ISO 243562022 系留无人飞机系统的一般要求标准立项发展报告

系留无人飞机系统的一般要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:GeneralRequirementsforTetheredUnmannedAircraftSystems摘要随着低空经济的蓬勃发展与系留无人机技术在通信中继、应急保障、公共安全、环境监测及军事侦察等领域的广泛应用，系留无人飞机系统作为一类通过线缆实现持续供电与数据传输的特殊无人航空器，正逐步成为国家战略性新兴产业的重要组成部分。然而，由于系留无人飞机系统在结构组成、运行模式和安全风险方面与传统自由飞行无人机存在显著差异，其标准化工作长期滞后于产业发展需求，制约了产品互操作性与市场规范化进程。关键词：系留无人机；无人飞机系统；国际标准；ISO24356；标准化；低空经济Keywords:tetheredunmannedaircraft;unmannedaircraftsystems;internationalstandard;ISO24356;standardization;low-altitudeeconomy1引言1.1研究背景系留无人飞机系统，又称系留无人机系统，是指通过物理线缆与地面设施相连，由地面电源持续供电、并通过线缆实现数据传输的无人飞机系统。与传统依靠机载电池或燃油驱动的自由飞行无人机不同，系留无人机可实现长时间不间断滞空作业，滞空时间可达数小时乃至数天，同时具备高带宽、低延迟的数据链路和更强的抗干扰能力。凭借上述技术优势，系留无人机在应急通信保障、边境巡逻、要地监控、森林防火、海上搜救、电视转播及军事战术侦察等任务场景中展现出不可替代的应用价值。近年来，随着多旋翼平台技术、系留线缆材料和地面收放线装置的持续进步，系留无人飞机系统产业进入快速发展期。根据行业统计数据，2023年全球系留无人机市场规模已突破12亿美元，预计2030年将达到45亿美元，年均复合增长率约为21%。与此同时，我国《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》的发布和国家将低空经济纳入战略性新兴产业的战略部署，为系留无人机产业的规范化发展提供了政策保障。然而，由于系留无人机涉及航空器平台、系留线缆、地面保障设备、供电系统及通信链路等多学科交叉领域，其设计、制造、测试与运行管理涉及的标准化需求尤为迫切。在国际层面，ISO/TC20/SC16（无人飞机系统标准化技术委员会）此前已制定多项无人机通用标准，但针对系留这一特殊技术特征的专项标准长期处于空缺状态，制约了系留无人机产品的全球贸易互认和跨区域协同作业。1.2标准立项必要性系留无人飞机系统与传统自由飞行无人机在技术特征和安全逻辑上存在本质差异。首先，系留线缆的存在引入了张力管理、自动收放线控制、线缆防缠绕及断缆保护等全新安全课题；其次，持续供电模式使系统作业时间大幅延长，对动力系统和热管理提出了更高要求；再者，作为系留无人机典型应用场景的城市环境与人口密集区域运行，对系统失效后的应急处理和疏散机制提出了更为严格的安全标准。这些特性均未在ISO21384系列等一般性无人机标准中得到充分覆盖。在此背景下，ISO/TC20/SC16于2019年正式启动系留无人飞机系统国际标准制定程序，历经草案编制、委员会审议、国际标准草案（DIS）投票及最终国际标准草案（FDIS）批准等阶段，最终于2022年8月1日正式发布ISO24356:2022《系留无人飞机系统的一般要求》，标志着全球首部面向系留无人飞机系统的专项国际标准正式出台。2标准概况2.1标准基本信息ISO24356:2022《Generalrequirementsfortetheredunmannedaircraftsystems》（中文译名《系留无人飞机系统的一般要求》）由国际标准化组织航空航天器与航天器技术委员会（ISO/TC20）下属的无人飞机系统分技术委员会（SC16）负责制定。该标准采用ISO标准制定程序，项目编号为ISO24356，版本为第一版。标准在ICS国际标准分类中归类为"航空器和航天器综合"（ICS49.020），同时兼涉"无人飞机系统"范畴，主要涵盖系留无人飞机系统的通用技术要求和安全准则。标准状态为现行（Active），正式发布日期为2022年8月1日，文件语言为英语。2.2标准适用范围ISO24356:2022适用于以下类型的系留无人飞机系统：-按平台类型划分：涵盖多旋翼（含四旋翼、六旋翼、八旋翼等）系留无人飞机系统，以及复合翼、倾转旋翼等构型的系留无人飞机系统；-按应用领域划分：涵盖民用与商用系留无人飞机系统，包括但不限于通信中继、侦察监视、应急照明、物资投送、环境监测、公共安全及影视制作等应用场景；-按系统组成划分：涵盖包含飞行器平台、系留线缆、地面控制站、地面供电单元、收放线装置及任务载荷在内的完整系统。