О необходимости разработки концепции применения беспилотных авиационных систем для информационной поддержки и обеспечения безопасности морской деятельности в Арктике

Безопасность морской деятельности (далее – МД) включает в себя безопасность мореплавания, поиск и спасание людей на море, безопасность объектов морской инфраструктуры и прилегающих к ним водных акваторий, защиту и сохранение морской среды [1].

В «Стратегии развития Арктической зоны в обеспечение национальной безопасности Российской Федерации на период до 2035 года» и «Основах государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2035 года» [2], [3] задача обеспечения безопасности МД в Арктической зоне Российской Федерации (далее АЗ РФ) определена как одна из приоритетных задач. Решение этой задачи возложено на создаваемую под руководством МЧС России систему комплексной безопасности в АЗ РФ, назначением которой является повышение уровня защищенности населения и территорий АЗ РФ. Данная система обеспечивает повышение уровня и качества взаимодействия между ведомствами и организациями субъектами, ведущими свою деятельность в АЗ РФ, оперативности проведения аварийно-спасательных работ, а также принятие совместных управленческих решений и координацию мероприятий по применению подготовленных сил и современных технических средств обеспечения безопасности МД включая силы и средства поиска, спасения, управления и связи. Учитывая требования «Морской доктрины РФ» [1]по созданию и развитию эффективных судовых, авиационных, глубоководных            и роботизирован-ных средств при оснащении аварийно-спасательных формирований федеральных органов исполнительной власти ( далее-ФОИВ), немаловажную роль в составе системы комплексной безопасности АЗ РФ занимают беспилотные авиационные системы (далее — БАС), в состав которых входят беспилотные летательные аппараты (далее — БПЛА) мультикоптерного, вертолетного, самолетного, и комбинированного типов (рис. 1).

Применение БПЛА в АЗ РФ обусловлено несоответствием существующих традиционных средств и способов обнаружения, связи и поиска людей, терпящих бедствие, индивидуальных и коллективных средств спасания, средств эвакуации персонала и экипажей морских объектов реальным природно-климатическим условиям АЗ РФ. БПЛА уже сейчас активно используются многими ФОИВ для развития транспортной системы, мониторинга, охранных операций на объектах нефтегазового комплекса и энергетики, в зонах чрезвычайных ситуаций (далее-ЧС), ведения геологоразведки, ледового мониторинга и др. Спектр задач , решаемых БАС только для МЧС России достаточно широк (рис. 2). Накоплен определённый положительный опыт эксплуатации БПЛА российскими компаниями различных ведомств.

Анализ функциональных и эксплуатационно-технических возможностей современных БПЛА с применением целевого оборудования и накопленного опыта эксплуатации позволяет считать их эффективным средством информационно-технического обеспечения решения задач, свойственных современным видам МД в АЗ РФ. Кроме того, стоимость применения БАС в несколько раз меньше стоимости применения пилотируемых воздушных судов при решении сопоставимых задач. В некоторых случаях БАС не только дополняют пилотируемые воздушные суда, но и способны заменять их в ходе выполнения заданий, связанных с риском для жизни их экипажей и с возможной потерей дорогостоящей пилотируемой авиационной техники. Вместе с тем, активизация деятельности в Арктике транспортного, ледокольного, и рыбопромыслового флота, российских промышленных компаний, отраслевых НИИ различных министерств и ведомств России предъявляет повышенные требования к обеспечению безопасности МД.

Ключевой особенностью развития многочисленных проектов БАС различного назначения в том числе и в интересах освоения АЗ и развития Северного морского пути (далее-СМП) в современных условиях является отсутствие системного подхода к формированию единых общих требований как к созданию БАС, так и к их применению для обеспечения безопасности МД в АЗ РФ. Отсутствие единого, скоординированного подхода различных ведомств и компаний, осуществляющих МД в АЗ РФ, к применению БПЛА в качестве многоцелевого, перспективного средства информационной поддержки и обеспечения безопасности МД в АЗ РФ не способствует эффективности их применения в рамках системы комплексной безопасности в АЗ РФ. Обоснование такого подхода в форме Концепции применения БПЛА для информационной поддержки и обеспечения безопасности МД России в АЗ РФ (далее-Концепция) стало объективной необходимостью. На обязательность учёта комплексного подхода к развитию и обеспечению функционирования сил и средств аварийно-спасательных формирований ФОИВ, а также на унификации поисково-спасательной техники указывает «Стратегия развития морской деятельности РФ до 2030 года» [ 4 ].

