对于固定翼工业无人机，航时和航程是最重要的飞行性能指标。航程远表示飞机活动范围大，使用区域受限少；航时久表示飞机留空时间长，单架次获得信息更多。航拍测绘、森林防护、巡逻侦察及运输等作业，均对无人机的航时和航程要求较高，以期减小出动架次，提高作业效率。

对于固定翼无人机最重要的性能指标――航程和航时，我们又知道多少呢？本文就和大家一起探讨固定翼无人机航程航时的那些事儿。

☆航程航时定义知几何

固定翼无人机的航程是指无人机携带有效装载，在标准大气和无风（平静大气）情况下，沿着预定航线飞行，耗尽其可用燃料或可用电量所经过的水平距离，航程一般用R表示。

航时是指与航程同样大气条件下，耗尽可用燃料或可用电量所能持续飞行的时间，一般用t表示。

无人机沿预定航线飞行，一般包括上升、巡航和下滑三个阶段，如图1所示。因此航程和航时应是三段分别的航程和航时的总和。即：

R=R₁+R₂+R₃

t=t₁+t₂+t₃

图1  航程和航时的示意

航程和航时合称为无人机的续航性能，主要研究无人机能够飞多远、飞多久的问题。

一般，对于大型无人机来说爬升和下降段的航程和航时只占航程和航时的10%左右；而对于小型无人机，一般爬升率较小，要在较高的高度飞行，爬升所需时间较多，爬升段所占航时的比重将增加。

应注意的是，航程和航时是在标准大气和无风（平静大气）这一基准环境下定义的。简单说，所谓标准大气就是相对湿度为0，海平面大气温度为15℃，气压为101325Pa，空气密度为1.225kg/m3所对应的大气环境。

不同大气环境，无人机的续航性能不同。就好比汽车，加满一箱油的续航里程，是需要在给定路况来测定的。高速路和乡村道路测出的续航里程和续航时间肯定是不一样的。

那对于无人机，哪些因素会影响续航性能呢？下面我们一起系统的梳理一下。

☆航程航时影响因素有多少

首先影响无人机续航性能的是飞机的设计参数，主要包括飞机的升阻特性、发动机的性能、电池的容量、螺旋桨的气动特性、飞机结构重量等等。这些影响因素，在无人机出厂之前已经确定了，已经无法更改。而对于无人机飞手或者使用无人机作业人员来说，更关心的是飞行中的外部影响因素或可变影响因素对无人机续航性能的影响。这些因素也是我们讨论的重点。

一架完成设计定型的无人机，其续航性能受到的外部影响因素和可变影响因素主要包括：任务载荷重量和能耗、飞行速度和高度、大气温度和湿度、飞行中机动动作、风及电池寿命等。

任务载荷重量和能耗

任务载荷重量越大，无人机飞行重量增加，导致飞机稳定平飞时所需升力增加，进而阻力增加 （如图2），使发动机或电池的功耗增加，降低了飞机的续航性能。有数据显示，重量增加20%，无人机航程和航时分别减小26%、19%；重量减轻对航程和航时均有利，重量减轻20%，航程和航时分别增加45%、29%。

图2 升阻极曲线

现在无人机根据任务需求的不同，可以搭载不同的任务载荷如相机、激光雷达等等，不同的任务载荷，能耗也不同，任务载荷的能耗需求占用了无人机用于飞行的油量或电量。因此，任务载荷的能耗大，无人机的续航性能会下降，反之亦然。

飞行高度和速度

飞行高度（Hp）和速度主要对无人机的发动机性能和升阻特性影响较大，从而影响无人机的续航性能。但是，飞行高度和速度对于装备燃油发动机和电动发动机的无人机影响有所差异。

图3 某燃油发动机小时油耗

图4 某型油动无人机航时

图5 某型油动无人机航程

图3给出某型油动无人机发动机小时油耗随高度、速度的变化曲线。可见，对于装备燃油发动机的无人机，其小时油耗随着高度的增加而减小（随着高度增加，为保持飞机平飞，飞机的真空速会略有增加），随着速度的增加而增加。无人机的航时随着高度的增加而增加；随着速度的增加而减小（如图4）。发动机的小时耗油率最低，飞行时间最长的速度点称为久航速度。航程随着飞行高度的增加而增加，随着速度的增加呈抛物线状，会有一个航程最大的速度点，称为远航速度，如图5。

对于电动无人机，发动机的性能受高度和速度的影响较小，飞机续航性能变化主要是因为随飞行高度速度的变化，飞机的升阻特性变化较大，导致飞机不同高度、不同速度稳定平飞时的平飞需用推力和定距螺旋桨的工作状态不同，进而导致电动机的功耗不同，最终影响飞机的航程和航时。