尾座式VTOL

尾座式VTOL：低空经济赛道上被低估的构型破局者

2024年11月的第十四届中国航展上，一款由北师港浸大高等研究院研发、珠海中航通飞合作生产的尾座式电动垂直起降飞行器将正式对公众亮相——这不是尾座式VTOL概念第一次出现在公众视野，但却是该构型第一次明确瞄准低空经济商业化场景落地，给近年来赛道拥挤的eVTOL行业扔出了一颗“鲶鱼”。不少人对垂直起降飞行器的认知还停留在多旋翼、复合翼，殊不知这个诞生于上世纪的构型，正在今天的低空场景下重新长出商业化的枝芽。

尾座式VTOL的核心特点，藏在它的名字里：和绝大多数飞行器“机身水平起降巡航”的逻辑不同，它起降时机身整体竖置，以机尾（或支架、腹部）作为支撑完成垂直起飞，升空后整体旋转改为机身水平姿态进行固定翼巡航，全程飞控随机身同步完成姿态切换。不少人认为“尾座式一定是机尾着陆”，但根据开源飞控项目ArduPilot的分类定义，现有已经落地的尾座式VTOL已经发展出三种主流着陆方案：除传统尾座着陆外，还有提升风场稳定性的腹部平躺着陆方案、带起落架的轮式起降方案，适配不同场景的起降需求。

和复合翼、多旋翼等主流VTOL构型相比，尾座式设计最巧的地方在于结构复用，这一点空中客车的Flexrotor无人机已经给出了非常典型的示范：这款无人机在起降阶段，机尾可以分成四瓣展开形成X形，直接作为支撑起降的支架使用；进入巡航阶段后，四瓣机尾又可以收拢合成为安定面，变成固定翼巡航的气动组成部分，不需要额外布置多套死重结构。这样的设计逻辑天生带来了气动效率优势——目前业内公认，多旋翼构型的气动效率最高适合低速悬停，一旦速度超过100公里/小时，功耗就会大幅飙升；复合翼构型需要同时保留多旋翼动力系统和固定翼机构，死重大、推重比低，直接挤压了有效载荷和航程空间。而尾座式VTOL全程只用一套动力系统完成所有飞行阶段，既保留了垂直起降不依赖跑道的部署优势，又能通过固定翼巡航获得远高于多旋翼和复合翼的航程与航速，刚好戳中了当前低空应用的不少痛点。

为什么现在尾座式VTOL突然开始商业化落地？其实核心需求已经很明确：无论是应急测绘、巡检还是远程物流，行业都在呼唤“更易部署、航速更高、航程更远”的垂直起降飞行器——这也是军用和民用领域共同的研发方向。我国华南地区目前正在推进的沿海风电巡检就是一个典型场景：风机机位大多分布在离岸几十公里的海面上，现有多旋翼无人机航程短，必须依托风电运维船部署，效率低成本高；复合翼无人机航程够，但需要至少几十米的平整跑道起飞降落，近海岛根本找不到合适的起降场地，而尾座式VTOL只需要一块几平方米的平整场地就能完成起降，巡航效率远高于多旋翼，单次作业就能覆盖十台以上离岸风机，刚好适配这个场景。北师港浸大高等研究院单肖文教授团队研发的这款产品，明确提出“长航程、强抗风、低能耗”三大技术优势，瞄准的就是当前低空作业场景的核心痛点。

单肖文2023年才加入北师港浸大高等研究院，专注尾座式eVTOL的设计制造，短短一年多就完成了研发并推进到和珠海中航通飞合作的阶段，这个速度其实侧面反映了行业对这个构型的需求热度。根据行业调研，目前国内从事巡检、物流的作业企业，对100公里以上作业半径的垂直起降无人机需求缺口超过60%，而现有构型很难在不增加起飞重量的前提下满足这个需求——按照现有能量密度的动力电池计算，复合翼构型因为动力系统死重，每增加1公斤有效载荷，就要增加3公斤以上的结构重量，而尾座式因为结构复用，这个数字可以降到1.5公斤以下，直接对应航程和航时的提升。

当然，尾座式VTOL也不是完美的“银弹”，最大的技术门槛一直是过渡段飞控。从垂直起飞到平飞巡航，机身需要完成90度整体旋转，动力、气动的变化非常剧烈，从平飞转回垂直降落的过程更是对飞控算法精度的极端考验，稍有不慎就会出现姿态失稳。早年尾座式概念之所以没有大规模推广，就是因为飞控技术跟不上，而近年来开源飞控生态的成熟，给尾座式降了研发门槛：ArduPilot等主流开源飞控已经专门给尾座式VTOL做了适配，把姿态切换、动力匹配的算法框架提前做好，研发团队只需要针对具体机型做参数调试就行，大大降低了中小团队进入这个领域的门槛，这也是这两年国内尾座式项目推进速度加快的重要原因。

当前我国低空经济正处于政策放开后的场景落地期，根据《低空经济发展行动计划》，到2025年我国低空经济规模要突破1万亿元，其中低空作业、低空物流是最先启动的商业化场景，而不同场景对飞行器的需求差异极大，不可能只有一种构型赢家通吃。现在eVTOL载人赛道已经有近百家企业涌入，融资集中在少数头部项目，大多数中小团队很难拿到资源，而尾座式VTOL在作业类无人机、中小型载人飞行器领域还有大量空白市场，单肖文团队和中航通飞的合作，其实就是一个非常明确的信号：尾座式正在从过去的小众技术探索，转向商业化落地的阶段。

从行业发展的角度看，尾座式VTOL的兴起，本质上是低空经济对飞行器效率要求提升的必然结果。过去十年多旋翼无人机靠易用性打开了消费级和初级作业市场，但当行业要往更远、更快、更长航时的方向走，就必须要找更高效的构型，尾座式就是效率优势下的必然选择。空中客车早在多年前就推出了Flexrotor验证机，说明跨国航空巨头早就盯上了这个构型的优势，而国内团队这次把产品推到航展亮相，说明我们已经跟上了全球的技术节奏，开始在这个细分赛道推进商业化了。

今年航展上这款产品亮相后，业内应该会重新评估尾座式VTOL的商业化潜力。我们不需要刻意神话这个构型，它也不会取代多旋翼和复合翼，但在低空经济的赛道上，它确实给行业提供了一个新的选择——对于那些需要长航程、不依赖跑道的作业场景，尾座式可能就是当下最优解。随着低空开放的持续推进，我们未来会在离岸巡检、应急救援、偏远地区物流等场景看到越来越多尾座式VTOL的身影，这个被低估半个世纪的构型，终于迎来了属于它的商业化窗口。