無人航空系統(tǒng)(UAS)已經(jīng)徹底改變了從農(nóng)業(yè)、航拍到國家安全與科學(xué)研究等多個行業(yè)。其多樣化與高度適應(yīng)性催生了針對不同任務(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，對專業(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”(無人航空系統(tǒng))的縮寫。

這一術(shù)語不僅包括無人機本體(UAV，Unmanned Aerial Vehicle)，還涵蓋其運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“系統(tǒng)”至關(guān)重要，它強調(diào)了這些組件之間的互聯(lián)性與協(xié)同作用，共同實現(xiàn)無人飛行任務(wù)。

什么是 sUAS?

“sUAS” 是 “Small Unmanned Aircraft Systems”(小型無人航空系統(tǒng))的縮寫。

美國聯(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、易部署以及較為簡化的監(jiān)管要求，sUAS 被廣泛應(yīng)用于娛樂與商業(yè)領(lǐng)域。

UAS 與 UAV 有什么區(qū)別?

“UAS” 和 “UAV”(無人飛行器)這兩個術(shù)語經(jīng)常被混用，導(dǎo)致一定混淆。雖然它們都指無人駕駛的航空器，但 UAS 是更全面、更準(zhǔn)確的術(shù)語。

UAV(Unmanned Aerial Vehicle)：僅指飛行器本身，也就是我們常說的“無人機”。

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。

簡而言之，每一架 UAV 都是 UAS 的一部分，但 UAS 是一個完整的無人航空作業(yè)系統(tǒng)。

無人航空系統(tǒng)(UAS)的類型

無人航空系統(tǒng)(UAS)一般由三個主要部分組成：

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)，有時還會配備安全觀察員。其設(shè)計因平臺類型與任務(wù)需求而異。

大型無人機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;而小型無人機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/納米級無人機)

特點是體積極小(可裝入背包)，通常在低空(<330 米)運行。受電池容量限制，續(xù)航時間約為 5–30 分鐘。

VTOL(Vertical Take-Off & Landing，垂直起降無人機)

無需跑道即可起降，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)航時間有限，除非使用更大型燃料機型。

LASE(Low Altitude, Short-Endurance，低空短航時型無人機)

也稱為 sUAS(小型無人機系統(tǒng))，具有易部署、便于攜帶和回收等特性，無需跑道。通常重量約 2–5 千克，翼展小于 3 米，續(xù)航時間 1–2 小時，作業(yè)半徑僅為數(shù)公里。

LASE Close(近程低空短航時型無人機)

此類無人機體積與重量更大，部分需依賴跑道起降。可在約 1,500 米高度運行，飛行時間可達(dá)數(shù)小時，經(jīng)過特別改裝的機型甚至可突破這一限制。

LALE(Low Altitude, Long Endurance，低空長航時型)

屬于美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)sUAS 分類的上限，這類無人機可搭載數(shù)公斤級載荷，在數(shù)千米高度執(zhí)行長時間任務(wù)。

MALE(Medium Altitude, Long Endurance，中空長航時型)

相較低空無人機，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。

HALE(High Altitude, Long Endurance，高空長航時型)

是體積最大、系統(tǒng)最復(fù)雜的無人航空系統(tǒng)，甚至超過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)，部分型號續(xù)航超過 30 小時，并創(chuàng)造了飛行高度與航時紀(jì)錄。

電池驅(qū)動的無人機是否僅用于低空飛行?

大多數(shù)情況下確實如此，但也有例外。電動無人機主要在低空作業(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)電動無人機的飛行時間為 30–90 分鐘，更適合低空任務(wù)。

空氣動力學(xué)特性： 電動推進(jìn)在小型、短程任務(wù)中表現(xiàn)最佳。

動力挑戰(zhàn)： 中高空空氣稀薄會降低螺旋槳效率，而低溫會加速電池電量消耗。

不過，也有部分高空無人機采用太陽能電池系統(tǒng)(例如空中客車 Zephyr)，可在 60,000 英尺(約 18,000 米)以上高空實現(xiàn)長航時飛行。

結(jié)語

從掌上型 NAV 到平流層級的 HALE 平臺，了解無人航空系統(tǒng)(UAS)的類型有助于針對不同任務(wù)選擇最優(yōu)方案。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，UAS 正在持續(xù)推動各行各業(yè)的變革，同時也提醒我們在創(chuàng)新與高效的同時，應(yīng)堅持規(guī)范、安全與負(fù)責(zé)任的應(yīng)用原則。

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