Граната через люк? Разрыв для аэрокосмической и авиационной промышленности Украины

Получить опыт работы в аэрокосмической отрасли сложно. Для новых самолетов обычно требуются годы экспериментальных и эксплуатационных испытаний — даже небольшому самолету может потребоваться более 10 лет, чтобы пройти через самолет, производство и сертификацию в эксплуатации. Исторически войны резко увеличили темпы развития аэрокосмической отрасли, и мы уже видим, как это происходит в течение последних шести месяцев войны в Украине. Война послужила лабораторией для новых технологий, которые представляют серьезную опасность для доминирования США в аэрокосмической отрасли и выдвигают на первый план проблемы, с которыми США и другие западные страны сталкиваются, когда мы вступаем в мир роботизированных полетов.

Инновационный инкубатор

Масштаб помогает определить, насколько быстро отрасли движутся вниз по кривой опыта. Для сравнения, российский парк пилотируемых самолетов, второй по величине в мире, насчитывает более 3,700 самолетов. Только украинские вооруженные силы развернули 6,000 преимущественно коммерческих беспилотных летательных аппаратов (COTS) для разведки, наблюдения и рекогносцировки (ISR). Кроме того, они задействовали сотни «беспилотников-самоубийц», таких как Switchblade от Aerovironment, ударных дронов, таких как турецкий Bayraktar-TB2, поисково-спасательных дронов, таких как LEMUR от BRINC, который летает в закрытых помещениях, и даже грузовых дронов для пополнения запасов на поле боя. Сегодня очень большой парк коммерческих беспилотников может состоять из 100 самолетов. Украинская армия работает в масштабе, в 80-100 раз превышающем масштабы, и в этом году она будет выполнять большую часть всех миссий беспилотников.

Дроны технически совершенны, экономичны, легко модифицируются и расходуются. Принимая во внимание, что F-35 стоит 120 миллионов долларов; DJI Phantom 3 можно купить менее чем за 400 долларов. Эти различия в стоимости становятся еще больше при сравнении полного жизненного цикла продукта. Жизненный цикл потребительских дронов длится месяцы, а не годы, а готовые к использованию дроны легко взломать. По некоторым оценкам средний боевой срок службы дрона составляет один день.

Эд Анастассакос, генеральный директор Herotech8, компании по производству беспилотных летательных аппаратов в Великобритании, видит огромное влияние темпов операций военного времени. «Это создает такие быстрые циклы обратной связи, что вы сжимаете годы обучения в недели. У украинцев такой высокий уровень усыновления, они действуют как стартап. Меня не удивит, если к концу войны украинцы будут одним из лидеров на этом пространстве». Джозеф Менакер, один из основателей UAV Factory и член правления Edge Autonomy, выразился еще более прямо: «За каждые два месяца войны в Украине беспилотная авиация развивалась так же, как за два обычных года».

Можно увидеть спрос на дроны в цепочке поставок США. Компания BRINC, производящая дроны для поисково-спасательных операций, в первую очередь для закрытых помещений, выкупила запасы у своих американских дистрибьюторов для отправки самолетов в Украину. «Экстренным службам внутри Украины нужно было что-то, что могло бы помочь им найти людей в замкнутых пространствах, поэтому мы отправили им 10 дронов. Скорость обратной связи и особенно видео миссии очень помогли нашему развитию», — говорит Блейк Резник, генеральный директор BRINC Drones. Несколько команд руководителей компаний-производителей дронов почти переехали в страны Балтии, чтобы поддержать развертывание своих систем в этой благодатной тестовой среде.

Война тянет спрос глубоко вниз по цепочке создания стоимости, помогая отрасли развивать основные возможности. «Мы наблюдаем резкое увеличение количества беспилотных летательных аппаратов в нашем программном обеспечении для управления парком с начала войны», — говорит Тони Пуччарелла, генеральный директор АларисПро, платформа для подготовки и обслуживания полетов, в которую инвестировал мой фонд DiamondStream. «Все дополнительные полеты дали OEM-производителям значительное представление о производительности их систем, а также о сроке службы отдельных частей и пути к увеличению срока полезного использования всего самолета. Это может помочь с сертификацией».

