Протидія БПЛА-розвідникам FPV-перехоплювачами

Вступ

Повномасштабна російсько-українська війна триває вже третій рік поспіль та призвела до корінних змін у підходах до ведення війни. Постійно з’являються нові виклики, на які необхідно швидко реагувати протиборчим сторонам, а позиційний характер війни лише прискорює прогрес у сфері розробки та виробництва зброї.

Позитивна динаміка спостерігається у всіх категоріях: нові снаряди і ракети, БПЛА та інші безпілотні роботизовані комплекси, засоби РЕБ та РЕР, тощо. І ось, в цих умовах з’явився новий виклик: масове застосування БПЛА-розвідників тактичного рівня. Саме це забезпечує небачену раніше інформаційну обізнаність про дії противника. Ці невеликі літальні апарати оперативно здійснюють розвідку, як у тилу противника, так і на передовій, унеможливлюючи приховане пересування та накопичення військ. Цей клас техніки вже безпосередньо впливає на те, як протікають бойові дії на усьому фронті та певною мірою спричинив позиційний характер цієї війни.

Безпілотники, які 15 років тому навіть не розглядали як велику загрозу, тепер можуть стати причиною втрати десятків одиниць техніки, вертольота, що приземлився на місце підскоку чи цілого комплексу ПРО, вартістю у сотні мільйонів доларів. Як боротися з ними? Які є засоби? Яка ціна одного збиття і до чого тут FPV? Нумо розбиратися.

Проблема протидії дронам тактичного класу

Як багатьом уже відомо, БПЛА – це широкий спектр безпілотних апаратів різної маси та габаритів. За цими характеристиками їх поділяють на 4 основні класи: великі БПЛА HALE та MALE-класу, більш мініатюрні тактичні БПЛА та зовсім невеличкі вироби, зазвичай коптери.

Однією крайністю є БПЛА MALE-класу, такі як американський MQ-9 Reaper, турецький Bayraktar TB2, російський Оріон чи ще більші БПЛА HALE-класу. Такі дрони коштують мільйони доларів за одиницю, мають розмах крил більше 10 метрів та масу у сотні кілограм.

Враховуючи їх габарити та ЕПР відповідно, таким апаратам технічно можливо й більш аніж доцільно протидіяти за допомогою повноцінних винищувачів з ракетами класу “повітря-повітря” або ж ЗРК середнього й великого радіусу дії. Відбувається це ще по тій причині, що для розвідки таким БПЛА вистачить дистанції у декілька десятків кілометрів, щоб вести візуальне спостереження і бачити все як на долоні.

Іншою крайністю є зовсім мініатюрні дрони, представниками яких є різноманітні FPV-дрони. Їх основною перевагою та недоліком є дешевизна та простота конструкції. З одного боку, це дозволяє масовано застосувати згадані засоби, з іншого – ця дешевизна та простота негативно впливає на характеристики БПЛА. Найбільше від економії страждає бортова електроніка, внаслідок чого й падає завадостійкість дрона.

Тому основним засобом протидії таким виробам є використання систем РЕБ. Останнім часом їх було створено величезну кількість, а “окопний РЕБ” давно почав створювати проблеми для своїх же дронів, через що багато дронів просто втрачаються, не долетівши навіть до позицій противника.

Основною проблемою для протидії тактичним БПЛА-розвідникам, до яких ми можемо віднести українські БПЛА Лелека-100, Фурія, Shark чи російські Орлан-10, Zala та багато інших, є їхня посередність.

З одного боку, вони значно компактніші та дешевші уже згаданих БПЛА HALE та MALE-класу. Їх розмах крил зазвичай не перевищує кількох метрів, маса й кількох десятків кілограм, а вартість сотню тисяч доларів.

З іншого ж боку, їх вартість та габарити дозволяють встановити доволі потужні системи зв’язку та навігації, що забезпечують високу завадостійкість. Прикладом цього може слугувати російська завадостійка CRPA-антена супутникової навігації Комета-М на БПЛА Орлан-10.

