系留旋翼無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)需求來(lái)源于系留氣球升空平臺(tái)系統(tǒng)。

系留氣球升空平臺(tái)系統(tǒng)是為定點(diǎn)監(jiān)測(cè)電子裝備提供的空基平臺(tái)。美國(guó)的TCOM公司是系留氣球系統(tǒng)的生產(chǎn)廠商，美國(guó)西海岸的對(duì)海警戒雷達(dá)網(wǎng)都是由TCOM系留氣球作為空基平臺(tái)部署的。

然而，系留氣球體積龐大，升降困難，機(jī)動(dòng)性很差。所以通過(guò)系纜從地面供電，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳替代氣球作為升空動(dòng)力，是一個(gè)研究方向。

近年來(lái)，多旋翼無(wú)人機(jī)快速發(fā)展，為系留無(wú)人機(jī)創(chuàng)造了條件。系留無(wú)人機(jī)是將無(wú)人機(jī)和系留綜合纜繩結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，系留無(wú)人機(jī)系統(tǒng)分為地面固定式、車載移動(dòng)式和艦載移動(dòng)式

然而，在其中還是存在著幾個(gè)核心的技術(shù)問(wèn)題還沒(méi)解決。

1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功重比。

功重比是指電機(jī)輸出功率與電機(jī)自身重量之比，單位是千瓦/千克。根據(jù)旋翼類航空器升力/功率比的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，每千瓦功率大約產(chǎn)生5～10千克的升力。系留旋翼必須是長(zhǎng)期持續(xù)工作的，不像多旋翼無(wú)人機(jī)可短期間歇工作，驅(qū)動(dòng)電機(jī)是動(dòng)力的核心部件，一定要工作在額定的功率范圍內(nèi)。

2、高壓供電系統(tǒng)。

系留旋翼和多旋翼無(wú)人機(jī)的區(qū)別在于供電方式不同。從地面向空中的系留旋翼平臺(tái)供電必須經(jīng)過(guò)一定的輸電距離，采用高壓供電方式可減小輸送電流，從而減少電源損耗

但是高壓供電并不是電壓越高越好，而要根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)要求綜合考慮。一種方式是，輸電電壓可直接匹配高壓電機(jī)，電壓不需轉(zhuǎn)換直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。但這種方式要進(jìn)行高壓電機(jī)的設(shè)計(jì)，在成本上難以接受。另一種要在平臺(tái)上設(shè)計(jì)降壓用的開(kāi)關(guān)電源，用多旋翼現(xiàn)有低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)；但開(kāi)關(guān)電源同樣存在功重比的要求和大功率高壓控制器件的制約

3、系留系纜。

系纜除了傳輸動(dòng)力電源之外，還設(shè)計(jì)有光纖以傳輸平臺(tái)載電子設(shè)備的光電信號(hào)，因此系纜是一種動(dòng)力/信號(hào)復(fù)合纜線。

平臺(tái)載電子設(shè)備為減少升空設(shè)備的重量，普遍將天線、發(fā)射機(jī)之外的設(shè)備放在地面，而通過(guò)系纜光纖保障平臺(tái)與地面設(shè)備之間電子信號(hào)的連接。這樣可節(jié)省出平臺(tái)升力，增加升空高度，提高升空增益。

4、飛行控制功能。

系留旋翼平臺(tái)主要是在定點(diǎn)周圍懸停，不會(huì)有過(guò)多復(fù)雜的飛行動(dòng)作。這看上去比多旋翼的飛控簡(jiǎn)單，其實(shí)并非如此。系留旋翼的飛控需要充分考慮系纜對(duì)其飛行的影響，尤其是在各種風(fēng)場(chǎng)條件下，系纜隨風(fēng)產(chǎn)生的擺動(dòng)會(huì)使平臺(tái)失去控制。

民用系留旋翼無(wú)人機(jī)至少要達(dá)到恒風(fēng)6級(jí)陣風(fēng)8級(jí)的要求，才能有實(shí)際使用意義。

5、旋翼平臺(tái)氣動(dòng)力設(shè)計(jì)。

考慮到系統(tǒng)旋翼平臺(tái)要在強(qiáng)風(fēng)場(chǎng)中運(yùn)行，平臺(tái)的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)就尤其顯得重要。系統(tǒng)旋翼平臺(tái)在風(fēng)場(chǎng)中懸停，實(shí)際上相當(dāng)于平臺(tái)在沿來(lái)風(fēng)方向做平面飛行。6～8級(jí)風(fēng)速為10.8～20.7米/秒，相當(dāng)于旋翼平臺(tái)要有時(shí)速不小于75千米的能力。

要達(dá)到這樣的時(shí)速，固定翼的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)較為合理。近期演化出一種垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)，實(shí)際上是多旋翼+固定翼兩套動(dòng)力系統(tǒng)簡(jiǎn)單組合，從無(wú)人機(jī)本身效益講并不經(jīng)濟(jì)，但能解決特定場(chǎng)合固定翼起降的問(wèn)題。

垂直起降固定翼的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)應(yīng)用于系統(tǒng)旋翼具有較大的優(yōu)勢(shì)，系留旋翼由地面供電，能源比較充足；兩套動(dòng)力系統(tǒng)在強(qiáng)風(fēng)場(chǎng)中各有用途，垂直動(dòng)力系統(tǒng)保持平臺(tái)懸停姿態(tài)；水平動(dòng)力系統(tǒng)使平臺(tái)逆風(fēng)飛行；固定翼外形可為平臺(tái)產(chǎn)生升力，減輕垂直動(dòng)力系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

系留旋翼無(wú)人機(jī)已經(jīng)面臨著廣泛應(yīng)用的階段，但從能夠使用到實(shí)際使用得好還有一些距離，有望業(yè)內(nèi)同行共同努力創(chuàng)新。

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