Аналогичным образом, Агентство логистики Министерства обороны выпустило документ с запросом информации (RFI) в поисках «систем вооружений или коммерческих возможностей для помощи Украине в обеспечении безопасности». В течение нескольких недель DLA получило более 300 предложений, описывающих широкий спектр технологий. Многие из этих решений получат ускоренное финансирование, что ускорит темпы развития технологий.

Украинцы постоянно внедряют инновации в области ISR (разведка, наблюдение и рекогносцировка), высокоточных атак с использованием коммерческих беспилотников и безопасных каналов передачи данных.

Дешевые и смертоносные коммерческие дроны

Темпы развития привлекли внимание к ожидаемым рискам, связанным с дронами. Украинские и российские военные первоначально использовали беспилотники в основном для разведки и обнаружения целей для артиллерии. Г-н Резник отмечает, что «простота и ценность дронов позволили украинцам демократизировать военные миссии ISR». Например, команда отца и сына на Украине использовала свой коммерческий дрон для обнаружить российские силы и облегчить непрямые артиллерийские атаки. Что еще более важно, украинцы тесно интегрировали миссии коммерческих беспилотников ISR в программное обеспечение GIS Arta для наведения артиллерии. Часто артиллерия начинает поражать российские цели только через несколько секунд после идентификации.

Украинцы и русские также создали инновационные модификации беспилотников COTS, которые позволяют наносить прямые удары по живой силе и бронетехнике противника с поразительной скоростью. В этом апрельском видео украинцы берут устаревший DJI Phantom 3 (беспилотник, который я подарил своей дочери на Рождество четыре года назад) с импровизированным соленоидом и распечатанными на 3D-принтере стабилизаторами для точного нацеливания прикрепленной гранаты. Вся установка, вероятно, стоила менее 1,000 долларов. Граната падает точно через люк в крыше с плачевным результатом для команды российского спецназа.

В этом видео показана чуть менее навороченная русская версия.

К июлю эта технология значительно развилась. Ниже представлен DJI Matrice 300 с каруселью из восьми гранат для наземной атаки. Кроме того, украинцы разработали методы использования нескольких дронов в этих атаках, некоторые для разведки и обнаружения целей, а некоторые для доставки боеприпасов.

Война показала, что любой, у кого есть 1,000 долларов и базовые технические навыки, может обнаруживать цели для артиллерийских атак или использовать легкие рои беспилотников COTS для атаки целей. Война также показала, что выявить и предотвратить эти атаки непросто.

Борьба с выявлением угроз

10 марта относительно большой советский беспилотник Ту-141 пролетел над Румынией, Венгрией и Хорватией на высоте более 3,000 футов в течение часа, прежде чем у него закончилось топливо. Он разбился в парке на юге Загреба. Бомба внутри дрона взорвалась при ударе и повредила несколько автомобилей. Неясно, кто отправил его или это была неисправность. Такой большой дрон не останется незамеченным. Беспилотник был замечен радарами во всех трех странах. НАТО не отреагировало, поскольку радары трех стран не идентифицировали Ту-141 как угрозу.

Это происшествие не должно было никого удивить. Военные радиолокационные системы хорошо работают в зонах боевых действий в сочетании с транспондерами, которые могут легко разделить враждебный и дружественный трафик. Гражданская авиация по-прежнему руководствуется в основном правилами визуального полета, которые имели смысл, когда люди сидели в кресле пилота и подвергались личному риску несчастных случаев или чего-то похуже. Система управления воздушным движением, которая возникла на основе этих правил, была сосредоточена на разрешении конфликтов в перегруженном воздушном пространстве. Почему авиадиспетчеры должны беспокоиться о самолете в неконтролируемом воздушном пространстве? Как говорит Джон Уокер, бывший старший исполнительный директор FAA и старший партнер группы Padina: «В настоящее время для решения этих проблем мы используем структуру воздушного пространства 1950-х годов. Однако до конфликта на Украине мы не понимали в полной мере мощь роботизированной войны. Управление этими рисками с помощью правил визуального полета просто не сработает».