Подібні антени роблять БПЛА майже невразливими для впливу більшості систем РЕБ. Виключенням можуть слугувати лише потужні системи типу української Буковелі AD. Проте, подібні комплекси РЕБ є дорогими, складними та нечисельними, тому говорити про масове їх застосування для прикриття від всюдисущих БПЛА-розвідників важко говорити.

Якщо авіація та ППО країни здатна забезпечити прикриття від БПЛА HALE та MALE-класу, а масовий “окопний” РЕБ – прикриття від мініатюрних дронів типу FPV, то прикриттям військ від БПЛА-розвідників тактичної ланки може й має займатися армійська ППО. Проте, загроза БПЛА містить ряд викликів, до яких її ніколи не готували:

• Поява такої безпрецедентної кількості повітряних цілей призвела до величезної потреби в перехоплювачах, навіть попри загальний ріст ефективності сучасних зенітних засобів. Перехоплювачів має бути багато, неймовірно багато.
• Широка географія використання БПЛА та можливість їх концентрованого використання на певних напрямках створюють необхідність у великій кількості безпосередньо зенітних комплексів.
• Типові цілі для комплексів армійської ППО сильно змінилися, відколи ж самі засоби протидії цього не зробили. У Холодну Війну вони мали боротися з великими цілями, які виділяють багато тепла (ворожою тактичною авіацією), а тепер їх основний противник – невеликі і "холодні" безпілотники. Зброя рідко здатна ефективно виконувати задачі, які не передбачалися під час її розробки.
• Новий рівень розвитку засобів розвідки та ураження призвів до того, що зенітні комплекси поблизу ЛБЗ постійно наражаються на значні ризики. Сучасні БПЛА та засоби РЕР здатні швидко виявити цілі, а наявні високоточні засоби ураження (від БПЛА-камікадзе типу Ленцета до тактичної балістичної ракети 9М723 Іскандер-М) здатні оперативно їх вразити. Відповідно, з’являється аж дві задачі: необхідно якимось чином забезпечити хоча б відносну безпеку зенітних систем поблизу фронту та збільшити кількість комплексів, задля компенсації неминучих втрат.

Традиційні способи вирішення проблеми

ЗРК

Основою армійської ППО були, є і будуть ЗРК. Ці системи уражають повітряні цілі зенітними ракетами. Саме ракети й дозволяють їм вражати широкий спектр цілей (з різними габаритами, швидкостями та іншими параметрами) на різних дистанціях та висотах. Проте, водночас ефективні й універсальні засоби ніколи не бувають дешевими. До того ж існують різні типи ракет. Головним чином вони відрізняються методом наведення, у ЗРК армійської ППО це зазвичай радіокерування або теплова ГСН (зустрічаються дещо частіше). Перший тип наведення є дешевим, проте поступається у надійності на граничних дальностях, тоді як умовні ПЗРК з ІЧ ГСН дорожчі, мають дальність 5-7 км і вразливі до теплових пасток, а іноді через погану теплову контрастність тактичних БПЛА взагалі не наводяться на них.

Звісно, існують спроби максимально здешевити протиракети. Прикладом цього можуть стати іспанський проект компанії Instalaza зі створення чогось на кшталт зенітної міні-ракети, створеної саме для протидії ворожим БПЛА. Вартість проєкту і яке фактичне фінансування на це виділить Міноборони Іспанії – не розкривається.

Імовірно, оборонне відомство Іспанії хоче отримати максимально дешеву малогабаритну зенітну ракету, вартість якої буде нижчою за будь-який БПЛА противника.

Наскільки це здешевлення ракет буде значним і як обмежить їх бойові спроможності – питання відкрите. Покаже лише практика, проте щось підказує, що або ракета буде значно коштовнішою, аніж це було заплановано, або ж її можливості будуть настільки обмежені, що про якусь високу ефективність в бою важко буде говорити. Чудес не буває.

