載人無人機呼之欲出，青睞多旋翼軸數，空中計程車載多人垂直起降

隨著無人機飛控系統的日漸成熟以及大功率電機的應用，無人機的載重也在不斷提升，而且用於貨運的無人機已經出現那用於載人的無人機也就具備了實現的基本條件了。此外，現代傳統有人駕駛飛機的飛控系統的控制也日趨自主智能化，讓飛機的操控變得更為簡易快捷，在這樣的基礎上加以改進並應用到大型載人無人機上即使是順理成章的事。到目前為止，載人無人機在國際上出現的種類和型號為數不多，其中主要有德國的Volocopter，中國的億航184，美國Uber 的Elevate，德國的Lilium jet以及美國貝爾直升機的Nexus的混合動力空中計程車。

縱觀這些載人無人機，它們無一例外地採用多旋翼設計或多涵道風扇設計，其中也有些混合了固定翼的設計。這主要原因是得益於原本航模級無人機成熟的多旋翼設計技術。那為什麼在航模中四軸很流行？是因為它的穩定性和易操作性。易操作性來源於四軸飛行器的飛控系統做得很智能，穩定性也是飛控的功勞。飛控通過陀螺儀，加速度計，氣壓計等感測器獲得飛機姿態位置信息，然後控制四個槳的轉速來穩定飛機、調節姿態，四個槳的轉速由電機來調節。

目前四軸的槳都不大，轉動慣量也不大，所以對槳轉速的調節響應還比較快，可以有效地控制。但是如果要很大的載重，槳就要做得很大，這是槳的轉動慣量就會很大，所以想調節槳的轉速反應就會很慢，這時飛機就不好控制了，甚至不能控制。

鑒於載人無人機的安全性考慮，飛控系統的冗餘度是必須的，但其合理氣動外形設計也是安全的有力可靠保障。在上述的載人無人機當中德國的Volocopter和中國億航184均直接採用固定的多旋翼設計， 不同的是Volocopter採用12軸電機12旋翼設計，而億航184則採用4軸8電機8旋翼設計，兩相比較，普通人會發覺億航184相對簡潔利索小巧，而Volocopter則相對繁雜平庸，實際上，對於固定旋翼無人機來說，旋翼軸數越多則飛行穩定性越高，提供升力也越大，即使有1-2個軸電機出現故障也不會造成安全事故，所以，在客觀條件上Volocopter的安全冗餘度會比億航184高一些。而億航184要用4軸8電機8旋翼提供相同的安全係數和升力則其電機的扭力和轉速相對要求較高，其飛控系統的可靠性和處理器運算能力也同樣要求較高，因而其成本也跟著水漲船高，這對於載人無人機的市場推廣也是一個障礙。

另外，據前段時間的新聞報道，億航的載人無人機又有新變化，其升力電機螺槳增加至16個，這對其飛行安全性又有更大的提高，而且億航載人無人機也將未來幾年後投入商業運營。

再來看美國Uber的Elevate，貝爾直升機的Nexus和德國的Lilum Jet，這三種載人無人機都融入了固定翼設計，不同的是Elevate是混合升力/傾轉推進螺槳設計，Nexus是6涵道偏轉旋翼 固定翼設計，而LiliumJet則應用可偏轉的36個小涵道風扇 固定翼設計。由於有固定翼的存在，這三種載人無人機都有較大載重能力和較高的飛行速度。其中，Lilium jet能進行垂直起飛和降落，由36個可定向的管道電風扇驅動，安裝在機翼和前艙上的風扇推進飛機。Lilium jet可以容納2名乘客，時速在250到300公里每小時，航程在300公里。由慕尼黑工業大學的四名工程師和設計師設計的Lilium Jet提出了一系列雄心勃勃的性能目標，包括垂直升降力600公斤，200公斤有效載荷，前進速度高達135-165海里/小時(250到300公里）。

而在2019年1月的CES（國際消費類電子產品展覽會）上，貝爾直升機展出的貝爾空中計程車Nexus其實就是一種載人無人機，其名稱寓意在於，它將交通、科技與舒適、便捷"連接"在一起。這是一款垂直起降（VTOL）空中計程車的全尺寸設計，採用貝爾標誌性的傾轉旋翼設計，搭載6台可傾轉涵道風扇，從而創造安全、高效的空中出行體驗。

據介紹，"空中計程車"可以容納4-5人，垂直起降，針對短途運輸，強調舒適性，從本質上說，這是直升機與無人機的合體，以計程車的形式運營。此外，還有天際線和道恩DAWN-3這兩種載人無人機也在研發當中，可以肯定，載人無人機的未來發展也將百花齊放。

從目前發展情況來看，這些載人飛行器看起來很美好，但它們要面臨的，除了新產品本身的技術困難，還有很多方面的問題。

第一步要解決的，就是取得適航證。根據民航局的規定，載人飛行器要想合法從事商業飛行，首先要從民航總局取得適航證。目前無人機的適航證書還沒有真正落地。而載人飛行器想取得適航證需要提交一系列材料，包含設計報告、研製過程、材料分析、飛行數據報告等，還要在文件全部提交通過審核後按標準進行試飛，累計足夠的安全飛行時間。這個過程同一般民航客機的流程沒有太大區別。

第二步是低空飛行管制。從2014 年11月開始，國家放鬆了對低空（1000米）的管制，在10個低空開放城市，允許私人飛機使用1000米以下的空域，不需要得到軍方的批准，報飛標準要比之前簡單很多，也為載人飛行器創造了空間。目前低空空域僅對"低小慢"飛行器開放，但遙感等大型多旋翼或固定翼無人機的飛行還都要進行申報。近兩年小型無人機引發的各種安全問題引起了相關部門的高度關注，進一步開放低空的飛行管制不是一朝一夕的事。成都雙流機場大客機被無人機逼停事件就是很好的佐證。

第三步是針對駕駛員的，大型飛機的操作需要專業的人員，無人機的飛行員也需要進行培訓、考核、持證上崗。雖然上述幾家載人飛行器都提到無人駕駛是他們的大方向，但不能否認的是，保留人工駕駛是十分必要的，在出現突髮狀況時可以由人來接管飛機。不過，載人飛行器的駕駛員考核體系同現行的通航駕駛員考核體系並不相同，怎麼樣制定出一套適合載人飛行器的考核體系還需要廠家和有關部門商榷。現在的主流想法是讓普通人經過短時間的培訓就能完成自主飛行，所以載人飛行器在設計上主要使用自動駕駛模式，自動避障並實現路徑規劃，這樣可以提高安全性和舒適性。不過，安全性依然是繞不過去的坎兒，畢竟在地上跑的自動駕駛都沒有很理想，更不用說在天上飛的了。

不過，隨著未來無人機技術智能化發展的日益成熟和飛行器管理法規的逐漸完善以及城市交通需求的變化，載人無人機的飛天終將成為現實。

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