多旋翼无人机(具有三个及以上旋翼的无人驾驶航空器)

多旋翼无人机（Multi-rotor UAV），指具有三个及以上旋翼，能够垂直起降、自由悬停的无人机。分为半自主控制方式和全自主控制方式。已广泛应用于民用、商用、军事领域，包括影视航拍、物流配送、安防监控、农业生产、灾害救援等场景。

早期，多旋翼无人机受困于发动机性能，难以实现长时间稳定飞行。且在速度、载荷和续航等方面难以匹敌传统固定翼飞机，发展一度停滞。20世纪90年代后，随着微机电系统（MEMS）研究的成熟，惯性导航系统被开发运用，多旋翼飞行器的自动控制成为现实。2005年，稳定的多旋翼自动控制器问世。此后，美、德、法、中等国家陆续研发出各类多旋翼无人机。例如法国Parrot公司2010年推出的消费级AR.Drone四旋翼玩具，开启了多旋翼消费的新时代。以及2012年深圳市大疆创新科技有限公司推出的小精灵Phantom一体机。同时，传感器、通信、电池等配套技术的提升，也进一步促进了多旋翼无人机发展。

各国发展上，美国国防部已在测试使用四旋翼式蜂鸟无人机配合固定翼战术喷气式飞机执行精确空对地打击的可行性。俄罗斯将多旋翼无人机应用于军事前线。2024年8月，全球首款百公里级氢动力长航程多旋翼无人机“天目山一号”，已成功在浙江省杭州市实现首飞。2025年12月，西湖大学智能无人系统实验室的一项科研成果在全球首次攻克了两架无人机近距离叠飞的难题。

发展历史

沉寂期

多旋翼无人机指飞行时凭借三个及以上旋翼，依靠空气的反作用力获得支撑，能够垂直起降、自由悬停的无人驾驶航空器。20世纪20年代，E.Oemichen设计了第一个四旋翼飞机原型，但以失败告终。此后的很长时间，多旋翼无人机都难以实现长时间稳定飞行，其原因主要在于极差的发动机性能。直到1956年，M.K.Adman设计的四旋翼飞行器Convertawings Model A试飞成功。该架飞机重达1吨，依靠两个90马力的发动机实现悬停和机动，对飞机的控制不再需要垂直于主旋翼的螺旋桨，而是通过改变主旋翼的推力来实现。然而，由于操作这架飞机的工作量繁重，且在速度、载荷和续航等方面难以匹敌传统固定翼飞机，因此被迫叫停。

复苏期

进入20世纪90年代，随着微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical System）研究的成熟，惯性导航系统被开发运用，使得多旋翼飞行器的自动控制成为现实。但由于计算能力限制，对MEMS的去噪算法难以有效应用，直到2005年，真正稳定的多旋翼自动控制器才问世。此外，由于四旋翼飞行器的概念与军事试验渐行渐远，它开始以独特的方式通过遥控玩具市场进入消费领域。

起步期

2004年，美国Spectrolutions公司在推出Draganflyer四旋翼飞机，并于两年后推出其搭载稳定航拍系统的版本。

2005年10月，德国Microdrones GmbH公司成立。作为垂直起降四旋翼式蜂鸟无人机系统开发商，该公司于2006年、2010年推出的两款MD4系列旋翼无人机，系统开创了全球电动四旋翼无人机在专业领域应用的先河。2009年，美国3D Robotics公司成立，主要经营DIY遥控无人机相关零部件，于2014年推出3DR-X8+型无人机产品。2010年，法国Parrot公司推出消费级的AR.Drone四旋翼玩具，开启了多旋翼消费的新时代。AR.Drone采用光流技术辅助测量无人机的运动状态，从而实现在室内悬停。该型飞机还开放了API接口可以用于科研和二次开发。

2012年初，深圳市大疆创新科技有限公司推出价格亲民的小精灵Phantom一体机。相比AR.Drone四旋翼飞行器，Phantom具备一定的抗风性能、定位功能和载重能力，还可搭载小型相机，一经推出便迅速走红。同时，MEMS惯性传感器的大规模兴起，WiFi等通信技术的覆盖，电池续航的提升，高像素摄像头的成本下降，都促进了多旋翼无人机更进一步发展。

爆发期

2013年开始，学术界对多旋翼无人机的研究热情日渐高涨，研究成果呈井喷趋势。主要包括无人机非线性控制、无人机避障和轨迹规划、异构无人机等方向。除了四旋翼式蜂鸟无人机，其他构型的无人机也逐渐被设计出来。其中包括苏黎世联邦理工学院（ETH 苏黎世）研发的对称8旋翼无人机Omnicopter。

系统组成

旋翼构型

多旋翼无人机螺旋桨的数量视功能而定。仅就飞行器本身的特点而言，螺旋桨少则更轻、更快、更经济，螺旋桨多则更重、更稳，更昂贵。其中四旋翼最普遍，结构简单、控制灵活，适合航拍、娱乐、教学使用，六旋翼载重更大，风中更稳，适合专业摄影、农业植保，八旋翼甚至更多旋翼重载更强、冗余度更高。

