系留无人机(通过地面电源供电的多旋翼无人机)

系留无人机，又称系留式无人机，为多旋翼无人机的一种特殊形式，使用通过系留线缆传输的地面电源作为动力来源，代替传统的锂电池，最主要的特点是长时间的滞空悬停能力。

系留无人机系统与普通多旋翼系统的区别在于飞行器平台系统和供电系统，飞行器平台系统作为空中设备的搭载平台，搭载任务载荷到目标区域上空用于通信中继或执行侦察等任务。系留无人机具有高稳定性、高安全性、负载能力强等优势，代表产品有高层灭火无人机XD-150等。

系留无人机凭借其独特的续航和稳定性优势，在应急救援、工业巡检、军事等领域具有不可替代性。尽管面临成本、法规等挑战，但随着技术进步和政策完善，其市场规模会持续扩大。预计到2030年，全球系留无人机市场会突破50亿美元，成为无人机产业中增长最快的细分领域之一。

工作原理

系统组成

系留无人机系统与普通多旋翼系统的区别在于飞行器平台系统和供电系统，飞行器平台系统作为空中设备的搭载平台，搭载任务载荷到目标区域上空用于通信中继或执行侦察等任务。与普通多旋翼不同，系留多旋翼无人机长时间在空中悬停需要考虑恒风或突风的影响，在风场中悬停时，实际上相当于平台在向来风方向做平面飞行，因此系留多旋翼无人机设计时需要综合考虑气动外形和动力设计。

系留无人机与普通多旋翼无人机最大的区别在于供电系统的不同，系留多旋翼悬停高度一般为100m或200m，因此从地面到达平台供电需要经过一定的传输距离，为减少电能的消耗，一般采用高压供电方式，减小输送电流。系留多旋翼无人机供电系统包括地面电源、地面升压模块、系留线缆及机载降压模块及机载应急电池等，地面电源可为地面电池组、发电机或市电，地面电源经地面升压模块转换至300~400V高压，经系留线缆进行高压电能传输至机载降压模块，机载降压模块再将高压电降至一定低压为飞机和机载电子设备供电。

系留线缆为复合光纤电缆，不仅用于传输动力电源还用于传输平台电子设备的光电信号。系留线缆一般由一根动力线、两根光纤、及增强单元组成，增强单元为系留线缆的承力元件，一般由软质纤维绞制而成，可用于减缓外力冲击对内部线缆的影响。线缆要求具有轻的结构重量，以减轻平台升力，增加升空高度，提高使用效能。

系留多旋翼通常配备有机载应急电池，用于防止地面供电系统出现问题时无人机可平稳降落。机载应急电池与地面供电系统并联设计，供电时可根据需求进行相互转换：（1）当机载应急电池与地面供电系统都正常时，优先使用地面供电系统供电；（2）当地面供电系统出现故障时，系统可迅速转换至机载应急电池供电；（3）当地面供电系统恢复正常时，无人机系统又可快速切换回地面供电系统供电。而当地面供电系统超过2min不能恢复时，无人机可依靠机载应急电池安全降落，为保证系留无人机系统安全，机载应急电池通常设计有足够的余量。

优势特点

无限续航能力

系留无人机通过地面电源或发电机供电，摆脱了电池容量限制，理论上可连续飞行数周甚至数月，适合长期任务（如通信中继、灾害监测）。

高稳定性与安全性

系留无人机线缆提供物理支撑，抗风能力更强（可应对8-10级风力）。可避免电池过热或坠毁风险，适合城市、敏感区域作业。

负载能力提升

系留无人机无需搭载笨重电池，可加载更多传感器、高清摄像头或通信设备，增强任务适应性。

代表产品

高层灭火无人机XD-150

高层灭火无人机XD-150，是针对高层灭火应用场景设计的系留无人机产品。采用六轴十二桨布局，安全稳定，最大载荷为150公斤、有效作业高度为150米，可持续8小时不间断灭火作业，抗干扰强、可靠性高、载荷大。

