Что такое оптоволоконные дроны: особенности и применение

Содержание:

• Что такое оптоволоконные дроны?
• Противостояние FPV и РЭБ
• Технологические особенности
• Перспективы и будущее оптоволоконных дронов
• Вопрос — ответ

Что такое оптоволоконные дроны?

Оптоволоконный дрон — это беспилотный летательный аппарат (БПЛА), которым управляют через тонкий оптоволоконный кабель, а не по радиоканалам. Оптоволокно используют, чтобы преодолеть уязвимость дронов на радиоуправлении, которое может быть подавлено средствами радиоэлектронной борьбы (РЭБ).

Основная идея работы FPV-дрона (англ. First Person View — с управлением от первого лица) на оптоволокне заключается в передаче данных и команд по кабелю с помощью световых сигналов. В отличие от радиосигналов, оптоволокно не излучает электромагнитных волн, что делает дрон и его оператора невидимыми для систем пеленгации. Такие БПЛА решают задачи в условиях, где радиосвязь ненадежна.

Дроны на оптоволокне, устойчивые к помехам, применяют в том числе в зоне военной операции на Украине для поражения целей и сбора данных.

Принцип работы оптоволоконных дронов

Функционирование таких дронов основано на передаче данных через оптоволоконный кабель, который соединяет дрон с наземной станцией оператора. Их постоянную связь поддерживает кабель, который разматывается с катушки. Современные катушки оснащены моторизованными механизмами.

Видеосигнал с камеры дрона передается в высоком разрешении, а команды управления доходят без помех. Питание обеспечивает аккумулятор. Оператор, находящийся на безопасном расстоянии, управляет дроном через наземную станцию.

Преимущества и недостатки

Дроны на оптоволокне обладают следующими характеристиками.

Преимущества:

• устойчивость к РЭБ: радиосигналов нет, их нельзя заглушить;

• высокое качество видео: передача без помех даже в сложных условиях;

• скрытность: дрон не излучает сигналы, что затрудняет его обнаружение;

• безопасность данных: сигнал сложно перехватить или взломать.

Недостатки:

• дальность полета дрона на оптоволокне ограничена длиной кабеля (достигает 20 км);

• уязвимость кабеля: он может порваться, зацепившись за препятствия.

• ограниченная маневренность: кабель снижает свободу движений.

• дополнительная масса: катушка уменьшает полезную нагрузку и повышает требования к заряду аккумулятора или мощности двигателя.

Эти особенности делают оптоволоконные дроны подходящими для задач, где важна надежность связи, но ограничивают универсальность беспилотников по сравнению с традиционными БПЛА.

Противостояние FPV и РЭБ

Традиционными FPV-дронами управляют в режиме реального времени через видеосигнал, передаваемый по радиоканалу. Такие беспилотники применяют в современных военных конфликтах для разведки, корректировки огня и нанесения ударов. Однако зависимость от радиосвязи делает эти БПЛА уязвимыми для средств РЭБ, которые также используют в современных конфликтах, в том числе на Украине (с 2024-го). Средства РЭБ могут глушить сигналы, перехватывать управление или пеленговать оператора, что снижает эффективность традиционных FPV-дронов.

Как оптоволоконные дроны противостоят РЭБ

Отсутствие радиоканала делает дрон на оптоволокне невосприимчивым к глушению, пеленгации или перехвату сигнала. Оптоволоконный кабель передает данные через световые импульсы, которые не подвержены электромагнитным помехам. Это позволяет дрону сохранять стабильную связь даже вблизи мощных систем РЭБ.

Сравнение с традиционными FPV-дронами

Ключевые отличия БПЛА на оптоволокне от традиционного FPV-дрона выглядят следующим образом.

Оптоволоконные дроны выигрывают в зонах с применением средств РЭБ, тогда как FPV-дроны предпочтительны для задач, требующих маневренности и большей дальности.

Технологические особенности

Конструкция оптоволоконных дронов включает несколько ключевых элементов:

• Катушка с кабелем. Это легкая катушка, закрепленная на дроне, на которую намотан тонкий оптоволоконный кабель длиной до нескольких десятков километров. Она разматывается автоматически во время полета.

• Оптоволоконный кабель. Он передает световые сигналы, обеспечивая управление, видеосигнал и телеметрию без задержек.