Необходимость разработки Концепции обусловлена и рядом тенденций современного развития БАС. Прежде всего, следует отметить, что устойчивой тенденцией развития БАС как высокотехнологичной системы для широкого круга задач является рост типов БАС в каждом из ФОИВ ( Минобороны, МВД, Минтрансе и др.). Так например, только в МЧС России в настоящее время насчитывается более 2000 БАС самых различных типов и модификаций. Анализ технических характеристик БАС показывает, что более 80% БАС при решении одних и тех же задач имеют различные параметры по скоростям движения, высотам полёта, радиусам действия, взлётному весу, массе полезной нагрузки, а также различаются по составу навесного оборудования, станциям и параметрам управления и передачи информации и др. Это не только увеличивает затраты на разработку БАС, но и усложняет создание технических средств обучения и подготовку внешних экипажей персонала к их применению. Кроме проблемы унификации БАС возникает и проблема совместимости различных типов БАС при их одновременном применении. Нельзя не отметить, что сложившееся многообразие типов БАС и БПЛА не соответствует принятому национальному стандарту ГОСТ Р 59517-2021 «Беспилотные авиационные системы. Классификация и категоризация», в котором БАС классифицируются только по 4 признакам:

• по максимальной взлетной массе БПЛА в составе БАС:
• по достигаемой БВС в полете кинетической энергии:
• по эксплуатационному назначению:
• по условиям видимости:

Отсутствуют классификационные признаки по:

• назначению и видам решаемых задач;
• области применения (морские объекты, береговые объекты);
• архитектурному типу конструкции БПЛА (мультикоптер, вертолет, самолет, конвертоплан);
• степени защиты конструкции и климатическим условиям эксплуатации;
• видам энергоносителя (аккумулятор, бензин, водород, гибрид);
• способам и типам управления и др.

Следует отметить, что в действующем ГОСТ Р 56122-2014 «Беспилотные авиационные системы. Общие требования» указана только одна задача применения БПЛА— поиск и спасание. Задачи, решаемые БАС для обеспечения безопасности МД , требуют актуализации и систематизации с установлением количественных и качественных показателей уровней решения этих задач, которые в общем случае сводятся к :

• обнаружению источников аварий и ЧС;
• участию в ликвидации аварий и ЧС;
• поиску и спасанию людей, терпящих бедствие;
• оценке масштабов и ущерба от аварий и ЧС;
• информационному обеспечению спасательных операций;
• мониторингу акваторий, территорий, объектов на них и др.

В целом, действующая национальная нормативная база национальных стандартов по БАС и БПЛА не только требуют актуализации, но и разработки новых ГОСТ Р, так как четырёх стандартов явно не достаточно для полноценного развития БАС.

Концепция также необходима для определения государственных приоритетов в решении задач обеспечения безопасности МД в АЗ РФ. При этом должны учитываться содержание и результаты:

• Концепции интеграция беспилотных воздушных судов в единое воздушное пространство России;
• Концепции развития робототехнических систем специального назначения в системе МЧС России до 2030 года;
• «Дорожной карты» Национальной технологической инициативы по направлению «Аэронет»;
• Разработки технологий создания роботизированных беспилотных авиационных систем гражданского назначения и их применения в общем воздушном пространстве;
• Глобальная эксплуатационной концепции ИКАО (Международная организация гражданской авиации) по организации воздушного движения и других документов.

Существенным отличием предлагаемой Концепции от приведенных выше документов является то, что она будет носить межведомственный характер и быть направлена на решение задач обеспечения безопасности МД в АЗ.

