簡介
垂直起降 背景
垂直起降技術的誕生主要是因為飛機滑跑起飛方式的不足，特別是在歷次戰爭中的表現，讓飛機的垂直起降進入人們的視線。二戰及中東戰爭等戰爭直接對敵方機場的襲擊讓人們感受到了需要跑道的滑跑式飛機的不足之處，而冷戰則是垂直起降技術的催化劑。二戰後的五六十年代，在極有可能爆發核戰爭的陰影下，人們擔心出現核大戰對機場造成破壞、常規飛機無法出動的局面，所以催生了固定翼飛機的垂直起降技術。垂直起降飛機減少或基本擺脫了對跑道的依賴，只需要很小的平地就可以拔地而起和垂直著陸，所以在戰爭中飛機可以分散配置，便於靈活出擊、轉移和偽裝隱蔽，不易被敵方發現，出勤率也大幅提高，並且對敵方的打擊具有很高的突然性，大大提高了飛機的戰場生存率。
另外，具有垂直起降能力的飛機不需要專門的機場和跑道，這樣就省去了昂貴的機場建設費用，不用驅鳥了，也能在惡劣氣象條件下起降，好處太多，降低了使用成本，所以飛機的垂直起降成了航空發展的一個方向。
原理介紹
垂直起降 從上面可以看出，飛機要想飛行必須克服重力，而垂直起落飛機由於不需要滑跑，就不可能由機翼產生克服重力的升力。那到底如何才能實現在原地的垂直起降呢？只能有兩種方法，一種是噴氣反作用力，一種是利用空氣動力。
噴氣反作用力，就是由發動機向下噴氣產生的反作用力升力來克服重力實現垂直起降的。辦法有三個，一個是偏轉發動機的噴管（如英國的鷂式），第二種是直接使用升力發動機提供升力，第三個是前兩種辦法的組合，同時使用升力發動機和主發動機（如前蘇聯的雅克）。根據牛頓第三定律，作用力與反作用力大小相等，也就是發動機的的推力與升力相等，那么垂直起降時的推重比就得大於1才能垂直起降，與推重比小於1的飛機的飛行相比，這種反作用力升力並不省力，耗能太多，不實用，因此很難推廣。
空氣動力垂直起降，就是在發動機輸出的扭矩力作用下能利用空氣動力的裝置，比如風扇等，像美國的F-35B的升力風扇就是一種。
垂直起降 但這種傳統的鏇轉式的升力風扇還是問題多多，所以還要對傳統風扇進行改進，比如多環分級升力風扇，使風扇超薄，強力，堅固。
垂直起降 由於鏇轉式的本質缺點不能改變，所以把扇葉由鏇轉運動改變成平移運動，這種風扇的效能就提高了，並且矩形也利於安裝，也許是將來飛機垂直起降的一個方向。
風扇由於是利用與空氣的相互作用力（主要是大氣壓力差，其次反作用力）為垂直起降的升力的，埋植在機翼中，與空氣的接觸面積大，所以升力強大，油耗較小，是個有前途的發展方向。
主要類型
垂直起降飛行器按照動力方式大致可分為鏇翼類飛行器、噴氣發動機推力轉向飛機、傾轉鏇翼飛機、尾座式螺鏇槳動力飛行器、涵道風扇動力飛行器，此外還有涵道風扇與矢量噴管聯合套用的飛機，以及其他特殊概念飛行器。還有一類能夠垂直起降的飛行器是微型撲翼動力的。
直升機是最典型的鏇翼動力飛機，由於其槳盤巨大，使得它成為當前空中懸停狀況下動力轉換效率最高的飛行器。李成智等系統地回顧了直升機的發展歷程。雖然直升機的研究工作方興未艾，在提升直升機平飛速度、降低氣動噪聲和創新鏇翼設計等方面取得了很大的進展，但是直升機的基本性態沒有改變。直升機是當前套用最廣泛的垂直起降飛行器。
在新型鏇翼類垂直起降飛行器的方案中，美國提出了多種方案，有利用葉片稍部噴氣驅動的鏇翼，也有中心軸驅動的鏇翼，有四片翼方案（X形機翼），也有兩片翼方案（例如“蜻蜓”方案）。從結果看，由於上述方案存在飛行穩定性、飛行效率、機構設計、實施困難等原因，最後計畫都終止了。上述方案的共同點是：為了克服重力，鏇翼在垂直起降階段是鏇翼，轉為平飛後，鏇翼鎖死成為固定翼飛機，克服直升機鏇翼難以提高平飛速度的難題，這種鏇翼角色的變換是它們最大的特點。因此促進了國內相關人員對該類飛機布局的研究，但此類飛行器總體方案中的動力轉換問題、過渡段的穩定性問題、鏇翼變為固定翼後的氣動效率問題是制約它們進一步發展的難題。