Окрім цього, існують вже й робочі вироби за порівняно невеликі гроші. Прикладом цього може стати APKWS – модернізована 70-мм некерована ракета Hydra 70, яку оснащують модулем лазерного наведення. APKWS перетворює стандартну ракету з БЧ 4,5 кг у високоточну, недорогу, надзвукову ракету. Звісно, якщо вартість до 40 тисяч $ можна вважати невеликою. Дальність ураження цілей складає близько 3 км. У комплексі "Vampire" ця ракета використовується для знищення дронів. В Україні ця система активно застосовується для боротьби з російськими дронами-камікадзе Shahed-136. Відео зі збиттям неодноразово публікували ВМС. Отже, як ми писали вище – чудес не буває. Ця ракета – доволі якісне та недороге, проте нішеве рішення для протидії БПЛА через обмежену дальність застосування.

ЗГК

Після другої світової, у добу реактивної авіації, ЗГК поступилися своїм місцем більш актуальним на той момент ЗРК. Проте, здається, що їх час повертається, а роль у збройних конфліктах лише зростає. Боротьба проти повільних, низьколітаючих літальних апаратів знову зробила зенітну артилерію актуальною та дала їй друге життя.

Інколи видається, що артилерійські системи кращі за ракети через набагато нижчі витрати на знищення цілей і вищу доступність боєприпасів. Проте стосується це лише старих та примітивних систем, а їх використання в якості ППО є доволі складним, особливо проти доволі невеликих тактичних БПЛА. Наявні радянські зенітні гармати КС-19 та С-60 зазвичай використовують для ураження наземних цілей, а ЗУ-23-2 лише для ураження великих, повільних, маломаневрених і низьковисотних БПЛА типу Shahed, які значно габаритніші за будь-який БПЛА-розвідника тактичного класу.

Існують проміжні рішення по типу ЗСУ Gepard. Теоретично, її обладнання мало б дозволити автоматично вражати цілі по типу БПЛА-розвідника з достатньою точністю. Проте обмеження даної системи в дальності ураження цілей до 4 км, не надто велика їх загальна кількість, припинення виготовлення нових систем, а також вразливість до ворожих засобів ураження роблять цю систему не надто ефективною для використання поблизу лінії фронту.

Натомість сучасні високоефективні ЗГК є надзвичайно складним і технологічним продуктом. Прикладом цього може стати німецька система Skynex з програмованими боєприпасами.

Німецька компанія Rheinmetall виготовила дві системи протиповітряної оборони Skynex для України на замовлення німецького уряду в грудні 2022 року. Загальна вартість систем склала 180 мільйонів євро (193 мільйони доларів).

Однією з умов високої ефективності цього комплексу є програмовані боєприпаси. Саме вони дозволяють істотно підвищити імовірність ураження цілі та загалом скоротити використання БК. Заявляється, що середня вартість знищення безпілотника комплексом Skynex становить близько 4 000 євро.

Проте у таких комплексів є один значний недолік – система ППО Skynex має ефективну дальність дії 4000 метрів. Це значно зменшує тактичні можливості з використання цих комплексів.

Загалом, прикриття військ від БПЛА такими системами неможливе через їх дороговизну, складність, нечисельність та вразливість до ворожого вогню, що викликана їх доволі обмеженим радіусом дії.

Як цікаве рішення на перспективу, Міністерство оборони Японії виділило фінансування на розробку універсальної 155-мм гарматної системи для боротьби з ударними дронами. Відповідний документ було опубліковано на офіційному сайті Міністерства оборони Японії.

Одним з головних критеріїв при розробці є низька вартість пострілу, яка має бути меншою, ніж у ракетних ЗРК, що забезпечить можливість створити достатні резерви снарядів з радіопідривачами.

Наразі піднята головна проблема розробки, а саме створення певних алгоритмів для ефективного ураження дронів на великих дальностях та малих дистанціях, які мають становити від 5 до 15 км.

Теоретично, такі системи матимуть більший радіус дії, аніж колеги по класу меншого калібру, що значно зменшить перелік їх недоліків. Проте не важко здогадатися, що розробка такої системи займе роки і для України це поки не надто актуально.

Підсумовуючи, зенітні гарматні системи не можуть стати якоюсь панацеєю, але з їх допомогою можна якісно доповнити та значно розширити спроможності наземної ППО. Це перспективний напрямок, над яким також варто активно працювати, але розуміючи їхні природні обмеження та недоліки.