Концепция разрабатывается в интересах следующих основных министерств, ведомств и российских компаний: Минтранс России (Росморречфлот), МЧС России, Минсельхоз России, Росрыболовство, Росатом, Газпром, Роснефть, Минэнерго России, Минприроды России, Роснедра, Минобрнауки России, Росгидромет, Минпромторг России, Минобороны России, ФСБ России, Росприроднадзор, Ростехнадзор.

Основными целями разработки Концепции являются:

• создание межведомственного документа, определяющего основные концептуальные положения по организации оснащения БПЛА надводных объектов морской деятельности, а также объектов прибрежно-портовой и специальной береговой инфраструктуры АЗ РФ и СМП;
• определение и доведение до потенциально заинтересованных ведомств и компаний — пользователей БПЛА основных функциональных и эксплуатационно-технических возможностей современных БПЛА для информациионной поддержки и обеспечения безопасности различных видов морской деятельности, предусмотренных «Стратегией развития морской деятельности Российской Федерации до 2030 года»[4].

Достижение указанных целей Концепции обеспечивается реализацией следующих принципов при разработке Концепции:

• унификация общих конструктивных и климатических требований к морским робототехническим комплексам (далее-МРТК), отвечающим требованиям Росавиации, Российского Морского Регистра судоходства (далее-РМРС) и международного Полярного кодекса;
• создание МРТК различных модификаций на основе модульного построения с учетом специфики и задач МД различных министерств и ведомств;
• обеспечение высокой степени надёжности и стойкости к внешним воздей-ствующим факторам в сочетании со структурно-функциональной живучестью;
• миниатюризация, интеллектуализация и адаптация целевого оборудования (ЦО) к подвесным устройствам БПЛА;
• сочетание ручного, автоматического, автоматизированного управления одиночным и групповым полетом БАС;
• применение защищенных от внешних факторов и несанкционированного доступа, автоматизированных средств базирования БАС на мобильных и стационарных объектах — носителях: морских судах, катерах, автомобилях повышенной проходимости, а также на наземных пунктах управления (НПУ)[5],[6].

Структура Концепции

Концепция включает и определяет следующие положения.

1. Состав Министерств, ведомств, организаций и компаний –участников морской деятельности в АЗ и мероприятий по реализации Концепции.
2. Цели, задачи и ожидаемые результаты применения комплексов БПЛА для обеспечения безопасности морской деятельности.
3. Виды морской деятельности российских компаний в АЗ и на трассе СМП, для которых целесообразно применение комплексов БПЛА.
4. Объекты морской, прибрежно-портовой и специальной береговой инфраструктуры Министерств, ведомств и крупных российских компаний, осуществляющих морскую деятельность в АЗ России — потенциально заинтересованных в применении комплексов БПЛА.
5. Рекомендуемый типовой состав МРТК, создаваемых на базе БПЛА, для объектов морской, прибрежно-портовой и специальной береговой инфраструктуры, функционирующих в АЗ России
6. Типовые сценарии применения МРТК (БПЛА) на объектах морской, прибрежно-портовой и специальной береговой инфраструктуры.

7.Типовые сценарии применения МРТК (БПЛА) при решении основных задач обеспечения безопасности морской деятельности в АЗ России.

8. Требования к средствам базирования, охраны и технического обслуживания МРТК (комплексов БПЛА) на объектах морской, прибрежно-портовой и специальной береговой инфраструктуры.
9. Требования и организация подготовки операторов управления и специалистов технического обслуживания МРТК (комплексов БПЛА) и целевого оборудования.
10. Перечень основных мероприятий по реализация Концепции и принципы их финансового обеспечения.

Дополнительно в Концепции должны быть приведены нормативные документы, регламентирующие применение МРТК (комплексов БПЛА) в воздушном пространстве АЗ РФ и изложены принципы организации администрирования МД, включая определение федеральных и региональных органов-субъектов РФ, а также ведомственных производственных и научных организаций и компаний, ответственных за содержание планов МД, их реализацию, безопасность и защиту морской среды.

