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En el contexto del rápido desarrollo de la tecnología militar moderna, la iteración tecnológica y la confrontación ofensiva-defensiva en el campo de los vehículos aéreos no tripulados (UAV) han impulsado continuamente la innovación de productos relacionados. Cuando los UAV tradicionales se enfrentan a numerosos desafíos en entornos electromagnéticos complejos, los UAV de fibra óptica han surgido como un nuevo tipo de producto. Exhiben singularidad en términos de principios técnicos y características de rendimiento, al tiempo que también tienen ciertas limitaciones, proporcionando una nueva dirección y tema de reflexión para el desarrollo del campo de los UAV.
I. Antecedentes del desarrollo de los UAV de fibra óptica
En el proceso de la amplia aplicación de la tecnología de los UAV, los UAV FPV (Vista en Primera Persona) tradicionales han jugado un papel importante en tareas de reconocimiento, ataque y otras, debido a su pequeño tamaño, buen ocultamiento y alta maniobrabilidad. Sin embargo, con la popularización de las aplicaciones de los UAV, las contramedidas contra los UAV también se han actualizado continuamente, lo que hace que los UAV FPV tradicionales se enfrenten a muchos desafíos.
Por un lado, la mejora de la tecnología de interferencia electrónica plantea una seria amenaza para los sistemas de comunicación y navegación de los UAV FPV tradicionales. Los sistemas de guerra electrónica pueden cortar, interferir o engañar los enlaces de comunicación del UAV, lo que impide que los operadores controlen eficazmente el UAV y, por lo tanto, pierdan su capacidad de combate. Por otro lado, la mejora continua de los equipos de protección contra los ataques de los UAV también ha reducido la eficacia operativa de los UAV FPV tradicionales.
Para abordar problemas como la interferencia electrónica y mejorar la capacidad de supervivencia y la eficacia operativa de los UAV en entornos complejos, han surgido los UAV de fibra óptica. Este producto transmite órdenes de comando y control y datos de imagen a través de equipos de fibra óptica, rompiendo la dependencia de las señales de control remoto inalámbrico tradicionales, y se espera que mantenga un rendimiento operativo estable en entornos complejos.
Los UAV de fibra óptica son relativamente similares a los UAV FPV tradicionales en estructura básica. La principal diferencia es que están equipados con un marco de fuselaje más grande y baterías de alta capacidad para soportar los varios kilogramos de carretes de cable liberados durante el vuelo. Su radio de combate suele estar entre 2 y 20 kilómetros, y el alcance específico depende de la longitud del cable de fibra óptica.
Cabe destacar que la aplicación de la fibra óptica a las plataformas de armas no es un nuevo concepto de combate. Algunos misiles han estado equipados durante mucho tiempo con sistemas de guía de comunicación por fibra óptica, lo que permite la interacción bidireccional de la transmisión de comandos y el retorno de imágenes, proporcionando a los operadores información en tiempo real del campo de batalla y apoyando la corrección del punto de mira. La aparición de los UAV de fibra óptica es la aplicación extendida de esta tecnología en el campo de los UAV.
II. Características de rendimiento de los UAV de fibra óptica
(I) Ventajas principales
Fuerte capacidad anti-interferencia electromagnética
En un entorno con una feroz competencia en el espectro electromagnético, los UAV controlados por radio tradicionales son vulnerables a la supresión por equipos de interferencia. Los UAV de fibra óptica transmiten datos a través de cables físicos, evitando por completo la amenaza de interferencia electromagnética, y pueden mantener una comunicación estable en un entorno de fuerte supresión electromagnética, lo que los convierte en herramientas de reconocimiento y ataque confiables en entornos electromagnéticos complejos.
Excelente rendimiento de transmisión de datos
El ancho de banda teórico de la fibra óptica puede alcanzar el nivel de 100 Tbps, superando con creces el límite de la comunicación por radio. Confiando en esta ventaja, cuando los UAV de fibra óptica están equipados con equipos optoelectrónicos de alta definición, pueden transmitir información detallada del área objetivo en tiempo real. Cooperando con los sistemas de reconocimiento de imágenes relevantes, pueden completar rápidamente la clasificación de objetivos, mejorando en gran medida la capacidad de conocimiento de la situación en tiempo real y la eficacia operativa.
