无人机故障处置技术指南（试行）

无人机故障处置技术指南（试行）一、通用处置原则与故障分级（一）通用处置原则1.安全优先原则：任何故障处置均以保障地面人员生命安全、避免重大公私财产损失为核心优先目标，不得为保全设备忽视安全风险。2.分类处置原则：根据故障等级、作业场景、剩余可控性选择处置方案，临界故障优先迫降，严重故障优先返航，一般故障可按需处置。3.留证溯源原则：故障处置过程中尽可能保留飞行数据、现场痕迹，为后续原因分析提供支撑。4.快速响应原则：故障发生后10秒内必须做出响应，不得犹豫观望导致故障升级。（二）故障分级按故障危害程度、发展速度分为三级，分级标准如下：1.一级（临界故障）：发生后10秒内可能引发完全失控、坠毁、人员伤亡的故障，符合以下任意一项即为一级故障：（1）多旋翼双及以上动力单元失效；固定翼、垂直起降固定翼全部动力单元停车；油动无人机发动机完全熄火无法重启；（2）上下行双向通讯链路完全中断，无法触发自动返航程序，飞机超出预设安全空域；（3）双冗余飞控核心传感器（GNSS、IMU、气压高度计）全部失效，姿态角误差超过15°，完全失稳；（4）结构完整性破坏，机臂、机翼断裂脱落，机身主体撕裂，起落架完全脱落；（5）电池热失控，10秒内电池温度上升超过10℃，总电压骤降超过标称满电电压的30%，出现鼓包、冒烟、漏液现象。2.二级（严重故障）：故障不会立即引发坠毁，但持续发展可升级为临界故障，无法继续完成既定任务，符合以下任意一项即为二级故障：（1）多旋翼单个动力单元失效，固定翼单个动力单元停车，剩余动力可维持基本姿态；（2）单向通讯链路中断，自动返航程序可正常触发；（3）单组冗余飞控核心传感器失效，飞控可切换备用传感器维持姿态稳定；（4）锂电池单体电压差超过0.3V，总电压低于满电标称的20%，电池温度介于55℃-70℃之间，无热失控迹象；（5）任务载荷完全失效，飞行平台保持可控；（6）起落架卡滞无法放下，固定翼无法正常滑降，多旋翼无法正常着陆。3.三级（一般故障）：故障不影响飞行安全，可维持基本任务执行，符合以下任意一项即为三级故障：（1）GNSS信号短暂丢星，搜星数量维持在4-8颗，飞控仍可维持定位；（2）通讯链路信号强度下降，丢包率低于10%，不影响指令传输；（3）任务载荷出现轻微异常（如云台轻微抖动、相机偏色），不影响核心任务完成；（4）剩余电量低于20%，电压下降速率稳定，可支持返航。二、常见故障处置流程（一）动力系统故障处置1.一级动力故障（全部动力失效）（1）处置优先级：第一调整飞机落点至无人区域，第二开启降落减速装置，第三记录位置信息。（2）具体流程：①若当前飞行高度≥300米，立刻操纵飞机调整航向至最近的开阔无人区域（城市区域优先选绿地、广场、河道，山区优先选开阔山谷，农林区域优先选裸地空地），保持飞机姿态稳定，利用剩余升力滑翔至目标区域，高度降至150米时开启降落伞减速；②若当前飞行高度介于50米-300米，调整落点至无人区域后直接开启降落伞，不得尝试滑翔返航；③若当前飞行高度低于50米，直接切断动力输出，调整机身姿态，让冲击面朝向无人区域，减少碎片飞溅范围；④四旋翼单电机失效属于一级故障：四旋翼单电机失效后，可用最大升力仅能达到悬停需求的75%-80%，无风环境下最多维持悬停40-60秒，逆风风速≥3m/s时会快速掉高度，严禁尝试返航，必须立刻操纵至无人区域迫降。2.二级动力故障（单个动力失效）（1）六旋翼及以上多旋翼单电机失效处置：剩余动力可维持悬停和返航，首先切断任务航线，将飞行速度降至原巡航速度的50%，严禁做坡度超过15°的转弯动作，触发自动返航程序，保持飞行高度不低于30米避开障碍物，到达起降点附近后，选择开阔平整地面缓慢降落，不得强行精准降落在狭小起飞平台，降落过程中缓慢收油门，避免姿态突变；（2）固定翼单发停车处置：小型固定翼滑翔比为1:8-1:12，专业固定翼滑翔比为1:12-1:18，即1000米高度可滑翔8-18公里，处置时首先保持空速在设计滑翔空速范围（小型固定翼一般为70-90km/h），严禁大仰角爬升尝试返航，避免失速坠毁，规划滑翔航线到最近的开阔迫降场，逆风风速不超过8m/s时选择逆风迫降，超过8m/s选择顺风迫降，接地前100米切断动力，调整姿态平稳接地。