上一篇算完了多旋翼的懸停續航，結尾留了一句欠帳：
沒有算前飛。 上面全部是懸停。定翼機和 VTOL 巡航時靠機翼產生升力，功率結構完全不同，續航可以到幾小時——那是另一篇的題目（機體形態那格）。
這篇還債。而且算完之後，台灣那一段比我預期的有料得多。
一、兩條完全不同的功率定律
多旋翼懸停時，全部的升力都靠推空氣：
P_hover = (m·g)^1.5 / sqrt(2·ρ·A) / (FM · η)定翼機平飛時，升力由機翼產生，推力只需要克服阻力。而阻力等於重量除以升阻比（L/D）：
P_cruise = (m·g / (L/D)) · v / (η_prop · η_elec)第一條是質量的 1.5 次方，第二條是質量的一次方。 而且第二條多了一個除數：升阻比。小型無人機的 L/D 大約在 8 到 16 之間。
同一台 5 公斤的機器、同一顆 2 公斤電池（206 Wh/kg 電池包、可用 85%，共 350 Wh）：
| 形態 | 條件 | 功率 | 滯空 | 航程 |
|---|---|---|---|---|
| 多旋翼 | 懸停，17 吋槳 | 512 W | 41 分 | 0（定點） |
| 多旋翼 | 15 m/s 前飛 | 約略相同 | 約 41 分 | 約 37 km |
| 定翼 | L/D 8，20 m/s | 192 W | 109 分 | 131 km |
| 定翼 | L/D 12，20 m/s | 128 W | 164 分 | 197 km |
| 定翼 | L/D 16，20 m/s | 96 W | 218 分 | 262 km |
四倍的功率差，四倍的滯空差，五倍的航程差。 同樣的重量、同樣的電池。
這不是「定翼機比較好」，是兩者在做完全不同的事。多旋翼付那 512 W 買的是「留在這一點上」，定翼機根本做不到這件事。
二、定翼機的航程跟飛多快無關
上面那張表有個容易滑過去的現象：L/D = 8 那三列，不管飛 15、20 還是 25 m/s，航程都是 131 公里。
不是巧合。把航程展開：
航程 = 速度 × 時間 = v × E / P
= v × E / [ (m·g/(L/D)) · v / η ]
= E · (L/D) · η / (m·g)速度 v 上下消掉了。 飛快一點，功率等比例上升、時間等比例下降，兩者相抵。
這是繼上一篇「最佳電池比例是 2/3」之後，這個系列第二個把所有參數消掉的結果。電動定翼機的航程只取決於四件事：帶多少能量、升阻比多好、推進效率多高、機器多重。飛多快完全不影響能飛多遠。
（誠實的但書：真實的 L/D 會隨速度變化，在某個速度附近有最大值，太慢或太快都會掉下來。所以實務上還是有一個最佳巡航速度。但在 L/D 大致持平的區間內，「飛快一點省時間、不省電量」這個結論是對的。）
三、VTOL 的代價不是轉換，是揹了兩套系統
VTOL 想要兩全其美：垂直起降不需要跑道，巡航時像定翼機一樣省電。代價在哪？
直覺會說是轉換時燒掉的能量。 算一下：上面那台 5 公斤機懸停要 512 W，假設起降轉換總共 60 秒，那是 8.5 Wh，佔 350 Wh 電池的 2.4%。可以忽略。
真正的代價是質量。 VTOL 必須同時揹一套旋翼系統（馬達、電變、槳）和一副機翼，結構重量比純定翼機高。同樣 5 公斤起飛重量、同樣 1.5 公斤酬載，假設 VTOL 的機體多 0.5 公斤：
| 形態 | 機體 | 電池 | 結果 |
|---|---|---|---|
| 純多旋翼 | 1.5 kg | 2.0 kg | 懸停 41 分 |
| 純定翼 | 1.5 kg | 2.0 kg | 巡航 164 分、197 km |
| VTOL | 2.0 kg | 1.5 kg | 巡航 123 分、148 km |
多出來的 0.5 公斤結構直接從電池那裡扣，於是航程掉 25%。
所以 VTOL 的正確理解不是「兩者兼得」，是用大約四分之一的航程換掉跑道。那筆交易划不划算完全取決於你有沒有跑道——在台灣的山區、離島、船艦上，那四分之一通常買得很值。
