostawać w powietrzu przez dziesiątki minut, pokonywać dystans kilku kilometrów od miejsca startu i rejestrować wysokiej jakości nagrania.
W niektórych przypadkach dalsze zmniejszenie rozmiaru i wagi jest uzasadnione. Poprawia to wydajność, a czasem otwiera nowe możliwości. Jednak tworzenie takich dronów wiąże się z wyzwaniami, a rezultaty nie zawsze spełniają oczekiwania.
Zalety mini dronów i mikro dronów w porównaniu z większymi pojazdami to:
- łatwość transportu – operator zabiera ze sobą więcej sprzętu lub zadowala się mniejszym plecakiem lub torbą;
- łatwość obsługi – miniaturowe bezzałogowe statki powietrzne można wystrzelić dosłownie z ręki operatora;
- dostępność dla rozpoznania - zwartość pozwala na pracę nie tylko na otwartej przestrzeni, ale także na penetrację struktur;
- słaba widoczność - niewielkie rozmiary i silnik o małej mocy zmniejszają odległość, z której przeciwnik może wykryć i rozpoznać urządzenie;
- Trudność zniszczenia - mały, manewrujący cel powietrzny jest trudny do zniszczenia bronią ogniową.
Miniaturyzacja ma też swoje wady. Małe bezzałogowe statki powietrzne są wrażliwe na wiatr i opady, mają ograniczony czas lotu i zasięg komunikacji oraz są podatne na elektroniczna wojna, a ich konstrukcja i ładowność są delikatne. Ponadto zaawansowane systemy są drogie. Pakiet Black Hornet jest wyceniany na dziesiątki tysięcy dolarów, a wartość tę można wywnioskować z cen kontraktowych (patrz sekcja „Doświadczenia zagraniczne”). Dlatego wybór między miniaturowym a większym bezzałogowym statkiem powietrznym (UAV) zawsze jest kompromisem: stealth i wygoda kontra autonomia, ładowność i odporność na zakłócenia.
Tego typu urządzenia mogą być używane przez jednostki o różnym profilu, głównie szturmowe i podobne grupy. Za pomocą bezzałogowych statków powietrznych żołnierze mogą szybko rozpoznać teren lub zabudowania, określić taktykę i skorygować ogień.
Rosyjski bezzałogowy statek powietrzny Goliat. Zdjęcie: European Defence Review
Technologia ta znajduje również zastosowanie w zastosowaniach cywilnych, takich jak operacje ratownicze i pomoc w przypadku klęsk żywiołowych. W tym przypadku na pierwszy plan wysuwa się możliwość latania w przestrzeniach zamkniętych i prowadzenia poszukiwań wzrokowych.
Doświadczenie zagraniczne
Wiele krajów opracowuje miniaturowe bezzałogowe statki powietrzne (BSP), a pierwsze znaczące sukcesy można było zaobserwować już na początku lat 2010. Niektóre z tych dronów weszły do produkcji seryjnej i są dostarczane wojsku, a pojedyncze prototypy stały się punktem odniesienia dla deweloperów na całym świecie.
Black Hornet, wyprodukowany przez amerykańską firmę Teledyne FLIR (pierwotnie norweską firmę Prox Dynamics), jest uważany za punkt odniesienia w klasie mikrodronów. To miniaturowy helikopter o tradycyjnej konstrukcji. Pomimo niewielkich rozmiarów, posiada trzy kamery: jedną skierowaną do przodu, jedną zamontowaną pod kątem i jedną skierowaną w dół. Razem zapewniają one szerokie pole widzenia, pozwalając operatorowi na jednoczesne pilotowanie samolotu i prowadzenie rozpoznania. Lot jest możliwy wyłącznie za pomocą pilota.