（二）电池故障处置1.一级电池故障（热失控）立刻终止任何操作，操纵飞机迫降至无人区域，严禁穿越居民区、林区、易燃易爆场所，迫降过程中避免大幅度机动，减少电池震动，迫降后：若未起火，人员保持5米以上安全距离，监控电池状态，待其完全冷却后放入防爆箱转移；若已经起火，使用干粉灭火器或大量沙土覆盖灭火，严禁用少量水直接喷射（小量水无法降温，可能引发锂电池喷溅），不得徒手接触燃烧后的电池残体。2.二级电池故障（电压异常、温度异常）锂电池正常工作温度范围为-10℃-40℃，最佳工作温度为20℃-35℃，单体正常电压范围为3.2V-4.2V，当单体压差超过0.3V，总电压低于满电标称的20%，温度介于55℃-70℃，立刻终止任务，关闭大功率任务载荷，将飞行速度降至巡航速度的60%，减少动力消耗，触发自动返航，到达起降点后尽快降落，降落完成后1分钟内断开电池输出，将电池转移至安全区域隔离，不得继续使用或充电。3.三级电池故障（低电量报警）当剩余电量降至20%触发低电量报警，立刻取消当前任务，触发自动返航，优化返航航线，避开障碍物和禁飞区，减少绕路消耗，若剩余电量可支持完成返航，正常降落即可；若返航路线较长，可适当降低飞行高度减少能耗，不得保持高空高速飞行。冬季低温环境下，电池活性下降，电压会出现虚假掉电，若电压骤降但温度低于50℃，立刻返航，降落后对电池保温静置，待温度回升后再检测。（三）通讯链路故障处置1.完全链路中断①第一步（10秒内）：排查地面端故障，检查遥控器电量是否正常，天线是否对准无人机，周边是否存在遮挡或干扰源，切换备用通讯频段（双频链路无人机从2.4G切换至5.8G，或反之），走到开阔无遮挡区域尝试重新连接，若10秒内恢复信号，立刻控制无人机返航；②若30秒内未恢复信号，检查飞控是否触发自动返航：若自动返航程序正常启动，航线、高度符合要求，无需额外操作，持续尝试恢复信号，等待无人机返回；若自动返航偏航，持续发送修正指令，调整迫降点至开阔区域；③若自动返航无法触发，飞机超出预设安全空域，属于一级故障，立刻发送一键迫降指令到最近的无人区域，触发迫降程序，若无法发送指令，严禁飞机飘向人口稠密区、机场净空区、禁飞区，一旦有飘向敏感区域的趋势，立刻上报当地空管部门和公安部门，说明故障无人机的型号、起飞位置、预计落点，配合处置。2.部分链路中断①仅下行信号正常（可看无人机状态，无法发送指令）：调整天线位置，走到开阔区域尝试重新对频，若飞控触发自动返航，等待飞机返回即可；②仅上行信号正常（可发送指令，看不到无人机状态）：根据最后一次更新的位置和高度，引导无人机往起飞点方向飞行，保持高度避开障碍物，触发自动返航程序，若位置完全丢失，发送迫降指令到最近的开阔区域。（四）GNSS与飞控传感器故障处置1.GNSS完全失效：GNSS定位需要至少4颗有效搜星，当搜星少于4颗，双冗余GNSS全部失效，飞控切换至姿态模式，首先稳住飞机高度和姿态，不要猛打舵，姿态模式下无人机会随风漂移，所以缓慢修正航向，往起降点方向飞行，若视觉定位系统正常，开启视觉定位辅助，缓慢降低高度返航；若视觉定位也失效，姿态误差超过5°，立刻迫降到开阔区域；山区作业GNSS失效时，立刻爬升高度至超过周边障碍物50米以上，稳住姿态往开阔山谷飞行，避免撞山。2.单传感器失效：单组冗余GNSS或IMU失效，飞控可切换备用传感器，立刻终止任务，触发返航，保持姿态稳定，正常降落即可，降落后重新校准传感器。3.飞控失稳：双冗余IMU全部失效，姿态角误差超过15°，飞机完全失控，立刻调整落点到无人区域迫降，不得尝试恢复控制。（五）结构与任务载荷故障处置1.