Эта проблема быстро усугубится в течение следующего десятилетия. Ежегодно в мире совершается более 30 миллионов коммерческих пилотируемых полетов и более 300 миллионов полетов дронов. Современные системы управления воздушным движением (УВД) на основе радаров хорошо работают для больших самолетов, летающих на больших высотах и ​​с большой скоростью. Кроме того, сенсорные системы ADSB неплохо справляются с отслеживанием коммерческих самолетов с помощью транспондеров.

Однако помимо крупных пилотируемых полетов идентификация становится все более сложной задачей. Радиолокационные системы не предназначены для обнаружения небольших дронов, которые имеют небольшой профиль и содержат очень мало отражающего материала. Многие из этих самолетов летают медленно и низко. Человеческие глаза изо всех сил пытаются увидеть небольшой дрон на высоте 400 футов, и, несмотря на жалобы на шум, на определенной высоте их становится почти не слышно. Они часто сделаны в основном из пластика и могут выглядеть как птицы, если радарные системы вообще их засекают. Немногие дроны несут транспондеры, и даже многие пилотируемые самолеты до сих пор их не несут.

Дистанционная идентификация поможет, но природа дронов и масштабы беспилотных полетов все равно приведут к снежной буре угроз безопасности. Коммерческая авиация эксплуатировалась примерно Рейсы 39ММ 2019 и меньше в 2020 и 2021 годах из-за пандемии. Напротив, полеты дронов будут расти с с 323 млн в 2021 г. до 7.1 млрд в 2029 г. – увеличение в 22 раза. Сегмент сложных операций, включающий операции вне прямой видимости и операции большого флота, за тот же период увеличится в 26,000 7 раз. К концу периода почти все в развитых странах будут иметь ежедневный контакт с дроном. Если НАТО не может идентифицировать большой скоростной беспилотник советских времен, летящий на высоте через воздушное пространство трех разных стран, как угрозу, то как мы будем идентифицировать угрозы от дронов без транспондеров из числа полетов XNUMXB?

Борьба с дронами — сложно и дорого

Даже если вы можете определить потенциальные угрозы, их может быть трудно остановить. Доктор Скотт Крино, генеральный директор Red-Six, известной консалтинговой компании по противодействию дронам, резюмирует проблему: «Системы противодействия дронам пытаются догнать атакующих. Сейчас у нападающих преимущество».

Г-н Менакер отмечает, что операции с беспилотниками становятся все более сложными, поскольку меры по борьбе с беспилотниками, и особенно постановка помех, стали более эффективными в ходе войны. Угон вашего дрона и раскрытие вашей позиции создает риск для пехоты на передовой, которая управляет дронами.

Тем не менее, электронные средства противодействия имеют свои пределы. Взять хотя бы атаку украинского беспилотника на нефтеперерабатывающий завод в Ростове 22 июня с помощью беспилотника, который продается на Alibaba. По словам Мурза, блогера из Луганской Народной Республики, большая часть электроники дрона, вероятно, была лишена, что уменьшило его электрический след. Он летел низко и медленно, из-за чего российской ПВО было трудно его обнаружить и заглушить. Беспилотник китайского производства нес небольшую боеголовку, но из-за своей легко воспламеняющейся цели вызвал большой пожар. В августе такой же беспилотник нанес удар по штабу Черноморского флота России в Севастополе.

Многие предполагают, что инерциальное наведение, ослабление радиосвязи и новаторское использование системы Starlink Илона Маска сделали российские средства электронного противодействия менее эффективными против украинских беспилотников. Использование вышек сотовой связи для навигации также может затруднить изоляцию сигналов дронов для противодействия дронам. Оптические и акустические системы идентификации могут помочь решить эти проблемы идентификации. Однако они часто имеют относительно малую дальность обнаружения и ухудшение характеристик из-за погодных и других типов помех. Это делает их полезными для точечной защиты, но менее эффективными при обнаружении угроз в более широкой схеме трафика. В целом, война в Украине предполагает, что защитить критически важную инфраструктуру от решительных злоумышленников будет непросто.