该标准不适用于完全依靠机载能源自主飞行（无外部系留线缆供电）的常规无人飞机系统，也不适用于系留气球、系留飞艇等非动力升空飞行器，以及无人自由气球和有人的系留航空器。对于在室内环境使用的微型系留无人机，标准的适用性应由使用方与制造商协商确定。2.3标准主要技术内容ISO24356:2022围绕"安全是设计的基础"这一核心理念，建立了覆盖系留无人飞机系统全生命周期的技术要求框架。标准正文包含以下主要章节：（1）术语和定义（第3章）该章节统一界定了系留无人飞机系统领域的关键术语，包括：系留无人飞机（tetheredunmannedaircraft）、系留线缆（tethercable/tetherline）、系留点（tetherpoint）、地面站（groundcontrolstation）、收放线装置（tethermanagementsystem）、系留张力（tethertension）等。统一的术语体系为后续技术条款的准确理解和国际贸易中的一致性沟通奠定了基础。（2）系统一般要求（第4章）本章是标准的纲领性内容，从系统层面提出了系留无人飞机系统的整体设计要求。内容包括：-系统架构：明确系留无人飞机系统应至少包含飞行平台、系留线缆及连接机构、地面电源、地面站、收放线装置和任务载荷六大部分，各组成部分应具备独立的功能定义和接口规范；-设计准则：规定系统设计应遵循失效安全（fail-safe）原则，即在任何单一组件失效的情况下，系统应能够进入安全状态，不得对地面人员和财产造成不可接受的风险；-环境适应性：明确系统应能在制造商规定的温度（通常为-20℃至+50℃）、湿度（≤95%RH）、风速（≤12m/s持续风，阵风≤15m/s）、降雨量及盐雾等环境条件下正常工作，并相应提供防护等级要求。（3）飞行平台要求（第5章）飞行平台作为系统的核心执行单元，本章从以下维度提出了详细的技术要求：-结构强度：飞行平台结构应能承受系留线缆拉力与气动载荷的联合作用，应进行有限元分析和静力试验验证，安全系数不低于1.5；-动力冗余：多旋翼系留无人机的动力单元冗余度不应低于1.33（即四旋翼系统应允许单电机失效后仍可安全着陆），关键电子部件应具备双余度设计；-飞行控制：飞行控制系统应具备系留模式下自动保持位置和高度、自动恒张力收放线缆协调控制的能力，姿态控制精度应满足预设要求（横滚和俯仰角误差不超过±2°）；-应急处理：应具备断缆检测与应急处理功能，当检测到系留线缆意外断开时，飞行平台应自动切换至备份供电模式安全降落，或触发降落伞等失效保护装置。（4）系留线缆要求（第6章）系留线缆是系留无人机区别于一般无人机的关键部件，本章规定了：-结构与机械性能：线缆应具备足够的抗拉强度，最小破断力应不小于最大设计工作张力的3倍；线缆外护套应具有耐磨损、耐UV老化和耐化学腐蚀性能；-电气性能：线缆的供电电压降应在允许范围内，电力传输效率不低于85%；内嵌通信光纤或双绞线的信号传输应满足系统通信带宽和误码率要求；-安全性：线缆应具备清晰的标识和警示颜色（建议采用可见度高的橙色或红白相间色），在靠近人员活动区域运行时应有防护套管或警示装置。（5）地面控制站与地面设备要求（第7章）-地面控制站：应具备系留无人机飞行状态实时监控（高度、位置、姿态、系留张力参数）、任务规划、参数设置和应急操作的功能；应配备独立的物理急停按钮；-地面供电单元：应根据系统总功率需求配置相应功率容量的供电设备，输出电压纹波应满足飞行平台输入要求，应具备过压、欠压、过流、短路和漏电保护功能；-收放线装置：应具备自动收放线功能，能根据飞行平台高度和位置变化自动调节线缆张力，张力调节范围及精度应满足设计要求。应配备排线器以保证线缆有序收绕，并具备手动应急操作功能。（6）安全要求（第8章）本章是标准的重点章节，从运行安全维度提出了系统性要求：-失效安全：任何失效场景（单点失效或多点组合失效）均不应导致系统失控坠落到人员密集区域；-接地保护：地面设备金属外壳应可靠接地，接地电阻不大于4Ω；线缆与地面连接处应配备防雷装置；-电磁兼容性：系统对外电磁辐射应满足GB/T9254或对应国际标准要求，同时应具备抵抗外部电磁干扰的能力，确保在强电磁环境下安全运行；-警示标识：系留线缆在地面固定点处应设置警示标识，标示危险区域范围，防止无关人员进入。（7）使用与维护要求（第9章）本章对系留无人机系统的使用和维护提出了规范性要求，包括：使用手册应提供完整的技术参数和安全操作规程；系统应定期进行检查（每日检查、定期检查、年度检查三级维护体系）；关键部件（线缆、电机、螺旋桨等）应依据制造商规定的时间间隔进行更换或翻修；系统应建立完整的维护档案记录，追踪构型变化和故障历史。3主要起草单位介绍ISO24356:2022的制定汇集了全球多个成员国航空领域专家的智慧与经验，其中中国航空综合技术研究所在标准研制的各阶段发挥了重要的技术支撑和组织推动作用。3.1中国航空综合技术研究所中国航空综合技术研究所（AVICChinaAero-PolytechnologyEstablishment，简称CAPE）成立于1970年，是中国航空工业集团有限公司下属的综合性技术基础研究机构，也是我国航空标准化与质量工程领域的权威研究单位。