2016上半年垂直起降固定翼无人机盘点
来源：宇辰网
自上个世纪，工程师们就开始不断探索，寻求一种既可以垂直起降又能保障高航速和长航时的整合型技术。近年来，由于技术的进步，垂直起降无人机由梦想成为现实，并逐渐兴起，而且还从军用开始走向民用。那么2016年的上半年有哪些火热的垂直起降无人机的风采不可错过呢，宇辰网为您一一盘点。
1、 CW-10大鹏
2016年6月22日“ASFC·尖兵之翼—第七届中国无人机大会暨展览会”在北京·中关村国家自主创新示范区展示中心举办。成都纵横自动化技术有限公司在展会现场发布了电动垂直起降固定翼无人机“CW-10大鹏”，引起了行业了众多关注,垂直起降固定翼无人机再添一位“生力军”。
CW-10大鹏/图来源网络
成都纵横此次发布的“CW-10大鹏”，电动垂直起降固定翼无人机翼展2.6米，最大续航时间90分钟，最大载荷达2kg，巡航速度为20m/s。飞机采用模块化设计，连接结构全部采用快锁装置，拆装过程无需工具，电气和机械连接一次同步完成，可快速拆解为9部分，运输携带方便；飞机可实现全自主飞行，一键起降；同时采用RTK定位，定点起降，精准作业。“CW-10大鹏”在航空测绘、管线巡检、应急、监视等方面，“CW-10”都有较宽广的运用。
2、VD-200垂直起降飞翼无人机
中国成都飞机设计研究所研制的VD-200无人机，使用两具2米直径的螺旋桨驱动，采用飞翼构型，可以垂直起降，升空后转换为平飞状态。
VD-200无人机/图来源网络
这架无人机的基本数据：翼展4.6米，全长1.8米，起飞重量200公斤，载荷20公斤，最大飞行速度260公里/小时，航程150公里，留空时间3小时。
VD200无人机上装有光学/激光指示载荷。陆用型可由运输车搭载，与其共同使用的还有一辆指挥控制车。这两种车都采用东风卡车底盘。此外，这种无人机也有海军用版本，可以进行空中监控和搜索目标。
由于发射和回收方便，VD200垂直起降无人机可靠近目标起飞，特别适用于多种需要快速反应且地形复杂的场合，如自然灾害评估、电力巡查、环境监测、地图测绘、空中交通监视、消防火情监测和农牧林业等。通过携带对应的
任务载荷设备，利用其机动灵活的特点，可以快速实现对区域目标或重点目标的空中监视和侦察功能。
3、ONGBIRD 系列无人机
Hans-Peter Thamm 博士创办了无人机公司Aerolution，他们的SONGBIRD 系列无人机采用固定翼的结构，却可以实现和多旋翼无人机一样的垂直起降，不需要跑道或其他辅助设施。其中的秘诀是什么呢？其实是因为它有可以动的螺旋桨。
SONGBIRD 无人机/图来源网络
在起飞阶段，SONGBIRD 的螺旋桨平行于地面，这样就可以让无人机垂直升起。而在达到固定高度的时候，机翼上连接四个螺旋桨的轴便会逆时针旋转，从而成为向前飞行的动力。
Aerolution 在螺旋桨旋转这个步骤上花费了很多的时间，在材料、结构和算法上都进行了很长时间的优化。所以SONGBIRD 这个「模式切换」的过程十分顺滑，在螺旋桨旋转的时候你并不会发现特别明显的抖动。而为了达到这样的效果，SONGBIRD 可能会在一分钟里完成400 次机身自动修正的平衡摆动。目前应用在一些比较极端和严苛的场景下，比如矿区和大型农场的勘测、森林救援和边界巡防，它的稳定性和续航里程都是这些应用必需的。
在标准版的SONGBIRD 里预留了两个摄像机机位，可以将我们日常见到的微单放置其中。镜头负责记录画面信息，配合机身里暗藏的GPS 等芯片记录的地理位置信息就可以生成一个信息更完整的视频内容数据。
4、京东VTOL垂直起降固定翼无人机
VTOL固定翼无人机，载重5公斤，续航1小时。
京东无人机/图来源网络