Кроме требований [1]-[4]в качестве основных исходных данных в Концепции должны быть использованы:

— Государственные и Федеральные целевые программы по развитию АЗ РФ и судостроения, освоению шельфовых месторождений, созданию гражданской морской техники и др.;

• международные и российские нормативные и информационные документы, качающиеся вопросов безопасности мореплавания и морской деятельности в Арктике, поисково-спасательного обеспечения и охраны окружающей среды, а также документы Росавиации по использованию воздушного пространства для полетов БПЛА АЗ РФ;
• данные заинтересованных министерств, ведомств и российских компаний по составу морских, прибрежно-портовых и специальных береговых инфраструктурных объектов в АЗ РФ и на трассе СМП, включая сведения о береговых радиостанциях и используемых системах телекоммуникаций;
• виды, цели и ожидаемые результаты морской деятельности, осуществляемой заинтересованными министерствами, ведомствами и российскими компаниями в АЗ РФ и на трассе СМП;

— Руководства по эксплуатации и Специализированное программное обеспечение (СПО) российских БПЛА мультикоптерного, вертолетного, самолетного, и комбинированного типов, в том числе,— предназначенных для эксплуатации на морских судах в полярных условиях АЗ РФ;

— Картографические материалы Роскартографии, УНИО МО РФ и других производителей электронных карт Арктической зоны России, омывающих морей и устьев сибирских рек вдоль трассы СМП.

Виды морской деятельности российских компаний в АЗ РФ и на трассе СМП

• развитие морского транспорта и атомного ледокольного флота;
• освоение и сохранение биоресурсов арктических морей в целях развития рыболовства и рыбоводства (аквакультуры):
• исследования и освоения месторождений морских минеральных и энергетических ресурсов;
• научные исследования морской среды и ресурсов Арктики;
• развитие поисково-спасательного обеспечения морской деятельности:
• развитие медико-санитарного обеспечения морской деятельности;
• развитие информационного обеспечения морской деятельности;
• обеспечение защиты и сохранения морской среды;
• развитие приморских территорий и прибрежных акваторий.

Цели и функциональные задачи, решаемые с использованием БПЛА должны быть определены применительно по каждому виду морской деятельности

Объекты морской, прибрежно-портовой и специальной береговой инфраструктуры АЗ РФ

• суда морского транспортного, рыбопромыслового, речного и научно-исследовательского флота;
• специализированные суда ледокольного и нефтеналивного флота, газовозы, аварийно-спасательные суда и др.;
• морские буровые платформы;
• дрейфующие полярные станции.
• морские спасательно-координационные центры (МСКЦ) и подцентры (МСПЦ) российской части международной системы поиска и спасения-SAR;
• береговые объекты Системы управления движением судов (СУЛС);
• береговые объекты ГМССБ (Морские районы: А1, А2, А3 и А4);
• объекты спасательных служб МЧС России;
• гидрографические базы ФГУП «Гидрография» Росатома;
• объекты гидрометеорологической сети Росгидромета;
• аэропорты и пункты управления движением воздушных судов Росавиации;
• радиотехнические посты (РТП) ВМФ России;
• посты наблюдения и связи Пограничной службы ФСБ России.

Все перечисленные объекты могут считаться потенциальными источниками информации и связи при ЧС на море и в прибрежной зоне СМП, и в тоже время,участниками поисково-спасательных операций на море с использованием комплексов БПЛА.

Типовой состав комплексов БПЛА, возможных для применения на объектах морской, прибрежно-портовой и специальной береговой инфраструктуры

В качестве комплексов БПЛА, рекомендованных для применения в обеспечении морской деятельности в АЗ РФ и на трассе СМП в Концепции должны быть рассмотрены БПЛА:

• мультикоптерного типа (квадрокоптер, гексокоптер, октокоптер);
• вертолетного типа;
• самолетного типа с устройством запуска (катапультой или с руки);
• комбинированного типа (конвертоплан).

Предусматривается возможность применения БПЛА с электрическим, бензиновым, водородным или комбинированным двигателем.

Допускается возможность применения БПЛА российского и иностранного производства.

