Истребитель FPV-дронов. Учиться у природы
Появилась новая проблема, новый вид оружия. А надежной защиты от него пока не появилось. А мы все время забываем учиться у природы. А у нее есть чему поучиться!
Посмотрите, как четко работает деревенская ласточка! Муха в полете - это тот же самый FPV-дрон, по сути. Источник визгливого звука, высокая скорость и очень высокая маневренность. Но ведь и на такую тварь нашлось средство истребления! Нам нужно просто вдумчиво это скопировать - проблема будет решена навсегда.
You can watch this video on www.livejournal.com
Теперь попробуем сформулировать требования к техзаданию по пунктам.
1. Принцип захвата цели.
Радиоэлектромагнитный не годится - точность никудышная для таких размеров. Да и появление дронов с оптическими проводами делает этот метод бесполезным.
Зрительный не годится - в небе дрон малозаметен, на расстоянии в километр его можно разглядеть только сильной оптикой, которая сама массивнее дрона. А на сканирование небесной сферы требуется недопустимо много времени.
Ласточка работает слухом, и это очень оригинальная система самонаведения. Вот и нам нужно это использовать. Обычно акустические локаторы имеют солидные размеры, что определяется длиной звуковой волны в воздухе, но в нашем случае задача упрощается тем, что мы работаем только с высокими частотами. Частота в 7 килогерц дает длину полуволны всего 25 миллиметров, то есть практически размер головы ласточки. У ласточки есть два ушка, которые способны различать разность фаз и по ней определять направление. И есть шея, которой она очень любит вращать - определяя направление как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной, точнее в наклонной.
А после того, как сработал дальний захват цели, она идет на сближение с высокой скоростью, требуется высокая точность, чтобы фактически не видя расстояние и точное направление на муху (у ласточки нет такого бинокулярного зрения, как у кота или у человека), захватить ее клювом.
Вот в этом режиме как раз клюв и работает как акустический локатор ближнего действия! Посмотрите на это чудо природы. Это не просто сачок для ловли мух, он в раскрытом виде имеет форму рупора! Именно он обеспечивает точное слежение за мухой при ее маневрировании в воздухе. А еще он оттормаживает зверюшку после сближения, так как для высокой маневренности большая разница скоростей сильно мешает.
2. Носитель.
Это такой же дрон, только покрупнее? Нет, потому что с увеличением размера теряется маневренность, поэтому оперение (опора на воздух) должно увеличиваться с опережением. Это должен быть носитель с сильно развитым, причем управляемым оперением. Это оперение должно позволять развивать высокую скорость и очень быстро ее гасить с одновременным увеличением маневренности. Для этого классические самолетные решения тоже не годятся.
Здесь мы должны научиться строить орнитоптеры.
Когда то в семидесятые годы тема орнитоптеров была очень популярна, но потом заглохла, задачка требовала активного использования умной электроники, которой тогда не было. Но теперь она возрождается, после создания робособак создать робоптицу не так сложно и мы не должны упустить такое событие:
Так вот. Для истребителя дронов не годится просто умение летать. Нужен летательный аппарат, который умеет летать как деревенская ласточка и это требует очень серьезной исследовательской работы. Но тот, кто с этим справится - откроет для себя новый класс авиации в целом, а не только истребители дронов. Он получит господство в воздухе.
3. Двигатель
Конечно для истребителя дронов не годится использование пропеллеров, так как они создают сильную звуковую помеху того же диапазона, как у дрона. Соответственно, непригодны двигатели вращения, электрические и ДВС. Непригодны реактивные двигатели - это другой диапазон скоростей и чрезмерная сложность конструкции, лишающая смысла всю эту идею.
Остается все то же решение, как у деревенской ласточки - маховые мышцы для крыльев. Как это реализовать технически?
Электромагнитным способом? Это потребует сильного утяжеления конструкции, да и литиевые аккумуляторы - далеко не самый эффективный вид энергетических консервов. Для дронов он годится - и то с временем полета в считанные минуты. Для достаточно большой птицы с высокой удельной мощностью - нет. Один из правильных вариантов - химический газогенератор высокого давления (как вариант - разновидность ДВС без коленвала) и пневмонагнетатели с развитой системой клапанов. Плюс развитая конструкция упругих элементов из специального легкого материала.
4. Средство поражения цели.
Истребитель дронов должен отличаться от деревенской ласточки тем, что он не пожирает дроны. Это невкусно и опасно. Значит, что нужно делать при подлете к цели? Не приближаться к ней вплотную, она может взорваться специально, чтобы убить такой истребитель. Можно стрелять дробью, можно стрелять сеткой, можно стрелять краской для ослепления в нижнем секторе обзора. Варианты разные. Их можно комбинировать, чтобы дроны не оснащали защитой от одного вида поражения. Мы понимаем, что у дрона нет возможности для утяжеления конструкции, он и так используется на пределе. И это нам поможет.