運用變體飛機概念，美國還試圖開發具有變形能力的直升機方案，其優點是鏇翼產生的下降氣流一定程度上避開了機身的阻擋，有利於提高鏇翼效率；飛機平飛後，葉片收起在盤式翼面中，便於提升飛行速度。但這種方案對相關變體結構提出了挑戰，並且盤式翼的氣動效率、阻力配平等方面存在技術問題，是否具有實用性還有待研究。
噴氣發動機推力轉向的垂直起降飛機
噴氣發動機推力轉向的垂直起降飛機 蘇聯的雅克戰鬥機也是噴氣發動機動力下垂直起降飛機的典型機種，其採用專門的發動機幫助主發動機完成垂直起降，在20世紀90年代其打破了12項垂直起降飛機的世界紀錄，儘管隨著蘇聯的解體而逐漸退出歷史舞台，但是相關的技術研究仍有價值。
德國在20世紀50年代也研製了一款超聲速垂直起降戰鬥機VJ－101C，與“鷂”式和雅克垂直起降飛機不同的是，其採用了翼稍發動機傾轉的設計思想，與後來的V－22傾轉鏇翼飛機布局是類似的，與VJ－101C飛機配套的是英國羅·羅公司研製的專門發動機。
運用噴氣發動機作為動力的垂直起降飛機還包括美國早期的XFV－12飛機，然而該飛機是將發動機的噴氣引到機翼和前面的鴨翼處，在各翼面中段設定噴嘴，通過氣流向下噴射的引射作用，使鴨翼和機翼形成涵道流動，產生離地的升力。但是，事實證明這種理想化的思路未能提供足夠的升力。
法國在20世紀50年代也開展了垂直起降戰鬥機的研究，然而其外形布局特點源於第二次世界大戰期間的德國方案，這種尾座式的設計思想甚至影響到後來的其他飛機。
目前，技術含量最高的垂直起降戰鬥機是美國F-35B戰鬥機，該機是依靠矢量噴管與涵道風扇結合完成垂直起降。以目前的技術實力，F-35B的技術方案是國內近期無法實現的。
傾轉鏇翼（螺鏇槳）動力垂直起降飛行器
垂直起降 最典型的傾轉鏇翼垂直起降飛行器是美國的V－22“魚鷹”，儘管在初期也發生過多起飛行事故，“魚鷹”還是成為了目前國際上最優秀的垂直起降飛機之一。美國依舊對V－22飛機進行完善，近年來，美國NASA提出了多種傾轉鏇翼（螺鏇槳）的方案：有傾轉三個螺鏇槳的方案，有傾轉四個螺鏇槳加固定翼的方案，此類布局的優點是飛行器的重心位置具有更寬的移動範圍；還有整體機翼帶多螺鏇槳一起傾轉的方案。
多螺鏇槳設計適合於大型飛機和電動力飛機，並且當某個螺鏇槳失效後，飛機還可以迫降，NASA對該方案進行了深入地研究和試驗。傾轉鏇翼的思想還套用於其他飛機的設計，例如雙機身救火飛機，此方案的優點是雙機身有利於在水上停泊。
原理 螺鏇槳動力的尾座式垂直起降飛行器
傾轉鏇翼（螺鏇槳）動力的飛行器方案需要設計和配置傾轉機構，傾轉機構通常需要較大的重量代價。在垂直起降飛行器中，有一種飛行器整體傾轉的尾座式方案，例如NASA提出的單人布局方案，但該種尾座式的單人飛行器需要飛行人員具有很好的心理素質。
美國海軍在20世紀50年代曾發展螺鏇槳動力的尾座式垂直起降戰鬥機。為了滿足起飛重量，採用了雙螺鏇槳動力，飛行員需要從兩層樓高的地方進入座艙。由於多種問題該飛機的研製最終還是終止了。
垂直起降 涵道風扇動力的垂直起降飛行器
垂直起降飛行器 涵道風扇為動力的垂直起降飛行器在近十年來受到廣泛重視，其中一個重要原因是無人機發展的需要。在小型垂直起降無人飛行器方面，人們探索了不同的總體布局方式，例如三涵道布局、以色列飛碟式布局等，但上述飛行器與“哨兵”無人機相同，難以具有較高的平飛速度。土耳其也在探索涵道風扇動力的垂直起降飛機，通過借鑑V-22的布局方式，將傾轉鏇翼改為傾轉涵道風扇，同時在機身後體增加了一個垂直的涵道風扇，該設計容許飛機的重心變換範圍更寬。
美國的“金眼”也屬於涵道風扇為動力的小型無人機，由於其設計目的較為單一，少量的機載系統都安放在涵道壁內部，涵道中導流葉片平衡了風扇的扭矩。類似的涵道風扇動力垂直起降飛行器還有尾座形式。韓國開發了一款涵道尾推式垂直起降無人機，有效解決了飛行器的姿態轉換控制問題。
