可悬停固定翼无人机如何实现？

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“可悬停的固定翼无人机” 指的是那些既拥有固定翼的高效、长航时飞行能力,又具备像多旋翼无人机一样在空中稳定悬停能力的飞行器。

（图片来源网络，侵删）

下面我将从核心原理、技术实现、主要类型、优缺点和应用场景等方面为您详细解析。

核心矛盾与解决方案

固定翼: 依靠与空气的相对运动产生升力，像鸟一样，它的优点是气动效率高、飞行速度快、续航时间长，但缺点是不能悬停,必须保持一定的前进速度才能维持飞行。
多旋翼: 通过多个旋翼的转速差来控制姿态和升力，它的最大优点是可以垂直起降、空中悬停，但缺点是气动效率极低、速度慢、续航时间短。

解决方案的核心思路是：将两种机型的优势结合起来。 这种无人机通常被称为复合翼无人机或垂直起降固定翼无人机。

实现“可悬停固定翼”主要有以下几种技术路线：

这是最经典和最成熟的方案。

（图片来源网络，侵删）

工作原理：
- 垂直起降与悬停模式： 旋翼轴或整个机翼连同旋翼一起向上旋转90度，像多旋翼一样，由旋翼提供升力和推力，实现垂直起飞、降落和空中悬停。
- 固定翼巡航模式： 达到一定高度和速度后，旋翼轴或机翼旋转回水平位置，旋翼变为拉力（或推力）螺旋桨，与固定翼的机翼产生的升力共同作用,像传统固定翼飞机一样高效巡航。
优点：
- 模式切换简单直接,各模式下性能都接近理想状态。
- 悬停和巡航效率都非常高。
缺点：
- 机械结构复杂，重量大,可靠性相对较低。
- 切换过程需要复杂的飞控系统协调,存在风险。
著名例子：
- 美国V-22“鱼鹰”倾转旋翼机（军用大型载具）。
- Lily Camera（消费级，已停止运营）。
- AeroVironment Quantix（军用级）。

这是一种巧妙且相对简单的方案。

工作原理：
- 垂直起降与悬停模式： 飞机像多旋翼一样，以“尾巴朝下”的姿态垂直升空，在空中，通过调整两侧机翼上的小螺旋桨（矢量推力）或襟副翼,来维持悬停。
- 固定翼巡航模式： 飞机向前倾斜，进入水平飞行，由主翼产生升力,后方的螺旋桨提供前进推力。
优点：
- 结构相对简单,没有复杂的倾转机构。
- 起降不需要跑道。
缺点：
- 悬停效率不如多旋翼,尤其是在有侧风时控制难度较大。
- 垂直起降时，螺旋桨离地面较近,容易吸入杂物。
著名例子：
- WingtraOne（非常流行的测绘级VTOL无人机）。
- EmberCore。

这种方案结合了多种技术。

工作原理：
- 飞机上安装有一个或多个用于巡航的固定翼,以及一个或多个可以改变推力方向的矢量推进器。
- 在起降和悬停时，矢量推进器转向下方,提供升力。
- 巡航时，推进器转向前方,提供推力。
优点：
- 设计灵活,可以实现多种布局。
- 悬停和巡航性能都较好。
缺点：
- 推力矢量机构同样存在复杂性和重量问题。
- 飞控算法复杂。
著名例子：
- 京东的“京鸿”无人货运机（采用多矢量涵道风扇）。
- Joby Aviation S4（电动空中出租车）。

这是最直观的“拼接”方案。

工作原理：
- 在一个固定翼机身的机头或机翼上,安装四旋翼的动力系统。
- 垂直起降与悬停： 只使用四旋翼的动力。
- 固定翼巡航： 四旋翼的桨叶可以顺桨（减小阻力），或者直接停转,依靠固定翼的机翼飞行。
优点：
- 技术成熟,可以利用现有的多旋翼和固定翼技术。
- 控制逻辑相对简单。
缺点：
- 效率最低，因为四旋翼系统在巡航时是纯粹的死重,会带来巨大的气动阻力。
- 续航时间和速度受到严重影响。
著名例子：
很多早期的DIY项目或教学演示机采用这种形式。
（图片来源网络，侵删）

优点	缺点
兼具两种机型的优点：	结构复杂：通常包含多种动力系统和复杂的机械结构。
✅ 垂直起降/悬停能力：无需跑道，可在狭小区域起降，并定点作业。	成本较高：研发和制造成本高于单一机型。
✅ 高效巡航能力：飞行速度快，续航时间长，作业范围大。	可靠性挑战：机械部件增多，故障点也增多。
✅ 任务适应性广：既能执行侦察、测绘等长航时任务，也能执行精准投放、定点监控等悬停任务。	维护难度大：维护需要更专业的技术。
✅ 起降安全性高：在复杂地形（如山区、海上）或无机场的环境中具有巨大优势。	重量和尺寸：通常比同等性能的单一机型更重、更大。