无人机如何精准抛投救生圈

固定翼航空器拖着一根线缆在目标地区上空盘旋，这一结构的动力学特性会使线缆另一端自然向盘旋圆心接近。当线缆末端触碰地面时，末端上的锚钉确保其固定在陆地上；或者线缆末端接触水面后，利用末端高阻尼材料使其在水中基本静止。当线缆的拉力重量比足够高、线缆末端重量足够大时，整个系统将保持动态稳定，使得机载的物品可沿线缆滑降至地面或水面。

如果要将此方法运用在固定翼无人机上，可以尝试将救生圈放于线缆末端，起飞前将线缆卷缩在机舱内，当飞抵目标水面上空开始盘旋后放开线缆，使末端逐渐接近水面。这一方法的缺点是在以无人机盘旋轨迹为圆底、线缆末端为顶点的倒圆锥形空间内，不能有任何障碍物，否则可能会缠住线缆，使抛投失败，甚至拉扯无人机导致坠机。

空中释放并自由下落

这类方式最早在军事领域被用于从固定翼战机中空投炸弹，具体可细分为水平空投、俯冲空投和跳跃空投等。

水平空投是指固定翼飞机在巡航高度保持与水面平行，在飞抵目标正上方之前，通过计算提前释放抛投物，使其沿着抛投轨迹自由下坠，最终落到预定目标位置。

如果无人机选用这一方式抛投救生圈，在实际执行时需要精确计算出固定翼无人机在巡航高度上的释放位置。被释放后救生圈的下落运动，可抽象为一个具有水平初速度的平抛运动，它在竖直方向上受重力和空气阻力，而水平方向上仅受空气阻力，因此可通过设计理论模型来计算下落时长和水平位移，并不断优化，从而推算出最佳释放位置。

俯冲空投即首先固定翼飞机从较大高度接近目标上空，随后边瞄准边以超过60°的角度向其俯冲，在释放抛投物后，固定翼飞机随即拉起机身飞离，而抛投物则以接近直线的轨迹下落至目标。

这一方式几乎将原本水平空投中的水平初速度减小为零，因此大大提高了精确度。这一方式会遇到的最大挑战是固定翼飞机从俯冲状态改出时要承受极大的过载，虽然无人机系统免除了飞行员在过载中晕厥的问题，但无人机机身仍要承受这些过载。目前民用固定翼无人机一般将最大俯仰角限制在35°左右，离实施俯冲空投还有较大的差距。

此外，无人机在这一方式下需要通过机载摄像机和图传瞄准遇险人员，而用于瞄准的时间受限于俯冲高度，如果在一次俯冲中未能及时瞄准，只能放弃本次俯冲空投，拉升复飞后尝试下一轮俯冲空投。

跳跃空投专用于在水面上实施抛投，它和降落伞低空抛投相似，只是去除了降落伞的缓冲。实施这种空投时，固定翼飞机需要提前下降至接近水面的高度，释放抛投物，由于具备一定的水平初速度，抛投物接触水面后会经历多次跳跃后停止。

这一方法面临的挑战与降落伞低空抛投相似，即在无预先计划的条件下，很难保证无人机从巡航高度能快速接近水面、抛投后能及时爬升而不坠毁。