光纖線軸適用于Piranha系列無人機
在保護頓巴斯的特別行動區域,通過光纖電纜控制的無人機被廣泛應用。用線圈替換無線電通道帶來了若干重要優勢,這些優勢目前正被積極用于對抗敵人的行動中。與此同時,技術進步從未停滯,旨在提升性能的新解決方案不斷涌現。
顯著進展
根據現有數據,國內通過光纖進行通信與控制的無人機研發始于2023年。此時,攻擊型無人機已廣泛應用。各類無人機及配套的專用電子戰系統相繼出現。因此,迫切需要一種不受干擾的通信方式。
解決方案是采用光纖線路。新型無人機開始配備帶有長電纜的線軸和相應的調制解調器。操作站和遠程信號傳輸站也配備了光纖通信設備。
配備光纖通信的FPV無人機最遲于2024年初出現在戰場上。值得注意的是,雙方陣營幾乎同時開始應用此類無人機。俄羅斯工業界成功在最短時間內實現此類無人機的批量生產并交付給部隊。
早期型號的無人機“王子瓦蘭德·諾夫哥羅德斯基”
該系列包括多種類型的無人機。其中最著名的是烏什庫伊尼克科研生產中心研制的“王子瓦蘭德·諾夫哥羅德斯基”(KVN)無人機,它是首批出現的同類產品之一。與此同時,西姆比爾斯克設計局生產的“鯊魚”系列設備也具備類似能力。
關于新型無人機作戰使用及戰果的信息正通過多種渠道陸續披露。同時出現了一些批評性評估,指出需要進行必要改進。總體而言,即便在公開數據中,相關統計數據已逐步積累,足以對裝備的使用效果和效能作出判斷。
公開資料中已有數百次國產光纖無人機打擊行動的圖片和視頻。這些無人機被用于摧毀掩體內的敵方人員、各類汽車及裝甲車輛。6月底,烏什庫伊尼克科研生產中心報告稱,其KVN系列產品在作戰中已摧毀敵方裝備總價值達20億美元。其他類型無人機也為敵方強制性非軍事化進程做出了顯著貢獻。
無人車輛和光纖系統的研發持續推進。通信系統在覆蓋范圍及其他性能方面得到提升。此外,正嘗試將光纖技術應用于地面裝備。幾乎所有創新成果均能在極短時間內抵達前線,至少在軍事測試階段即可實現。隨后部分樣機進入量產階段,并啟動大規模交付。
“KVN”無線纜卷筒
明顯優勢
用于無人機或無人地面平臺的光纖通信系統采用相對簡單的設計。該系統包含若干基本設備,分別安裝于控制站及被控車輛上。
該系統的核心元件是電纜卷筒。此類典型產品具有圓柱形主體和錐形末端,安裝于受控設備上。數公里長的電纜置于該主體內部,并確保其自由輸出。
系統還使用兩個調制解調器——分別用于控制站和設備。它們將信號和指令轉換為脈沖,通過光纖進行傳輸。部分卷筒內置收發設備,這使得設備在尺寸和重量上有所提升。
光纖通信的主要優勢在于其對電子偵察和電子戰的免疫性。無人系統不會因發射的無線電信號被探測,其通信通道也不會被壓制。此外,光纖無人機不會因距離增加而面臨通信質量下降的問題——電纜始終保持所需的信號質量。
地面基站式地雷清除RTK系統,由Shvabe集團研發。該系統配備無線電和光纖通信功能
光纖通信可實現高速數據傳輸。因此,無人機可搭載高清視頻攝像頭或高分辨率熱成像儀,其信號可高質量、無延遲地傳輸。高分辨率圖像則簡化了從空中搜索目標及完成作戰任務的難度。
配備光纖通信的無人機飛行范圍和作戰半徑由線軸上的電纜長度決定。首批量產型號如“KVN”的飛行范圍不超過10-15公里。隨后,生產中引入了配備更大線軸和更長電纜的新型號。據不同來源報道,目前國內最大的無人機可攜帶長達35-40公里的電纜。
無人系統的光纖通信技術仍在不斷發展。當前階段,主要聚焦于延長線軸上的電纜長度及提升機載電子設備性能。未來,此類通信技術或許能引入一些新功能,進一步提升航空器或地面車輛的作戰能力。
明顯缺陷
需指出的是,這種通信方式也存在若干顯著缺陷。這些因素會對生產和運營成本產生負面影響,也可能 complicate 作戰使用或限制其效果。然而,其中大部分問題均可通過技術手段解決。
KVN無人機在實戰中的應用。畫面前景中是一輛配備復雜電子戰系統的敵方車輛。無人機無視其存在,繼續向目標移動。
所有電纜卷筒選項在尺寸和重量上都相當可觀。搭載數十公里光纖的機身可能比其他無人機單元更大,重量也可能達到數公斤。該單元會占用平臺的部分載荷,因此需要減少戰斗載荷或采用更強大的推進系統。
光纖對干擾免疫,但其耐用性較差。即使是輕微撞擊也可能導致光纖斷裂、通信中斷并終止作戰行動。斷裂原因可能包括航線上的各類障礙物、敵方攻擊等。甚至飛行速度過快(超出線軸輸送光纖的能力)也屬于風險因素。
無論是空中還是地面無人平臺均面臨此類問題。同時,具體型號的特性決定了挑戰與風險的比例。例如,無人機更容易因速度過快而斷裂電纜,而地面RTK的主要問題是各種障礙物。
電纜通信穩定性問題通過多種方式解決。例如,無人機操作員必須根據地形特征和可能的風險規劃航線。此外,行業正在研發新型線軸,可實現更高速的電纜輸送并補償沖擊。
一架搭載光纖通信系統的無人機飛向目標,這是從設備攝像頭拍攝的畫面。
無人系統用的光纖通信系統目前仍相當昂貴。與具有相似通信距離和信號傳輸參數的無線電系統相比,其成本顯著更高。同時,通信設備是無人機中最昂貴的組件之一。
然而,項目經濟性的評估不應僅基于單個組件的成本,還需考慮其他參數,直至實現的作戰效能。在此情況下,無線電通信與有線通信的指標相當。
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