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無(wú)人航空系統(tǒng)(UAS)的類型有哪些?
無(wú)人航空系統(tǒng)(UAS)已經(jīng)徹底改變了從農(nóng)業(yè)、航拍到國(guó)家安全與科學(xué)研究等多個(gè)行業(yè)。其多樣化與高度適應(yīng)性催生了針對(duì)不同任務(wù)和環(huán)境的多種類型。隨著這些系統(tǒng)不斷演進(jìn)，了解它們的分類、能力與相關(guān)術(shù)語(yǔ)，對(duì)專業(yè)人士與初學(xué)者而言都至關(guān)重要。
什么是 UAS?
“UAS” 是 “Unmanned Aircraft System”(無(wú)人航空系統(tǒng))的縮寫(xiě)。
這一術(shù)語(yǔ)不僅包括無(wú)人機(jī)本體(UAV，Unmanned Aerial Vehicle)，還涵蓋其運(yùn)行所需的全部組成部分，如地面控制站、通信鏈路及其他輔助設(shè)備。
理解 UAS 是一個(gè)“系統(tǒng)”至關(guān)重要，它強(qiáng)調(diào)了這些組件之間的互聯(lián)性與協(xié)同作用，共同實(shí)現(xiàn)無(wú)人飛行任務(wù)。
什么是 sUAS?
“sUAS” 是 “Small Unmanned Aircraft Systems”(小型無(wú)人航空系統(tǒng))的縮寫(xiě)。
美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)通常將其定義為總重量低于 55 磅(約 25 千克)的系統(tǒng)。
由于體積小、易部署以及較為簡(jiǎn)化的監(jiān)管要求，sUAS 被廣泛應(yīng)用于娛樂(lè)與商業(yè)領(lǐng)域。
UAS 與 UAV 有什么區(qū)別?
“UAS” 和 “UAV”(無(wú)人飛行器)這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)經(jīng)常被混用，導(dǎo)致一定混淆。雖然它們都指無(wú)人駕駛的航空器，但 UAS 是更全面、更準(zhǔn)確的術(shù)語(yǔ)。
UAV(Unmanned Aerial Vehicle)：僅指飛行器本身，也就是我們常說(shuō)的“無(wú)人機(jī)”。
UAS(Unmanned Aircraft System)：包括 UAV 以及所有配套設(shè)備，如地面控制站、通信系統(tǒng)與相關(guān)軟件。
簡(jiǎn)而言之，每一架 UAV 都是 UAS 的一部分，但 UAS 是一個(gè)完整的無(wú)人航空作業(yè)系統(tǒng)。
無(wú)人航空系統(tǒng)(UAS)的類型
無(wú)人航空系統(tǒng)(UAS)一般由三個(gè)主要部分組成：
飛行器本體、傳感器載荷以及地面控制站。
地面控制站由一名或多名操作員及指定飛行員負(fù)責(zé)，有時(shí)還會(huì)配備安全觀察員。其設(shè)計(jì)因平臺(tái)類型與任務(wù)需求而異。
大型無(wú)人機(jī)通常使用配備在車輛或拖車內(nèi)的專用控制系統(tǒng)，以便在受通信或航程限制的情況下保持接近作業(yè)區(qū)域;而小型無(wú)人機(jī)則多采用便攜式地面站，如筆記本電腦或背包式輕型設(shè)備，可在野外、船只或小型車輛中輕松部署。
根據(jù)民用標(biāo)準(zhǔn)，UAS 主要可分為以下幾類：
MAV/NAV(Micro/Miniature or Nano Air Vehicles，微型/納米級(jí)無(wú)人機(jī))
特點(diǎn)是體積極小(可裝入背包)，通常在低空(<330 米)運(yùn)行。受電池容量限制，續(xù)航時(shí)間約為 5–30 分鐘。
VTOL(Vertical Take-Off & Landing，垂直起降無(wú)人機(jī))
無(wú)需跑道即可起降，特別適合地形受限的環(huán)境。雖然可在不同高度飛行，但多為低空作業(yè)。由于懸停功率需求高，其續(xù)航時(shí)間有限，除非使用更大型燃料機(jī)型。
LASE(Low Altitude, Short-Endurance，低空短航時(shí)型無(wú)人機(jī))
