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图↑ 动力前倾布局示意图
关键词：所有螺旋桨在起降和巡航中一直工作并起到控制作用、巡航时机翼和螺旋桨同时产生升力、前倾的螺旋桨同时产生推力分量。动力前倾布局分为全部前倾、部分前倾。全部动力都前倾的时候，飞行器从悬停转入平飞时机身需要向前倾斜一个角度，所以这类飞行器也被归类为机身倾转推力矢量飞行器。如果只有部分动力是前倾的，机身就不一定需要倾转一个角度转入平飞了，有可能就归类为复合翼飞行器（推力+升力），但这个跟常规复合翼又不一样，常规复合翼的升力旋翼螺旋桨在巡航时是关停的。本文为更好描述这类特殊布局，统称为动力前倾布局。该布局形式在无人机领域率先得到了应用，如FIXAR 007无人机，该机还可以去掉机翼作为纯多旋翼使用。![]()
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图↑ FIXAR 007无人机
我们所熟悉的复合翼垂直起降飞行器，其具备两套独立的动力系统，起飞的时候采用升力旋翼螺旋桨，巡航的时候采用专门的推进螺旋桨，两者均可以针对使用工况优化最佳，缺点就是巡航的时候，起降用的升力系统就成为了死重和主要的阻力来源。但是这类布局逻辑简单，在测绘巡检等无人机领域已经使用非常成熟。![]()
图↑ 复合翼的Wisk Cora
倾转旋翼飞行器，一套动力系统就可以完成起飞和巡航，没有额外的阻力件和明显的死重，但是很难两者都兼顾得非常好，所以倾转的螺旋桨一般而言要有变距能力，加上倾转系统的机械设计和控制设计，综合减重的难度也是非常大，设计得比较差的倾转飞行器，其重量可能比复合翼的还更重。![]()
图↑ 倾转旋翼的Joby S4
从另外的角度来看，其实也不用太纠结，比如鸟类飞行的时候，其双脚就相当于是死重，在地面活动的时候，翅膀就相当于是死重。人的臂弯就像一套倾转动力系统，由于综合的功能要求多，完成动作的肌肉由大量细小的肌纤维组成的，坏了几根不影响大局，而不是单一的一根很粗的肌纤维，那样坏一根则全坏。动力前倾布局吸收了复合翼和倾转旋翼的部分优点，当然也有明显缺点：1.基于多旋翼控制策略，逻辑相对简单，但是巡航时旋翼的升力占比和机翼的升力占比不能相差太悬殊，尽量接近一半对一半；2.可以不需要舵面，没有活动结构部件，全机结构简单，重量轻成本低；3.平飞时，螺旋桨流场相对复杂，需要针对性的分析和设计；4.螺旋桨持续工作，不会有纯固定翼飞机机翼失速导致失控的问题；5.全斜置动力，起飞时需要先抬头，进入巡航时需要先低头，乘员座在里面会有一定的俯仰姿态变化，乘坐感受不如复合翼或倾转旋翼，有可能更适合体育运动和休闲飞行；
6.机翼可能会有非常大的安装角，以应对平飞时的低头姿态；
8.耗电比纯多旋翼低，相当于航程加大的多旋翼，理论上比复合翼和倾转的航程短。以色列Air Mobility公司的Air One为双座飞行器，有机翼和垂尾，无平尾，无舵面，是第一个完成试飞的动力前倾布局载人eVTOL，巡航时其机翼和螺旋桨各提供一半的升力。
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图↑ Air One起飞机头先抬起
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图↑ Air One平飞状态
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图↑ Air One俯视图
Airbus Cityairbus NextGenAirbus 最早的CityAirbus是带涵道的多旋翼，并进行了测试试飞，之后停止发展，推出NextGen。![]()
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图↑ CityAirbus
CityAirbus NextGen的布局设计和性能指标都是非常保守的。该机为4座，没有舵面，采用8个大型的4叶螺旋桨，尾翼后方的螺旋桨斜置，前飞时提供推进分力，最大巡航速度120km/h，巡航时所有螺旋桨均在工作，并产生约一半的直接升力。该机并非所有螺旋桨均斜置，只有最后面的一对是倾斜安装的，乘客在里面从起飞到平飞，不会有明显的俯仰变化感受。该机的航程比纯多旋翼大一点，大概40-80km。
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图↑ CityAirbus NextGen
