產業脈動｜無人機動力系統市場發展概況與關鍵趨勢

前言：無人機推進系統介紹與主要元件

無人機（Unmanned Aircraft Systems，UAS／Drones）推進系統是決定無人機能否「飛得起、飛得穩、飛得久」的核心關鍵。無論是消費級空拍機、執行巡檢與物流任務的商用無人機，或承擔長航程偵察與打擊任務的軍用無人機，推進系統直接影響載重能力、航程與任務的可靠度，也是整體能源效率與維護成本的主要來源之一。當市場對續航時間、酬載重量以及噪音與排放標準的要求持續提高，推進系統的設計與選擇成為無人機設計中最關鍵的技術。

無人機推進系統並非單一零件，主要包含幾個核心次系統：動力來源（如電池或內燃機）、動力傳遞機構（馬達或發動機）、推力產生裝置（螺旋槳或噴射推進器）、電子調速器（Electronic Speed Controller，ESC）、以及部分機型會有減速齒輪與冷卻系統。這些元件透過能量轉換與轉速控制形成一條自能源到推力的閉環鏈結。動力來源先提供穩定電能或機械能，經由馬達或發動機轉換為軸功率，再由螺旋槳將旋轉動能轉為推力與升力，是決定推重比與效率的關鍵物理界面。ESC 則扮演「節流閥＋開關電源控制器」角色，依據飛行控制器輸入的油門與姿態指令，以脈衝寬度調變（Pulse Width Modulation，PWM）或向量控制（Field-Oriented Control，FOC）等方式精準調整馬達轉速，使各軸推力在推力、升力與扭矩之間取得動態平衡，達成起降、懸停與機動飛行。在中大型或內燃機與混合動力平台中，減速箱與冷卻系統進一步優化轉速匹配與熱管理，確保在長航程與高負載任務下仍維持可靠度與壽命，並為後續多電源、多發動機冗餘架構奠定系統整合基礎。

無人機推進系統市場主流與應用概況

1．無人機推進技術三大類型

無人機推進系統大致可分為電力、內燃機（燃油）以及混合動力三大技術類型，分別在續航時間、載重能力、噪音排放與維護成本之間各有優劣勢；無人機系統設計者通常會依任務型態、運行環境與法規要求來選擇最適合的推進方案，或發展針對特定場景最佳化的混合架構。

電力推進系統多以鋰電池或燃料電池作為動力來源，系統結構相對簡單，電動馬達反應速度快，便於精準控制轉速與扭矩，因此特別適合多旋翼無人機在低空環境中進行姿態穩定與精密定位，同時運轉時噪音極低，振動小，安全性與可靠度高也相對較高，且在使用端幾乎沒有廢氣排放，符合大部分都市環境與商用市場的需求。不過受限於現有電池能量密度，純電無人機在一般配置下續航時間多落在三、四十分鐘之間，最佳化設計下可到90分鐘，難長時間維持中長距離的巡航。加上電池對溫度敏感、充放電循環壽命有限，進一步壓縮可用飛行時間與有效酬載空間。因此，電力推進系統目前主要應用於小型至中小型多旋翼無人機，例如消費級空拍、警用偵巡、農業植保作業以及都市內短程勘查或輕量物流任務，強調的是低噪音、頻繁起降與操作維護的便利性。

混合動力推進系統則試圖結合內燃機與電力推進的優點，彌補兩者各自的限制。典型架構是以內燃機驅動發電機，為無刷電動馬達與機載電池提供電力，平時由引擎負責大部分巡航功率輸出，電池則提供短時間高功率支援，用於起飛、爬升或高機動動作。這種配置一方面保留燃油高能量密度與快速補給能力，支撐長航程與大酬載任務，另一方面又能利用電動馬達的高響應與精準控制，在需要懸停、垂直起降或低速精細操控時切換或疊加電力模式，降低噪音與振動，改善姿態控制品質。混合動力推進因此特別適合需要兼顧長距離巡航與複雜機動的中大型無人機，例如長航程垂直起降、固定翼、重載物流或需要在城市邊界與偏遠區域之間往返的多任務平台。

2．三種推進系統技術市場概況與發展趨勢

根據 Market ＆ Market 最新研究統計［1］，電力推進系統占據了高達66％的最大市場份額，成為目前市場的主流。電力系統主要由電動馬達與電池組成，其核心特性在於具備高效率、低聲學特徵（低噪音）、減少排放的環保優勢，同時也擁有易於整合且營運成本較低的特點。這些優勢使其非常適合需要高度隱蔽性、永續性以及精準操作的任務，因此被廣泛應用於商業、民用與部分國防領域的中小型無人機上。在具體的應用場域中，電力推進系統完美契合了最後一哩路物流配送、航空測繪、基礎設施巡檢與智慧農業等需求。加上電池能量密度的持續提升，進一步鞏固了電力推進作為市場主流技術的地位。

雖然電力系統目前占據最大宗，但以內燃機為主的熱力動力推進系統卻展現出更強勁的成長潛力。預估在2025年至2030年間，熱力系統的年複合成長率將達到10.5％，超越電力系統的8.9％。熱力推進系統的核心特性在於其擁有極高的能量密度、經過長期驗證的可靠性以及卓越的動力輸出能力。由於純電池技術在物理能量密度上仍有其極限，無法完全滿足長時間與長距離飛行的極端任務需求，因此熱力系統成為不可或缺的骨幹；在應用領域方面，熱力推進系統特別適合需要攜帶重型設備與長時間滯空的任務，例如軍事作戰、邊境監視、海上巡邏、大規模農業植保與監測以及長程商業貨運。隨著全球國防機構對戰術與高空長航程無人機的需求持續攀升，帶動了熱力推進系統市場的快速成長。

除了單一動力來源，結合傳統內燃機與電動馬達雙重優勢的混合動力推進系統，則被預估為未來發展最快速的技術。預計到2030年，複合式系統將以高達15.5％的年複合成長率急速擴張。其快速成長的主要原因在於，混合動力設計成功解決了純電動力續航不足以及熱力引擎噪音與排放較大的雙重痛點。這種系統允許無人機在不同任務階段靈活切換動力模式，例如在起降或需要隱蔽巡航時使用安靜的電動馬達，而在長途飛行時切換為燃油引擎並同時為電池充電，不僅提升了燃油經濟性，也大幅增加了任務的靈活性與系統備援安全性。

在近期的實際應用案例中，混合式動力系統不論在軍用或是商用部分都在積極發展當中。例如，知名國防企業 Elbit Systems 選擇了 Lowental Hybrid 所提供的 Native Parallel Hybrid™ 混合動力

DOI:10.30256/JIM.202607_(520).0004