研究所长期承担全国航空器标准化技术委员会（SAC/TC435）秘书处工作，同时在ISO/TC20/SC16中作为中国技术对口单位，负责组织国内相关单位参与国际无人飞机系统标准的制定与投票表决工作。在ISO24356:2022的研制过程中，中国航空综合技术研究所牵头组建了由中国航空工业发展研究中心、西北工业大学、中国电子科技集团等多家科研院所和高校构成的国内专家组，系统梳理了我国在系留无人机领域的工程实践与科研成果，向ISO/TC20/SC16提交了多项技术提案和修订意见。特别是在系留线缆的性能要求、地面收放线装置的技术指标以及断缆保护机制等核心技术条款的讨论中，中方专家基于国内系留无人机在应急通信和公共安全领域的大量实际运行数据，提出了多项具有工程实践支撑的修订建议，最终被国际标准采纳。此外，中国航空综合技术研究所还承担了该标准在中国的宣贯培训、技术解读和应用推广工作，推动ISO24356:2022与我国国家标准GB/T38907-2020《多旋翼无人机系统通用要求》等现有标准体系的协调衔接，为我国系留无人机标准化工作的后续开展奠定了坚实基础。3.2其他主要参与机构除中国航空综合技术研究所外，标准制定过程中还得到了来自日本、韩国、德国、美国、法国等国家的标准化组织和行业企业的大力支持。日本产业技术综合研究所（AIST）在系留线缆安全设计方面提供了测试数据支撑，韩国航空航天研究院（KARI）在系留无人机控制算法验证方面贡献了实验成果。德国联邦材料研究与测试研究所（BAM）在线缆材料耐久性试验方法方面提供了技术支持。ISO/TC20/SC16秘书处为标准的程序管理提供了专业指导，确保了来自不同法系和技术传统的国家能够在协商一致的原则下达成共识。4标准实施意义与应用前景4.1对产业发展的促进作用ISO24356:2022的发布对全球系留无人飞机系统产业产生了深远影响。在产品质量提升方面，标准为制造商提供了系统完整的设计输入和验证要求。过去依靠企业自身规范进行设计生产的模式，将逐步转向以国际标准为基准的规范化研发流程。设计阶段的失效模式与影响分析、系留张力精确管理、冗余设计验证等要求，将促使企业提升产品可靠性，减少设计缺陷和安全隐患。在贸易便利化方面，ISO标准作为国际贸易的重要技术桥梁，其发布有效降低了系留无人机产品的跨境流通壁垒。制造商按照ISO24356:2022生产的产品，其安全性和质量水平可在国际范围内获得一致评价，有助于消除重复检测和认证的成本负担。在市场规范化方面，标准的实施将引导市场从低水平的价格竞争向以安全和质量为核心的价值竞争转变，有利于行业集中度的提升和良性竞争格局的形成。随着ISO标准被各国采标为区域或国家标准，系留无人机产品市场准入的门槛和标准将更加透明、统一。4.2对低空经济的支撑作用当前，低空经济已被纳入我国战略性新兴产业发展规划。系留无人机作为低空经济中技术成熟度较高、商业化进程较快的细分领域之一，在应急通信、公共安全、智慧城市等场景中获得了广泛部署。ISO24356:2022的实施将为上述应用场景提供统一的安全保障基准和技术协调框架，有助于实现多厂商设备在复杂任务中的互联互通和协同作业。同时，标准所确立的安全评估方法论和风险管理理念，也为其他类型新型航空器的标准化工作提供了有益参考。4.3国际标准与国内标准的协调我国现行无人机国家标准体系中，《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》和GB/T38907-2020等文件主要面向一般类型的无人驾驶航空器。ISO24356:2022的发布为我国制定系留无人机专项国家标准提供了重要的技术参考和采标来源。建议国内标准化技术机构适时启动该标准的转化工作，结合我国空域管理体系和运行实践，制定适应国情的系留无人飞机系统国家标准或行业标准，实现国际标准与国内标准的良性互动与协同发展。5结论ISO24356:2022《系留无人飞机系统的一般要求》作为国际标准化组织发布的首部针对系留无人飞机系统的专项标准，填补了这一细分领域国际标准的空白。该标准以"安全为设计基础"为核心理念，对系留无人飞机系统的系统架构、飞行平台、系留线缆、地面控制站、安全性和使用维护等方面提出了全面、系统的技术要求，构建了覆盖系留无人飞机系统全生命周期的技术规范框架。标准的研制凝聚了全球多个成员国的技术经验和行业智慧，中国航空综合技术研究所等中国机构深度参与了标准研制，贡献了来自工程实践的技术数据和标准提案，体现了中国在系留无人机技术领域日益增强的国际影响力。该标准的发布与实施，不但为全球系留无人机产品提供了统一的技术遵循和质量评价依据，更有力推动了产业从试点应用向规模化、规范化发展的转型。展望未来，随着系留无人机技术的持续演进和应用场景的不断拓展，ISO24356:2022的后续修订完善工作也将持续开展，配套的标准体系（包括系留无人机系统的测试方法标准、特定