一级结构故障：机臂、机翼断裂脱落，机身撕裂，立刻调整落点至无人区域迫降，不得尝试维持飞行。2.二级结构故障：机身轻微裂纹、机臂松动，蒙皮小面积破损，不影响气动和结构强度，立刻终止任务返航，降落之后检修。3.任务载荷故障：任务载荷完全失效（如植保喷洒泵故障、云台卡死、巡检相机失效），无法完成任务，立刻返航；仅轻微异常（如云台轻微抖动、相机偏色），可按需完成任务或返航检修。三、不同作业场景特殊处置要求（一）人口稠密区（城市中心、活动现场、景区）作业任何一级故障发生后，处置时间窗口仅为3-10秒，第一优先级调整落点到绿地、广场、河道等无人区域，直接开启降落伞减速，严禁尝试穿越建筑群返航，避免撞击建筑物或坠落在人群中；迫降后第一时间到达现场管控，设置警示标识，隔离故障无人机，若造成人员伤亡或财产损失，立刻报警并上报相关部门，配合调查。（二）山区林区作业故障发生后，优先选择开阔山谷、裸地迫降，严禁迫降在陡坡、密林区，避免引发森林火灾，若发生电池热失控，必须迫降到无植被区域，迫降后记录最后一个GPS定位点，标注方位，方便后续搜寻，严禁在未做好防火准备的情况下进入密林搜寻。（三）水面作业（河道、海上风电、海洋监测）故障未完全失控时，立刻往岸边飞行，尽可能在岸边迫降，避免飞机沉海；若必须迫降水面，开启无人机自带的漂浮装置，迫降到近岸浅水区，方便打捞，油动无人机故障迫降时，尽量避免油箱破裂泄露污染水体。（四）电力、风电设施巡检作业故障发生后，第一时间推杆脱离设施，避免撞击输电线路或风电叶片，引发电网事故，若动力失效，立刻迫降到设施下方的开阔地，严禁挂在输电线上，若不慎挂在输电线上，严禁未经许可的人员攀爬摘取，立刻通知电力运维部门处置，避免触电事故。（五）农林植保作业故障发生后，若机载农药未喷洒完成，优先迫降到农田空地，严禁迫降到鱼塘、居民区、饮用水源地，若发生农药泄露，立刻通知种植户和当地环保部门，采取措施防控污染。四、故障事后处置流程（一）现场安全管控故障处置完成后，第一时间断开无人机电池电源，对热失控故障电池进行隔离，放置在防爆箱中，远离易燃易爆物品，持续监控温度至少2小时，确认无复发风险后再处理；若故障无人机坠落在敏感区域（公路、饮用水源地、居民区），立刻设置警示标识，管控现场，避免引发次生交通事故或污染。（二）飞行数据留存完整导出飞控黑匣子日志、电池运行日志、通讯链路日志、地面站飞行记录，不得修改、删除原始数据，对故障无人机的损伤情况进行多角度拍照录像，记录故障发生的时间、地点、飞行高度、作业载荷、环境风速、环境温度、作业类型等信息，建立故障档案。（三）故障原因排查按照“从外到内、从易到难”的顺序排查：第一步检查外观结构损伤，第二步检查动力系统和电池，第三步检查通讯链路，第四步检查飞控传感器，排查过程中不得对已经出现结构损伤或热失控的无人机通电测试，避免引发二次事故。（四）复盘整改针对故障原因制定整改措施：若为操作不当引发的故障，组织操作人员重新培训，考核合格后再上岗；若为维护保养不到位引发的故障，修订飞行前检查流程，增加重点部件的检测频次；若为零部件老化失效引发的故障，更换同规格合格零部件，提前报废超期服役的电池、结构部件；建立故障台账，对所有故障的原因、处置过程、整改结果进行归档，为后续故障预防提供参考。五、飞行前故障预防要求多数无人机故障可通过飞行前检查提前发现，具体要求如下：（一）外观结构检查：检查机臂、机翼、机身是否存在裂纹、松动，所有连接螺丝扭矩符合厂家要求，螺旋桨是否存在损伤、变形，动平衡误差不超过2g·mm，螺旋桨安装牢固无晃动。（二）电池检查：检查电池外观是否存在鼓包、漏液、凹痕，测量单体电压差不超过0.1V，总电压符合满电标称要求，接口无松动、氧化，循环次数超过产品标称寿命80%的电池不得用于长航程、远距离任务。（三）机载设备检查：飞行前完成飞控传感器校准，GNSS开阔区搜星数量不少于12颗，IMU静态误差不超过0.05°/h，通讯链路信号强度不低于-60dBm，测试遥控器通道响