• Наземная станция. Оператор использует пульт для отправки команд и получения видео в реальном времени.

• Конвертеры сигналов. Преобразуют команды и данные между дроном и станцией.

Управление по оптоволокну исключает задержки, характерные для радиосигналов, и обеспечивает стабильность даже при сильных помехах. Однако дополнительная масса катушки снижает грузоподъемность, что требует оптимизации конструкции.

Перспективы и будущее оптоволоконных дронов

Перспективы дронов на оптоволокне связаны с востребованностью в военных и гражданских секторах. В военных условиях такие дроны сложнее выявить системами РЭБ. В гражданских сферах они могут пригодиться в инспекции трубопроводов, линий электропередач, а также при мониторинге объектов в зонах с электромагнитными помехами.

В то же время специалисты уже сейчас разрабатывают средства противодействия оптоволоконным дронам. Речь идет как о новых детекторах беспилотников, так и о развитии оптических средств подавления — специализированных источников излучения или лазеров, способных создавать помехи для камер БПЛА и повреждать их оборудование.

Основными разработчиками российских дронов на оптоволокне являются военные научно-исследовательские институты (НИИ) и компании. Так, в зоне военной операции на Украине применяют оптоволоконный дрон-камикадзе «Князь Вандал Новгородский» новгородского Научно-производственного центра (НПЦ) «Ушкуйник» и «Гортензия» одноименного конструкторского бюро. Другой пример — БПЛА «Струна» петербургского научно-производственного предприятия «Адвент-Аэро».

В ответ на разработку и использование таких машин российскими войсками аналогичные изделия (модель HCX) разработала немецкая компания-производитель дронов HIGHCAT, с августа 2024-го они поставляются Украине и тестируются украинскими военными. Их дальность — 20 км, полезная нагрузка — до 4 кг. Кроме того, в конце 2024-го в Украине появились оптоволоконные дроны собственной разработки — Хижак RebOFF производства компании 3DTech дальностью 10 км, тяжелые ударные дроны производства E-Banshee и др.

Эксперты по-разному оценивают перспективы применения оптоволоконных дронов. В частности, глава НПЦ «Ушкуйник» Алексей Чадаев заявил, что преимущества оптоволоконной линии могут привести к распространению технологии и на наземные роботизированные аппараты «для беспилотной прифронтовой логистики».

По словам коммерческого директора «Лаборатории будущего» и эксперта рынка НТИ «Аэронет» Павла Камнева, оптоволоконные БПЛА «даже более уязвимы в сравнении с беспроводными «собратьями» в плане физического поражения», так как «достаточно оборвать волокно». Аналитик–исследователь Королевского института объединенных служб в Великобритании Ной Сильвия предположила, что оптоволоконные дроны кардинально не изменят способы ведения войны и будут использоваться «в качестве дополнения» к уже имеющимся БПЛА.

Массовое применение технологии зависит от удешевления производства и повышения маневренности. Среди перспективных направлений развития технологии — разработка прочных кабелей, легких и компактных катушек, а также интеграция с искусственным интеллектом.

Вопрос — ответ

Зачем нужен кабель у дрона?

Кабель обеспечивает передачу данных и команд управления через световые сигналы, исключая радиосвязь. Это делает дрон устойчивым к РЭБ и повышает его скрытность.

В чем разница между традиционным FPV-дроном и оптоволоконным?

Традиционные FPV-дроны используют радиосигналы, что делает их уязвимыми для глушения. Оптоволоконными дронами управляют через кабель, что обеспечивает их устойчивость к РЭБ, но ограничивает дальность и маневренность.

Какая максимальная длина кабеля у оптоволоконного дрона?

Длина нити, в зависимости от конкретной модели, может достигать 20 км, но из-за массы чаще используются катушки на 5–10 км.

Можно ли использовать такие дроны в гражданских целях?

Да, они подходят для инспекции инфраструктуры, мониторинга объектов и задач в зонах с помехами, например вблизи линий электропередач.

Какие риски у такой технологии?

Основные риски: обрыв кабеля, ограниченная маневренность и дополнительная масса катушки, уменьшающая полезную нагрузку (например, переносимого вооружения).

Насколько дорогие оптоволоконные дроны?

Точные цены зависят от модели, но в среднем они дороже обычных FPV-дронов из-за усложненной конструкции и дополнительных компонентов (катушки и кабеля).