也稱為 sUAS(小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng))，具有易部署、便于攜帶和回收等特性，無(wú)需跑道。通常重量約 2–5 千克，翼展小于 3 米，續(xù)航時(shí)間 1–2 小時(shí)，作業(yè)半徑僅為數(shù)公里。
LASE Close(近程低空短航時(shí)型無(wú)人機(jī))
此類無(wú)人機(jī)體積與重量更大，部分需依賴跑道起降。可在約 1,500 米高度運(yùn)行，飛行時(shí)間可達(dá)數(shù)小時(shí)，經(jīng)過(guò)特別改裝的機(jī)型甚至可突破這一限制。
LALE(Low Altitude, Long Endurance，低空長(zhǎng)航時(shí)型)
屬于美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)sUAS 分類的上限，這類無(wú)人機(jī)可搭載數(shù)公斤級(jí)載荷，在數(shù)千米高度執(zhí)行長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)。
MALE(Medium Altitude, Long Endurance，中空長(zhǎng)航時(shí)型)
相較低空無(wú)人機(jī)，體型更大，可在最高約 9,000 米的高度飛行，作業(yè)范圍可覆蓋距地面站數(shù)百公里的區(qū)域，并可持續(xù)飛行數(shù)小時(shí)。
HALE(High Altitude, Long Endurance，高空長(zhǎng)航時(shí)型)
是體積最大、系統(tǒng)最復(fù)雜的無(wú)人航空系統(tǒng)，甚至超過(guò)許多有人通用航空器的尺寸。它們可在 20,000 米或更高的高度執(zhí)行跨越數(shù)千公里的任務(wù)，部分型號(hào)續(xù)航超過(guò) 30 小時(shí)，并創(chuàng)造了飛行高度與航時(shí)紀(jì)錄。
電池驅(qū)動(dòng)的無(wú)人機(jī)是否僅用于低空飛行?
大多數(shù)情況下確實(shí)如此，但也有例外。電動(dòng)無(wú)人機(jī)主要在低空作業(yè)，原因包括：
能量限制： 電池的能量密度低于燃料。
續(xù)航約束： 大多數(shù)電動(dòng)無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間為 30–90 分鐘，更適合低空任務(wù)。
空氣動(dòng)力學(xué)特性： 電動(dòng)推進(jìn)在小型、短程任務(wù)中表現(xiàn)最佳。
動(dòng)力挑戰(zhàn)： 中高空空氣稀薄會(huì)降低螺旋槳效率，而低溫會(huì)加速電池電量消耗。
不過(guò)，也有部分高空無(wú)人機(jī)采用太陽(yáng)能電池系統(tǒng)(例如空中客車 Zephyr)，可在 60,000 英尺(約 18,000 米)以上高空實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)航時(shí)飛行。
結(jié)語(yǔ)
從掌上型 NAV 到平流層級(jí)的 HALE 平臺(tái)，了解無(wú)人航空系統(tǒng)(UAS)的類型有助于針對(duì)不同任務(wù)選擇最優(yōu)方案。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，UAS 正在持續(xù)推動(dòng)各行各業(yè)的變革，同時(shí)也提醒我們?cè)趧?chuàng)新與高效的同時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持規(guī)范、安全與負(fù)責(zé)任的應(yīng)用原則。
格瑞普(Grepow)專注無(wú)人機(jī)電池制造已逾 20 年，憑借自主研發(fā)的核心技術(shù)，產(chǎn)品具備高倍率放電能力與高能量密度等行業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
這些特性使 格瑞普低空無(wú)人機(jī)電池成為低空無(wú)人機(jī)應(yīng)用(包括商用無(wú)人機(jī)、農(nóng)業(yè)植保無(wú)人機(jī)及巡檢無(wú)人機(jī)系統(tǒng))的理想動(dòng)力選擇，兼顧性能、耐用性與高效能。
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