БПЛА-перехоплювачі та необхідний для їхньої роботи комплекс

Виникає логічне питання: а що ж робити? На кожну дію має існувати протидія, себто засіб протидії таким БПЛА має з’явитися. Тут ми повернемося до загальних ознак зенітних ракет та визначимо для себе значення слову “перехоплювач”. Логічно, що це виріб, який завдяки певному рушію, органам управління, набору навігаційного обладнання та бойовій частині здійснює ураження повітряної цілі. Користуючись принципом “клин клином вибивають” робимо припущення: можливо треба збивати безпілотники за допомогою інших безпілотників? І ось на сцену виходять FPV-дрони. Швидкі, дешеві, прості у виготовленні, масові. Серійні вироби з якісних деталей, з цифровим зв’язком та спеціалізованими БЧ створюють необхідну технічну базу для майбутніх експериментів. Що ж необхідно для перехоплення?

Почнімо безпосередньо з самого перехоплювача, в нашому випадку FPV-дрона. Сучасні коптери можуть розвивати швидкість наближену до 150+ км/год, що вже достатньо для того, щоб наблизитися до тактичного БПЛА. Вони оснащені відповідно оптикою, системами зв’язку та бойовою частиною. Оператору залишається наблизитися до умовного “Орлана” та зіткнутися з ним у “танці”. Однак єдина проблема – ініціація бойової частини. Для того, щоб вірогідність ураження ворожого БПЛА була достатньо високою і майже не залежала від вправності пілота, потрібно реалізувати щонайменше 2 рішення: машинний зір і дистанційний підрив БЧ. Перша технологія уже активно розвивається і навіть застосовується, хоч і порівняно обмежено. Щодо підривника, то пропонується очевидний варіант – LIDAR, тобто автоматичний підрив, який забезпечується командою з далекоміра. Такі пристрої також інтегруються та випробовуються. Інтеграція таких рішень, безумовно, призведе до зростання вартості FPV-дронів, але у порівнянні з ціною зенітних керованих ракет вони залишаються вигіднішими. Це щось на кшталт порівняння РПГ-7 та сучасного ПТРК типу Spike-LR, при тому, що “РПГ” не лише дешевший, але й придатний до збірки в порівняно примітивних умовах.

З перехоплювачем все зрозуміло: беремо дрон і ним збиваємо ворожий БПЛА. Але ж у будь-якому комплексі ППО має бути засіб виявлення ворожих цілей. Таким засобом зазвичай слугує радіолокаційна станція. Сучасні потужні РЛС чудово бачать тактичні безпілотники на дальності до 50 км, що вже говорити про граничну дальність виявлення. Проте коштують такі станції мільйони доларів. Потреби у настільки потужних РЛС у нас немає, під наші задачі чудово підійдуть станції з граничною дальністю виявлення цілей зазначеного типу в 30-50 км. Потреби відстежувати 20-40 цілей одночасно та підсвічувати їх у нас потреби також не має. Тому обійтися можна порівняно простою РЛС.

Підсумовуючи зазначимо, що РЛС необхідного нам класу українського чи західного виробництва існують та активно використовуються. Писати назви та вказувати виробників українських РЛС ми не будемо зі зрозумілих причин, але можемо сказати, що наявні радари дозволяють виявляти та відстежувати БПЛА типу Shahed-136 (Герань-2) на максимальній дистанції у 30 км і фіксувати рух інших типів безпілотників у режимі реального часу з затримкою у долі секунди. Такі характеристики дозволяють порівняно комфортно працювати поблизу ЛБЗ і виявляти безпілотники як на передньому краї, так і за ним.

