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2020-03-01讓我替你飛─ 無人機機型大盤點
603 期
Author 作者
賴盈誌／成功大學航太系助理教授，2001年投入無人飛機研究，並於2009 年參與澎湖跨海飛行。
無人飛機嶄露頭角
隨著空拍機日益普及與容易取得，讓這項工具從實驗室走向社會大眾，變成了消費性產品，從此無人飛行載具（Unmanned Aerial Vehicle, UAV，或稱無人機與無人飛機）成為家喻戶曉的熱門商品。
從最早的軍事用途、研究實驗到目前許多民間用途，都可以看到UAV的身影。也有一種說法，稱UAV為會飛的機器人，如同機器人無須載人且可長時間執行任務，最大的優勢是可以從事危險（dangerous）、骯髒（dirty）與無聊（dull）的「3D」工作。它可大幅降低失事或意外所造成的人員傷亡，亦可以減少執行任務所需的經費支出，因此對於工作內容乏味、存在人員安全疑慮與經費有限的情況下，UAV將是最佳的任務執行載具。
在經濟效益方面，UAV可比有人載具節省約20~60％的成本，而操作成本則可節省約60％。因為有這樣的好處，讓全球各國與各大企業無不積極投入無人飛機領域，希望能從無人飛機的龐大商機與蓬勃發展的應用價值中占有一席之地，相關技術亦已成各個先進國家與各大企業互相角力的新戰場。
開啟．無人的飛行
過去幾年，無人機與空拍機經常登上媒體版面，因此只要談到無人機，大多數人腦海浮現的就是四個或多個螺旋槳的飛機，但是依據UAV的定義，沒有人「在飛機上」駕駛的飛機就是無人飛機，因此無人飛機又可依照操控方式分為遙控駕駛（remotely piloted vehicle, RPV）與自動駕駛（autopilot）。
遙控駕駛是最早發展的UAV，發展歷史可以追溯到第一次世界大戰後，當時發展出遙控駕駛無人靶機，進行地面防空武器訓練與執行特殊任務。在20世紀中葉以後，以色列將無人飛機應用發揮到極致，於1973年成為第一個將影像酬載安裝在UAV上的國家，並在1982年的黎巴嫩戰爭中大量使用UAV成功壓制敵方防空系統，在空戰中大獲全勝。
近年來，隨著電腦科技與半導體技術的進步，UAV開始搭載飛控電腦並具備自動飛行能力與影像酬載，可由地面站進行任務監控與影像監視，此類的UAV稱為智慧型無人飛機（drone）。
談無人機的垂直與水平起降
發展至今已有數十年歷史的無人機，除了常見的空拍機型外，UAV仍有非常多的種類，依照起飛與降落的特性又可分為水平起降（horizontal take-off and landing, HTOL）與垂直起降（vertical take-off and landing,VTOL）兩種。固定翼飛機（fixed-wing aircraft，圖一）即是水平起降的代表，而旋翼機（rotorcraft）則是垂直起降之代表。
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圖一：成大黑面琵鷺號的固定翼無人機。
兩種類型各有優缺點，若以大範圍、長距離與長滯空的任務而言，適合執行此類任務的載具以固定翼為主，但它的起飛與降落場域要求高，且需要有平坦的跑道或地面進行起飛與降落。旋翼機的好處則是可以做到垂直起降，因此對於降落場地的要求相對較低，可以達到機動部屬與快速反應。除了垂直起降外，旋翼機還具有固定翼飛機所沒有的懸停、低速移動和在三維空間中朝任何方向飛行運動的優異性能，這些特點使得旋翼機的應用範圍較固定翼廣，不僅能在開闊的區域運作，還可以在城市街道、建築物內與隧道等環境使用。
不過，旋翼機也不是沒有缺點，與固定翼飛機相比之下速度較低、耗油量較高且航程也較短，但由於它的優點是固定翼飛機所無法取代的，因此旋翼機在許多應用上具有相當大的優勢。若依照升力產生方式不同，除了固定翼與旋翼機外，又可分出第三種撲翼機（或稱拍撲翼）飛機，但這類飛機還有不少技術挑戰存在，因此要達到實用性與普及化仍有一段路要走，便不在此贅述。……【更多內容請閱讀科學月刊第603期】