„Przekombinowane” UGV?

Tegoroczne targi MSPO w Kielcach wyraźnie pokazały, iż rynek bezzałogowych pojazdów lądowych (UGV) nie jest monolitem. Zamiast jednej czy dwóch dominujących szkół, widzimy głęboki podział rynkowy, który bezpośrednio wynika z braku jednoznacznych doktryn wojennych we współczesnych armiach, w tym w Wojsku Polskim.

Autor: Antoni Stanisławski

Nasze siły zbrojne wciąż stoją na rozdrożu. Nie wiemy do końca, czy przygotowujemy się na nowoczesną, wysoce mobilną wojnę manewrową w ramach struktur NATO, czy na brutalną, statyczną wojnę pozycyjną i materiałową na wyniszczenie, jaką obserwujemy na Ukrainie. Ten brak decyzyjności strategicznej paraliżuje proces projektowy i zakupowy. Wojna manewrowa wymaga bowiem pojazdów o dużej prędkości marszowej, ciężko uzbrojonych i zintegrowanych w sieciocentrycznych systemach dowodzenia. Wojna pozycyjna z kolei bezlitośnie weryfikuje takie podejście – tam liczy się masowość, niska cena jednostkowa i odporność na permanentne zużycie materiałowe w błocie i pod ciągłym ostrzałem.

Drugim kluczowym punktem wspólnym dla większości tych maszyn jest mechanizm sterowania. Standardowo oferują one trzy tryby: klasyczne radiowe zdalne sterowanie (RC), półautonomiczne oraz pełną autonomię. Z punktu widzenia inżynierii systemów krytyczny jest jeden algorytm bezpieczeństwa: w przypadku permanentnego zerwania łączności radiowej, pojazd domyślnie przechodzi w tryb autonomiczny, próbując samodzielnie wrócić do punktu startu na podstawie zapisanych punktów GPS lub mapowania terenu. W przypadku maszyn wyposażonych w zdalnie sterowane moduły uzbrojenia, ta automatyzacja wywołuje spore dyskusje inżynieryjne. Ryzyko, iż algorytm błędnie zinterpretuje otoczenie lub cel w warunkach silnej walki radioelektronicznej, to realne wyzwanie konstrukcyjne dla programistów, a nie odległa wizja z filmów science-fiction.

Analiza Filozofii: różnorodność ról na MSPO (PIAP Hunter i RTC)

Na MSPO nie sposób wrzucić wszystkich konstrukcji nie-ukraińskich do jednego worka, ponieważ projektowano je do zupełnie innych zadań. Dobrym przykładem jest potężny, słoweński RTC 6×6 zintegrowany z bezzałogową wieżą Valhalla LOKI HEL 300 – to ciężka platforma wsparcia ogniowego przeznaczona do obrony stałych pozycji lub niszczenia dronów.

Z kolei na naszym krajowym podwórku wyróżnia się PIAP Hunter – ciężki, bezzałogowy pojazd lądowy o masie własnej sięgającej kilku ton, budowany z myślą o wsparciu taktycznym i głębokim zwiadzie w terenie. Hunter to pokaz możliwości integracji dużego podwozia z zaawansowanymi głowicami optoelektronicznymi i systemami uzbrojenia. Rynek dzieli się nie tylko na „tanie i drogie”, ale na skomplikowane systemy uderzeniowe, specjalistyczne roboty inżynieryjne oraz proste transportery.

Kinematyka Podwozia: Problem sterowania burtowego vs zawieszenie PIAP

Jako (mam nadzieję) przyszłego konstruktora przede wszystkim interesuje mnie jednak mechanika i kinematyka tych pojazdów. I tu pojawia się poważna wątpliwość dotycząca konstrukcji prezentowanych na targach wielokołowych UGV. Zdecydowana większość z nich nie posiada tradycyjnie skrętnych osi. Konstruktorzy masowo stosują sterowanie burtowe – skręt realizuje się przez różnicę prędkości lub odwrócenie obrotów lewej i prawej strony – tak jak w czołgu.