美國還研製了“戰鬥豬”無人機，它以機身涵道風扇為垂直升空動力。2006年7月改進版“戰鬥豬”又一次試飛，連續留空時間近8小時。
在大型飛機方面，美國最有影響力的是BellX-22A傾轉四涵道飛機。在垂直起降階段，該機具有很好的升力特性，但是在平飛過程中不夠理想。儘管傾轉涵道驗證機的研製不順利，但美國並沒有放棄這一思路，在近期的研究方案中還有它的身影。在以涵道風扇為垂直起降動力的大型飛機方面，澳大利亞有一個救火飛機的設計方案，它利用扁平的機身為涵道結構，有利於減輕結構重量，內部動力採取對轉雙槳的方案消除扭矩。
公司名單
Terrafugia
Kitty Hawk
Airbus Group
Moller International
Xplorair
PAL-V
Joby Aviation
EHang
Volocopter
Uber
Haynes Aero
Samson Motorworks
AeroMobil
Parajet
Lilium
民用飛機
直升機改進版的共享飛機是指德國創業企業E-volo公司日前披露了其雙座電動垂直起降（VTOL）“空中計程車”的生產版本——Volocopter2X。2X型是其正在進行飛行試驗的VC200原型機的改進版，改進包括能夠在幾分鐘內更換完畢的電池包。
E-volo計畫在2018年前對Volocopter2X按照德國創建的“多鏇翼直升機”分類下的超輕型飛機進行型號取證。這將允許使用運動飛行員執照駕駛這種電傳飛機。一旦取證成功，該公司計畫針對德國航空運動市場開始生產。該型飛機還計畫作為未來城市空運系統的驗證機。E-volo公司稱，到2018年經過特殊批准的首架Volocopter2X飛機將作為“飛行計程車”進行試用。
Volocopter2X總重450千克，可攜帶160千克載荷。最大速度100千米/時，升限2000米。以70千米時速飛行時，最大航程為27千米；以50千米時速飛行時，續航時間為27分鐘。該機安裝有18副電力驅動螺鏇槳，這些螺鏇槳安裝在機身上方的固定式、蛛網結構上。電傳飛控系統能對每副雙槳葉、固定安裝角螺鏇槳進行單獨控制，垂直起降時協同動作，滾轉、俯仰或偏航動作時分別控制。除多餘度飛行控制系統、動力源、航電設備、發動機和鏇翼外，Volocopter還帶有全機應急降落傘。
Volocopter可以遙控飛行或自動飛行，但受限於當前條例，在首個“空中計程車”計畫中E-volo公司預計這架飛機將有人駕駛。E-volo計畫為該機用於商業出租飛行獲得批准，並計畫開發一種四座的型號獲得歐洲和美國的認證。
Uber、谷歌和空客都在研發飛行汽車，但是一家德國慕尼黑公司的研發的“飛行汽車”已經完成首次測試，進程之快簡直把它們給比了下去。LiliumJet是全球首架垂直起降的純電動飛機（VTOL），它的研發者，一家德國創業公司的創始人稱，這架飛機的原型機已經在上月首次完成無人駕駛測試，並計畫於2019年開始載人飛行測試。
LiliumJet可以垂直起飛和降落，其最高時速可達300公里/小時(約186英里/小時)，續航里程在300公里（約186英里）。這家德國創業公司由4名工程師和來自慕尼黑理工大學的在讀博士生組成，他們稱，可載兩人的飛機原型已經通過首次測試，但是拒絕透露此次測試的飛行高度、飛行時間等具體數據。
不過，LiliumAviation稱，測試飛行在可視範圍內開展，並遵循德國和歐盟的一系列無人機飛行的規定。所以，此次測試飛行的垂直高度並未很高。
Lilium在2015年成立，其聯合創始人SebastianBorn稱，“測試飛行顯示了我們的飛機設計理念達到了預想的效果，它是安全可靠的。現在，我們正在研發五人座的飛機，並計畫在2019年開展載人測試。”