控制系统

多旋翼无人机分为半自主控制方式和全自主控制方式。半自主控制方式是指自动驾驶仪的控制算法能够保持多旋翼飞行器的姿态稳定（或定点）等，但飞行器还是需要通过人员遥控操纵。全自主控制方式是指自动驾驶仪的控制算法能够完成多旋翼飞行器航路点到航路点的位置控制以及自动起降等。

动力技术

多旋翼无人机通常以电力驱动，续航时间受电池技术、负载重量及飞行条件等因素影响。2015年，美国初创公司Top Flight Technologies开发出混合动力六旋翼无人机。仅需要1加仑(约合3.78升)汽油便可以飞行两个半小时(可飞行约160公里)，最高负重达20磅(约合9公斤)。此外，Skysapience公司的Hoverlite采用地面供电，通过电缆将电能输送给多旋翼。此外，部分前沿技术已突破传统电池限制，采用氢燃料电池的机型通过新型能源方案实现了3-5小时续航，但该技术目前主要应用于特殊工业场景，尚未成为行业通用标准。

应用领域

多旋翼无人机可以完成复杂的空中飞行任务和搭载各种负载任务，被看作是“空中机器人”，其已广泛应用于民用、商用领域，包括影视航拍、物流配送、安防监控、农业生产、灾害救援等场景。其中在军事领域，小型、廉价的四旋翼式蜂鸟无人机在2022俄乌冲突中已被证明极具杀伤力，其凭借垂直起降能力的灵活性，可为常规火炮打击指引目标，或直接作为攻击武器使用。

反制措施

由于多旋翼无人机属于典型的“低慢小”目标，飞行高度低，处于传统对空探测雷达的盲区；而且它们的飞行速度慢、行踪飘忽不定，很容易被针对大型空中目标的防空雷达忽视。为了应对这类无人机的威胁，各国都纷纷推出针对性的低空探测雷达，其往往选择灵敏度更高的无线电频段，同时优化算法，将小微型无人机从其他目标形成的回波和地杂波里区分出来，从而确保更好的探测效果。

各国情况

俄罗斯

2023年6月，俄罗斯联邦武装力量测试通过了一款名为RUD-250的轻型察打一体多旋翼无人机。其依靠电力驱动，最大负载1.5千克，能够挂载简单的侦查通信载荷以及弹药。

2024年12月，俄罗斯一种新型货运无人机已在特别军事行动区接受测试。该机是一种四旋翼飞行器，有两种类型的机架，可装载不同尺寸的货物。最多可携带20公斤有效载荷，用于空运弹药、补给和其他必要物资。负载的时速可达60至70公里。

美国

美国国防部已在测试使用四旋翼式蜂鸟无人机配合固定翼战术喷气式飞机执行精确空对地打击的可行性。2025年7月23日，美国高性能无人机工厂公司（表演 Drone Works，PDW）宣布，该公司成功演示了其C100多旋翼无人机为F-35A战斗机提供精确打击照射导引的能力。在联合火力集成演示中，该公司的C100配装了意大利莱昂纳多航空公司公司的“斯泰格-5”（STAG5）激光目标指示器，成功将美空军F-35A飞机投射的4枚GBU-27/28激光制导侵彻炸弹12激光制导炸弹惰性弹导引到预定目标。

德国

截至2013年，德国Microdrones GmbH公司的md4系列四旋翼式蜂鸟无人机系统全球销售数量已经超过1000套，客户遍及警察、消防、军队、测绘学、地质、考古、影视、环保、监控等多个专业领域。

中国

截至2018年，中国有近200家民用无人机生产企业，其中大多数使用大疆创新、零度智控等公司的系统平台，近95%的上述企业主要从事组装业务。市场份额方面，大疆占据52%的份额，零度智控和派诺特公司分列二三位。

2024年1月，北京航空航天大学在《IEEE机器人学汇刊》发表研究成果，解决四旋翼式蜂鸟无人机部分螺旋桨故障时的安全飞行控制难题。8月，天目山实验室表示，全球首款百公里级氢动力长航程多旋翼无人机“天目山一号”，已成功在浙江省杭州市实现首飞。

2025年12月，西湖大学智能无人系统实验室的一项科研成果在全球首次攻克了两架无人机近距离叠飞的难题。此外，位于上方的飞机还能伸出操作手，抓取下方飞机搭载的工具，抓取的操作精度达到亚厘米。这也是中国的多旋翼无人机相关技术第一次登上科学期刊《自然》杂志。

其他国家

2020年3月，一架由土耳其军事科技公司STM生产的“Kargu-2”型无人机在未接到任何指令情况下，袭击了利比亚“国民军”阵营正在撤退的士兵。作为一种多旋翼无人机，“Kargu-2”外形较为简单，体重较轻，续航时间也较短，但它可携带3种不同弹头，分别用来打击人员、轻型车辆、建筑物、掩体以及部分装甲目标。

2022年9月，第4届阿塞拜疆国际防务展（ADEX-2022）在阿塞拜疆巴库展览中心开幕。阿塞拜疆防务公司在第4届阿塞拜疆国际防务展（ADEX-2022）推出一系列多旋翼无人机，其中包括一款“敢死队”攻击无人机。该型无人机可携带两枚10千克弹药和一把7.62毫米机关枪，具备一定突防能力，会在2025年列装部队。另外，该系列多旋翼无人机还包括一款运输无人机，可携带高达450千克的有效载荷。

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