系留无人机的未来发展,坦克与舰艇的千里眼
系留无人机的未来发展，坦克与舰艇的千里眼和守望者
在无人机的分支发展中，系留无人机异军突起，成为未来无人机的另一个重要发展方向。系留无人机主要由地面基体或海面基体供电以让无人机实现持续停留在空中的性能，其中基体包括地面基站、机动载车和舰船。系留无人机看上去只是旋翼无人机接上输电线那样简单，但实际上系留无人机也有其技术难点。
一是电机功重比。功重比是指电机输出功率与电机自身重量之比，单位是千瓦/千克。根据旋翼类航空器升力/功率比的经验数值，每千瓦功率大约产生5～10千克的升力，电机的功重比低于1千瓦/千克将比较难设计系统了。而且，这里的电机功率指的是额定功率，而不是最大功率；电机重量包括电机和电调以及为其正常工作的冷却设备。系留旋翼必须是长期持续工作的，不象多旋翼无人机可短期间歇工作，驱动电机是动力的核心部件，一定要工作在额定的功率范围内。
二是高压供电系统。系留旋翼和多旋翼无人机最大的区别在于供电方式不同。从地面向空中的系留旋翼平台供电必须经过一定的输电距离，采用高压供电方式可减小输送电流，从而减少电源损耗，同时可减小传输导线的截面积，减轻电源电缆的重量。高压供电并不是电压越高越好，而要根据实际的系统要求综合考虑。一种方式是，输电电压可直接匹配高压电机，电压不需转换直接驱动电机，结构较为简单。但这种方式要进行高压电机的设计，受到电机电调大功率高压控制器件的限制，尤其在成本上难以接受。另一种方式，要在平台上设计降压用的开关电源，用多旋翼现有低压电机驱动；但开关电源同样存在功重比的要求和大功率高压控制器件的制约，也是要付出一定代价的。
三是系缆系统。系留无人机的系缆是一种复合供电/信号系缆，主要采用铝质输电线混合光纤通信导线，这样才能较好地减轻系缆重量。而且，其天线和发射机都安排在地面基体系统，以减少无人机平台的载重。
四是飞控系统。由于民用系留旋翼无人机至少要达到恒风6级阵风8级的要求，才能有实际使用意义。在6～8级的风场中，系缆并没有固定的运动规律可言，要靠飞控对旋翼平台控制的鲁棒性来调整，难度是很大的，所以其飞控系统相对于传统旋翼无人机要求更高。
五是系留无人机的旋翼平台气动设计。
由于要求在6～8级风场稳定悬停驻留，其旋翼平台一般采用固定翼+垂直升力旋翼设计，这样设计既减少风场不稳定性影响并又提供一定水平升力以减轻升力风扇负荷。
以上是系留无人机有别于传统旋翼无人机的特点，系留无人机在民用和军用领域中主要用途是应急情况或一定任务时间内持续的限定高度悬停以提供通信中继、远距监视和广域照明等功能应用。可以说，系留无人机应用的范围相对固定且活动范围有所限制，但当系留无人机与其他机动平台搭配使用时其应用也将得到更大拓展。
首先是系留无人机与地面机动平台的搭配应用。例如系留无人机搭载雷达和复合光电观察系统与坦克装甲车及其他作战车辆搭配应用，利用地面机动平台持续供电的能力，可提高作战单位的持续远程警戒监视能力，特别是坦克和步战车，由于战术要求需要，坦克和步战车一般设计得较为低矮以提高隐蔽性，降低被发现几率，但同时因为车高所限，其光电观测系统不能做到远距预警发现目标能力，尤其是遇到复杂地形的情况下。若加装伸缩杆升降台，其观察距离仍然有限，且占用车辆内部空间。如果改用系留无人机，则可令坦克和步战车拥有数十米至百米高度的持续监视侦察能力，提高坦克和步战车乘员的战场态势感知能力。在年阿布扎比国际防务展上，法国的勒克莱尔坦克改进型上加装了一架小型旋翼系留无人机，其系留悬停高度为50米，利用坦克辅助动力系统供电，让坦克乘员能够在待命预伏情况下实现全天候24小时远程警戒监视。特别是在山地战和城市战中，坦克和步战车利用地形和建筑物安全掩蔽的情况下通过小型系留无人机持续滞空悬停观察提前预知发现敌情，掌握战场主动权。
另一个就是系留无人机与舰艇的搭配使用了。在一战和二战时期，由于当时舰载雷达技术还未成熟并得到普及，大部分舰艇都建有高耸的观察塔楼以用于远距发现敌情。而在21世纪，随着相控雷达技术的成熟普及，现代舰艇已不再需要高耸的舰桥观察塔楼或桅杆实现远程搜索发现目标了，所以桅杆不会建得太高，而且还有舰载直升机和舰载无人机可实现对海平面地球曲线外的目标搜索。但是，由于相控雷达是耗电大户，不可能持续长时间开机，而米波警戒雷达虽然耗电少可持续开机且能发现隐身战机，但因受地球曲面影响，对于贴海飞行的隐身武器仍力有不逮。而舰艇所配备的直升机因油耗和机件损耗，不可能24小时长时间飞行预警，即使是双机交替巡逻预警，其费用也是相当高的，乘员的生理承也受不了。至于舰载无人机，对于驱护舰而言，其体积不可能做得太大，这也就限制了其航程不可能飞得太远，其观测系统也不可能太复杂，任务载重也相对有限。这时，舰载系留无人机就可以近乎完美地解决上面问题了。利用舰艇供电，系留无人机可搭载较重的远程雷达和复合光电/微光夜视/热成像观测系统升空至～米高度悬停滞空实现24小时低耗电持续警戒观测，且能够在更远的距离精准发现掠海飞行的来袭目标。另外，舰载系留无人机利用其数百米的滞空高度也可为己方导弹实现一定范围的远程中继制导。据报道，英国的未来驱逐舰T将在舰桥上搭载飞碟形多涵道升力风扇系留无人机实现低耗电远程警戒。
当然，系留无人机的系缆影响因素确实也是一个缺点，但随着无线充电技术的成熟，系留无人机在某些电磁干扰不太重要的情况下系缆将来也可以撤除掉。据报道，德国柏林的初创公司SkySense在无人机户外充电方面提供了一种解决方案：研发出一块可以为无人机进行无线充电的平板。SkySense的最大特点是可以进行远程控制，无人机的降落～充电～起飞全过程可以独立实现，不需要有人在现场进行干预和辅助。如果充电时间更快，那么无线充电技术将会极大地帮助多旋翼进行长途飞行。
此外，除了军用领域，系留无人机若实现大型化大载重发展更可用于超高楼层的消防救援。
随着新技术应用，系留无人机也将在无人机的未来发展方向开拓新的应用领域。