Обязательными условиями для БПЛА всех типов являются:

• наличие сертификата Росавиации (для БПЛА берегового базирования);
• наличие одобрения типа от РМРС (для БПЛА судового базирования);
• соответствие характеристик БПЛА условиям эксплуатации в АЗ РФ;
• наличие разрешений Росавиации на полеты БПЛА в АЗ РФ.

Состав основного оборудования БПЛА

В состав основного оборудования Комплекса БПЛА входят:

• собственно БПЛА, бортовой (судовой) пункт управления (БПУ), АРМ оператора со специализированным программным обеспечением (СПО) и телекоммуникационный терминал с антенно-фидерным устройством (АФУ);
• зарядное устройство аккумуляторных батарей (ЗУ-АКБ);
• автономный, резервный источник электропитания;
• запасное имущество и принадлежности (ЗИП);
• Руководство по эксплуатации (РЭ).

Выбор типа БПЛА мультикоптер, вертолет, самолет, конвертоплан для каждого объекта инфраструктуры морской деятельности определяется руководителем объекта, исходя из решаемых им задач.

БПЛА является главной составной частью любого МРТК, основанного на применении БПЛА и комплекса Целевого оборудования. Общая Структурная схема МРТК с применением различных видов целевого оборудования для обеспечения безопасности МД и поисково-спасательных операций иллюстрируется (рис 3).

Типовой состав Целевого оборудования БПЛА, рекомендованного для обеспечения различных видов морской деятельности

В составе целевого оборудования БПЛА для информационно-технического обеспечения различных видов морской деятельности могут быть применены приборы и устройства, предназначенные для:

• визуального и тепловизионного наблюдения за морской поверхностью, поиска, опознавания и определения координат расположенных на ней объектов;
• картографических съемок морских акваторий и прибрежных территорий;
• геологоразведки месторождений морских минеральных и энергетических ресурсов;
• подводных наблюдений и осмотра повреждений судна;
• поиска, осмотра и идентификации затонувших объектов;
• обеспечения поисково-спасательных операций;
• научных исследований морской (водной) среды;
• оценки параметров льда и дрейфа ледовых полей на трассе СМП;
• мониторинга ледовой обстановки в портах, портопунктах и устьях рек;
• гидрометеорологических наблюдений;
• выполнения гидрографических работ;
• выполнения гидрологических работ;
• геофизических исследований морского дна;
• промысловой разведки биоресурсов полярных морей;
• организации радиосвязи и передачи данных;
• ретрансляции сигналов бедствия и переговоров;
• обеспечения звукоподводной связи с водолазами;
• оценки радиационной обстановки;
• оценки загрязнений морской среды;
• оценки загрязнений воздушной среды;
• оценки загрязнений морских берегов;
• предпроектных изысканий при строительстве новых объектов;
• транспортировки небольших срочных грузов;
• охраны судов и портовых средств (ОСПС);
• освещения мест проведения аварийно-спасательных работ и др.

Полный перечень целевого оборудования БПЛА может быть расширен и конкретизирован при рассмотрении всех видов МД.

 Средства базирования, охраны и технического обслуживания БПЛА на объектах морской, прибрежно-портовой и специальной береговой инфраструктуры

Для обеспечения базирования, защиты от внешних факторов, исключение несанкционированного доступа и технического обслуживания БПЛА на объектах эксплуатации могут быть применены:

а) на объектах морской инфраструктуры (морские суда, буровые платформы, дрейфующие полярные станции):

• транспортировочные, водозащищенные кейсы для хранения БПЛА внутри помещений указанных объектов;
• палубные контейнерные модули (ПКМ) с климат-контролем для эксплуата-ции в полярных условиях, отвечающие требованиям Правил по оборудова-нию морских судов Российского морского регистра судоходства в части климатики, механики и др.

б) на объектах прибрежно-портовой инфраструктуры (морские порты и портопункты):

• средства базирования, изложенные в пункте «а»;
• автоматизированные НПУ многофункциональные боксы с климат-контролем и автоматизацией основных процессов эксплуатации комплекса БПЛА (запуск, управление полетом, посадка, связь и передача данных, ограничение доступа и возможность технического обслуживания БПЛА);
• специализированные контейнеры в полярном исполнении типа «Север» с возможностью размещения, хранения и технического обслуживания БПЛА внутри помещений с климатконтролем.