這家電動飛機創業公司認為，自家的飛機在迅速發展的“空中出租”市場上站內有一席之地。公司計畫首先推出的產品配備駕駛員，但最終想要推出無人駕駛飛機，可以自行接送乘客。
為了保證飛機的安全，公司設計了36個電機轉子，安裝在機翼和前艙上的風扇推進飛機。即便一些零件發揮失常，飛機也能夠繼續正常飛行，不影響其他飛行系統。
Born強調稱：“當人們想到出行方式，一般會想汽車和火車，直升機方便可是噪音和排放物讓人受不了，它更加不能當空中計程車，那太吵了，人們不會喜歡，並且它們都很貴。”
“而飛行垂直起降的純電動飛機，人們只需要飛機執照，不用飛行員執照，並且電動飛機飛機零排放，這都節約了飛行成本。”Born稱，“我們的飛行系統比直升機更講效率，使用電能能加節約飛行成本。”
早在今年8月份，空客的內部雜誌就透露了公司正在秘密進行一個叫“CityAirbus”的空中巴士項目。如今，這家法國航空巨頭終於揭開了該項目的神秘面紗——Vahana。
特立獨行的法國人，這次給新項目起了個梵語名Vahana，就是印度教中“車輛”的意思。
空客位於矽谷的創新部門A3正在研發一種能夠垂直起飛和著陸的八鏇翼飛機，兩套傾斜翼各有四個電動引擎。機艙外觀類似於機車駕駛座，可容納一名乘客。重點是不需要跑道，也不需要飛行員！
因此，如果Vahana順利實施，它有望成為第一個獲得認證的用於載客和運送包裹的無人機。
該項目的執行長羅丹·利亞索夫（RodinLyasoff）在部落格上透露：“我們正在尋求以一種可預測且可控的方式開通市內航線，實現真正的垂直城市。”在文章中他還提到：
“我們相信，全自動化將使得我們能夠最大限度地減少人為錯誤，達到更高的安全性。我們的飛機將遵循預定的飛行路線，只會因為要避開障礙而產生細微的偏差。”
A3是空客今年開設的部門，位於加州的技術核心地帶聖何塞。空客為其投入了1.5億美元的啟動資金，同時也在尋求新的投資，以加速其研發。
空客預期將在2017年年底前完成一個全尺寸的原型，並在2020年時製作出實物。
共享飛機是指“共享飛機”的套用對於共享農業的發展有著巨大的促進和先導作用。共享農業是一種跨時代的變革，也是分享農業資源，減少浪費的有效途徑，這是現代化農業發展衍生出來的一種新的農業模式，共享農業中的共享飛機其實就是將農業從“平面式”向“立體式”發展，即利用各種農作物在生育過程中的“時間差”和“空間差”進行合理組裝，精細配套，組成各種類型的多功能、多層次、多途徑的高優生產系統。並且在實際運作中考慮到農業發展的市場化、科技化和生態化，以合理分配農業資源，助力“農業4.0”時代的到來。要共享就必須要精準、實時掌握每台機械的基礎數據、作業數據，而且要具有遠程調度和控制的能力，深圳彼邦智慧型軟體科技公司的“潤物”農業大數據系統就為“共享農業”提供了上述至關重要的技術支撐，同時該技術平台還可支持將“共享飛機”擴展到全面“共享農機”。
垂直起降名機
德國
垂直起降戰鬥機VJ101、垂直起降運輸機Dornier Do 31、垂直起降轟炸機VFWVAK 191b
法國
巴爾扎克V、幻影III-V
英國
英國的“鷂”式（Harrier）就是使用偏轉噴管方式的垂直起降飛機。它是由英國霍克·西德利公司於1966年研製成功的 “鷂式”戰鬥機，該機從1957年開始研製，這種飛機機身中部安裝有一台“飛馬”式推力轉向發動機（“飛馬”發動機結構圖），前後兩對可鏇轉噴口分別位於機身兩側，相對機身重心保持對稱。發動機將從進氣道吸入的空氣一部分通過前面的兩個可鏇轉噴口噴出，另一部分經過燃燒室和渦輪從後面的兩個可鏇轉噴口噴出，四個噴口噴出的氣流共同產生供飛機垂直起降、空中懸停和水平飛行的動力。
蘇俄
