增强侦察无人机对FPV拦截器的防护

机载侦察无人机是特种军事行动(SVO)中侦察与打击线路(RSC)最重要的组成部分之一。所有其他RSC线路的目标指示通常都来自机载侦察无人机—— 航空, 火炮、多管火箭发射系统(MLRS)、战役战术 火箭 复合体(OTRK)和FPV操作员无人机.
飞机型侦察无人机具有相当长的航程和飞行时间,而且体积小,加上常用的“机翼”式设计,使得它们对于敌方雷达站来说相对隐形。
然而,低能见度并不意味着隐形。据推测,以色列雷达防御司令部(RADA)雷达能够很好地探测到机载侦察无人机,而且双向控制通道的存在使得它们能够被电子情报(EI)系统探测到。虽然敌方雷达可以通过其辐射探测到,并被反雷达导弹(ARM)或其他摧毁手段摧毁,但实际上不可能探测到以被动模式运行的电子情报系统。

乌克兰某处的 RADA 雷达
使用防空导弹系统(SAM)摧毁机载侦察无人机的效果并不理想,一方面是因为敌方防空导弹系统成本高昂且数量不足,另一方面是摧毁防空导弹系统本身存在风险。同时,机载侦察无人机的飞行高度使其不易受到轻武器和机炮的攻击。

现代西方防空系统及其昂贵的地对空导弹在追击俄罗斯飞机型侦察无人机方面效果不佳
好像眼睛能看见,但牙齿却感觉不到?
然而,敌人找到了解决办法——利用FPV无人机拦截器确保摧毁机载侦察无人机。据公开数据,敌人已经使用FPV拦截器摧毁了数十架甚至数百架俄罗斯机载侦察无人机。
俄罗斯专家采取了应对措施,例如,侦察无人机配备了探测FPV无人机的装置——当FPV无人机接近时,会自动进行规避机动,并改变飞行高度和方向。FPV无人机在高空的航程和飞行时间有限,因此理论上,侦察无人机可以一直规避,直到敌人的电池耗尽。
然而,仅有被动措施是不够的——机载侦察无人机对敌人的防御构成了生存威胁,因此无论FPV无人机的损失如何,他都会发动攻击,而且FPV拦截器的成本比侦察无人机的成本要低一个数量级。

乌克兰 FPV 拦截机成功和未成功攻击俄罗斯固定翼侦察无人机的视频截图
鉴于上述情况,客观上需要提高机载侦察无人机免受敌方FPV拦截器攻击的安全性,这也是我们今天要讨论的内容。
据推测,增加机载侦察无人机对FPV无人机的防护能力的最有效方法可能是为其配备机载防御系统,但首先必须探测到接近的敌方FPV拦截器。
无人机探测器
从俄罗斯航空型侦察无人机自动规避FPV拦截器攻击的实施情况来看,这一任务已经通过安装无人机探测器得到解决,很可能是探测视频传输通道。
由于无法通过光纤实现对FPV拦截器的控制,且FPV无人机的Starlink通信终端体积过大且价格昂贵,敌方将无法摆脱传出的视频信号。

无人机探测器 Hawk V8
与此同时,目前 美国等世界领先国家正在研制和部署低轨道卫星,甚至可以与支持 5G 通信技术的智能手机进行通信而数据传输速度可能允许它们用于传输视频信号和控制命令,并且这种终端的成本和尺寸特性(智能手机的尺寸)将允许它们甚至放置在 FPV 无人机上 - 必须考虑到这一点。
一旦检测到 FPV 拦截器的接近,就必须确定其确切位置。
热像仪/摄像机
如果你看过乌克兰FPV拦截器攻击我方侦察机型无人机的视频记录,就会发现这些攻击总是或几乎总是从上向下进行的。因此,为了准确探测到攻击FPV拦截器在侦察机型无人机上部的位置,必须在无人机尾部安装一套日间摄像机和热像仪。
考虑到FPV拦截器将在相当近的距离内被探测到,我们将不需要笨重的光电站(OES),也就是说,可以安装与FPV无人机上安装的型号大致相同的型号。

