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無人機從1917年第一架配備了自動陀螺穩定儀的「斯佩里空中魚雷號」問世以來，經歷了一次又一次技術和應用革命，已經從最早的飛出去就回不來的飛行炸彈發展成可以完成從空中攝影，航空測繪到植保噴藥，物流運輸等多種使命和戰場偵察，地面打擊等軍事用途的空中載體，無人機的動力布局也從最初的固定翼到如今多旋翼、複合翼垂直起降固定翼和傾轉旋翼垂直起降固定翼無人機。
固定翼無人機的優點是航速快，航程長，缺點是起降場地受限需要跑道或者手拋，彈射起飛、降落只能採用滑降或者傘降，安全性和靈活性都比較差。
多旋翼無人機的優點是操作相對簡單、垂直起降、對起降場地要求不高，可以隨時懸停，缺點是飛行速度慢、續航時間短，控制範圍和工作效率都不高。
垂直起降固定翼無人機的出現很好的解決了這個矛盾，。它兼顧了旋翼機垂直起降安全便捷和固定翼飛機航速快，航程長的優點，所以一經推出就受到了市場的廣泛接受和各個行業無人機使用者的熱烈歡迎！ 但是這種動力布局帶來巨大的方便和安全性之餘有一個缺點，無人機在起飛和降落階段是在多旋翼模式下工作，這樣固定翼動力是死重（對飛行和作業都無效的重量），而固定翼模式時，多旋翼動力和動力臂是死重，以及多旋翼動力部件會在無人機以固定翼模式飛行時造成多餘的氣動阻力和擾流，降低機翼升阻比，這些都會降低飛機的帶載能力和續航時間，可謂是一個美中不足的事情。
哪裡有問題，哪裡就有辦法！ 脫胎於軍工科技的「傾轉旋翼」技術非常完美的解決了這個問題。比較典型的就是美軍的「V-22魚鷹式」雙螺旋槳傾轉旋翼機。
新一代的傾轉旋翼垂直起降固定翼無人機，採用三旋翼或四旋翼結構，在垂直起降過程中，到達一定高度和水平速度之後，一個或兩個旋翼通過傾轉機構轉成水平方向，成為固定翼模式飛行的動力，這樣有部分動力機構是多旋翼模態和固定翼模態共用的，減小了整個飛行過程的死重和空氣阻力，可以最大程度的提高無人機的飛行時間和能效比。
傾轉旋翼技術做為一項無人機產品的尖端科技， 對無人機的飛行控制系統和傾轉動力結構有較高的要求， 還需要各種工作狀態下大量的試驗和測試數據來優化控制軟體，技術門檻比較高，目前民用市場真正掌握傾轉旋翼技術的生產企業不多，眾多的無人機用戶對使用傾轉旋翼技術的無人機也有著強烈的好奇和一些顧慮，這種飛機安全嗎？在起飛和降落時，旋翼傾轉過程會不會有危險？我做為普通使用者能不能簡單方便的操控和使用它呢？做為傾轉旋翼垂直起降固定翼無人機研發和生產的國內領軍研製企業廈門天源歐瑞科技有限公司來為您答疑解惑，一起帶您來揭開它神秘的面紗。
傾轉旋翼垂直起降固定翼是在垂起固定翼飛機的旋翼動力部分採用旋翼傾轉結構，一般是在前端的兩個旋翼上使用。整個裝置可以繞機翼軸由朝上與朝前之間轉動變向，並能固定在所需方向，因此能產生向上的升力或向前的拉力。起飛時旋翼傾轉裝置處於垂直位置時,飛行器類似多旋翼飛機進行垂直起飛，達到預定高度後傾轉旋翼裝置開始繞機翼軸朝前傾轉，逐漸增加向前的水平拉力，配合另外兩個旋翼在維持飛行高度的同時使無人機產生前進的速度，當平飛速度達到固定翼飛行的要求之後，旋翼傾轉裝置完全轉成水平位置,無人機開始進入固定翼模式飛行，極大地增大飛行速度，航程和留空時間。降落階段與起飛階段類似，在到達降落區域上空後，無人機開始減速，旋翼傾轉裝置逐漸由水平改為垂直。轉換成多旋翼模式，垂直降落。我們可以發現，在起飛和降落階段過渡飛行模式轉換的過程中，傾轉旋翼一直是在矢量控制狀態下工作，一旦出現側風或其他情況， 無人機可以迅速地進行飛行姿態調整，或者切換成旋翼模式，安全操作，平穩降落。
