据央视新闻频道报道,解放军东部战区第71集团军某旅,使用多型穿越机开展针对性训练。该旅首次展出了采用光纤制导体制的小型无人机。光纤无人机在俄乌冲突中表现出色,攻防双方频吃苦头,这也引起了世界各国的高度重视。对无人装备有着强烈需求的解放军,自然也不会落伍。而且,中国发展光纤制导无人机更有优势。
光纤本质上就是一根玻璃丝,玻璃丝分内外两层,内层掺有锗元素,外层未掺锗,内外层的折射率有着明显差距,激光可在光纤内层实现全反射,而不会折射出光纤外层。与第一代、第二代反坦克导弹广泛使用金属导线相比,光纤具有直径小(普遍≤0.5毫米)、质量轻(每千米仅重150克左右)、频宽高、价格低廉、抗干扰、图像清晰、信号衰减少等优势。 光纤的综合性能,比金属导线要高出不少。任何导线都会在飞行过程中因外界干扰或自身强度原因而断裂,但使用何种导线需要通盘考虑,不仅仅考虑强度。光纤的抗拉强度要接近金属导线,但光纤的直径更小,自重更轻,所占空间更少,可在有限空间内布置更长的光纤。
光纤制导体制由导引头与光纤双向传输系统两部分组成。前者由图像传感器、稳定系统、控制电路以及力矩伺服系统、图像跟踪器等组成,其中图像传感器是关键部件。后者则由弹(同样指反坦克导弹、下同)上光电端机、弹上双向耦合器、光纤、地面双向耦合器、地面光电端机等构成。核心之处在于光电端机,该部件主要负责完成光信号发射/接收、光信号与电信号的相互转换等。 当然,目前俄乌双方使用的光纤FPV无人机的制导更简单,只有一个第一视角的摄像头和无人机控制系统,所有操控和制导都由无人机飞手来完成,属于有线遥控方式。尚未发现使用末端不管的智能图像制导体制的FPV无人机。 在2024年春,俄军在前线率先推出光纤无人机(实际上是从东大引进的),用于对乌军人员及装备的打击。因其具有抗干扰能力强的显著特征,打得乌军叫苦不迭,于是乌军也如法炮制,将光纤制导体制与消费级无人机相结合(其实也是从东大引进),推出了同样的光纤无人机,随后也让俄军也尝到了该机的厉害。
光纤无人机的两大优势,一是能够有效规避电磁干扰,二是信号传输稳定,回传图像质量较高。特别是后者,让俄乌的无人机飞手实现精准打击,还能为双方指挥官提供极为明晰的战场信息,便于为后续战斗筹划安排。 由于战争上的强烈需求,光纤制导FPV无人机的迭代速度十分惊人,在一年多时间里这种武器在俄乌两军手里(其实是华强北)已经更新了好几代,广泛应用于战场上。经过了多次迭代和升级以后,目前俄军光纤无人机的最远攻击距离可达到25公里,乌军同类无人机的最大攻击距离可达41公里(“旗手-10”型无人机),赋予光纤无人机极强的超视距打击能力。 实际上,中国才是光纤制导无人机的祖宗。光纤无人机我们国内早就有了,例如这款SKP-880FM型光纤制导多功能四旋翼无人机。早在几年前国内单位就已经研制。光纤制导的FPV无人机,算是一次重大的技术飞跃,立即解决了困扰多时的电磁干扰问题,将无人机的毁伤成功率提高了好几倍。
在光纤无人机领域,国内民营企业也根据俄乌战场发展态势,面向市场发布了同类产品。例如由武汉天行者科技有限公司开发的光纤制导套件,即可与消费级无人机实现良好集成,且依照适用距离,可分为1千米、5千米、10千米等三种。 按照该公司说法称,5千米的光纤制导套件线筒重约1.1千克,以此类推,10千米即为2.2千克。由此可见该公司在控制光纤重量方面,已然是做到了极致。下图就是武汉天行者科技有限公司开发的光纤制导套件,分为1千米、5千米、10千米三种。
解放军此次展出的光纤无人机,其光纤轴放线筒的体积较大,由此可见解放军意在追求更远的打击距离。中国还是目前全球光纤产量和出货量最多的国家,2023年的产量为3.2亿芯公里,约占全球总产能的55%~60%。而且中国的光纤技术在世界上是领先的,这些因素都有利于解放军自用型光纤无人机的发展。如果要拼光纤制导无人机,目前还没有那个国家能够拼得过咱们。 有很多朋友担心,长度十几公里的光纤,难道不会拉断吗?如果有树木等障碍物,难道不会缠绕吗? 不会的,线导原理的反坦克导弹和鱼雷,以及无人机,其导线轴都是在无人机、导弹和鱼雷上面,导线是“甩”出去的,一边前进,一边通过线轴来释放导线,这样能做到受力最小,保证导线不会被拉断。
光纤制导PFV无人机也是这样,光纤释放不在地面上,而是从无人机的光纤轴上甩出去的。无人机一边飞行一边往后甩出光纤,因此光纤的受力非常小,对无人机施加的拉力也很小,只有2.45牛(约等于250克的拉力)。而且,光纤从无人机上释放以后,大部分会飘落到地面,而不是由无人机来承受整个光纤导线的拉力。因此即使FPV无人机做出复杂的回转机动,也不会发生光纤的缠绕扭曲或断裂。