Если эти взломы бросают вызов эффективности дешевых мер противодействия дронам, традиционные системы ПВО выглядят непомерно дорогими. Доктор Крино цитирует атаку беспилотников на Абу-Даби в январе 2022 года, чтобы проиллюстрировать проблемы. «Атаку возглавил недорогой дрон, который в качестве приманки стоил несколько тысяч долларов. За ним последовало несколько крылатых ракет. Оборонительные системы Абу-Даби атаковали головной беспилотник ракетами Patriot. Ракеты Patriot были разработаны для атаки более крупных пилотируемых самолетов, и они использовали тринадцать ракет стоимостью 6 миллионов долларов, чтобы сбить беспилотник, который стоил ничтожную долю этой суммы».

Похоже, Украина следовала аналогичной стратегии нанесения ударов по аэродромам и складам снабжения в Крыму. Атаки вызвали бурный отклик со стороны российских систем ПВО, подчеркнувших их местонахождение и возможности. Стоимость приобретения этой разведки, которая впоследствии может быть использована для поражения ПВО противорадиационными ракетами, стоит немного. Дрон COTS может стоить всего 1000-2000 долларов. Ракетная система Stinger стоит 38,000 XNUMX долларов. Учитывая расходы на ракеты ПВО, это также представляет собой эффективную стратегию истощения — обмен дешевых беспилотников на дорогие ракеты, которые трудно заменить. Это открывает воздушное пространство для атак более традиционными авиационными системами. Дмитрий Альперович из Института политики Сильверадо называет это «асимметричной войной».

Ненадежная цепочка поставок

Война также продемонстрировала хрупкость цепочек поставок в аэрокосмической отрасли. Российское производство дронов зависит от импорта передовых полупроводников с запада. В некоторых случаях они использовали стружку от стиральных машин для ремонта баков. Эти проблемы с поставками также побудили их заключать сделки на поставку дронов с иранцами. США считают, что эти проблемы с поставками компонентов замедлили производство российского оружия.

На системной основе китайская компания DJI поставляет большую часть беспилотных летательных аппаратов COTS. DJI производит продукт для обнаружения под названием Aeroscope, который позволяет отслеживать дроны и определять местоположение оператора системы управления дроном. В начале войны украинцы обвинили DJI в том, что она помогает русским нацеливаться на их пилотов с помощью Aeroscope, отказывая им в аналогичном доступе к российским операторам. Неудивительно, что DJI попыталась ограничить полемику приостановка продаж дронов на Украине и в России. Какова бы ни была правдивость этих утверждений, они показывают, насколько сложно полагаться на поставщика, связанного с потенциально враждебной державой, и эти проблемы выходят далеко за рамки простого поиска операторов дронов.

Для управления парком дронов требуется программное обеспечение для планирования полетов, интеграции статуса обслуживания и обеспечения доступности пилота. Для всех этих действий потребуются интерфейсы прикладных программ (API) между контроллером дрона, операционными центрами, которые планируют и контролируют полеты дронов, и программным обеспечением для обслуживания, которое проверяет их готовность к полету. Хотя сегодня DJI не предлагает API, частные компании нашли способы получить доступ к контроллерам DJI для предоставления соответствующих данных. Некоторые наблюдатели видят потенциальную уязвимость в безопасности из-за наличия облачного контроллера дронов от китайской компании, взаимодействующего с ключевой гражданской и военной инфраструктурой.

Правительство США определило эти риски некоторое время назад и приняло меры, чтобы воспрепятствовать использованию дронов DJI государственными учреждениями США. Однако правительство США предоставило множество отказов от этих правил, и многие союзники США не имеют таких правил. Несмотря на эти опасения, обе стороны в конфликте на Украине по-прежнему используют дроны DJI как наилучшее доступное решение для многих миссий ISR.

Шесть выводов на будущее

Учитывая, насколько война ускорила темпы перемен и кристаллизовала возможности и риски, которые многие наблюдали ранее, вот пять соображений на будущее.

