Про FPV-дроны и технологии — как бороться с новой угрозой на поле боя

Прогресс не стоит на месте, и на любое действие всегда найдется противодействие. Нужны только воля и некоторое денежное довольствие. FPV-дроны за последние пару лет совершили огромный скачок в своем развитии. Современный криптонит давно выработанной и отработанной доктрине. Все вооружение, тактика и технологии были заточены под другое... И другое немного устарело.

Длинное предисловие о системах активной защиты

В 1982 году были успешно проведены полевые испытания активной системы защиты танков «Дрозд». В 1983 году система была принята на вооружение. Основной целью и предназначением системы была защита от противотанковых реактивных кумулятивных снарядов (ПТУРС и гранат). Принцип действия — обнаружение и сопровождение боеприпасов, подлетающих со скоростью от 70 до 700 м/с, определение угрозы защищаемому объекту, расчет траектории, отдача сигнала на подрыв специального заряда, что и сбивал с траектории снаряд или ракету.

На испытаниях расчеты показали эффективность от 50% до 70%. Реальное применение в боевых условиях с подтвержденной эффективностью наблюдалось в 1985 году в Афганистане. Сведений мало, но они есть. В дальнейшем разработку допилили в проектах «Арена» и «Афганит».

Система Афганит

Параллельно с этим существует израильская система Trophy с похожей концепцией. Продемонстрировала подтвержденную эффективность до 90% в конфликтах в Ливане и Газе. Более дорогая и продвинутая система для защиты от пехоты на ближней дистанции.

Это два ярких примера защиты техники от малоразмерных быстролетящих угроз с технологиями из 80-х годов прошлого века. У инженеров была поставлена цель, и они ее решили.

Современные FPV-дроны в чистом поле

Это малоразмерные объекты с нулевым тепловым следом, малошумные, с минимальной отражающей поверхностью, непредсказуемой траекторией полета и низкой стоимостью производства. Можно подумать, что у них нет ничего общего с баллистическими угрозами прошлого века. Но это принципиально неправильный ход мысли. За последние 40 лет технологии ушли настолько далеко вперед, что обывателю невозможно представить. Самый мощный суперкомпьютер в 1983 году Cray X-MP имел производительность в 800 MFLOPS. Использовался для ядерных расчетов, моделировании погоды, аэродинамике.

Супер компьютер Cray X-MP

iPhone 5 в 2012 году имел примерную производительность в 2100 MFLOPS только у процессора и 19200 MFLOPS у видеокарты. iPhone 15 Pro в 2023 году имеет производительность 650 000 MFLOPS у процессора и 3500 000 MFLOPS у видеокарты.

Прогресс и развитие FPV-дронов в сравнении с ПТУРС на несколько порядков меньше.

Базовые принципы защиты от быстро летящей цели

Концепция активной защиты была разработана еще в 60-х годах прошлого века. Она проста, банальна и трактуется однозначно на любом этапе развития человечества. Не имеет значения, о чем идет речь. Космический корабль или муха в комнате. 

• Обнаружение объекта
• Определение угрозы
• Анализ и сопровождение угрозы
• Реакция на угрозу
• Перехват или смягчение ущерба

В разных источниках есть некоторые различия, но принципы остаются одни и те же. Выполняя каждый этап с максимальной эффективностью, можно решить любой вопрос.

Обнаружение FPV-дрона

С одной стороны, может показаться, что это невозможно из-за специфики использования. Слишком маленький и слишком скрытный. Это пока не сунешь нос в параллельную вселенную. На рынке больше 10 лет присутствует коммерческая технология Лидар (Light Detection and Ranging). Чаще всего обычный пользователь встречается с ней в домашних роботах-пылесосах. Маленькое устройство с маленьким сенсором.

Лидары в пылесосах

А еще они встречаются в автомобилях, системах безопасности зданий, геодезии, агротехнике, AR/VR-устройствах и кучи других направлений. Это не новинка, а зрелая технология. Имеет широчайший спектр номенклатуры и точности измерения. Топовые системы способны засечь объект в идеальных условиях на расстоянии до 800 метров размером в 30 см и скоростью до 200 м/с. Подобные устройства используются в современных автопилотах и помогают управлению автомобилями.

Лидары в автопилотах автомобилей

Учитывая специфику применения и возможность ложного срабатывания сенсора при определенных условиях, систему стоит доработать в плане чувствительности. Вместо стандартных 20 герц перевести на 40 или 80 герц.

Подобное устройство способно обнаружить целый ворох дронов-камикадзе, перемещающихся быстро по прямой от оператора к цели без огибания рельефа местности, и автономные модели, летящие по заданной траектории. Дешевые и самые массовые.

