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（此處已添加圈子卡片，請到今日頭條客戶端查看） 引言 INTRODUCTION 說起近幾年來的航空工業(yè)發(fā)展，其中變化最大、影響最廣的當屬無人機這個領域了。從幾年前的消費級無人機開始嶄露頭角到如今無人機在航拍、警用、消防、農林植保和電力巡線等行業(yè)的大量應用，無人機的技術走出了自己的風格，無人機的市場也越來越具有規(guī)模。以多旋翼和固定翼為典型代表的無人機在多個領域發(fā)揮著越來越重要的作用。而在2016年6月22日，AOPA無人機管理辦同意了成都縱橫自動化技術有限公司的申請，在現(xiàn)有的固定翼、直升機、多旋翼、飛艇四類無人機的基礎上，將垂直起降固定翼作為新一類無人機納入AOPA的無人機培訓體系中。那么，垂直起降固定翼無人機到底是怎樣的一種飛行器，其設計特點和應用前景又會怎樣呢？ 在上篇中，小火箭在《采多旋翼之靈便》介紹了垂直起降固定翼無人機中的多旋翼部分，在《取固定翼飛機之高遠》中介紹了垂直起降固定翼無人機中的固定翼部分。本篇則將介紹兩部分的融合之道。 取長補短有門道 垂直起降固定翼無人機借用了多旋翼無人機能夠不依賴機場，可在多種環(huán)境中起降的靈巧，吸納了固定翼無人機的長航時、大載荷和較高巡航高度的優(yōu)勢，將成為今后無人機市場中的一顆新星。 ▲多旋翼飛行器旋翼角度固定，結構簡單，飛行穩(wěn)定，操控靈活，可以在戶內和戶外使用。
但是，這種多旋翼與固定翼布局相結合的方式看似簡單，實現(xiàn)起來卻并不容易。早期的有人駕駛飛機和無人機都沒能實現(xiàn)較好的多旋翼與固定翼的結合表明這種組合背后是有較高的技術門檻橫亙在那里的。 ▲固定翼無人機在長航時方面有著多旋翼無人機無可比擬的優(yōu)勢。圖為一架NASA的全球鷹無人機正在進行測試飛行。
首先，對于多旋翼飛行器來說，旋翼附近的干擾物越少越有利于飛行。然而，垂直起降固定翼飛行器在多旋翼之間有面積巨大的固定翼。旋翼下洗流容易被固定翼所阻塞，在撞擊到固定翼上之后，產生“噴泉效應”，對飛行器的飛行產生氣動干擾； 第二，旋翼類的飛行器在降落的時候，有一個進入自身渦流中的風險。一旦進入渦環(huán)狀態(tài)而不能及時改出的話，后果不堪設想。直升機可以通過改變總距降低下降速度或者推動周期變距桿產生平移速度的方式脫離渦環(huán)區(qū)。而垂直起降固定翼飛行器能做的卻不多； 第三，多旋翼的動力系統(tǒng)往往會設置在機翼前后的懸臂梁結構上。氣動彈性和顫振耦合等風險會給垂直起降固定翼飛行器的結構設計師提出嚴苛的要求； 第四，垂直起降固定翼在由垂直狀態(tài)與平飛狀態(tài)之間進行轉換時，需要選取一個合理的速度。這個速度要同時滿足多旋翼和固定翼飛行的要求，其“控制走廊”非常狹窄，向自動駕駛儀的設計師提出了挑戰(zhàn)。 目前，國際上采用垂直起降固定翼方式進行飛行的無人機有亞馬遜的第9代無人機貨運系統(tǒng)——Prime Air。該無人機可以攜帶5磅貨物以超過50英里/小時的速度飛行，航次超過15英里。（1磅約為0.454千克，1英里約為1.61千米） ▲國際上采用垂直起降固定翼方式進行飛行的無人機有亞馬遜的第9代無人機貨運系統(tǒng)——Prime Air。 國內掌握垂直起降固定翼無人機技術的典型代表則是成都縱橫自動化技術有限公司。該公司的CW-20大鵬垂直起降固定翼無人機無需操作人員干預就能完成巡航、飛行狀態(tài)轉換和垂直起降等飛行。這也表明中國的無人機企業(yè)在技術創(chuàng)新和市場前瞻方面開始趕超國際先進水平。CW-20能夠攜帶2千克的載荷以90千米/小時的速度巡航飛行達4小時以上，并且具有抗7級風的能力。 互聯(lián)網(wǎng)研究機構艾瑞咨詢近日發(fā)布《2016年中國無人機行業(yè)研究報告》，稱我國小型民用無人機市場進入快速成長期，預計2025年，國內無人機市場總規(guī)模將達到750億元人民幣。無人機的價值在于替代人類完成空中作業(yè)，并且能夠形成空中平臺，結合其他部件擴展應用。目前，無人機可以分為消費級無人機和工業(yè)無人機，在消費級無人機方面，航拍功能使用最廣；在工業(yè)無人機方面，噴灑農藥、氣象監(jiān)測、物流配送等領域是主要應用領域。報告指出，預計2025年，航拍、農林、安防等將成為無人機應用的熱門領域。在750億元的市場規(guī)模中，航拍約為300億，農林植保約為200億，安防市場約為150億，電力巡檢約為50億。 垂直起降固定翼無人機能夠在作業(yè)任務繁重，多旋翼無人機無法快速覆蓋的區(qū)域執(zhí)行高強度大載荷任務；能夠在作業(yè)環(huán)境復雜，固定翼無人機無法找到合適的起降點的地方實施垂直起降；能夠讓原本只能由有人駕駛的直升機來完成的長距離巡飛與定點巡察相結合的巡線任務改為由無人機來執(zhí)行。在未來需求日益增長的工業(yè)級無人機領域，垂直起降固定翼這種新型的無人機種類會發(fā)揮出更大的作用，甚至會創(chuàng)造出新的需求。 ▲成都縱橫的CW-20能夠攜帶2千克的載荷以90千米/小時的速度巡航飛行達4小時以上。
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