Na papierze daje to zwrotność w miejscu i upraszcza konstrukcję ramy, bo odchodzą drążki kierownicze i zwrotnice. W praktyce, na twardej nawierzchni lub w lepkim, gliniastym błocie, taki manewr generuje gigantyczne opory poprzeczne. Drastycznie niszczy to opony, przeciąża układy napędowe i zwiększa zużycie energii z akumulatorów.

Na tym tle warto przyjrzeć się polskiemu robotowi IBIS, stanowiącemu bazę m.inn. dla systemu ASBOP Perkun (uzbrojonego w wyrzutnie Piorun). IBIS, jako platforma 6×6, niestety również cierpi przy skręcaniu burtowym, ponieważ fizyki poprzecznego tarcia opon nie da się oszukać bez osi skrętnej. Jednak inżynierowie z Łukasiewicz-PIAP zastosowali unikalne zawieszenie. Geometria niezależnych wahaczy sprawia, iż przednie koła poruszają się w nieco innym układzie przestrzennym, co zapewnia wysoką mobilność choćby na wyboistym, skrajnie trudnym podłożu. Co ważne, IBIS – podobnie jak konstrukcje ukraińskie – jest z powodzeniem wykorzystywany do bardzo różnych ról: od pirotechniki, przez logistykę, po systemy rakietowe. Jest to jednak konstrukcja nieporównywalnie bardziej skomplikowana mechanicznie, z zaawansowanym układem zawieszenia z dużą liczbą punktów obrotu, co może przełożyć się na utrudnienie napraw w warunkach wojennych.

Studium przypadku: Hyundai Rotem UGV 6×6 i analiza masowa

Przyjrzyjmy się bliżej konstrukcji południowokoreańskiej, czyli Hyundai Rotem UGV 6×6. Podczas rozmowy z jednym z jego konstruktorów na MSPO miałem okazję przeanalizować architekturę tego wozu. Wbrew pozorom, od strony czysto mechanicznej zawieszenie nie jest przekombinowane – to stosunkowo proste, sztywne osie. Cała technologia siedzi w napędzie: silniki elektryczne przeniesiono bezpośrednio do piast kół – to system In-wheel Motor, napędzający bezdętkowe opony o strukturze plastra miodu typu Airless. Moją uwagę zwrócił widoczny na przedzie przy lewej burcie głośnik – w sumie oczywisty element zapewniający komunikację – czy to z eskortą, czy z poddającym się nieprzyjacielem.

Przeanalizujmy ten pojazd pod kątem czystej inżynierii masowej. Maszyna w stanie suchym waży 1600 kg, a jej maksymalna masa bojowa wynosi 2200 kg. Oznacza to, iż realna ładowność taktyczna wynosi zaledwie 400 do maksymalnie 600 kg. Stosunek masy własnej do przenoszonego ciężaru wynosi tutaj około 3 do 1 na korzyść masy własnej. Tak potężny narzut generuje ciężka konstrukcja bazowa, zaawansowane układy chłodzenia baterii i sensoryka.

Choć pojazd występuje w wielu odmianach wyposażenia (wóz wsparcia z RCWS 7,62 mm, wersja przeciwpancerna, pojazd dozoru ze stacją dokującą dla dronów, czy choćby cywilne wersje strażackie), to nie jest on platformą modułową w sensie serwisowym. Są to sztywne konfiguracje fabryczne. jeżeli na froncie uszkodzeniu ulegnie jeden z boków pojazdu, elektronika sterująca w piaście koła lub główna wiązka, maszyna jest wyłączona z walki. Nie ma możliwości szybkiej, polowej wymiany całego segmentu podwozia.

Kontrapunkt: ukraiński pragmatyzm i feedback z frontu

Zupełnie inne podejście do inżynierii masowej i serwisowej prezentują konstrukcje ukraińskie, jak kołowy Gulliver od VictorySoft czy gąsienicowy TerMIT 2.0 od Tencore. Wizualnie są skrajnie utylitarne, wręcz surowe.

