Универсальный солдат: зачем в России создают «Ратник-3» с экзоскелетом
Специальное снаряжение давно превратилось из дорогого аксессуара в предмет первой необходимости, оказывающий существенную помощь военнослужащим. К такому снаряжению всегда предъявляются повышенные требования, поскольку боевое дежурство может проходить как в Арктике, так и в жаркой пустыне.
С экрана в войска
Долгое время экзоскелеты считались чем-то экзотическим, непостижимым и чаще всего воспринимались как ненужный, избыточный для военнослужащих предмет. Однако математический просчет энергозатрат показал, что с помощью механико-гидравлических систем можно превратить каждого бойца в универсального солдата, способного быть и пулеметчиком, и медиком, и связистом одновременно.
Первые костюмы для военных, опыты по созданию которых ставились еще в начале 70-х годов, больше походили на запечатленные в металле образы из фантастических фильмов. Вместо электричества в качестве источников питания для устройств служило то авиационное, то дизельное топливо, а вменяемой синхронизации верхней части тела с нижней удалось добиться лишь с появлением высокопроизводительных компьютерных систем и миниатюрных датчиков.
Потерпев ряд неудач, разработчики постепенно отказались от использования систем и сконцентрировались на так называемых пассивных экзоскелетах - транспортных системах, использующих гидравлические приводы и прочностные характеристики отдельных металлов, сплавов и полимеров для снижения нагрузки на тело оператора. До недавнего времени одним из самых широко разрекламированных комплектов дополнительного снаряжения такого типа был американский экзоскелет HULC (Human Universal Load Carrier), разработанный компанией Ekso Bionics. Однако в войсках прорывное, на первый взгляд, изделие не прижилось: транспортная рама, показатели эффективности, мышечной нагрузки и другие метрики, изученные военными, не соответствовали стоимости комплекта и снижали нагрузку на оператора лишь на 5-7% при внушительной стоимости снаряжения.
Из человека в роботы
Расширение боевых возможностей Сухопутных войск потребовало значительных энергетических затрат. Однако первые опыты с электричеством в этом направлении разочаровали специалистов: заряд в никель-металл-гидридных и литий-ионных аккумуляторах, самых распространенных типах накопителей энергии, при нагрузках в сотни килограммов заканчивался за пять-десять минут. Масса батарей для экзоскелета при этом составляла до четверти массы устройства, что превращало мобильный комплект в «недвижимое имущество». Одними из первых в тупик в этом направлении зашли американские разработчики: созданный компанией Raytheon комплект снаряжения XOS позволял эффективно работать только при питании от розетки, и дальше демонстрации с приглашением голливудских актеров дело не пошло.
Эксперты отмечают, что для длительной бесперебойной работы устройств такого типа требуются совершенно иные накопители энергии, созданные с учетом лишь недавно открытых материалов.
«Одним из решений может стать графен, который часто называют сверхуглеродом. К примеру, на его основе в ближайшее время планируют построить суперконденсатор емкостью до 10-12 киловатт-часов. Если эту же технологию доработать с учетом финансирования со стороны государства и военных, то можно удвоить такой показатель, что вполне будет отвечать запросам военных на текущем этапе», - отметил в интервью «Звезде» кандидат технических наук инженер систем жизнеобеспечения Николай Луженко.
У накопителей энергии такого типа значительно больше достоинств по сравнению с литий-ионными аккумуляторами: они значительно быстрее заряжаются, гораздо бережнее расходуют заряд и лучше хранят энергию, обладая высокой плотностью и надежностью конструкции в целом. Критический недостаток таких накопителей состоит лишь в том, что при попадании в 20-киловаттный аккумулятор для экзоскелета пули или крупного осколка может произойти взрыв, сопоставимый по своей силе с разрывом артиллерийского снаряда.
Другим решением проблемы может стать портативный малогабаритный газотурбинный двигатель, закрепленный в ударопрочном корпусе: такого устройства, «раскручивающего» генератор, может хватить для мощного костюма, с помощью которого два специалиста смогут подвешивать под фюзеляж самолета авиационные бомбы или ракеты, возводить укрепления и вообще проводить любые работы, требующие значительных физических усилий. Вес такой энергетической установки, по словам экспертов, не будет превышать 18-20 килограммов, а продолжительность работы (в зависимости от задач) может достигать от 24 до 48 часов.
Боевая нагрузка
Однако разработать экзоскелет для работы в боевых условиях и устройство для работы в безопасном режиме - не одно и то же. Особых успехов в создании исключительно боевой экипировки, облегчающей выполнение боевых задач, добились российские ученые и промышленность. В рамках форума «Армия-2018» представители госкорпорации «Ростех» заявили о создании электродвигателей для активных экзоскелетов, которые уже на данном этапе развития технологии позволяют значительно облегчить работу личному составу на поле боя. Позднее главный конструктор по системам жизнеобеспечения боевой экипировки военнослужащих ЦНИИточмаш Олег Фаустов заявил о том, что в ходе испытаний специальное снаряжение позволило оператору вести стрельбу из пулемета одной рукой, поражая при этом цели на полигоне.
Экзоскелеты такого типа значительно расширят возможности подразделений специального назначения на поле боя: с 50 килограммов носимого снаряжения масса оружия, систем связи, боеприпасов и вспомогательного оборудования может увеличиться до 100 и даже 150 килограммов. Уникальные технические решения могут появиться в составе третьей версии комплекта боевой экипировки «Ратник»: по словам директора кластера «Вооружение» госкорпорации «Ростех» Сергея Абрамова, научно-исследовательскую деятельность по проекту «Ратник-3» российские специалисты завершили еще в 2017 году, а в 2019 году начнутся опытно-конструкторские работы.
Повышенное внимание к системам такого типа уделяется не случайно: лучшие специалисты в области создания систем для Сухопутных войск будут создавать универсальный комплект снаряжения, одним из главных требований к которому станет не только технологичность, но и надежность работы в любых климатических условиях.
«Если мы говорим про электронику, важно не забывать, что сейчас отечественная элементная база создается с учетом широкого температурного диапазона - от плюс 50 до минус 50 градусов. И в этих условиях все должно работать», - рассказал в интеревью «Звезде» военный эксперт Сергей Иванов.
По словам председателя военно-научного комитета Сухопутных войск полковника Александра Романюты, комплект «Ратник-3» поступит в войска в 2025 году. В свою очередь, эксперты в области проектирования систем жизнеобеспечения отмечают, что третья версия «Ратника» будет заметно отличаться от первых двух комплектов, уже прошедших полный цикл войсковых испытаний и принятых на вооружение.
Комплект боевой экипировки будет состоять из нескольких систем: поражения, защиты, управления и связи, жизнеобеспечения и энергообеспечения, что позволит полностью соответствовать требованиям к перспективному снаряжению армии будущего. Модульность позволит компоновать бронекостюмы в зависимости от рода войск и выполняемых задач, переработка элементной базы приведет к уменьшению габаритов носимой электроники, а экозскелет разрешит удвоить вес носимого снаряжения, помогая военнослужащим выполнять поставленные задачи с максимальной свободой действий.