Alta seguridad de la señal
Las señales de radio son fáciles de interceptar, lo que puede conducir al posicionamiento inverso de los UAV. La comunicación por fibra óptica tiene las características de aislamiento físico, eliminando fundamentalmente el riesgo de fuga de señal, garantizando eficazmente la seguridad de las señales de control de los UAV y reduciendo la probabilidad de que la estación de control sea localizada y destruida.
(II) Limitaciones existentes
Distancia de transmisión limitada y restricción del terreno
Debido a la limitación de la capacidad de carga útil del UAV, la distancia de transmisión de la fibra óptica suele ser de no más de 10 kilómetros, y el cable se ve fácilmente obstaculizado por el terreno. En entornos de terreno complejos, el cable puede enredarse o ser cortado por arbustos, edificios, etc., lo que resulta en el fallo de la misión del UAV o incluso en un accidente. Al mismo tiempo, el cable de fibra óptica es propenso a reflejar la luz bajo la luz solar, lo que puede exponer la posición de la estación de control.
Alto costo y pérdida insoportable
El costo de un solo conjunto de sistema de UAV de fibra óptica (incluido un carrete de fibra óptica de 10 kilómetros) es relativamente alto, aproximadamente 6-8 veces el de un UAV FPV convencional. En escenarios de misión de alta intensidad, si el UAV es derribado y se producen otras pérdidas, esto generará pérdidas de alto costo y también ejercerá una gran presión sobre el apoyo logístico.
Fácil de detectar e interceptar
Debido a la carga adicional del carrete de cable de fibra óptica, la hélice del UAV de fibra óptica necesita proporcionar más potencia, lo que aumenta su firma de ruido, lo que permite a las tropas de primera línea detectar su rastro a través de matrices de micrófonos y otros equipos. Además, sus características visuales y modos de vuelo específicos también facilitan su descubrimiento e interceptación por radar móvil y otros equipos.
Pobre adaptabilidad ambiental
El clima extremo tiene un gran impacto en los UAV de fibra óptica. En entornos de baja temperatura, la fibra óptica puede volverse quebradiza y romperse, lo que lleva a una disminución significativa en la tasa de éxito de la misión. Al mismo tiempo, en entornos de guerra urbana o de campo, objetos como fragmentos de vidrio y alambre de púas pueden cortar la fibra óptica, lo que afecta el funcionamiento normal del UAV.
III. Direcciones para la mejora tecnológica
Para superar los defectos anteriores, los equipos de I+D relevantes están promoviendo activamente la mejora tecnológica de los UAV de fibra óptica. Por ejemplo, desarrollar un sistema de autorreparación de cables para cambiar automáticamente a líneas de respaldo después de la rotura de la fibra óptica, mejorando la estabilidad del sistema; intentar combinar la comunicación de fibra óptica y radio de modo dual, cambiando al modo de transmisión inalámbrica en áreas seguras para extender el radio de combate. Además, la aplicación de tecnología de fibra óptica de vanguardia también ha logrado ciertos avances. Reducir el diámetro del cable a 0,2 mm mientras se aumenta la resistencia a la tracción en 3 veces, se espera que tales avances tecnológicos redefinan el modo de reconocimiento de los UAV en escenarios específicos.
IV. Resumen
Como un producto innovador en el campo de los UAV, los UAV de fibra óptica han demostrado un valor insustituible en escenarios de aplicación con señales electromagnéticas complejas en virtud de su exclusivo método de transmisión de enlace físico. No solo realiza funciones como el ataque silencioso electromagnético y la transmisión en tiempo real de imágenes de alta definición, reconstruyendo la lógica de aplicación de los UAV en entornos complejos, sino que también amplía los límites de aplicación táctica de los UAV de manera revolucionaria. Sin embargo, los problemas como la vulnerabilidad de sus cables también han generado contramedidas correspondientes, promoviendo la iteración continua de la tecnología y las tácticas en este campo.