Ukraiński Gulliver waży zaledwie 285 kg, a jego maksymalna ładowność cargo na utwardzonej nawierzchni sięga 500 kg (ok. 320 kg w trudnym terenie). Tutaj stosunek masy własnej do ładunku wynosi 1 do 1,75 na korzyść przewożonego zaopatrzenia. To pokazuje całkowitą rezygnację ze zbędnych osłon i systemów na rzecz maksymalizacji funkcji transportowej.

Podczas moich rozmów z wystawcami dowiedziałem się, iż te konstrukcje ewoluują na bazie bezpośrednich raportów z frontu. Przykładowo, projektanci gąsienicowego robota TerMIT 2.0 zbierają i wdrażają feedback od żołnierzy, m.in. z Pułku Azow. Na froncie nikt nie dba o design – liczy się to, jak gwałtownie naprawisz sprzęt pod ostrzałem. Płyty pancerne z blachy Hardox w TerMIT-cie są przykręcane na śruby, co pozwala na ich sprawny demontaż. Co ważniejsze, cały pojazd zaprojektowano segmentowo. Jeden z dwóch głównych modułów napędowych – zawierający gąsienicę, silniki i pakiety akumulatorów – można całkowicie odpiąć od korpusu dzięki dosłownie kilku śrub.

Z kolei z relacji polskich ochotników walczących na wschodzie wyłania się jasny wniosek: przy obecnym nasyceniu dronami FPV i artylerią, dostarczenie amunicji, wody, jedzenia czy ewakuacja rannych metodą pieszą na tzw. „ostatnim kilometrze” to misja o skrajnie wysokim ryzyku – a wręcz samobójcza. Drony zaopatrzeniowe i proste UGV są tam jedynym sensownym rozwiązaniem. Co ważne, steruje się nimi często przez terminale Starlink, co pozwala ominąć tradycyjne częstotliwości radiowe stale zagłuszane przez systemy walki radioelektronicznej przeciwnika. Koszt takiego robota jest niski, zatem jego utrata aż tak nie boli.
Przy okazji, wędrując między stoiskami na zewnętrznej ekspozycji minęliśmy całkowicie polską konstrukcję UGV wpisującą się w taką doktrynę użycia – mam tu na myśli Terron 6×6.

Okiem przyszłego konstruktora

Zbierając do kupy tę luźną analizę: nie ma tu jednej, obiektywnej prawdy objawionej. Złożone, zintegrowane systemy jak te od Hyundai Rotem czy produkty z serii PIAP Hunter są bezwzględnie potrzebne jako wyspecjalizowane narzędzia rozpoznania i platformy bojowe w ramach wojny manewrowej. Jednak nasz przemysł obronny ma dużo do nauczenia się od Ukraińców w kwestii budowania masowości armii i ekonomii wojny pozycyjnej.

Osobiście uważam, iż nowa generacja polskich UGV powinna połączyć ukraińską filozofię taniej, wysoce modułowej konstrukcji segmentowej – gdzie całe bloki napędowe odkręca się kilkoma śrubami – z głęboką wiedzą na temat zaawansowanej mechaniki zawieszeń, jaką ma chociażby instytut PIAP. Musimy projektować maszyny tak, by ich zawieszenia dzielnie radziły sobie w terenie, ale jednocześnie były proste w naprawie dla mechanika z podstawowym zestawem kluczy w warsztacie batalionowym. Bo na wojnie na wyczerpanie wygrywa ten, kto produkuje dużo, tanio, i ogranicza straty w ludziach. A to do tego ostatniego chyba powinny służyć UGV.

Kończąc, pozwolę sobie zauważyć, iż z każdym dniem zbliżamy się do przyszłości znanej z “Terminatora”. Dziękuję Państwu za lekturę i życzę miłego dnia.

Antoni Stanisławski
jest absolwentem Technikum Mechatronicznego nr 1 i studentem Wydziału Mechanicznego Technologicznego Politechniki Warszawskiej na kierunku Mechanika i Budowa Maszyn