_{Новый баланс безопасности и защиты}

До недавнего времени безопасность полетов сводилась главным образом к предотвращению авиационных происшествий и угонов самолетов. Хотя террористам удалось использовать самолеты в качестве оружия во время терактов 9 сентября, меры, принятые для повышения безопасности в аэропортах и ​​на самих самолетах, предотвратили дальнейшие нападения такого типа.

С появлением технологии дронов это изменилось в нескольких важных аспектах. Получить контроль над самолетом стало проще. Вы можете купить один он-лайн. Тоже стало дешево. Гранатометы, которые используют украинцы, стоят меньше, чем старый подержанный автомобиль. Наконец, снизился личный риск нападения с воздуха. Воздушный терроризм больше не является самоубийственной миссией. Злоумышленник может удаленно начать атаку с помощью имеющегося в продаже беспилотника, как это сделали украинцы в Севастополе. Баланс рисков для обычных людей в области безопасности полетов начал смещаться от безопасности полетов к безопасности. Это создаст новые проблемы для обеспечения безопасности в небе в военное и мирное время.

_{Управление воздушным пространством для сдерживания угроз безопасности}

Огромное количество самолетов и потенциальных целей сделает ограничение возможностей для атаки и выяснение того, что защищать, является главным приоритетом. Понадобятся инструменты управления воздушным пространством, которые смогут быстро проверять, какие воздушные суда не представляют угрозы, и которые снижают риск за счет динамического изменения ограничений воздушного пространства, чтобы ограничить доступ дронов к важным зонам в критические моменты, такие как спортивные мероприятия или концерты. Все это потребует огромного масштаба для реализации по разумной цене, но предварительные подходы могут привести к частичным решениям с большими рисками.

_{Маятник качается в сторону более дешевых систем}

Сталин как-то сказал: «Количество само по себе имеет качество». Дешевые системы вооружения все больше доминируют на боевом пространстве Украины. Дешевые дроны уничтожают дорогие танки и изнашивают дорогую ПВО. Дешевые ракетные системы HIMARS оказали большее влияние на перехват логистики, чем пилотируемая авиация на сегодняшний день.

Неудивительно, что украинцы отнеслись к покупке четырех беспилотников MQ-1C Grey Eagle американского производства по цене 10 миллионов долларов каждый. Пока Генштаб Украины поддержал покупку, фронтовые летчики видят их слишком сложно использовать, слишком легко сбить и они слишком дороги для тех возможностей, которые они приносят. Возможно, сообщения о том, что среднего беспилотника COTS хватает на один день боя, повлияли на их точку зрения.

Ожидайте более серьезных дебатов о компромиссах между стоимостью систем вооружения и их возможностями.

_{Шкала внутренней гражданской авиации, необходимая для эффективных оборонных закупок}

США признают ценность инновационных коммерческих технологий и обеспечивают внутренние источники этих технологий. Программы содействия инновациям, в том числе SBIR и AFWERX, а также программы сертификации «голубых дронов», внесли свой вклад в создание отечественной индустрии беспилотных летательных аппаратов.

Доминирующая роль DJI в войне дронов на Украине продемонстрировала как дальновидность, так и ограниченность этих программ. Коммерческие технологии двойного назначения с потенциалом увеличения объема в десять и более раз должны предоставлять аналогичные возможности за меньшие деньги. Выяснение того, где коммерческие возможности достаточно хороши, а где требуются гораздо более дорогие возможности, станет постоянной проблемой.

Не менее важно и то, что крупномасштабная война требует быстрого расширения производства. Что происходит, когда этот масштаб, необходимый для рентабельной доставки, находится в цепочке поставок потенциального противника? Украина может предпочесть работать с кем-то другим, а не с союзником России, но у Китая есть производственные возможности для доставки больших объемов того, что нужно Украине из-за ее доминирующего положения на рынке коммерческих беспилотников. Правительству необходимо рассмотреть вопрос о том, может ли противник контролировать ключевой источник поставок. Россия определенно столкнулась с этой ситуацией из-за своей зависимости от западных полупроводников, и США могут столкнуться с этой проблемой, если возникнет конфликт с Китаем из-за Тайваня.

