• Citer

Optimization of the Interception of small Unmanned Aircraft Systems with Unguided Kinetic Effectors

par Ameloot, Cedric
Président du jury Coussement, Axel
Promoteur Hendrick, Patrick ;Papy, Alexandre
Publication Non publié, 2025-10-16

Thèse de doctorat

• Accès en ligne
• Détails
• Contenu
• Statistiques

Résumé :

The rise of small airborne drone applications, to the benefit of society, is remarkable.Unfortunately, it pairs with a concerning rise in malicious uses that may lead to harmful consequences.Given this concern, countermeasures have been and are being investigated and built.After a contextualisation of the study, the investigation concentrates on a portion of the available countermeasures.In particular, unguided kinetic effectors are studied.Two instances of unguided kinetic effectors are treated in the study, namely small caliber projectiles and medium caliber fragmentation projectiles.In order to evaluate their use against the threat posed by small airborne drones, this study proposes a methodology based on theoretical concepts and fed with a limited amount of available experimental data. This study proposes a methodology based on theoretical concepts and fed with a limited amount of available experimental data to evaluate their use against the threat posed by small airborne drones.The methodology combines concepts from ballistics, trajectory models, fragmentation, uncertainty and survivability to propose an aggregated tool.The purpose of the tool is to allow operators to assess and analyse situations and how to structure the engagement if need be.The methodology is applied to simplified scenarios (scenario abstractions) for both small caliber and medium caliber fragmentation projectiles.The scenario abstractions aim to represent indirect observation and direct attack scenarios.Both rotary wing and fixed wing target abstractions are proposed and evaluated.The results indicate that small caliber projectiles appear to be promising when tens of rounds are fired.The conclusion regarding medium caliber fragmentation projectiles is somewhat mixed, as the results do not provide a clear determination of their viability as a countermeasure against the threat.While some scenario evaluations show promise, others yield unsatisfactory outcomes, highlighting the absolute need for further investigation. The findings on medium caliber fragmentation projectiles present a nuanced picture, with several scenario evaluations demonstrating encouraging potential as a countermeasure against the threat. While not all outcomes meet expectations, the mixed results underscore the importance of continued research to fully explore and refine their effectiveness. In any case, the study outcome highlights relevant research directions and lays a primary foundation to enable the use of Unguided Kinetic Effectors as countermeasures against the threat posed by small Unmanned Aircraft Systems.

L’essor des applications de petits drones aériens, au service de la société, se révèle remarquable. Toutefois, cette évolution s’accompagne d’une augmentation préoccupante des usages malveillants susceptibles d’engendrer des conséquences dommageables. Face à cette problématique, des contre-mesures ont été, et continuent d’être, explorées et développées. Après une contextualisation de l’étude, l’analyse se concentre sur un sous-ensemble des contre-mesures disponibles, en particulier les effecteurs cinétiques non guidés. Deux types d’effecteurs sont examinés : les projectiles de petit calibre et les projectiles à fragmentation de calibre moyen. Afin d’évaluer leur pertinence face à la menace que représentent les petits drones aériens, une méthodologie est proposée. Celle-ci repose sur des fondements théoriques et s’appuie sur un corpus limité de données expérimentales disponibles. La méthodologie intègre des concepts issus de la balistique externe, de la modélisation de trajectoires, de la fragmentation, de l’analyse d’incertitude et de la survivabilité, afin de constituer un outil d’évaluation agrégé. L’objectif de cet outil est de permettre aux opérateurs d’analyser les situations et de structurer, le cas échéant, une réponse opérationnelle adaptée. La méthodologie est appliquée à des scénarios simplifiés, représentatifs d’observations indirectes et d’attaques directes, pour les deux types de projectiles considérés. Des abstractions de cibles à voilure tournante et à voilure fixe sont également proposées et évaluées. Les résultats obtenus suggèrent que les projectiles de petit calibre présentent un potentiel intéressant, notamment lorsque plusieurs dizaines de tirs sont effectués. En revanche, les conclusions relatives aux projectiles à fragmentation de calibre moyen sont plus nuancées : les résultats ne permettent pas de statuer clairement sur leur efficacité en tant que contre-mesure. Si certaines évaluations de scénarios sont prometteuses, d’autres s’avèrent peu concluantes, soulignant ainsi la nécessité impérative de poursuivre les recherches. Les résultats obtenus offrent une vision contrastée, mais plusieurs scénarios mettent en évidence un potentiel encourageant. Cette variabilité des performances renforce l’importance d’un approfondissement des travaux afin d’optimiser leur efficacité. Quoi qu’il en soit, les conclusions de l’étude identifient des pistes de recherche pertinentes et posent les bases méthodologiques nécessaires à l’intégration des effecteurs cinétiques non guidés dans une stratégie de lutte contre les menaces posées par les petits drones aériens.