垂直起降固定翼无人机具有更强的环境适应能力，同时具备航时长、航程远、速度快的优势。目前测试的载货重量已经超过10公斤，而京东未来的目标是让送货无人机达到“30公斤30公里”的标准，即载重30公斤飞行30公里。京东无人机项目的定位是解决农村配送困难问题，与现有物流系统进行互补，借助无人机无视地形、飞行和操控简单、成本低廉等优点，力求完善京东村镇物流系统。
京东集团CTO张晨表示，无人机配送应用场景是先用无人机把村民购买的商品从农村配送站送到京东的农村推广员的家里，然后由推广员再把商品送到村民家里。
京东集团董事局主席兼CEO刘强东此前说过，“有时候一辆车开到村里，每次只送一个包裹，摊销在一个订单上的油钱、时间成本就会非常高，而这是农村电商发展最大的障碍。如果未来大规模使用无人机的话，成本可以大幅降低。
5、“空中骡子”无人机
以色列城市航空公司(Urban Aeronautics)子公司--战术机器人公司研制的“空中骡子”(Airmule)垂直起降无人机首次在以色列米吉多军用机场成功进行了无系留飞行。
“空中骡子”/图来源网络
该型无人机样机已经开展了近200次飞行，一旦列装，将能够为需要机器人运送物资的军队或民用机构提供有利支持，并能向难以进入的环境运送物资和补给。当前版本重量为1吨，采用透博梅卡公司(Turbomeca)“阿里埃尔”(Arriel)1D1涡轮轴发动机(730马力)。而生产型将采用动力更强的“阿里埃尔”2发动机(985马力)。
在执行战术支援任务时，1架“空中骡子”无人机在50千米工作半径内每架次能够运送500公斤货物，可在24小时内运送近6000公斤的货物，每日持续运送可在保障3000名作战人员的同时输送伤亡人员。
“空中骡子”的变体，即出口型号“鸬鹚”(Cormorant)已经达到导弹及其技术控制制度(MTCR)II类。两款无人机都是采用单一发动机的紧凑型垂直起降飞机。
6、可垂直起降的“雷击”
首架“雷击”飞机样机已经上天。极光飞行科学公司称，这一版本样机检验了这种飞机的基本原理。该飞行样机重325磅（1磅合0.4536千克），只有极光公司未来两年为国防部高级研究项目局制造的全尺寸示范机的20%大小。这一设计将飞机的固定翼技术和直升机的旋翼技术结合在一起。
“雷击”无人机样机/图来源网络
它有两个巨大尾翼，两个略小的前鸭翼，头部附近还安装了短翼。安装在机身的涡轮轴发动机可以提供3兆瓦动力，相当于一般的商业风力涡轮机。这个发动机可带动24片导管风扇，每个尾翼上有9片，每个鸭翼上有3片。
这种飞机可以快速飞行和盘旋，并且可在没有停机坪的区域降落。
极光公司首席技术官汤姆·克兰西说：“样机的成功飞行，对极光公司和我们的客户来说，是激动人心的重要一步。我们这一设计的分布式电力推进系统，为复杂的飞行控制系统开辟了新领域。”
7、西工大的垂直起降无人机
西工大的垂直起降无人机系统已经完成了前期性的、概念性的、原理性的飞行试验。外观虽然不大，但是却能挂载两枚17公斤重的子导弹，其最大起飞重量达到了300公斤。
在2016（第六届）中国国际无人驾驶航空器系统大会暨展览的新闻发布会上，西工大无人机研究所的刘斌博士说，研究所在无人机创新领域重点关注三个方面：新概念布局；新材料结构；新能源动力。
当然，除了军用无人机，西工大无人机所也有成熟的民用无人机产品。目前，国土资源部、环保部等部门都在使用西工大的无人机产品。
8、Wingtra研发的复合型无人机
Wingtra研发的复合型无人机采用复合翼方案，配有固定翼，翼前装有螺旋桨，对起降场地没有过多要求，即便是房屋之间的狭小地带或者土路也能起降自如。无人机在升空后将转为固定翼模式，航程可达60千米，速度能够达到100千米/小时。
复合型无人机/图来源网络
