科创中国

电动多旋翼无人机以其结构简单、飞行操控简便等优点，近年来迅速崛起为垂直起降飞行器装备家族的重要成员，并快速向军民用各领域、各行业渗透发展，且有向大型化发展的趋势，持续引领航空产业变革。囿于当前能源技术水平，电动多旋翼无人机普遍存在飞行时间短（多在20min左右）、商载小（多为10kg以内），其飞行时间、载重能力等成为后续发展的瓶颈，使其平台吨位拓展能力受到极大的限制，在军事领域的应用极为有限，很难满足长航时、大中型商载的需要。AR20（20kg 级变距多旋翼无人机）是我国第一款自主正向设计的电动变距多旋翼无人机，其商载 5kg 条件下航时超过 1h 的高性能指标为电动多旋翼无人机行业树立了性能标杆，引发高性能电动多旋翼无人机研发热潮，打破了国内低性能电动多旋翼无人机研制“内卷怪圈”，为后续发展大型电动垂直起降飞行器（eVTOL）积累了设计方法与技术基础。

本成果解决了当前电动多旋翼无人机航时短、商载小的问题。以提升能量效率与结构重量效率为主要技术途径，采用电动直驱变距旋翼技术与低桨盘载荷设计思想，通过开展高功率载荷变距多旋翼飞行器总体设计、高效低噪电动直驱变距旋翼系统设计、轻重量低转高扭电机研制、轻重量高性能复材结构设计等研究，形成了涵盖总体设计、旋翼气动设计、旋翼/电机一体化综合设计等体系化方法与创新，同时构建了电机、旋翼等重要部件及整机试验条件，完成了 20kg 级变距多旋翼无人机研制，通过试飞验证，实现了商载 5kg 条件下航时超过 1h 的技术指标。

本项目研制的A20变距多旋翼无人机，起飞重量：20kg；最大商载：5kg；任务时间：1h（满载）；最大爬升率：>3m/s；最大巡航速度：>50km/h；抗风能力：6 级。可应用于平原、高原、高温、低温、紊乱风场环境下，有广阔的商业应用前景。

中国直升机设计研究所黄水林研究员（毕业于南京航空航天大学直升机总体专业）,吴令华研究员（毕业于南京航空航天大学飞行器总体设计专业）,罗骏工程师（西北工业大学飞行器总体设计专业）等人组成的团队，聚焦攻关多旋翼无人机研制，设计了采用低载恒速直驱旋翼、轴内变距操纵系统、全复材机身与起落架的变距多旋翼飞行器总体方案，超低长径比低速大扭矩电机总体方案，大幅提升了无人机飞行性能。

通过客户咨询与受邀测试，AR20 在航空测绘、基地巡逻、科研试验等领域均具有客观潜在的市场需求，项目团队根据市场需求也进行了相应的推广和演示。景德镇添翼航空科技有限公司受客户邀请，执飞长航时大范围高精度摄影与测量作业，该公司试用改装 AR20 后圆满完成任务，与该公司现有自制无人机相比，作业效率提升 5 倍，业务利润率提升 3 倍，AR20 展现了显著的技术和经济优势。

技术咨询、技术合作：边境巡逻、电力石油巡线、安防监控、反恐应急、快递运输等应用领域对 5kg 商载长航时多旋翼无人机需求巨大，有需求的企业或政府均可进行技术咨询或合作。此外，无人机制造企业有意愿提升能量效率与结构重量效率的，可进行技术咨询合作探讨。