雅克-36和雅克141是使用升力發動機和偏轉噴口主發動機相結合的垂直起降飛機。飛機的兩台升力發動機位於座艙後的機身內，其進氣道在機身上部；主發動機裝在機身內，噴口在後機身兩側。當飛機垂直起飛時，主發動機的一對可鏇轉噴口從向後位置轉到向下位置，同時升力發動機工作，也是四束噴流提供了飛機的起飛升力。當飛機進入平飛狀態之後，主發動機轉至向後，升力發動機則停止工作，其進氣道關閉。
美國
X—35是美國最新研製的單座單發戰鬥機，由洛克希德公司研製生產，1999年首飛，如果能夠被美國軍方選中，該機將經過約10年的研製和發展計畫，以便成為美國空軍、海軍陸戰隊、海軍和英國皇家海軍各自所需的戰鬥機。該機長13.72米，翼展11米，空重10000—11000公斤，載油量6800— 7200公斤，最大載彈量7700公斤，最大起飛重量23000公斤，作戰半徑1100公里，動力裝置是普拉特·惠特尼公司的 F119—PW—100渦扇發動機。該機有空軍型、海軍型、陸戰隊型，其中X—35B戰鬥機是世界上第一架超音速垂直起降戰鬥機。
變遷
垂直起降
美國聯合攻擊機(JSF)的備選機型X-32和X-35除有一定隱身能力外，都可以“短距起飛、垂直著陸”。大家可能會奇怪，為什麼是“短距起飛,垂直著陸”而不乾脆研製“垂直起降”？事實上，這是經歷了幾十年的風風雨雨才總結出來的，不是人們不喜歡“垂直起飛”，而是以現在的技術水平來說，為此必須付出的代價實在太大，飛機是一種綜合平衡多方面照顧的產物，不能為某一特性而過分影響其它方面。 修建機場占地很大、勞民傷財，建造航空母艦要耗資天文數字，且自身是個大目標，擺脫大機場和大航母是有作戰飛機以來人們普遍的願望。20世紀50年代，研製垂直起降作戰飛機的要求正式提出了，各國先後試製了數十種垂直起降飛機，其中多數試飛失敗甚至機毀人亡。幾十年過去了，最終能夠批量生產使用的垂直起降作戰飛機只有三種：英國的“鷂”式，蘇聯的雅克-38和美國貝爾/波音公司的V-22軍用運輸機。
必須說明的是，利用鏇翼產生升力來達到垂直起降的飛行器——直升機，因受到鏇翼的限制，飛行速度很難超過400千米/小時，幾乎是不可能超過亞音速，無法用來與普通的固定翼戰鬥機相比，作戰飛機還是要有較大的固定機翼來產生機動動作時必須的升力，所以設計師們都得另想辦法使飛機產生垂直起降時的升力。
技術局限
使用垂直起降技術的飛機機動靈活，具有常規飛機無可比擬的優點，但同時也有許多重大的缺點。首先是航程短，由於要實現垂直起降，飛機的起飛重量只能是發動機推力的83%-85%，這就使飛機的有效載荷大大受到限制，影響了飛機的載油量和航程。同時，飛機垂直起飛時發動機工作在最大狀態，耗油量極大，也限制了飛機的作戰半徑。例如“鷂”式飛機的載重量為1060千克時，作戰半徑只有92公里。所以在實際使用中，“鷂”式飛機儘量使用短距起飛的方式，以延長飛機的航程。因此，垂直起落飛機又稱為垂直/短距起落飛機。另外，由於垂直起落飛機在實戰中，經常需要分散在野外，所以它的維護也非常的困難。
垂直/短距起降飛機也是海軍青睞的機種，因為艦船上的飛行甲板的長度總是有限的，垂直/短距起落技術就顯得尤為實用。裝備英國“皇家方舟”號航母的“海鷂 ”就是“鷂”式的海軍型。“海鷂”還使用了“斜曲面躍飛”的短距起落技術，通過在航母上安裝12度的斜甲板，可以讓飛機滑跑躍飛，再利用推力轉向，使飛機在推力不足的情況下仍能在空中穩定加速。
世界上服役的垂直起落飛機有英國的“鷂”式系列，美國的AV-8系列、前不久剛試飛成功不久的F-35以及俄羅斯的雅克36等等。俄羅斯還有另外一種編號為雅克141的超音速垂直起落飛機，但是由於沒有經費，並沒有進入工程發展。
垂直起降技術雖然不是一個新技術，而且存在一些重大弱點，但是它的優點的確使人無法割捨。美國正在發展新一代垂直/短距起降飛機（V/STOL）。隨著航空科技的發展，垂直起降技術必將進入一個新的發展高峰。
垂直起降飛機 