西班牙公司Umiles Next，2023年10月25日改名为Crisalion（“纵横交错”）。新名称融合了“蛹”和“狮子”的单词，蛹代表了从地面到空中的过渡，也隐喻着目前世界各地AAM 的兴起。狮子代表着打造一家面向未来的城市和城际先进空中交通 (AAM) 和先进地面交通 (AGM) 公司所需的勇气、力量和领导力。其引以为傲的FlyFree技术，这是一种独特的、获得专利的稳定系统，可以控制飞机在各个方向的运动。FlyFree通过先进的旋翼控制软件提供更高的效率、稳定性、可靠性和操纵性，可以最大限度地控制每个推进装置。该系统具备全向小角度矢量控制能力，在前飞或平移时，动力系统小角度转向，可以保持座舱水平，避免出现乘员在客舱姿态突变时的恐惧感。
采用FlyFree技术的多旋翼在2019年完成首飞。
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图↑ 独特的FlyFree技术加持的动力倾转系统
也基于此套旋翼系统推出了Integrity3固定翼飞行器设计概念。
参考：一种新的倾转旋翼eVTOL设计：Integrity3
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图↑ Integrity3倾转旋翼飞行器
然而在2023年11月，其最新发布的Integrity固定翼垂直起降eVTOL效果图里不再采用传统的4个一组的倾转旋翼系统，而是采用了动力前倾布置。新发布的Integrity为常规上单翼T尾布局，机翼上两根撑杆，布置有16个固定角度安装的小螺旋桨（看起来像刺猬），带有舵面，具备垂直起降或滑跑起降能力。动力的布置跟以前有所类似的地方，4个一组，位于机翼上方撑杆的两端，采用FlyFree技术软件控制和航电系统。为了避免飞机过于稳定、操控困难，机翼的翼尖也是下反设计，和Archer Midnight一样。官方未公布起飞和转平飞的视频，只说其为eVTOL，暂不清楚是否存在倾转机构，也可能其两根撑杆可以实现整体的小角度倾转，但结构显得太单薄。新的Integrity是为1名飞行员+5名乘客打造的，也可能名称为Integrity 6，其出入设计为可供行动不便的人使用。它的续航里程为100km，巡航速度为180km/h，最高速度约为216km/h。![]()
图↑ 巡航时为典型的动力前倾状态
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图↑ 新的Integrity设计概念
位于美国佛罗里达，2016年建立的公司。Doroni H1采用的是涵道螺旋桨（4个大涵道中包含8个电机螺旋桨），倾斜角度不是太大，前后串列的机翼面积也相对较小产生的升力有限，涵道和格栅有助于保障人员的安全，但是也导致了重量和阻力大（前飞时升力涵道气流分离严重），在后部增加了两个小型的专用推进涵道助力。
该机为并列双座，最大载重227kg，巡航速度约160km/h，航程接近100km，或可飞行40min。![]()
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图↑ Doroni H1
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图↑ Doroni H1原型机测试
位于美国硅谷的Pivotal（“核心枢纽”）公司以前叫Opener（“开瓶器”，2014年重组创建），其飞机名字叫BlackFly（“黑苍蝇”，最早原型是2011年在加拿大试飞），单座个人飞行器，2023年10月公司改名，开始走高端品牌路线，新飞机名Helix（“螺旋”），比较明显的变化是修改了起落架、舱盖开启方式。由于布局设计特征原因，该机起飞时，机头需要先拉得很高，这样起飞和悬停的时候，乘客的脚在上、头在下，会有一些恐惧感。飞行器为103部超轻机，驾驶不需要飞行执照，串列翼无舵面，8个电机和螺旋桨，电池总量为8kWh，巡航速度101km/h，最大可飞行32km。该公司还是谷歌联合创始人拉里·佩奇 (Larry Page) 投资的企业。![]()
图↑ 停机状态
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图↑ 平飞状态
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图↑ 悬停状态乘客会有些难受（Blackfly）
Skyfly是英国的初创公司，Axe是一架既可垂直起降，也可滑跑起降的并列双座小飞机。采用串列翼布局，带有舵面，翼尖为上下串联的电机，每2个电机带动1个螺旋桨。
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图↑ Skyfly Axe
