系留無人機是將無人機和系留綜合纜繩結合起來實現(xiàn)的無人機系統(tǒng)，根據應用場景的不同，系留無人機系統(tǒng)分為地面固定式、車載移動式和艦載移動式，三種工作方式很好的滿足了各種工作環(huán)境的需求。然而，在其中還是存在著幾個核心的技術問題還沒解決。

　　系留旋翼無人機的市場需求來源于系留氣球升空平臺系統(tǒng)。

　　系留氣球升空平臺系統(tǒng)是為定點監(jiān)測電子裝備提供的空基平臺。美國的TCOM公司是著名的系留氣球系統(tǒng)的生產廠商，美國西海岸的對海警戒雷達網都是由TCOM系留氣球作為空基平臺部署的。

　　然而，系留氣球體積龐大升降困難，機動性適應性都很差。業(yè)內一直在進行著，通過系纜從地面供電，由電機驅動螺旋槳替代氣球作為升空動力，創(chuàng)新出系留旋翼升空平臺系統(tǒng)的研究。但上個世紀稀土電機尚待開發(fā)，電機自身重量過重，功重比不足以支持系留旋翼系統(tǒng)的開發(fā)應用。

　　近年來，多旋翼無人機的快速發(fā)展，為實現(xiàn)系留旋翼升空平臺系統(tǒng)提供了技術上的支持，許多無人機廠家也開展了系留旋翼系統(tǒng)的研發(fā)，稱為系留旋翼無人機。

　　說說系留旋翼無人機幾個技術難點：

　　1、驅動電機的功重比。

　　功重比是指電機輸出功率與電機自身重量之比，單位是千瓦/千克。根據旋翼類航空器升力/功率比的經驗數(shù)值，每千瓦功率大約產生5～10千克的升力，電機的功重比低于1千瓦/千克將比較難設計系統(tǒng)了。

　　在此強調的是，電機功率指的是額定功率，而不是最大功率；電機重量包括電機和電調以及為其正常工作的冷卻設備。系留旋翼必須是長期持續(xù)工作的，不象多旋翼無人機可短期間歇工作，驅動電機是動力的核心部件，一定要工作在額定的功率范圍內。

　　2、高壓供電系統(tǒng)。

　　系留旋翼和多旋翼無人機最大的區(qū)別在于供電方式不同。從地面向空中的系留旋翼平臺供電必須經過一定的輸電距離，采用高壓供電方式可減小輸送電流，從而減少電源損耗，同時可減小傳輸導線的截面積，減輕電源電纜的重量。

　　高壓供電并不是電壓越高越好，而要根據實際的系統(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，電壓不需轉換直接驅動電機，結構較為簡單。但這種方式要進行高壓電機的設計，受到電機電調大功率高壓控制器件的限制，尤其在成本上難以接受。另一種方式，要在平臺上設計降壓用的開關電源，用多旋翼現(xiàn)有低壓電機驅動；但開關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，也是要付出一定代價的。

　　3、系留系纜。

　　系纜除了傳輸動力電源之外，還設計有光纖以傳輸平臺載電子設備的光電信號，因此系纜是一種動力/信號復合纜線。

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

　　系纜自身也需要減少重量，目前可采用合金鋁材料作為動力導線，比銅線要輕不少重量。

　　4、飛行控制功能。

　　系留旋翼平臺主要是在定點周圍懸停，不會有過多復雜的飛行動作。這看上去比多旋翼的飛控簡單，其實并非如此。系留旋翼的飛控需要充分考慮系纜對其飛行的影響，尤其是在各種風場條件下，系纜隨風產生的擺動會使平臺失去控制。

　　民用系留旋翼無人機至少要達到恒風6級陣風8級的要求，才能有實際使用意義。在6～8級的風場中，系纜并沒有固定的運動規(guī)律可言，要靠飛控對旋翼平臺控制的魯棒性來調整，難度是很大的。

　　5、旋翼平臺氣動力設計。

　　考慮到系統(tǒng)旋翼平臺要在強風場中運行，平臺的氣動力設計就尤其顯得重要。系統(tǒng)旋翼平臺在風場中懸停，實際上相當于平臺在沿來風方向做平面飛行。6～8級風速為10.8～20.7米/秒，相當于旋翼平臺要有最高時速不小于75千米的能力。

　　要達到這樣的時速，固定翼的氣動力設計較為合理。近期演化出一種垂直起降固定翼無人機，實際上是多旋翼+固定翼兩套動力系統(tǒng)簡單組合，從無人機本身效益講并不經濟，但能解決特定場合固定翼起降的問題。

　　垂直起降固定翼的氣動力設計應用于系統(tǒng)旋翼具有較大的優(yōu)勢，系留旋翼由地面供電，能源比較充足；兩套動力系統(tǒng)在強風場中各有用途，垂直動力系統(tǒng)保持平臺懸停姿態(tài)；水平動力系統(tǒng)使平臺逆風飛行；固定翼外形可為平臺產生升力，減輕垂直動力系統(tǒng)的負擔。

　　系留旋翼無人機已經面臨著廣泛應用的階段，但從能夠使用到實際使用得好還有一些距離，有望業(yè)內同行共同努力創(chuàng)新。