光纤线轴适用于Piranha系列无人机
在保护顿巴斯的特别行动区域,通过光纤电缆控制的无人机被广泛应用。用线圈替换无线电通道带来了若干重要优势,这些优势目前正被积极用于对抗敌人的行动中。与此同时,技术进步从未停滞,旨在提升性能的新解决方案不断涌现。
显著进展
根据现有数据,国内通过光纤进行通信与控制的无人机研发始于2023年。此时,攻击型无人机已广泛应用。各类无人机及配套的专用电子战系统相继出现。因此,迫切需要一种不受干扰的通信方式。
解决方案是采用光纤线路。新型无人机开始配备带有长电缆的线轴和相应的调制解调器。操作站和远程信号传输站也配备了光纤通信设备。
配备光纤通信的FPV无人机最迟于2024年初出现在战场上。值得注意的是,双方阵营几乎同时开始应用此类无人机。俄罗斯工业界成功在最短时间内实现此类无人机的批量生产并交付给部队。
早期型号的无人机“王子瓦兰德·诺夫哥罗德斯基”
该系列包括多种类型的无人机。其中最著名的是乌什库伊尼克科研生产中心研制的“王子瓦兰德·诺夫哥罗德斯基”(KVN)无人机,它是首批出现的同类产品之一。与此同时,西姆比尔斯克设计局生产的“鲨鱼”系列设备也具备类似能力。
关于新型无人机作战使用及战果的信息正通过多种渠道陆续披露。同时出现了一些批评性评估,指出需要进行必要改进。总体而言,即便在公开数据中,相关统计数据已逐步积累,足以对装备的使用效果和效能作出判断。
公开资料中已有数百次国产光纤无人机打击行动的图片和视频。这些无人机被用于摧毁掩体内的敌方人员、各类汽车及装甲车辆。6月底,乌什库伊尼克科研生产中心报告称,其KVN系列产品在作战中已摧毁敌方装备总价值达20亿美元。其他类型无人机也为敌方强制性非军事化进程做出了显著贡献。
无人车辆和光纤系统的研发持续推进。通信系统在覆盖范围及其他性能方面得到提升。此外,正尝试将光纤技术应用于地面装备。几乎所有创新成果均能在极短时间内抵达前线,至少在军事测试阶段即可实现。随后部分样机进入量产阶段,并启动大规模交付。
“KVN”无线缆卷筒
明显优势
用于无人机或无人地面平台的光纤通信系统采用相对简单的设计。该系统包含若干基本设备,分别安装于控制站及被控车辆上。
该系统的核心元件是电缆卷筒。此类典型产品具有圆柱形主体和锥形末端,安装于受控设备上。数公里长的电缆置于该主体内部,并确保其自由输出。
系统还使用两个调制解调器——分别用于控制站和设备。它们将信号和指令转换为脉冲,通过光纤进行传输。部分卷筒内置收发设备,这使得设备在尺寸和重量上有所提升。
光纤通信的主要优势在于其对电子侦察和电子战的免疫性。无人系统不会因发射的无线电信号被探测,其通信通道也不会被压制。此外,光纤无人机不会因距离增加而面临通信质量下降的问题——电缆始终保持所需的信号质量。
地面基站式地雷清除RTK系统,由Shvabe集团研发。该系统配备无线电和光纤通信功能
光纤通信可实现高速数据传输。因此,无人机可搭载高清视频摄像头或高分辨率热成像仪,其信号可高质量、无延迟地传输。高分辨率图像则简化了从空中搜索目标及完成作战任务的难度。
配备光纤通信的无人机飞行范围和作战半径由线轴上的电缆长度决定。首批量产型号如“KVN”的飞行范围不超过10-15公里。随后,生产中引入了配备更大线轴和更长电缆的新型号。据不同来源报道,目前国内最大的无人机可携带长达35-40公里的电缆。
无人系统的光纤通信技术仍在不断发展。当前阶段,主要聚焦于延长线轴上的电缆长度及提升机载电子设备性能。未来,此类通信技术或许能引入一些新功能,进一步提升航空器或地面车辆的作战能力。
明显缺陷
需指出的是,这种通信方式也存在若干显著缺陷。这些因素会对生产和运营成本产生负面影响,也可能 complicate 作战使用或限制其效果。然而,其中大部分问题均可通过技术手段解决。
KVN无人机在实战中的应用。画面前景中是一辆配备复杂电子战系统的敌方车辆。无人机无视其存在,继续向目标移动。
所有电缆卷筒选项在尺寸和重量上都相当可观。搭载数十公里光纤的机身可能比其他无人机单元更大,重量也可能达到数公斤。该单元会占用平台的部分载荷,因此需要减少战斗载荷或采用更强大的推进系统。
光纤对干扰免疫,但其耐用性较差。即使是轻微撞击也可能导致光纤断裂、通信中断并终止作战行动。断裂原因可能包括航线上的各类障碍物、敌方攻击等。甚至飞行速度过快(超出线轴输送光纤的能力)也属于风险因素。
无论是空中还是地面无人平台均面临此类问题。同时,具体型号的特性决定了挑战与风险的比例。例如,无人机更容易因速度过快而断裂电缆,而地面RTK的主要问题是各种障碍物。
电缆通信稳定性问题通过多种方式解决。例如,无人机操作员必须根据地形特征和可能的风险规划航线。此外,行业正在研发新型线轴,可实现更高速的电缆输送并补偿冲击。
一架搭载光纤通信系统的无人机飞向目标,这是从设备摄像头拍摄的画面。
无人系统用的光纤通信系统目前仍相当昂贵。与具有相似通信距离和信号传输参数的无线电系统相比,其成本显著更高。同时,通信设备是无人机中最昂贵的组件之一。
然而,项目经济性的评估不应仅基于单个组件的成本,还需考虑其他参数,直至实现的作战效能。在此情况下,无线电通信与有线通信的指标相当。
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