飞行期间，还可以完成悬停、盘旋等操作，从而更准确地执行监察任务。Wingtra飞机外型小巧，载重能力为1.5千克，但足以搭载小型载荷执行监察任务，其问世后的第一项任务很可能是森林管理。
9、美国MartinUAV公司V-Bat
V-BAT无人机采用尾座式垂直起降形式，形似扫帚底部的涵道风扇使无人机可以直立起降，升空后转换成水平飞行模式，向普通飞机一样飞行。尾座式控制难度高，特别是平飞转悬停过程中难平顺转换，可靠性比较低，但是效率比较高。
V-Bat无人机/图来源网络
据马丁无人机（MartinUAV）公司介绍，V-Bat能够以50英里/小时的速度连续飞行8小时，在携带足够燃料的情况下航程可达300英里（482千米），速度最高达到100英里/小时，升限15000英尺（约4572米）。
10、SonGBIRD 500系列
SonGBIRD 500系列是由德国Aerolution公司研发的复合翼垂直起降无人机，同样采用复合翼垂直起降方案，既可以保障无人机的垂直起降，也可以使无人机保持较高的飞行速度和较长的续航时间。
SonGBIRD 无人机/图来源网络
在正常天气条件下飞行时间长达一小时，而现场安装时间仅需不到10分钟，这使其成为一款非常高效、高回报率的无人机。根据需要的精度，飞行覆盖面积2-15 平方千米。SonGBIRD 500先进的自动飞行具备“Click&Fly”特性，一个操作员就能完成操控，不需要专业的操控技巧。
可以在各种严峻的环境条件下正常运行。例如在8级大风（风速高达20米/秒）、高温高湿环境、炎热、寒冷等等恶劣的极端环境中，都能正常完成飞行。强悍的环境适应能力使得它成为一个强有力的可靠工具。有效载荷为500 克，可以配备一台相机，也可以定制化提供可见光相机、多光谱相机、近红外和热成像相机等。
由于不需要跑道和起降空域，使得SonGBIRD 500能在山区、丘陵、丛林等复杂地形和建筑物密集的区域顺利作业，极大扩展了无人机应用范围，可应用于精准农业、高精度测绘、专业搜索和救援等众多领域。
11、汉能太阳能无人机
一款采用组合式的垂直起降固定翼，翼展3米。其飞行总重8千克;任务载荷0.8千克;巡航速度14米/秒;最大速度33米/秒;抗风5级。汉能的工作人员表示：其续航时间约1-2小时，在无光照情况下的续航为1小时、在光照良好时可达到2.5小时。
汉阳太阳能无人机/图来源网络
机翼表面均铺设有汉能美国子公司Alta Devices的砷化镓薄膜太阳能电池芯片，这种芯片具有轻、薄、柔及高效率的特性，特别适用于太阳能无人机系统。目前，汉能砷化镓薄膜太阳能电池最高转换效率高达31.6%。
可广泛应用于军用、民用和商用市场，如石油天然气管道巡线、农业监控、军用警用巡逻、灾害和应急救援、航拍和土地测绘、自然资源检测、边境和海岸线巡逻、矿业监测等。
汉能全球研发中心副总经理童翔6月19日在2016北京国际无人机系统产业博览会上向媒体表示，针对传统无人机航时短的“痛点”，汉能把全球效率最高的薄膜太阳能电池应用在无人机上，集中研发持续飞行时间可达6至10小时的太阳能无人机。
小结：
在未来，随着复合材料技术、航空发动机技术、自动化飞行控制系统和小型化高性能雷达等电子设备的进步，垂直起降无人机会逐步克服自身的“先天不足”，创造出一个又一个让人拍手称赞的奇迹。