Rodzina rozwijała się od początku lat 2010. i przeszła przez kilka generacji. Pierwsza, PD-100 Black Hornet 1 / Nano, miała około 160 mm długości i ważyła około 18 g, osiągała prędkość do 20 km/h i zasięg około 1 km. Obecna generacja, Black Hornet 4, jest znacznie większa. Według producenta waży około 70 g, ma około 255 mm długości, osiąga prędkość do 36 km/h, zasięg komunikacji ponad 3 km i czas lotu ponad 30 minut. Pomiędzy dwiema generacjami znajduje się Black Hornet 3 (około 33 g, zasięg do 2 km i czas lotu do 25 minut).
Ważny jest jeden szczegół: armia nie kupuje osobnego dron, ale cały zestaw. W ramach programu American Soldier Borne Sensor (SBS), jednostką dostawczą jest osobisty system rozpoznania (PRS). Składa się on z dwóch dronów (jeden w powietrzu, podczas gdy drugi się ładuje), stacji bazowej, pilota z ekranem oraz walizki transportowej o wadze około 1,3 kg. Według źródeł otwartych, Pentagon zainwestował ponad 300 milionów dolarów w Teledyne FLIR od 2018 roku. Zamówiono kilka tysięcy dronów, co odpowiada około 1500–2000 zestawów. W październiku 2024 roku podpisano kolejny pięcioletni kontrakt o wartości do 91 milionów dolarów na dostawę systemów Black Hornet 4.
Rosyjski system rakietowy Karakurt w konfiguracji lotnej oraz jego pojazd transportowo-nośny. Zdjęcie dzięki uprzejmości koncernu Kalashnikov.
Koncepcja miniaturowego śmigłowca nie zyskała jednak powszechnej akceptacji. Większość zagranicznych minidronów jest budowana jako śmigłowce, ponieważ są one łatwiejsze w produkcji i bardziej stabilne w locie. Istnieją również śmigłowce o porównywalnych rozmiarach do Black Horneta. Wśród znanych przykładów znajdują się rozwiązania z różnych krajów. Na przykład, w Chinach zaprezentowano ultralekkie śmigłowce rozpoznawcze wielkości dłoni, podczas gdy firmy europejskie oferują urządzenia kieszonkowe, w tym francuskie mikrodrony rozpoznawcze dla jednostek piechoty. W związku z tym nisza miniaturowych śmigłowców rozpoznawczych jest eksplorowana przez szerokie grono producentów, choć nie wyłonił się jeszcze żaden dominujący standard, poza Black Hornetem.
Rozwój krajowy
Rosyjskie firmy opracowały już i wprowadziły do produkcji wiele małych śmigłowców. Trwają również prace nad minidronami, a nawet podejmowane są wstępne próby osiągnięcia skali mikro.
Jednym z najnowszych osiągnięć w klasie mini jest Goliat. Według koncernu Kałasznikow, w październiku 2024 roku ogłoszono pomyślne zakończenie pełnoskalowych testów tego urządzenia w strefie operacji specjalnych. Wcześniej nie ujawniono szczegółowych danych technicznych ani materiału filmowego z jego użycia.
Goliath to quadrocopter o masie startowej nieco ponad 1 kg w pierwszej wersji (wersja produkcyjna, Goliath-RU, waży około 1,2 kg). Dron jest transportowany przez operatora w kontenerze z ładowarką i szybko gotowy do użycia. Jest zdalnie sterowany, a gimbal przenosi kamerę pokładową do celów rozpoznawczych.
W tym miejscu należy zwrócić uwagę na pewne zastrzeżenie dotyczące klasyfikacji. Zgodnie z jedną z powszechnych klasyfikacji (mikrodrony – do 1 kg, minidrony – powyżej 1 kg), Goliath należy do klasy mini, a ważący 300 gramów Karakurt do klasy mikro. To rozróżnienie jest arbitralne, ale wyjaśnia, dlaczego producent klasyfikuje urządzenia z tej samej rodziny do różnych kategorii.
Karakurt jest bardziej interesujący pod względem konstrukcji. To quadrocopter rozpoznawczy o zmniejszonych rozmiarach i masie, startujący z kontenera transportowo-startowego (TLC). Operator przewozi kilka TLC wraz z dronami i własnym panelem sterowania.