Припустимо, що з виявленням цілей ми теж розібралися. Що ж тоді з самим процесом перехоплення та організацією управління ним? Найменшою ланкою такої “системи” ми назвемо взвод, до якого будуть входити 3-4 групи операторів FPV та РЛС. Кожна група матиме 1 авто, набір потрібного обладнання (антени, батареї, планшети, радіостанції) та певну кількість тих самих FPV-перехоплювачів. Розрахунки операторів будуть знаходитися на відстані кількох кілометрів від РЛС, як своєрідний захід безпеки. Перебуваючи на чергуванні, командир розрахунку у режимі реального часу бачить ворожий БПЛА. Він отримує вхідні дані про швидкість, висоту польоту, дистанцію і направляє на перехоплення FPV (при чому летить він у попередньо задану точку. Фактично, використовується метод співвідношення точок у просторі). Після цього оператор здійснює візуальне виявлення цілі та супроводжує її для остаточного зближення та захоплення. Далі знову спрацьовує автоматика: зближення, команда на підрив і вибух. Оператор на кожному етапі польоту контролює події і коригує роботу у випадку невдачі. Звичайно, він повинен бути добре натренований, але наявність надійного дрона, дистанційного підривника та машинного зору значно спрощує роботу і не потребує такого високого рівня пілотажу.

Як би це гарно не виглядало і не звучало, існують і абсолютно очікуванні проблеми. Перша й головна – РЕБ. Ця перешкода нікуди не зникла і ніколи вже не зникне. Використання цифрового каналу зв’язку дещо поліпшить ситуацію. Проте, враховуючи специфіку використання перехоплювачів, головною загрозою для них будуть порівняно потужні комплекси радіоелектронної боротьби. Найбільш поширений “окопний” РЕБ навряд чи стане критичною завадою. Іншою проблемою може стати дальність польоту та батарея. Маневр зближення, стеження та перехоплення безумовно займатимуть певний час, а на великій швидкості це забезпечуватиме відповідне тривале й значне навантаження на акумулятор.

Крім того, не варто забувати й про погодні умови і особливості нічного часу. Для роботи по умовним БПЛА вночі потрібно мати FPV з нічним баченням (такі дрони уже існують, питання лише у кількості та ціні). Проте, хто сказав, що ворожі розвідувальні БПЛА жодним чином не залежать від згаданих факторів?

Проте, наразі ми приймемо той факт, що переважна кількість тактичних безпілотників збиватиметься саме в світлу пору доби за сприятливих погодних умов.

Також варто згадати про фактор недосконалості самого дрона, можливу відмову машинного зору чи підривника. Але, навіть при ціні одного FPV-дрона такої конструкції близько 30-40 тисяч гривень, такий засіб ураження залишається більш ефективним у співвідношенні ціна/результат, аніж використання ЗКР.

Щодо РЛС, то не варто забувати про ПРР (Х-31П чи Х-58), які можуть вразити РЛС під час її роботи (хоча тут ще впливає фактор переміщення і часу роботи). Так само існують ворожі засоби РЕР, що можуть навести на комплекс вогонь артилерії та засоби ураження по типу “Ланцета”, але в цьому випадку російський баражуючий боєприпас буде так само виявлений і з високою ймовірністю перехоплений.

А тепер зберемо 3 таких взводи з 2-3 радіолокаційними станціями, додамо єдиний КП, ретранслятори, декілька МВГ для додаткового прикриття та взаємодії і отримуємо “комплекс”, який може успішно прикривати 40+ кілометрів лінії фронту. Кількість розрахунків з FPV можна значно збільшити, відповідно і підвищити ефективність усього з’єднання створюючи щільніший “купол”.

Одразу хочеться підрахувати, скільки таких підрозділів знадобиться для усієї лінії бойового зіткнення. Заявлена протяжність фронту на сьогодні – 3200 км (при цьому інтенсивні бої ведуться на 1200 км). Отже, ідеально потрібно близько 60 таких комплексів (для нагальних потреб — близько 25). Це означає десятки РЛС, тисячі FPV, сотні машин та тонни дорого та складного обладнання. Навіть якщо розрахувати вартість обладнання для одного з’єднання (3 взводи 1-2 РЛС), витрати можуть сягати 40-50+ млн гривень. Однак ще рано говорити про конкретні варіанти РЛС та дронів, оскільки вони мають різний асортимент і значно відрізняються за ціною. У майбутньому основні витрати будуть зосереджені на закупівлі FPV та інших розхідних матеріалів для комплексу.