在灭火过程中以安全作业为核心，XD-150采用多传感器数据融合技术，与举高类消防车协同，通过对实时回传的高清视频对火场态势进行有效评估。挂载轻量化消防水带及灭火剂喷射装置，飞往近高层火源处对高温点进行持续喷射灭火剂，有效建立灭火剂空中输送通道，高效快速控制火情。填补了中国100米以上高层建筑无有效消防灭火手段的空白。

在高层建筑灭火的救援工作中，XD-150采用多传感器数据融合技术，与高举类消防车协同，通过对实时回传的高清视频对火场态势进行有效评估。挂载轻量化消防水带及灭火剂喷射装置，飞往近高层火源处对高温点进行持续喷射灭火剂，有效建立灭火剂空中输送通道，高效控制火情。

XD-150载荷高达150kg，一旦灾情发生，XD-150能发挥其载荷大的优势，携带一定重量的应急救援装置，包括呼吸面罩、救生索、救生衣、救生圈、食品、药品等救援物资，快速投送到灾区，提高被困人员的生存能力。尤其是在山区消防灭火救援中，现有的抛投设备存在极大的局限性，利用无人机可以将一些关键设备精确运送到指定位置，也能配合一线消防人员搭建救援通道，缩短救援时间。

应用领域

应急救灾与公共安全

灾害响应洪灾、地震中提供实时视频回传、通信中继，协助搜救。消防监测悬停火场监控火势，引导灭火行动。

工业巡检与能源管理

电力巡检24小时监测高压输电线路，减少人工攀爬风险。油气管道检测泄漏、非法挖掘，保障能源设施安全。

军事与国防

战场通信作为临时基站，保障部队间通信。侦察监视长期监视边境或敏感区域，提供情报支持。

科研与环境监测

气象观测携带气象仪器进行高空数据采集，研究气候变化。生态保护监控野生动物栖息地、非法伐木等活动。

智慧城市与物联网

交通管理实时监控交通流量，辅助智能信号灯调控。5G网络覆盖作为临时基站，填补5G信号盲区。

发展趋势

系留无人机凭借其独特的续航和稳定性优势，在应急救援、工业巡检、军事等领域具有不可替代性。尽管面临成本、法规等挑战，但随着技术进步和政策完善，其市场规模将持续扩大。预计到2030年，全球系留无人机市场将突破50亿美元，成为无人机产业中增长最快的细分领域之一。企业需聚焦技术创新与垂直场景深耕，抢占未来竞争制高点。

政策支持与市场需求

中国

2023年《“十四五”民用航空发展规划》明确支持无人机应用，系留无人机在智慧城市、应急管理领域被重点提及。

欧美

美国联邦航空局（美国联邦航空管理局）和EASA（欧洲航空安全局）逐步开放低空空域，推动商业无人机发展。

技术进步

材料创新

碳纤维线缆减轻重量，同时提升抗拉强度（如某企业推出直径3mm、承重50kg的系留线缆）。

能源优化

高效电源管理技术延长地面设备寿命，降低运营成本。

新兴市场机会

通信中继

全球5G部署催生临时基站需求，系留无人机可快速部署于大型活动、灾区通信恢复。

农业科技

精准农业中，系留无人机可长期监测农田环境，结合AI分析优化灌溉施肥。

面临挑战

技术与操作难题

线缆管理

长距离线缆易缠绕，需开发自动收放系统（如某公司推出自动绞盘技术，收放速度达5m/s）。

电磁干扰

高压线附近作业可能受干扰，需优化屏蔽设计。

成本与投资门槛

初期购置成本高（一套工业级系统约50-200万元），中小企业接受度有限。维护复杂，需专业团队操作。

法规与空域限制

多数国家要求系留无人机在管制空域内飞行，需申请许可（如中国规定系留无人机最大高度为120米）。隐私争议：长期监控可能引发公众对数据滥用的担忧。