Hälytys! Drooneja kello kuusi!
Onneksi haulikkkomies on valmiina pudottamaan ne. Mutta miten se onnistuu?
Cinelab oli mukana markkinointivideoiden kuvauksissa, jossa torjuttiin rynnäköiviä drooneja todellisuutta vastaavissa olosuhteissa. Kuvaukset menivät suunnitelmien mukaan, mutta kokemukset haulikolla torjunnasta yllättivät: Se vaikuttaa helpolta, mutta on todellisuudessa haasteellista. Cinelab teki jälkeenpäin ”ruumiinavauksen” drooneille ja nekin tulokset yllättivät.
Videot löytyvät täältä:
Kohteena 5 tuuman rynnäkködroonit
Cinelab järjesti kuvauksiin viisi viiden tuuman (5″ potkureiden halkaisija) suorituskykyistä ns. freestylye FPV-droonia. Ne vastaavat niitä, joita Ukrainassa käytetään rynnäköintiin, mutta sillä erotuksella, että Ukrainassa droonit ovat kooltaan 7” ja siitä ylöspäin. Isolla koolla haetaan riittävää räjähteen kantokykyä, mutta muilta ominaisuuksiltaan 5” kalusto vastaa samaa ja tulokset ovat myös vertailukelpoisia. Drooneihin kiinnitettiin 3D printatut räjähteet, jotka ovat ”esikuviaan” kevyemmät. Rynnäkkötilanteessa lennettiin kuitenkin realistisella nopeudella ja tavalla.
Cinelabin pilotit harjoittelivat rynnäköintitaktiikoita etukäteen, ja tavoitteena oli välttää pudotus sekä osua kohteeseen. Tai siis melkein osua, koska kohteista lennettiin viime hetkellä ohi. Vastaavasti haulikkoampujalla oli tarkoitus osua kohteeseen. Kyseessä oli siis todellinen tilanne, jota ei ollut käsikirjoitettu etukäteen. Osa rynnäköistä toteutettiin kahdella droonilla samanaikaisesti ja osa yhdellä.
Ampumapaikka oli keskellä aukeaa aluetta, jossa rynnäköivä drooni ei voinut piiloutua maastoesteiden taakse. Rynnäkkö aloitettiin noin 300 m päästä metsän päältä, josta droonit pudottautuivat lähelle maan pintaa ja suuntasivat kohteeseen. Sinne ei kuitenkaan lennetty suoraan vaan korkeutta ja suuntaa vaihdeltiin. Ampuja pyrki havaitsemaan droonit ja pudottamaan ne. Lopussa palataan tähän, koska näyttää siltä, että suora lento kohteeseen olisi kuitenkin ollut taktisesti järkevämpi tapa.
Droonin pudottaminen tällaisessa tilanteessa on yllättävän haasteellista. Rynnäköt tapahtuivat auringonpaisteessa, ja toisen maailmansodan ilmataisteluoppien mukaisesti ne alkoivat aurinko selän takana. Haulikkoa käsitteli maailmanmestaruustason ampuja, joten vastus oli kova. Neljän hyökkäysdroonin tuhoamiseen tarvittiin lopulta useita hyökkäyksiä. Osa laukauksista meni ohi, mutta usein drooneihin myös osui niin, että ne eivät pudonneet. Sitä käsitellään tämän blogin loppupuolella.
Droonien ruumiinavaus
Droonin torjunta onnistuu, kun kaksi asiaa toteutuu samanaikaisesti:
- Drooniin osutaan oikealla etäisyydellä
- Osuma on ”tappava” ja pudottaa droonin välittömästi
Oikea ampumaetäisyys
Haulikon patruunassa on paljon hauleja, jotka piipusta lähtiessään ovat supussa, mutta haulikuvio laajenee nopeasti sen jälkeen. Mitä laajempi kuvio, sitä varmemmin drooni lentää siitä läpi, mutta samalla haulikuvioon jää aukkoja, jolloin osuman todennäköisyys pienenee.
Haulien vaikutus perustuu niiden iskuenergiaan, joka riippuu niiden kineettisestä (liike-) energiasta piipusta lähdettäessä sekä ampumaetäisyydestä, jona aikana ilmanvastus hidastaa niitä. Perinteisillä metsästyshaulikoilla ja ampumatarvikkeilla suurin tappava ampumaetäisyys on noin 30 – 40 metriä. Silloin haulikuvio on sopivan kokoinen ja haulien iskuenergia riittävä.
Torjunnassa käytettiin erikoisvalmisteista haulikkoa, Sillä ammuttiin panoksia, joissa oli volframista tehtyjä hauleja. Se on kovaa ja sitkeää metallia, jonka ominaispaino on lähes kaksinkertainen lyijyyn verrattuna. Tällä kalustolla tappava ampumaetäisyys on paljon suurempi ja vähintään 60 metriä. Iskuenergia riittää pidemmällekin, mutta haasteena pitkillä matkoilla on osumatarkkuuden heikkeneminen eli haulikon kyky pitää haulikuvio riittävän suppeana.