目前傾轉旋翼垂直起降固定翼無人機傾轉系統主要採用舵機直驅式和蝸輪蝸杆驅動式兩種。
蝸輪蝸杆驅動式： 傾轉機構是通過舵機帶動蝸輪蝸杆實現傾轉軸的轉動，再利用蝸輪蝸杆的自鎖特性保證傾轉後的狀態穩定。但是這種結構受到蝸輪蝸杆自身結構的限制，在傾轉時，舵機輸出經過蝸輪蝸杆的旋轉後，使得傾轉過程的即時性較差，旋翼機的螺旋槳的姿態變換較慢，不利於靈活控制旋翼機切換飛行模式。且該結構複雜，只能通過差速在多旋翼模式進行控制，不能進行矢量控制，蝸輪蝸杆直接配合摩擦力較大，易於磨損，不利於長期使用。
廈門天源歐瑞科技有限公司的「天源·瑤光」和「天源·闓陽」採用的是舵機直驅式，這種方式優勢在於傾轉響應速度快，傾轉舵機的傾轉姿態變換最快可達到60°/0.1S，飛行控制系統不僅可以通過旋翼差速對飛行姿態進行控制，還可以通過舵機對傾轉旋翼進行矢量控制，尤其表現在起降時旋翼加速或減速（也稱剎車），飛控根據風速、風向等參數，控制舵機矢量調整螺旋槳傾轉姿態的角度，達到靈活平穩切換飛行模式， 安全平穩的操控飛機。
既然舵機直驅式有這麼多優點， 那為什麼還有人選用蝸輪蝸杆式呢？ 答案在於舵機直驅式的難點在於無人機處於固定翼模態下的傾轉位置會產生不平衡力矩，反向傳遞給驅動裝置，導致傾轉舵機需要持續性修正，這對傾轉舵機的機體結構和抗扭強度、穩定性和使用壽命具有極大的考驗， 市場上普通品牌的舵機根本達不到質量要求，一旦出現故障，很容易出現「炸機」的情況。考慮到上述因素，天源歐瑞與德國專業舵機製造廠商合作，旗下所有系列無人機均採用了扭矩大於40kg-cm，壽命高達50萬次以上的傾轉舵機。針對傾轉舵機的性能我們進行了詳細的測試。
扭矩測試
通過直流電源為舵機供電，使舵機處於工作狀態下，將舵機放進專業的扭矩測試儀中進行測試，測試結果舵機的扭矩均可超過40kg-cm。大扭矩傾轉舵機使傾轉軸能夠更穩定且迅速地進行自轉。
壽命測試
要解決傾轉舵機的可靠性問題，需要對舵機進行失效分析和壽命試驗，並採集數據，從而基於失效數據對舵機進行深入分析，我們對傾轉舵機加上10kg-cm的扭矩負載，連續不間斷對傾轉姿態做最大範圍變化，通過舵機測試儀計數傾轉次數均超過了50萬次。
穩定性說明
自2016年起天源歐瑞已生產超過100架傾轉旋翼垂直起降固定翼無人機，累計超過1萬小時飛行時間，沒有出現過一例因為傾轉舵機故障造成的飛行故障和事故，安全性和可靠性得到了市場客戶的充分認可，目前仍有超過60架的訂單等待生產完成交付給最終用戶。
考慮到傾轉舵機自身的重量和最大扭力等限制， 我們認為舵機直驅的傾轉旋翼垂起固定翼無人機目前最好不要超過16kg的起飛重量，除非未來有更高質量的傾轉舵機面市，不過雖然天源·闓陽最大起飛重量只有13.5公斤，但是最大有效載荷可以超過2公斤，帶全畫幅正攝載荷時續航時間更是超過了120分鐘， 這就是傾轉旋翼無人機帶來的優勢！天源·闓陽可以攜帶全畫幅正射相機，五鏡頭相機，甚至全畫幅五鏡頭相機， 30倍單光，雙光吊艙等中型設備， 滿足絕大多數無人機行業應用的需求！
來源：原創 天源歐瑞 廈門天源歐瑞科技有限公司
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