_{Мобилизация талантов гражданской авиации}

Украина значительно превзошла Россию в мобилизации людских ресурсов для воздушной войны. Физическое отделение пилотов беспилотных летательных аппаратов от их миссий и простые пользовательские интерфейсы коммерческих беспилотных летательных аппаратов делают привлечение удаленных гражданских пилотов недорогим и быстро масштабируемым методом предоставления талантов для военных миссий ISR. Правительство Украины воспользовалось этим потенциалом, наняв гражданских пилотов дронов внутри страны и за рубежом, активировав группы в Facebook с опытом использования беспилотников для отдыха и воссоздав Аэророзвидка.

«Аэророзвидка», которую часто называют «стартапом войны», — это неправительственная организация, которая поддерживает военные действия и остается независимой от украинского оборонного истеблишмента. Его члены помогают пилотировать и разрабатывать дроны, а также создавать программные инструменты для развертывания робототехники на поле боя. Этот тип демократизации ведения войны, основанный на стартапах, стимулирует постоянные военные инновации, точно так же, как экосистема Силиконовой долины стимулирует коммерческие инновации. Он также предлагает модель системы резерва обороны, которая снижает затраты и значительно улучшает мобилизацию сил авиации в случае крупномасштабной войны.

Рынки западных оборонных заказов отличаются от украинской модели «Аэрородовки». Консолидация в аэрокосмической и оборонной промышленности оставила горстку крупных генеральных подрядчиков на плаву. Они проводят длительные процессы торгов, которые требуют огромных ресурсов. Эта структура создает перекос в пользу больших высокопроизводительных систем, требующих серьезного обслуживания и высококвалифицированных операторов. Система не настроена для технологий двойного назначения, что делает очевидными затраты и масштабируемость этих сделанных на заказ технологий. Простота технологий двойного назначения позволила украинской войне быстро развернуть новые технологии для недавно мобилизованных солдат за короткое время, даже несмотря на то, что США ограничили поставки некоторых сложных систем вооружения в Украину из соображений обучения. По мере усвоения уроков войны ожидайте большего внимания к двойному использованию (включая программы AFWERX и SBIR) и оживленных дебатов о структурах оборонных контрактов.

_{Ускорение применения дронов в гражданской авиации}

Точно так же, как Вторая мировая война привела к реактивной эре коммерческой авиации, возможности, которые так быстро развивались в Украине, значительно ускорят внедрение беспилотников и преимуществ, которые они приносят в гражданских целях. Улучшения в навигации и автономном полете сделают дроны более дешевыми в использовании и более эффективными для сложных миссий, таких как доставка последней мили и линейная инспекция. Понимание того, как выявлять угрозы в воздушном пространстве, поможет правительствам управлять безопасностью по мере увеличения количества полетов дронов. Опыт координации нескольких дронов для военных миссий сделает тушение пожаров с помощью дронов более эффективным. Более безопасные каналы передачи данных и более совершенные устройства подавления снизят риски для широкой публики со стороны злоумышленников. Опыт миссии ISR сделает визуальный осмотр критически важной инфраструктуры, такой как железные дороги, нефтеперерабатывающие заводы и трубопроводы, более быстрым и точным. Больше опыта в использовании дронов в разрушенных зданиях и поиске раненых солдат на поле боя поможет в миссиях по спасению гражданского населения. Широкомасштабное использование этих сложных систем обычными солдатами приведет к тому, что дроны будут проще в использовании и быстрее развертываться. Ускоренное развитие этих возможностей потребует от регуляторов быстрого поиска безопасных способов развертывания этих технологий и поддержки следующего поколения аэрокосмической и авиационной промышленности.

Путь вперед

Как и многие другие технологии, дроны обладают разрушительной силой и огромными потенциальными преимуществами. Война на Украине ускорила возможность создания нового золотого века авиации со всеми преимуществами, которые будут связаны с этими новыми возможностями. Это также привело к сбою в устаревших аэрокосмических и авиационных подходах, новым рискам для военной и гражданской безопасности и проблемам для правительств, пытающихся обеспечить безопасность, не отвлекаясь от событий. Чтобы двигаться вперед по этому канату, требуется хороший баланс, но те, кто стоит на месте, скорее всего, будут сброшены с линии.