Можна спростити цю систему, використовуючи піхотний комплекс РЕР. У такому випадку все зводиться до групи декількох бійців, які при виявленні БПЛА здійснюватимуть перехоплення у реальному часі через візуальний контакт.

Практичне застосування FPV-перехоплювачів

Сьогодні на фронті по обидві сторони ведуться активні роботи по застосуванню FPV-дронів у ролі перехоплювачів БПЛА. Українські підрозділи вже можуть похвалитися першими збитими “пташками”.

12 червня в Телеграм-каналі Державної прикордонної служби було опубліковане відео, на якому наші прикордонники за допомогою FPV-дрона збили ворожий розвідувальний безпілотник типу "Zala". Сталося це на Одещині. Втративши своє крило, ворожий БПЛА впав у польовій місцевості на підконтрольній Україні території.

Буквально через тиждень, підрозділ SIGNUM зі складу 93-ї ОМБр опублікував відео з перехопленням ворожого баражуючого боєприпасу "Ланцет" за допомогою FPV. Цього разу ціль була швидшою і збили її при лобовій зустрічі.

Авжеж, зараз це поодинокі випадки, але важливо зазначити, що якщо раніше таку концепцію розвивали лише на рівні деяких підрозділів та за ініціативи самих операторів дронів, то зараз є зацікавленість з боку військового керівництва. Окрім цього даний метод планують використовувати безпосередньо у підрозділах ППО.

Одразу можемо сказати, яку критичну проблему може вирішити дрон-перехоплювач. В першу чергу це постійна загроза збоку розвідувальних БПЛА в глибокому тилу, які коригують роботу російських ОТРК “Іскандер", тактичної авіації та РСЗВ. Удари по аеродромам ПС ЗСУ з винищувачами МіГ-29 чи Су-27 можуть стати мішенню балістичних ракет чи "Ланцетів" через можливість ворожого спостереження в реальному часі на відстані 70-100 км від ЛБЗ. Один "Орлан" може завдати серйозного ушкодження. Проте, його збиття може зберегти об’єкт з військовим оснащенням та особовим складом.

До цього можна додати і атаки дронами-камікадзе типу “Shahed”, баражуючі боєприпаси, крила-ретранслятори та інше.

Висновок

Що ж ми маємо в результаті?

FPV-перехоплювачі – поки єдиний варіант засобу ураження ворожих тактичних БПЛА, який міг би компенсувати недоліки зенітних ракетних комплексів, МВГ та зенітних установок. З-поміж інших альтернативних варіантів, концепцію з дроном-перехоплювачем значно легше реалізувати. “Плюсик” додає й фінансовий аспект, а саме ціна одного дрона з бойовою частиною, яка у десятки й сотні разів менша ніж в умовної ЗКР чи програмованого снаряду. При цьому ефективність дронів знаходиться на достойному рівні, за умови роботи всіх елементів у “комплексі”.

Розбираючи будову такого “комплексу” ми звернули увагу на важливий аспект — виявлення цілей за допомогою РЛС. Використання радіолокаційних станцій дозволить зробити такі групи ППО високоефективними проти російських розвідувальних БПЛА. Варто враховувати обмеження по дальності, швидкості та загрози, такі як вразливість до комплексів РЕБ та можливості застосування ворогом ПРР проти РЛС. З іншого боку, обмежена вартість таких продуктів робить їх доступнішими, що дозволяє мати більше таких перехоплювачів, ніж у випадку з ЗКР.

На даний момент ця концепція доповнення протиповітряної оборони лише знаходиться на етапі зародження та початкової реалізації. Наскільки це буде успішним та чи відповідатиме нашим очікуванням — побачимо згодом.

Створення нового класу високоефективних перехоплювачів не є універсальним рішенням для боротьби з ворожими БПЛА. Окрім засобів ураження, для успішної протидії ворожим цілям потрібна якісна радіотехнічна розвідка, розвинена система зв'язку та добре підготовлений рядовий і офіцерський особовий склад.

Проте саме зараз нам важливо зробити перші значні кроки, щоб випередити ворога і набути більше досвіду у використанні FPV для протистояння з ворожими розвідувальними БПЛА.