據央視新聞頻道報道,解放軍東部戰區第71集團軍某旅,使用多型穿越機開展針對性訓練。該旅首次展出了采用光纖制導體制的小型無人機。光纖無人機在俄烏沖突中表現出色,攻防雙方頻吃苦頭,這也引起了世界各國的高度重視。對無人裝備有著強烈需求的解放軍,自然也不會落伍。而且,中國發展光纖制導無人機更有優勢。
光纖本質上就是一根玻璃絲,玻璃絲分內外兩層,內層摻有鍺元素,外層未摻鍺,內外層的折射率有著明顯差距,激光可在光纖內層實現全反射,而不會折射出光纖外層。與第一代、第二代反坦克導彈廣泛使用金屬導線相比,光纖具有直徑小(普遍≤0.5毫米)、質量輕(每千米僅重150克左右)、頻寬高、價格低廉、抗干擾、圖像清晰、信號衰減少等優勢。
光纖的綜合性能,比金屬導線要高出不少。任何導線都會在飛行過程中因外界干擾或自身強度原因而斷裂,但使用何種導線需要通盤考慮,不僅僅考慮強度。光纖的抗拉強度要接近金屬導線,但光纖的直徑更小,自重更輕,所占空間更少,可在有限空間內布置更長的光纖。
光纖制導體制由導引頭與光纖雙向傳輸系統兩部分組成。前者由圖像傳感器、穩定系統、控制電路以及力矩伺服系統、圖像跟蹤器等組成,其中圖像傳感器是關鍵部件。后者則由彈(同樣指反坦克導彈、下同)上光電端機、彈上雙向耦合器、光纖、地面雙向耦合器、地面光電端機等構成。核心之處在于光電端機,該部件主要負責完成光信號發射/接收、光信號與電信號的相互轉換等。
當然,目前俄烏雙方使用的光纖FPV無人機的制導更簡單,只有一個第一視角的攝像頭和無人機控制系統,所有操控和制導都由無人機飛手來完成,屬于有線遙控方式。尚未發現使用末端不管的智能圖像制導體制的FPV無人機。
在2024年春,俄軍在前線率先推出光纖無人機(實際上是從東大引進的),用于對烏軍人員及裝備的打擊。因其具有抗干擾能力強的顯著特征,打得烏軍叫苦不迭,于是烏軍也如法炮制,將光纖制導體制與消費級無人機相結合(其實也是從東大引進),推出了同樣的光纖無人機,隨后也讓俄軍也嘗到了該機的厲害。
光纖無人機的兩大優勢,一是能夠有效規避電磁干擾,二是信號傳輸穩定,回傳圖像質量較高。特別是后者,讓俄烏的無人機飛手實現精準打擊,還能為雙方指揮官提供極為明晰的戰場信息,便于為后續戰斗籌劃安排。
由于戰爭上的強烈需求,光纖制導FPV無人機的迭代速度十分驚人,在一年多時間里這種武器在俄烏兩軍手里(其實是華強北)已經更新了好幾代,廣泛應用于戰場上。經過了多次迭代和升級以后,目前俄軍光纖無人機的最遠攻擊距離可達到25公里,烏軍同類無人機的最大攻擊距離可達41公里(“旗手-10”型無人機),賦予光纖無人機極強的超視距打擊能力。
實際上,中國才是光纖制導無人機的祖宗。光纖無人機我們國內早就有了,例如這款SKP-880FM型光纖制導多功能四旋翼無人機。早在幾年前國內單位就已經研制。光纖制導的FPV無人機,算是一次重大的技術飛躍,立即解決了困擾多時的電磁干擾問題,將無人機的毀傷成功率提高了好幾倍。
在光纖無人機領域,國內民營企業也根據俄烏戰場發展態勢,面向市場發布了同類產品。例如由武漢天行者科技有限公司開發的光纖制導套件,即可與消費級無人機實現良好集成,且依照適用距離,可分為1千米、5千米、10千米等三種。
按照該公司說法稱,5千米的光纖制導套件線筒重約1.1千克,以此類推,10千米即為2.2千克。由此可見該公司在控制光纖重量方面,已然是做到了極致。下圖就是武漢天行者科技有限公司開發的光纖制導套件,分為1千米、5千米、10千米三種。
解放軍此次展出的光纖無人機,其光纖軸放線筒的體積較大,由此可見解放軍意在追求更遠的打擊距離。中國還是目前全球光纖產量和出貨量最多的國家,2023年的產量為3.2億芯公里,約占全球總產能的55%~60%。而且中國的光纖技術在世界上是領先的,這些因素都有利于解放軍自用型光纖無人機的發展。如果要拼光纖制導無人機,目前還沒有哪個國家能夠拼得過咱們。
有很多朋友擔心,長度十幾公里的光纖,難道不會拉斷嗎?如果有樹木等障礙物,難道不會纏繞嗎?
不會的,線導原理的反坦克導彈和魚雷,以及無人機,其導線軸都是在無人機、導彈和魚雷上面,導線是“甩”出去的,一邊前進,一邊通過線軸來釋放導線,這樣能做到受力最小,保證導線不會被拉斷。
光纖制導PFV無人機也是這樣,光纖釋放不在地面上,而是從無人機的光纖軸上甩出去的。無人機一邊飛行一邊往后甩出光纖,因此光纖的受力非常小,對無人機施加的拉力也很小,只有2.45牛(約等于250克的拉力)。而且,光纖從無人機上釋放以后,大部分會飄落到地面,而不是由無人機來承受整個光纖導線的拉力。因此即使FPV無人機做出復雜的回轉機動,也不會發生光纖的纏繞扭曲或斷裂。
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