в) на объектах специализированной инфраструктуры (МСКЦ, МСПЦ,

объекты МЧС, ФГУП «Гидрография» (Росатома) и др.):

• доступны все варианты базирования, изложенные в пунктах «а» и «б».

Типовые сценарии применения БПЛА на объектах морской и береговой инфраструктуры в АЗ РФ

Типовая сценарии применения и основы эксплуатации БПЛА на объектах морской, прибрежно-портовой и специальной береговой инфраструктуры должна соответствовать требованиям Руководства по эксплуатации конкретного типа БПЛА, используемого на объекте, а также— нормативным документам, регламентирующим применение БПЛА в воздушном пространстве АЗ РФ и на трассе СМП.

При этом, должны быть соблюдены все ограничения на применение БПЛА, изложенные в Руководствах по эксплуатации.

Требования и организацию подготовки операторов управления и специалистов технического обслуживания БПЛА

Организация подготовки операторов управления и специалистов технического обслуживания БПЛА должна отвечать требованиям и стандартам обучения, установленным Росавиацией.

Принципы финансового обеспечения мероприятий по реализации Концепции.

В организационном плане благоприятным фактором для финансиро-вания и выполнения НИР является наличие в России ряда федеральных целевых и ведомственных программ Развития гражданской морской техники , а также научных конкурсов и грантов, направленных на создание нового комплектующего оборудования для морских судов, включая средства поиска, спасания, оповещения, навигации и связи, в которые может быть подана Заявка на выполнение НИР, НИОКР или ОКР.

Финансовое обеспечение мероприятий по оснащению Комплексами БПЛА объектов федеральной собственности должно осуществляться ФОИВ.

При этом выделение финансовых средств должно осуществляться в рамках государственных программ, включающих в себя федеральные целевые программы и подпрограммы, содержащие в том числе ведомственные целевые программы и отдельные мероприятия органов государственной власти.

Финансовое обеспечение мероприятий по реализации Концепции для конкретных потребителей Комплекса БПЛА предусматривает следующие основные статьи расходов:

• приобретение комплекса БПЛА и Целевого оборудования (приборов полезной нагрузки);
• проектирование установки комплекса БПЛА на объектах эксплуатации;
• приобретение или создание средств базирования БПЛА на объектах;
• регистрация БПЛА и оформление разрешительных документов на полеты;
• зарплату обслуживающего персонала БПЛА на объекте;
• эксплуатационные расходы на электричество, транспорт, связь, техническое обслуживание БПЛА, расходные материалы и др.

Источником финансирования НИР могут являться и собственные средства ведомственных НПО, НИИ и компаний, заинтересованных в освоении АЗ РФ и использования СМП.

Заключение

Разработка Концепции применения беспилотных летательных аппаратов (беспилотных авиационных систем) для информационной поддержки и обеспечения безопасности морской деятельности России в АЗ РФ на основе предлагаемых концептуальных положений является ключевым аспектом в проблеме научно-обоснованного и скоординированного межведомственного инновационного развития морских беспилотных комплексов для решения задач поисково-спасательных и других операций в сложных морских арктических условиях.

Для создания и развития беспилотной авиации в АЗ РФ необходим генеральный интегратор, способный на основе системного подхода и на базе единой платформы объединить все заинтересованные стороны для обеспечения безопасности МД [7].

Реализация Концепции будет способствовать устойчивому развитию беспилотных авиационных систем как повышению эффективности системы комплексной безопасности АЗ РФ, так и обеспечению безопасности МД российских компаний при освоении АЗ РФ и СМП.

В.Н. Илюхин, д-р техн. наук, проф., руководитель секции «Поисково-спасательная техника и технологии» Российского НТО судостроителей им.академика А.Н.Крылова
А.А Борисовский., НТО судостроителей им. академика А.Н. Крылова, Санкт-Петербург