垂直起降固定翼无人机研究 垂直起降固定翼无人机是一种有效结合多旋翼无人机垂直起降能力和固定翼无人机高效巡航能力的无人机。因其独特的起降-巡航性能,垂直起降固定翼无人机在军事侦察、边海防无人值守、战场态势获取等军事应用领域,及输油输电管线检测、复杂空域快速投送、航拍测绘等民用领域都具有极大的应用前景。 垂直起降固定翼无人机大致可分为复合倾转式,倾转旋翼式,动力复合式及尾座式四类。当前对垂直起降固定翼无人机的研究大多数都集中在各类型的总体设计及其改进上,而对几种类型无人机的性能对比研究相对较少。 且因尾座式与前三种类型在总体设计和控制原理上差异较大,故本文主要对复合倾转式,倾转旋翼式,动力复合式三种类型进行对比分析研究。本文首先对国内外已有的复合倾转式,倾转旋翼式,动力复合式三种无人机进行分类总结。 归纳分析各自的发展历程和研究动向,对比分析各自的优缺点和技术瓶颈,从而为进一步的研究设计和性能分析提供依据。而后根据具体的设计指标设计出飞翼复合倾转无人机、分布式倾转旋翼无人机、大展弦比复合式无人机三型对应种类的无人机总体方案。 并介绍了三型无人机的操纵方式和典型飞行状态。而后本文利用xflow气动软件对三型无人机的升阻力特性和三维气动特性进行了分析对比,同时分别对飞翼复合倾转无人机翼尖垂尾、分布式倾转旋翼无人机过渡状态和大展弦比复合式无人机过渡状态进行了重点分析。 并利用ANSYS软件WORKBENCH模块对大展弦比复合式无人机机翼结构强度进行有限元仿真分析,得到了机翼的形变云图和安全系数云图。最后对无人机的整体重量,功耗和航时进行了分析和计算。
在设定三型无人机起飞重量和载荷相同的前提下对无人机的航时进行了重点对比,得到了最大航时的布局设计。最后根据航时和具体设计对各设计布局进行性能评价和最优评定,同时也为同类型垂直起降固定翼无人机的设计提供参考和技术支撑。
固定翼无人机的起飞方式盘点 固定翼无人机相比于旋翼机，关键的不同之处就在于起飞。据宇辰网了解到，固定翼最常见的起飞方式为滑行，后随着技术的发展，又衍生出了垂直起飞、空投、轨道弹射起飞、手抛等方式。 滑行起飞 滑行起飞是固定翼无人机最常见的起飞方式，安全性高，机动灵活性差，适合军用无人机。但民用领域多数并不具备足够的起飞空间，因此在一定程度上限制了固定翼无人机在民用领域的大范围推广。 垂直起飞 垂直起飞是较为先进的概念，适用于空中混血儿——倾转旋翼无人机。倾转旋翼无人机结合了旋翼机和固定翼的优点，既有旋翼又有固定翼，无人机起飞和着陆时，旋翼轴处于垂直状态，因此可以保障无人机的垂直起降，成功起飞后，旋翼轴会转变为水平状态，使无人机过渡到飞行模式。因此这种无人机兼具垂直/短距离起降和高速巡航的特点。目前从世界范围来看，倾转旋翼技术还处于起步阶段，只有少数国家技术相对成熟。 空投 空投方式需要借助母机搭载固定翼升空，到达至一定空域后释放，从而完成固定翼的发射工作。比较典型的是波音公司去年推出的无人机发射和回收系统FLARES。FLARES类似大型四旋翼无人机，既可以作为固定翼无人机的发射台，
又可以对无人机进行回收。2015年8月，Insitu公司利用“扫描鹰”无人机对FLARES进行了一系列测试。测试期间，下方搭载了“扫描鹰”的FLARES直接飞上空中，开始盘旋，“扫描鹰”随之加速，最后脱离飞出。FLARES飞回发射基台，在操作人员将回收系统固定在其底部后，FLARES再次升空准备回收无人机。 轨道弹射起飞 轨道弹射需要借助轨道仪器，靠外力（气/液压、电磁等），使滑车托举着无人机在导轨上加速，从而让无人机获得平飞速度，顺利出架。例如，电机动力的弹射系统一般由滑行轨道、小车、牵引钢丝、缓冲橡皮筋、电动绞盘、电机减速机构、开锁装置等构成。滑车的牵引力源于高扭矩电机，开锁装置与电源开关联动，合理的电机减速比，使电动绞盘的转速和扭矩满足滑车前进的力量和速度需求。 轨道弹射起飞机动灵活，适用于民用领域，但第一次弹射前准备和调试时间较长，且弹射设备体积较大，运载比较麻烦。 手抛 手抛式最为简单，与放飞纸飞机类似，适用于质量轻、尺寸小的微型无人机，比如美国的“大乌鸦”、“指针”和英国的MSV-10无人机。