Содержание
- FPV дрон, определение.
- Методы борьбы с FPV дронами.
- Дрон-перехватчик с боевым зарядом направленного действия с готовыми поражающими элементами.
- Заключение.
1. FPV дрон, определение.
FPV-дрон (First Person View drone – дрон с видом от первого лица) – это беспилотный летательный аппарат, оборудованный видеокамерой и системой передачи видео оператору в режиме реального времени. Основное назначение таких дронов — обеспечить возможность дистанционного управления устройством таким образом, будто пилот находится внутри самого дрона и видит окружающий мир глазами видеокамеры. Таким образом, основной отличительной особенностью FPV дрона является наличие видеокамеры и видеоканала связи, позволяющие оператору управлять дроном.
Существуют ударные и разведывательные FPV дроны. Ударные FPV дроны предназначены непосредственно для поражения противника. Они, как правило, имеют относительно небольшую массу (до нескольких килограммов) и небольшую дальность боевого применения. Таким образом, ударные FPV дроны можно назвать оружием ближнего боя, в отличие от дронов самолетного типа, которые могут поражать цели в глубине обороны противника.
Вместо термина «дрон» часто употребляется термин «квадрокоптер», но дрон – это более широкое понятие. Любой квадрокоптер – это дрон, но не любой дрон – квадрокоптер, так как дрон может иметь и шесть, и восемь пропеллеров, а дроны «Герань» и «Ланцет» имеют один пропеллер.
2. Методы борьбы с FPV дронами.
Если для борьбы с дронами самолетного типа успешно используются управляемые и самонаводящиеся ракеты «воздух-воздух» и «земля-воздух», то для борьбы с малогабаритными FPV дронами нет универсального эффективного средства борьбы. Существуют различные средства ограниченного применения, к которым относятся:
a) Электромагнитное ружье, подавляющее радиосигнал управления дроном.
b) Лазерное оружие, поражающее дрон высокоэнергетическим излучением лазера.
c) Огнестрельное оружие: гладкоствольное ружьё, автомат, пулемет и др., поражающие дрон либо дробовым зарядом, либо пулей.
d) Дрон-перехватчик, выбрасывающий сетку в направлении дрона противника.
Перечисленные методы борьбы с дронами в некоторых случаях показывают высокую эффективность, но не решают полностью задачу борьбы с FPV дронами, так как имеют ограничения по условиям применения. Эти ограничения перечислены ниже.
По п. a) Если FPV дрон имеет перенастраиваемую частоту канала управления, то электромагнитное антидроновое ружье может оказаться неэффективным. Кроме того, антидроновое ружье бесполезно против дронов, управляемых по оптоволокну.
По п. b) Чтобы поразить (прожечь) дрон лучом лазера, надо воздействовать на FPV дрон в течение некоторого промежутка времени. Если дрон скоростной, то время воздействия должно быть сведено до долей секунды. Следовательно луч лазера должен нести высокую энергию, чтобы прожигать дрон за доли секунды. Для генерации такого луча нужна лазерная установка большой мощности и больших размеров, то есть такая установка не является индивидуальным средством защиты бойца.
По п. c) Дробовое огнестрельное оружие ограничено дальностью применения в 50…70 метров. Далее дробовое облако становится разреженным настолько, что дробинки могут пропустить дрон. Кроме того, на расстояниях больше 100 метров скорость дробинок значительно падает и кинетической энергии дроби может оказаться недостаточно, чтобы поразить дрон. Оружие, стреляющее пулями, может поразить дрон на большей дальности, но попасть пулей в движущийся малогабаритный дрон – сложная, а иногда невыполнимая задача.
По п. d) Для применения дрона перехватчика, выбрасывающего сеть, надо сблизиться с FPV дроном и прицелиться, чтобы сеть попала на дрон. Таким образом, применение этого дрона-перехватчика возможно только для борьбы с низкоскоростными FPV дронами.
В данной статье предлагается повысить эффективность поражения FPV дронов за счет размещения боевого заряда направленного действия на дроне-перехватчике. Боевой заряд подрывается при сближении дрона-перехватчика с FPV дроном. Так как в этом случае точка подрыва располагается на небольшом удалении от FPV дрона, то за счет этого повышается плотность осколочного поля, накрывающего FPV дрон и, следовательно, повышается вероятность его поражения.
