赵 勃，徐丰羽，岳 东，蒋国平

(南京邮电大学自动化学院、人工智能学院，江苏南京 210023)

作为近年来无人机中发展最快的分支，多旋翼无人机以其简单紧凑的结构、灵巧多变的行动能力、极强的机动性和较高的操控性能，在现代军事作战和侦查任务中担任了至关重要的角色［1－5］。在商业领域，无人机公司如法国Parrot、中国大疆创新等也在针对不同人群与行业需要推出越来越多的多旋翼无人机产品。甚至许多全球大型的互联网公司如美国亚马逊、谷歌及Facebook等也在多旋翼无人机的应用上投入了大量的研发工作。与此同时，国内外高校与科研机构也一直未停下对多旋翼无人机研究的脚步［6－9］。伴随着微处理器、新型材料与动力电池技术的进步，多旋翼无人机迎来了其发展的黄金时期。

不同于传统的单旋翼直升机，目前投产与广泛应用的多旋翼无人机为降低机身复杂度与控制复杂度，其旋翼构形被普遍设置为“固定桨距”样式，即桨叶的攻角不可调节，使得每个执行机构的推力仅依赖于桨叶的转速，其与单旋翼无人机变桨距结构的主要区别如图1所示。

图1 旋翼式无人飞行器的桨距区别

这种“定桨距”方式虽然显著降低了多旋翼无人机的操作门槛与维护成本，但也带来了如下问题：

（1）由于旋翼没有负向攻角，无法反向存储自旋下降过程中的动能，故而在执行机构出现故障或电池续航不足时（又称“动力失效”状态），飞行器完全不具备挽救坠机的能力，这会对飞行器本体与机载设备造成摧毁性的冲撞［10］；……