Aerovel起初是一家美国无人机初创公司。2024年5月，空客直升机公司完成了对该公司的收购，主要是看中了该公司名为Flexrotor的无人机系统。
Flexrotor到底有怎样的优秀性能和创新设计，能得到空客的青睐？本文尝试从总体和细节方面分析一下该无人机系统的设计。
首先看下整机的设计参数：
最大起飞重量：25kg 翼展：3m 机身长度：2m 主旋翼直径：2.2m 最大载荷：8kg 最大飞行速度：140km/h 平均航时：12-14小时 最大悬停高度：1300m 动力形式：28cc 2冲程活塞发动机
该无人机还创下过连续飞行超过32小时的纪录。作为一款垂直起降无人机，这一成就确实令人惊讶。
Flexrotor采用了尾座式设计，相较于其他尾座式无人机，Flexrotor显著的特点是只有一个主旋翼，并且主旋翼的尺寸非常大。为了克服主旋翼在悬停过程中的反扭矩，机翼两端设计有两个小动力单元，通过直接力控制实现反扭矩平衡。
可以看到，Flexrotor在设计之初就将效率放在了首要位置。作为一架最大起飞重量25kg的无人机，其主旋翼尺寸达到了2.2m，对应桨盘载荷仅6.6kg/㎡。作为对比，普通“4+1”构型的垂直起降无人机桨盘载荷约15-20kg/㎡。桨盘载荷越低对应旋翼气动效率越高，在垂直起降阶段的功率需求越小。
Flexrotor VTOL 无人机
根据估算，在无地效悬停阶段：
主旋翼转速：~1000RPM 主旋翼扭矩：~15Nm 轴功率：~1.6kW
为抵消反扭矩，翼尖位置每个小桨叶产生约5N的拉力，是一个相对较小的力。Flexrotor在此处巧妙地采用了单叶片螺旋桨。这样设计的好处有以下几点：
固定翼模式下，单叶片的浸湿面积最小，可以有效降低整机零升阻力
Flexrotor主旋翼变距结构
尽管单叶片设计由来已久，但是用在Flexrotor无人机上，仍然能看出设计人员的巧思。
传统“4+1”复合式垂直起降无人机，通过4个大的垂起动力单元+1个小的推进动力单元，在实现了垂直起降的同时，付出了很大的重量代价和阻力代价。Flexrotor采用了“1+2”模式：一个大的主旋翼+2个小的配平动力单元，不论是气动效率还是结构效率都更高。
另外，Flexrotor的主旋翼采用了变距设计，通过调整不同飞行状态下桨叶的螺距，实现气动效率最高。一般而言，巡航阶段的螺距角度会比悬停阶段高10-15°。不过，目前还不清楚除了总距之外，Flexrotor是否能够进行周期变距。尾座式VTOL的一个缺点是悬停阶段的抗风性较差，如果主旋翼具备周期变距能力，可以通过直接力控制大幅提升悬停阶段的抗风性能。
作为对比，美国西科斯基公司正在开发的Nomad系列尾座式VTOL飞行器则采用了双旋翼布局，每个旋翼具备周期变距能力。
Flexrotor的起落架也非常有特点。起降时，机身尾部分开为4瓣，呈现“X”型，发挥起落架的作用。巡航过程中，尾部收拢。收拢后，尾部设计有俯仰和偏航安定面。通过该设计，整机可以在3.7m×3.7m以内的场地实现起飞和降落。
Flexrotor起落架
从图片中看起来，安定面上没有可偏转舵面，巡航状态下的俯仰、偏航控制形式有待明确。如何实现固定翼巡航模式到悬停模式的转换也没有详细资料。不过事实上，Flexrotor已经完成了多次长航时飞行，并且在美军军舰上实现了部署试用。
总之，Flexrotor是一架非常特别的无人机，设计上有想法、有创新。目前还不确定的地方，也有待后续进一步分析整理。