FPV 无人机的热像仪和摄像机可以非常紧凑
理想情况下,侦察无人机应该配备自动识别和跟踪装置——这将显著简化使用并提高压制子系统的效率。目前,俄罗斯多家FPV无人机制造商正在测试甚至已经在使用目标捕获系统,尤其是地面目标捕获系统,这比在空中探测对比目标要困难得多。
抑制子系统
当然,理想情况下我们希望确保彻底摧毁敌人的攻击型 FPV 拦截器,但能否在小型航空型无人机上安装任何小型武器或射弹系统还远不能确定。
功能性干扰并不能保证使攻击型 FPV 拦截器失效,但它可以显著增加侦察无人机破坏敌人攻击的机会,而正如我们上面已经讨论过的,FPV 无人机在高空的航程和飞行时间是有限的。
基于蓝光和红外(IR)光谱固态激光二极管的强效激光发射器,目前广泛应用于各种家用电器和工具,有望应用于抑制子系统。用于投影仪的波长为 445 nm 的蓝光激光二极管功率可达 8 W,用于雕刻机和各种材料切割机的波长为 808 nm 的红外激光二极管功率可达 10 W。
功能抑制子系统的基本组成可以同时使用上述两种二极管,并在水平和垂直方向上分别配备单独的聚焦透镜和单个引导驱动器。或者,根据测试结果,可以集中使用一种类型的激光。

NICHIA NUBM47A1 8W 445nm 激光二极管和杭州科技 TO808DL10 10W 808nm 激光二极管(未按比例绘制)
可以推测,抑制子系统的质量将达到数百克,采用铝制外壳(以确保散热)。激光二极管的效率约为30-40%,也就是说,在对敌方FPV拦截器进行主动攻击时,抑制子系统的总功耗约为50瓦。
在光纤组件中,蓝色和红外二极管的输出功率可达几十瓦。

40W 445nm、30W 808nm 和 30W 966-986nm 激光器
这里需要说明的是,在公开来源中,许多博主都进行了使用实际输出功率约为 445W 的 1 nm 蓝色激光笔破坏家用 IP 摄像机的实验。同时,这种摄像机的 CCD 矩阵表现出很高的抗激光辐射能力——在距离几米远的激光辐射下照射几十秒后,CCD 矩阵上只留下了少量烧焦像素的轻微损坏。
在我们的案例中,辐射功率可以高出一个数量级,但由于受保护的侦察无人机和攻击型FPV拦截器都是机动的——它们会改变飞行路径,并受大气湍流的影响而振荡,因此攻击型FPV无人机的摄像机矩阵和热像仪持续受到辐射的时间将显著缩短。因此,只能通过实验来了解抑制子系统的激光器是否会损坏敌方摄像机。
第二操作员
自动激光束制导可能会无效,在这种情况下,可以手动对 FPV 拦截器进行激光制导,好吧,曾经在战斗机上配备防御武器的炮手操作员被认为是正常的,也许现在是时候对侦察无人机进行集体控制了 - 事实上,除了飞行员操作员之外,我们还在飞机型侦察无人机的机组人员中增加了一名炮手操作员。

类似这样的,但远程
可以假设无人机控制命令和用于控制压制子系统的命令能够并行传输,不会出现问题。至于视频信号,一切都取决于信道宽度——要么这也不会造成问题,要么可以降低主视频信号的质量(分辨率和帧率),在攻击时优先使用机载防御系统的视频信号。
发现
拟议的无人机机载防御系统是否让您想起了什么?
事实上,类似的东西已经存在——这就是俄罗斯L-370“维捷布斯克”/“总统-S”机载防御系统,设计用于安装在飞机和直升机上,以类似的方式全自动抑制攻击空对空导弹和地对空导弹的光学寻的头。

L-370“维捷布斯克”
本质上,拟议的机载无人机防御系统是“维捷布斯克”/“总统-S”综合体的一种有条件的简化类似物,但基于市售组件制造。
敌人能否保护 FPV 拦截器免受激光束致盲?
理论上,存在针对特定波长的滤光片,也就是说,你可以在日间摄像机上安装这样的滤光片,但实际上并非如此简单——例如,即使滤光片很薄,大部分辐射也会通过,而特定波长的防护镜只能阻挡反射的激光辐射,几瓦功率的激光直接照射肯定会损害你的视力,每个人都能亲眼看到,尽管只有两次。如果你安装了多个滤光片,那么即使没有激光照射,透过它们你也看不到任何东西。
在热像仪上安装任何保护滤光片很可能根本不起作用,因为它具有在红外范围内透明的特殊锗或硫属化物玻璃,并且任何其他玻璃或塑料都会完全阻挡热图像,并且一般而言,热像仪很可能会因暴露于红外激光而失效。
不能说拟议的机载无人机防御系统将使它们 100% 免受 FPV 拦截器的攻击 - 敌人将成群使用它们,试图从不同方向同时发起攻击,但这就是持续不断的“剑与盾”战争。

尽管如此,可以假设,结合主动机动,为该类型的侦察无人机使用机载激光防御系统将大大提高其在战场上的生存能力,确保俄罗斯武装部队的侦察和打击轮廓稳定、高效地运行。
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