Отдельная категория устройств — управляемые, со сложной траекторией, огибающие рельефы местности и использующие окружающую среду для скрытного перемещения. Серьезное отличие от предыдущих — это большая автономность и размеры. Лидар не сможет определить объект за деревом, и ему не хватит времени реакции на атаку с расстояния менее 50 метров (при 80 герцах и скорости в 200 м/с трекинг будет около 3 метров).

Радары для охраны объектов периметра. Радиус действия около 300 метров. Часто используются в аэропортах против птичек. Имеют компактные размеры и быструю скорость реакции. Снова коммерческий проект, недопиленный под определенные нужды, покрывает 90% потребностей в борьбе с дронами.

Радары для охраны объектов периметра

И третье устройство для самой ближней дистанции — монохромные камеры с высокой частотой кадра в купе с базовым анализом AI изменений пикселей для фиксации движущегося объекта. И снова технологии сто лет в обед. Существуют десятки вариаций.

Сенсор охранной системы

Определение угрозы от летящего объекта

Тут все очень просто: все, что двигается, должно быть дезинтегрировано. Если есть маломощный бортовой компьютер, то можно отсеять часть движущихся объектов. У системы должно быть 2 положения: «Включено» и «Выключено». Технически у каждого объекта есть определенные параметры поведения. У дронов нет крыльев, и им нечем махать. Модельный ряд насчитывает менее 1000 единиц и имеет характерные особенности. Современные системы способны узнать человека в толпе, а с отличием дрона от другого объекта проблем быть не должно.

Анализ и сопровождение угрозы FPV-дрона

Переходный момент от обнаружения до целеуказания. Наверное, самый сложный момент, так как в коммерческом сегменте эта функция мало распространена. Необходимо разрабатывать технологии с нуля или адаптировать имеющиеся знания. Технически уже есть большие системы ПВО с подобными функциями, но у них скорость реакции заметно ниже. Есть Phalanx CIWS для уничтожения противокорабельных ракет на дистанции до 1500 метров. Скорость реакции 1,5 секунды.

Phalanx CIWS

Это слишком много, когда речь идет о радиусе в 50 метров. Скорость FPV-дрона 60-90 м/с, а с заходом в верхнюю полусферу до 200 м/с.

Но нет ничего невозможного, если есть желание и финансовые возможности. Как пример, неделю назад был установлен мировой рекорд по собиранию кубика Рубика.

0,103 секунды на «фотографию и определение объекта», «расчет оптимального варианта сборки», «выдачи сигнала и механического действия». То есть, можно уложиться в заданные временные рамки реакции на угрозу в 0,5 секунд при экстремальной ситуации.

Реакция на угрозу FPV-дрона

Тут все просто, оборудование принимает решение на обезвреживание цели путем ее разрушения или вывода из строя. Полная автоматика без участия человека.

Перехват или смягчение ущерба FPV-дрона

Должно быть дешево, быстро и эффективно. Действовать в радиусе 360 градусов, прикрывать верхнюю полусферу и не иметь мертвых зон. Быстро перезаряжаться и действовать автономно.

Установка дробовиков АА-12

Уже 15 лет существует система автоматического огня с двух дробовиков АА-12 в стационарном исполнении с дистанционным управлением. Радиус действия около 100 метров. Отличная система, но требует некоторой доработки для увеличения эффективности.

FPV-дроны — это пластиковые носители без какой-либо защиты. Скорость превалирует над защищенностью. Мелкая дробь великолепно разрушает подобные объекты. Но у дроби есть недостаток с радиусом действия. Чем меньше дробинки, тем меньше радиус. На расстоянии в 50-70 метров необходимо примерно 7 залпов для автоматического попадания в 1 цель. Это больше, чем 0,5 секунд в рассматриваемом варианте. Нужно либо увеличивать скорострельность, либо число дроби в одном залпе.

Альтернативой стоит назвать серию Microgun с 6 стволами и огромной скорострельностью.

XM556 Microgun

Сегодня самый мелкий калибр — это 5,56, и он избыточен для данной задачи. Уменьшение до 4,5 мм отлично повлияет на эффективность. Либо необходимо разработать новый патрон с разделяемой боевой частью для увеличения «россыпи» и площади поражения.

Послесловие

FPV-дроны активно применяются в боевых условиях уже не первый год, но явных подвижек в противодействии им не наблюдается. Всё, что появляется, — это пассивные варианты с обвесом. Нет ни одной активной защиты. Складывается впечатление, что FPV-дроны — это временное явление и о них забудут через пару дней.