（原標(biāo)題：【無人機專欄】無人機半小時魔咒何時打破？）
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(dāng)屬無人機這個領(lǐng)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(nóng)林植保和電力巡線等行業(yè)的大量應(yīng)用，無人機的技術(shù)走出了自己的風(fēng)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(lǐng)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(shù)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(chǔ)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(xùn)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(shè)計特點和應(yīng)用前景又會怎樣呢？
如果說，幾十年前的多旋翼飛行器在競爭中敗給直升機的原因是在當(dāng)時的技術(shù)條件下，油門的控制難以做到精確和迅速的話，如今有人駕駛飛機或者大型無人機上依然很少見到多旋翼的布局方式則要歸咎于多旋翼飛行器本身的巡航效率了。
傳統(tǒng)的直升機構(gòu)型在巡航時的效率要優(yōu)于四軸飛行器（主要是因為直升機前飛時的升阻比要普遍優(yōu)于多旋翼飛行器）。因此在直升機的尾槳和變槳距等技術(shù)問題得以解決后，多旋翼飛行器就迅速從有人駕駛飛行器的領(lǐng)域中淡出了人們的視野。
如今，多旋翼無人機在消費級無人機領(lǐng)域風(fēng)生水起，但是，其在執(zhí)行對續(xù)航設(shè)計和巡航距離有一定要求的任務(wù)時，就顯得力不從心了。多旋翼無人機的旋翼槳距不可調(diào)，完全依賴后部槳葉的高轉(zhuǎn)速使得飛行器所受的合力指向飛行方向來產(chǎn)生前向動力。這種以增大迎風(fēng)面積、減小升力分量為代價來前飛的機理使得多旋翼飛行器天生不適合進(jìn)行長距離飛行。
這也就產(chǎn)生了一個有趣的現(xiàn)象：如今大容量鋰電池技術(shù)已經(jīng)能夠讓消費級的筆記本電腦輕易實現(xiàn)十幾個小時的續(xù)航時間，讓機場安檢部門對鋰電池內(nèi)部蘊含的巨大能量頭痛不已的時候，消費級無人機的續(xù)航時間卻少有超過半小時的。比如Phantom4無人機通過全新的機身設(shè)計節(jié)省更多空間容納電池，有效飛行時間比Phantom3Professional提升了25%，但是其續(xù)航時間也不過是28分鐘。這樣的時間對于消費級無人機或者執(zhí)行一般的航拍任務(wù)來說，是足夠的。
但是對于需要進(jìn)行長航時作業(yè)的任務(wù)來說，顯然是不夠的。比如在電力巡線行業(yè)，長期以來，我國依賴人工進(jìn)行電力線路的巡檢作業(yè)。通常來說，每100千米的輸電線路的巡檢需要耗費160個工時。也就是說，如果想要在1個工作日內(nèi)完成100千米的線路巡檢的話，需要同時雇傭20名巡線工作人員。。按照幾十年來國際電力巡檢領(lǐng)域的行業(yè)經(jīng)驗，進(jìn)行精細(xì)化巡檢的作業(yè)速度應(yīng)當(dāng)保持在15至25千米/小時之間，進(jìn)行快速高效巡檢的作業(yè)速度則在30至40千米/小時之間。這樣的速度范圍尤其適合無人機進(jìn)行作業(yè)。
對于采用高效巡檢模式工作的無人機來說，如果其續(xù)航時間為4小時，那么其1個架次的起降作業(yè)便可以相當(dāng)于30名巡檢工作人員一天的工作量的總和。或者換句話來說，只有當(dāng)電力巡線無人機的續(xù)航時間達(dá)到或者超過2個小時的時候，其競爭力才會明顯超過人工（1個架次的起降相當(dāng)于15名巡檢員）。
我國建設(shè)了規(guī)模龐大的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)。截至目前，我國僅11萬伏特電壓以上的輸電線路已達(dá)51.5萬千米。如此漫長的電線需要大量無人機進(jìn)行巡檢，而只有在無人機的巡航時間超過“半小時魔咒”限制之后，這個市場才會真正被喚醒。
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。采用現(xiàn)代多學(xué)科優(yōu)化技術(shù)設(shè)計出來的固定翼無人機，其巡航升阻比輕易就能夠超過10。消耗相同的能量下，固定翼無人機的巡航距離可以達(dá)到多旋翼的20倍以上。
▲亞馬遜公司的垂直起降固定翼無人機
另外，固定翼無人機攜帶載荷的能力也比無人機強很多。借助較大的翼展和容量較大的機身，1.5米左右翼展的固定翼無人機可以攜帶2千克的相機飛行90分鐘以上，2米左右的大型無人機可以攜帶紅外相機、激光雷達(dá)等設(shè)備飛行120分鐘以上。而消耗同等級別能量的多旋翼無人機往往只能攜帶500克左右的載荷，且飛行時間在半小時以內(nèi)。
▲成都縱橫自動化技術(shù)有限公司的大鵬CW-10垂直起降固定翼無人機。
而且，固定翼無人機的巡航高度可達(dá)5000米以上，而多旋翼無人機雖然極限飛行高度可達(dá)3000米，但是通常的巡航高度都在1000米以下。
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