Suurin ampumaetäisyys metsästyskalustolla on noin 30–40 metriä ja erikoiskalustolla noin tuplat enemmän. Tämä ei kuitenkaan ole koko totuus vaan vielä pitää määritellä pienin ampumaetäisyys. Näistä molemmista etäisyyksistä muodostuu ”ikkuna”, johon rynnäkködrooni on torjuttava.
Pelkkä rynnäkködrooni ei ole itsessään vaarallinen, vaan siinä on mukana räjähde, jonka vaikutusetäisyydestä riippuu se, miltä turvalliselta matkalta drooni pitää torjua. Räjähde on suunniteltu toimimaan törmäyksestä, joten se laukeaa joko osumasta tai viimeistään maahan iskeytyessään.
Isokokoinen drooni pystyy kuljettamaan useita kiloja painavan kuorman. Jos ajatellaan, että sellaisen tappava vaikutusetäisyys on 10 metriä, niin torjunnan pitää tapahtua suuremmalla etäisyydellä. Pitää ottaa huomioon sekin, että tappavan osuman jälkeen drooni lentää vielä ballistisella lentoradalla tietyn matkan. Siinä voi käyttää nyrkkisääntönä lennätyskorkeutta. Metsästysaseella tarvittava osumaikkuna on siis välillä 20 – 40 metriä. Erikoiskalustolla ikkuna on noin kaksinkertainen, eli välillä 20 – 60 metriä. Sitä pidemmillä matkoilla osumatarkkuus heikkenee haulikuvion laajenemisen vuoksi.
Jos drooni liikkuu noin 15 m sekunnissa ( 50 km/h), niin metsästysaseella siihen pitää osua noin 1,5 sekunnin aikaikkunassa ja vastaavasti erityiskalustolla noin 3 sekunnin ikkunassa. Tämä ei kuitenkaan vielä ole ainoa haaste torjunnassa. Jatkossa tarkastellaan tappavaa osumaa ja todetaan vielä toinenkin haaste. Tappavat osumakohteet eivät ole yhteiseltä pinta-alaltaan juuri tikkuaskia suurempia.
Osumat
Cinelab tutki jälkeenpäin viiden alasammutun droonin vauriot ja pyrki päättelemään, että mikä osuma oli ollut tappava. Yllätys oli se, että droonit osoittautuivat varsin kestäviksi haulisateessa.
Kun drooni liikkuu eteenpäin, niin se lentää nopeudesta riippuvalla lentokulmalla, Se tarkoittaa sitä, että droonin etuosa on alempana kuin takaosa. Kun se tulee alhaalla haulikkoampujaa päin, niin siitä näkyy yläkuvanto edestäpäin. Kuvannossa on neljä noin 12,5 senttiä halkaisijaltaan olevaa potkuria, jotka peittävät moottorit, niiden kiinnitysvarret ja lähes koko johdotuksen.
Potkurit
Yllättävää oli se, että potkurit kestävät hyvin haulien iskun. Potkurit ovat kolmilapaisia ja ne pyörivät tilanteessa suuruusluokkaa 200 – 300 kierrosta sekunnissa, joten ne muodostavat kilven, jonka läpi haulit eivät juurikaan pääse. Potkureihin tulee osumakuoppia ja -jälkiä, mutta ne eivät rikkoudu. Jos suojaustekniikkaa haluaa kehittää, niin tätä ominaisuutta voisi hyödyntää enemmänkin.
Neljän rynnäkködroonin potkureista löytyi yhteensä 12 osumajälkeä. Niistä yksikään ei vaikuttanut lentoon.
Hiilikuiturunko
Droonien alarunko ja moottorivarret ovat paksua hiilikuitua. Alarungon päällä on kotelo elektroniikalle ja sen kantena reijitetty hiilikuitulevy. Edes vahvat volframihaulit eivät saa niitä rikottua niin paljon, että drooni putoaa. Osumia tuli lähellä ja kaukana.
Akku
Droonien Litium Polymeeri (LiPo) akut olivat suojaamattomina rungon päällä. Niissä on kuusi päällekkäistä kennoa, jotka ovat käytännössä nestetäytteisiä pusseja. Kun hauli puhkaisee pussin, niin kyseinen kenno vioittuu. Tyypillisesti se kuumenee voimakkaasti ja voi syttyä palamaan.
Tätä ei pystytty todentamaan, mutta jäi sellainen kuva, että akku ei kuole kokonaan, kun yksi kenno puhkeaa. Akussa on kuusi 3,6 V kennoa ja sen nimellisjännite on 21.6V. Vaikka yksi kenno kuolisi kokonaan, niin akussa on edelleen 18V. Droonin elektroniikka käyttää 5–12 voltin reguloituja jännitteitä, joten kaikki toimii vaikka yksi kenno olisi pois pelistä. Osuman jälkeen on kyse vain sekunneista siihen, kun drooni on maalissa. Akku olisi helppo suojata hiilikuitu- tai metallikilvellä.
