相对于固定翼型无人机、直升机型无人机、多旋翼型无人机等，“涵道无人机”更能体现出飞行器概念在表现形式上的灵活性。图4.34 Cypher-1图4.35 Cypher-2图4.35看上去有着很明显的固定翼飞行器结构特点，但却是由Sikorsky公司设计的Cy-pher-2型涵道无人机。但事实上它们都是货真价实的、彻彻底底的涵道飞行器。从外形结构中进行归纳往往会忽视飞行器最核心的特点，我们还是从姿态控制方式上来看一看涵道飞行器具备怎样的特点。......
2023-07-05
涵道型飞行器的特点及商业模式设计
【摘要】：2）机动性图4.41 执行军事任务的涵道飞行器涵道型无人机的机动性特别适合在城市复杂环境下执行任务。4）隐蔽性图4.42 巷战中的涵道无人机这个特点是涵道型飞行器很受军方青睐的重要原因。深入理解飞行器特点并设计与之匹配的商业模式一直是无人机产品需要面对的核心问题之一。
涵道无人机的研究起始于20世纪80年代，美国海军陆战队需要空中远程遥控装置实现空中侦察和监视。桑迪亚国家实验室按要求开发出具备VTOL能力的首款涵道飞行器，该项目由于受限于当时的飞行控制技术而终止。之后包括1992年美国的“多用途安全与监视任务平台”项目；2001年美国国防高级研究计划局启用的建制无人机计划等。这些例子表明涵道型无人机具备的独特特点与军事需求紧密相连。
1）安全性
图4.40 个人涵道式飞行设备（图片来源：维基百科用户martin-jetpack）
涵道无人机（不管何种设计方案）旋翼都稳稳地安置在涵道内部。这使得该类型飞行器对于操作者和周围环境都有着无与伦比的安全性。面对环境复杂的林地和人口稠密的城市，涵道无人机都是执行短时任务的首选机型。
2）机动性
图4.41 执行军事任务的涵道飞行器（图片来源：美国军队）
涵道型无人机的机动性特别适合在城市复杂环境下执行任务。与固定翼无人机相比，涵道无人机具备VTOL能力，与多旋翼及直升机型无人机相比，涵道无人机可以在非常狭小的环境中进行起降和作业，同时对操作环境和驾驶人员而言，安全性也远远优于前者。同样优良的定点悬停能力使得涵道型无人机具备多旋翼机型特有的图像数据获取能力。
3）飞行效率
同无人直升机相比，同等功耗下，涵道风扇较同直径孤立旋翼会产生更大拉力：首先在低空速下增加飞行器的推力；其次在所有的飞行倾角下都可以提供气动升力；第三，将飞行器的升力系统和推进系统有效地结合起来；最后涵道壁可以有效地将螺旋桨滑流转换成推力，从而产生附加升力。
4）隐蔽性
图4.42 巷战中的涵道无人机（图片来源：美国军队）
这个特点是涵道型飞行器很受军方青睐的重要原因。螺旋桨位于涵道内部，气动噪声被阻挡从而物理性地降低了飞行器噪音的强度和传播距离。借助于动力系统被涵道环扩的机身结构，实现了整体飞行器发动机热辐射扩散性的降低。
涵道型无人机现阶段并未受到市场的太多重视，原因更多在于控制难度、产品成熟度、飞行系统空间设计方面无法满足一些具体任务需求。比如对于航拍或地理测绘而言，涵道无人机搭载有效负载的能力较低，而且数据采集方式受到结构限制，比如摄像头只能放在机身上部，从而限制了数据采集方向。但其设计结构本身具备的安全性，机动性使得该机型非常适用于家庭、室内应用，并且当数据采集对象从风景转化为人体时，比如自拍等领域，涵道无人机又可以发挥出其特有的优势。
涵道无人机是一类特色鲜明的飞行器，从该种机型身上可以看到无人机设计与任务匹配之间的深刻关联。深入理解飞行器特点并设计与之匹配的商业模式一直是无人机产品需要面对的核心问题之一。
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