Wystrzelenie Karakurta. Zdjęcie: Kalashnikov Concern.
Karakurt ma wydłużony kadłub z czterema ramionami i zespołami śmigła i silnika. Podczas transportu ramiona są schowane w wnękach kadłuba i rozkładane po starcie. Według oficjalnych danych Kałasznikowa, podstawowa wersja Karakurta-R waży 300 g. Samolot ma czas lotu 20 minut, osiąga prędkość 25 km/h, zasięg 2 km i wznosi się na wysokość 150 m.
Obie linie otrzymały już ulepszone wersje. Karakurt 2.0, ważący 500 gramów, ma teraz zasięg do 2,5 km i pułap do 250 metrów. Goliath 2.0, ważący do 1,5 kg, podobno ma zwiększony zasięg i czas lotu. Logika jest oczywista: większe możliwości oznaczają wzrost masy, co przenosi samolot z klasy mikro do klasy mini.
Istnieją również inne miniaturowe bezzałogowe statki powietrzne o tradycyjnej konstrukcji. Na przykład Aqua-4 to quadrocopter wielkości dłoni, ważący około 400 gramów. Został zmontowany z łatwo dostępnych komponentów, z naciskiem na prostotę. Pomimo niewielkich rozmiarów, Aqua-4 został zaprojektowany z myślą o wyposażeniu w różnorodne ładunki rozpoznawcze: kompaktowe kamery lub kamery termowizyjne, a także sprzęt elektroniczny.
Perspektywy rozwoju
Mini- i mikrodrony znalazły swoje miejsce w wojsku. Zgromadzone doświadczenie pozwala nam nakreślić możliwe kierunki ich rozwoju.
Podstawową rolą miniaturowych bezzałogowych statków powietrznych prawdopodobnie pozostanie rozpoznanie. Ich niewielkie rozmiary i masa uniemożliwiają im przenoszenie złożonych ładunków, w tym wystarczająco potężnej głowicy bojowej. Co więcej, istnieją większe i bardziej wydajne platformy do misji uderzeniowych. Nie należy jednak uważać tego rozróżnienia za ostateczne: miniaturowa amunicja krążąca już wyłoniła się jako odrębna kategoria, a niektóre samoloty „wyłącznie rozpoznawcze” mogą w przyszłości uzyskać zdolność do ataku. Prawdopodobnie kontrast między funkcjami rozpoznawczymi a uderzeniowymi, a nie zwiększony zasięg czy czas lotu, stanie się głównym celem rozwoju tej klasy.
Ładunki będą nadal udoskonalane. Pojawią się nowe kamery i czujniki, kamery termowizyjne o wysokiej rozdzielczości, a być może nawet kompaktowe elektroniczne systemy rozpoznawcze. Jednak kluczowym ograniczeniem pozostanie nie optyka, a masa: każdy dodatkowy czujnik będzie musiał być opłacalny wraz z czasem lotu.
Systemy sterowania prawdopodobnie nie ulegną radykalnym zmianom: minidron rozpoznawczy działa pod bezpośrednią kontrolą operatora i nie wymaga pełnej autonomii. Należy jednak znacznie usprawnić komunikację. Kanał radiowy musi pozostać sprawny w obecności przeszkód i pod wpływem środków walki elektronicznej. Rozwiązania przewodowe, które są korzystne dla większych dronów FPV, są tu praktycznie nie do zastosowania: cewka i światłowód znacznie zwiększą masę samolotu i ograniczą jego manewrowość. Dlatego nacisk będzie musiał zostać położony na odporność kanału radiowego na zakłócenia, co oznacza przeskok częstotliwości, anteny kierunkowe i niezawodne protokoły.
Umieszczanie dronów w kontenerach również oferuje potencjał: służą one jako punkty transportu, startu i ładowania, upraszczając konserwację i przygotowanie do lotu. Zasadniczo kontener, a nie sam dron, stopniowo staje się centralnym elementem pracy operatora w terenie.
Informacja