Yksi akuista paloi maassa loppuun asti. Syytä siihen ei varmuudella tiedetä, mutta oletetaan että hauli ei osunut ylimpään, vaan johonkin välissä olevaan kennoon. Silloin kuumuus kasvoi suureksi ja poltti loputkin kennot. Näistä kaikista drooneista löytyi muita tappavia osumia, joten ei voi varmuudella sanoa, että pudottiko droonin akkuvaurio vai joku muu syy.
Tappavat osumat
Tappavat osumat liittyvät lähes poikkeuksetta tilanteisiin, joissa kopteri on tavallaan ”pudottanut suojauksen”: Niitä lennettiin mutkitellen. Nopeissa käännöksissä drooni kallistuu ja tarjoaa hetkeksi suojaamattoman näkymän sivulta potkureiden alapuolelle. Drooni on myös vähän aikaa paikallaan ampujan katselukulmasta ja tarjoaa hyvän osumamahdollisuuden. Olisiko parempi taktiikka kuitenkin ollut lentää suoraan päin kohdetta, jolloin potkurit suojaavat ja rungosta näkyy vain hiilikuituosia?
Nämä haulit osuivat moottoreiden pyöriviin runkoihin alakautta niin voimakkaasti, että moottoreiden kellot ottivat käämeihin kiinni ja pysähtyivät. Osumat olivat tappavia. Kuvissa näkyy moottorin runkoon ja niiden alle kiinni jääneitä hauleja. Volframi on kova metalli eikä muuta muotoaan edes tällaisessa tilanteessa.
Tämäkin tappava osuma johtui siitä, että droonia päästiin ampumaan sivulta. Silloin elektroniikkaa suojaa vain helposti läpäistävä muovikuori.
Osa hauleista osui käsivarsissa oleviin moottorin johtoihin. Potkurit eivät suojaa niitä aivan tyvelle asti ja osaan niistä osui alakautta. Niistä osumista ei kuitenkaan yksikään ollut tappava, koska johdot eivät katkenneet kokonaan. Ne olisi myös helppo suojata hauleilta.
Onnenkantamoiset
Vaikka drooni tuli suoraan kohti ampujaa nokka alhaalla niin, että potkurit ja runko suojasivat herkkiä osia, niin haulit löysivät siitä huolimatta tappavia paikkoja. Nämä olisi mahdollista suojata melko helposti. Rungon päällä olevassa hiilikuitulevyssä olevat reijät voisi jättää pois jolloin hauli ei pääse sisälle rikkomaan piirilevyä kuvien mukaisesti. Kameran eteen voisi laittaa ylimääräisen lasisuojan, joka pirstoutuu pois osumasta. Kameran rikkoutuminen ei sinänsä tapa, mutta sen jälkeen droonia lennetään sokkona.
Lopuksi
”Droonin pudottaminen haulikolla ei ole niin helppoa, kuin voisi ajatella. Tosipaikassa on mukana tilanteen aiheuttama stressi ja on aika varmaa, että ensimmäinen laukaus ammutaan liian kaukaa. Metsästyskokemusteni perusteella väittäisin, että ensimmäinen on juuri se harkittu ja tähdätty laukaus jonka jälkeen tulee kiire. Sen vuoksi olisi tärkeää käyttää kalustoa, joka antaa aikaa uudelle harkitulle laukaisulle.
Tuntisin oloni turvallisemmaksi, jos minulla olisi viiden panoksen pumppuhaulikko ja volframipanokset makasiinissa. Kaksipiippuisella metsästyshaulikolla olisi paljon epämukavampi olo. Varsinkin, kun droonin ”pudotuskestävyyttä” voi lisätä melko vähäisillä toimenpiteillä.”
Mitä seuraavaksi?
Cinelab on erikoistunut vaativiin ja lentotaitoa vaativiin FPV drooniprojekteihin ja FPV-tekniikkaan. Häät ja rippijuhlakuvaukset jätetään suosiolla muille.
Nyt valmistellaan seuraavaa projektia, jossa tyhjennetään ja varmistetaan monimutkaisen rakennuksen sisätilojen turvallisuus. Se tapahtuu henkilöiden ja FPV-droonien yhteistoiminnalla. Siihen hankkeeseen tarvitaan signaalivahvistimia, erikoiskalustoa ja myös sopivaa taktiikkaa ja johtamista.
Kalustoa rakennetaan ja testataan parasta aikaa ja verstaalla palavat valot yömyöhään. Suunnitelmat ovat kohta valmiit ja hanke toteutetaan Kuopion lähialueella. Siitä tulee lisää tietoa, kun päästään niin pitkälle.