3. Дрон-перехватчик с боевым зарядом направленного действия с готовыми поражающими элементами (ПЭ).
Существуют боевые заряды направленного действия, например, американская мина «Клеймор». Конструкция этой мины оказалась настолько удачной, что во многих странах мира были созданы аналоги. Характеристики мины «Клеймор» приведены на рис. 1.
Казалось бы, напрашивается простое решение – установить аналог такой мины на дрон и вот дрон-перехватчик готов. Но этот путь не является оптимальным. Угол разлета поражающих элементов мины «Клеймор» в горизонтальной плоскости составляет 60 град. и в вертикальной плоскости – около 3 град., то есть мина имеет ярко выраженную веерообразную диаграмму разлета ПЭ и, соответственно, веерообразную зону поражения. Для боевого заряда дрона-перехватчика нужна коническая диаграмма разлета ПЭ и коническая зона поражения, соответственно.
Оценим необходимые массогабаритные размеры и угол разлета ПЭ для боевого заряда дрона-перехватчика, опираясь на массогабаритные характеристики мины «Клеймор». Пусть боевой заряд дрона-перехватчика содержит 700 ПЭ, как у «Клеймор». В качестве поражающих элементов в мине «Клеймор» используются стальные шарики диаметром 5,4 мм и массой 0,68 г. Предположим, что плотность осколочного поля боевого заряда дрона-перехватчика должна быть такой, что на дальности в 10 м, хотя бы один осколок боевого заряда дрона-перехватчика должен попадать в круг радиусом 5 см. Такая плотность осколочного поля позволит поражать с 10 метров даже малогабаритные FPV дроны. Таким образом, один осколок закрывает площадь
Общая площадь, закрываемая осколочным полем, равна
Так как осколочное поле заряда должно иметь коническую форму, то площади 5,5 кв. м соответствует радиус основания конуса 1,3 м. Отсюда получаем, что полный угол разлета ПЭ боевого заряда (угол при вершине конуса) должен составлять
Боевой заряд должен иметь вид цилиндра, на одном из оснований которого размещен слой готовых поражающих элементов. Возьмем основание цилиндра равновеликим площади фронтальной поверхности мины. Тогда радиус основания боевого заряда будет равен
Высота цилиндра, как и толщина мины «Клеймор» составит 35 мм. Взрывчатое вещество (ВВ) пластит С4 имеет плотность 1,58 г/см3 . Толщина слоя ВВ составит
Следовательно толщина слоя поражающих элементов боевого заряда будет равна примерно 10 мм.
Далее проектирование боевого заряда заключается в том, чтобы рассчитать кривизну основания цилиндра, содержащего осколочный слой, для обеспечения угла разлета ПЭ в 15 град. Предварительно, осколочный слой должен представлять собой выпуклую поверхность с радиусом кривизны 0,6…0,7 м.
На рис. 2 приведен общий вид дрона-перехватчика с боевым зарядом направленного действия.
Поражающие элементы (сферические осколки) боевого заряда метаются взрывом пластического ВВ с большой скоростью. Скорость поражающих элементов с расстоянием падает, но будет достаточно высокой, чтобы поражать FPV дрон на дальности до 250 м (если, конечно, осколок попадет в FPV дрон). Увеличенная дальность разлета убойных осколков позволяет применять дрон-перехватчик против роя FPV дронов, когда нет необходимости прицеливаться по отдельно взятому дрону.
Итак, боевой заряд направленного действия для дрона-перехватчика должен иметь следующие характеристики (табл. 1):
Таблица 1
Конструктивная реализация дрона-перехватчика с направленным боевым зарядом может иметь развитие в плане автоматизации процесса наведения на цель. Наведение дрона-перехватчика может происходить по отраженному от цели сигналу, когда цель подсвечивается с помощью станции подсветки цели. Решение о подрыве боевого заряда дрон-перехватчик принимает либо самостоятельно, либо по сигналу от оператора, который принимает решение на основе изображения с видеокамеры дрона.
4. Заключение.
1) В качестве эффективного оружия против FPV дронов предлагается дрон-перехватчик с боевым зарядом направленного действия с готовыми поражающими элементами.
2) Дрон-перехватчик с боевым зарядом направленного действия можно эффективно применять, как против одиночной, так и против групповой цели.
Поражение FPV дрона с помощью гладкоствольного ружья здесь.
Дрон-перехватчик с дробовым гладкостволом здесь.