四、單旋翼直升機為什麼贏多旋翼：槳盤面積
同樣是懸停，直升機的續航明顯比多旋翼好。原因回到第一條式子的分母：sqrt(2ρA)。A 是槳盤面積，越大越省。
一台 25 公斤的機器，掛同樣 8 公斤電池：
| 構型 | 槳盤面積 | 懸停功率 | 滯空 |
|---|---|---|---|
| 四軸，24 吋槳 | 1.17 m² | 3815 W | 22 分 |
| 八軸，24 吋槳 | 2.33 m² | 2697 W | 31 分 |
| 四軸，30 吋槳 | 1.82 m² | 3052 W | 28 分 |
| 單旋翼，2.0 m | 3.14 m² | 2325 W | 36 分 |
| 單旋翼，2.5 m | 4.91 m² | 1860 W | 45 分 |
同樣的重量、同樣的電池，光是把四支小槳換成一支大旋翼，滯空就翻倍。
代價是機械複雜度：主旋翼要變距、要有尾旋翼抵消反扭力、傳動系統有一堆會磨損的零件。炸機解剖那篇拆的兩起運安會事故，失效點正好都在這裡——一次是主旋翼伺服器電系，一次是尾旋翼變距連桿斷裂。多旋翼沒有這些零件，因為它根本沒有那些機構。
續航和機械簡單度是一組取捨，而那兩份事故報告就是這個取捨的帳單。
五、台灣的續航階梯：從 AXH-E230RS 到 T-400，每一階都有國產機
寫這篇之前我以為台灣的無人機幾乎都是多旋翼。查完發現不是——這條階梯上每一階都有國產機型，而且爬升的方式正好對應上面算出來的兩個變數：槳盤面積和能源種類。
| 機型 | 廠商 | 構型 | 起飛重量 | 滯空 | 航程／控距 |
|---|---|---|---|---|---|
| （一般電動四軸） | — | 多旋翼 | — | 約 40 分 | 短 |
| AXH-E230RS | 田屋科技 | 電動單旋翼直升機 | 逾 25 kg | 約 60 分 | 控制距離約 30 km |
| DRAGONFLY | 藏識科技 | 電動雙軸傾轉旋翼 | 13 kg | 1.8 小時 | 航程 150 km |
| 燃料電池雙軸直升機 | 工研院 | 氫燃料電池 | 63 kg | 2 小時 | — |
| 燃料電池輕型直升機 | 工研院 × 田屋科技 | 氫燃料電池 | 24.9 kg | 3 小時 | — |
| T-400 | 雷虎科技 | Rotax 912 內燃機 | 180 kg | 6 小時 | 控制距離 250 km |
（AXH-E230RS 的「逾 25 kg」是推論不是查到的規格——它出現在運安會的事故統計裡，而那個統計的門檻就是「最大起飛重量逾二十五公斤」。電動機型的其餘數字取自製造商公布資料；燃料電池與 T-400 的數字取自經濟部產業技術司的展覽報導，資料來源標註為工研院 ITIS 研究團隊 2023 年 9 月，是當時的快照。）
三件事值得單獨講。
第一，DRAGONFLY 驗證了上一節的模型。 我算 5 公斤 VTOL 的航程是 148 公里，藏識科技這台 13 公斤的實機標的是 150 公里。量級對得上，而且它的做法正是傾轉旋翼——起降時螺旋槳朝上，到高度後轉向前方變成巡航動力。
第二，燃料電池買到的是三倍。 上一篇說「沒有碰氫燃料電池」，這裡有答案了：同樣 25 公斤級，電動單旋翼直升機約 60 分鐘，換成燃料電池是 3 小時。工研院也做了實際的長程驗證——馬公到望安來回 34 公里（酬載 6.6 公斤）、送物資到海拔 3,200 公尺的新達山屋、台南到東吉嶼來回 88 公里跨海。
第三，內燃機那一階是不同的物理。 雷虎 T-400 用的是奧地利 Rotax 912 航空發動機，主旋翼直徑 4.4 公尺，滯空 6 小時。汽油的能量密度大約是鋰電池的四十倍，即使引擎效率只有三成，剩下的還是遠勝電池。續航要跨到「小時」這個量級，換的是能源不是電池。（雷虎正是財報那篇拆過公開財報的那家。）
六、24.9 公斤這個數字
工研院跟田屋科技合作那台燃料電池輕型直升機，最大起飛重量標的是 24.9 公斤。
規格表那篇寫過廠商會把重量壓在 249 公克、1.99 公斤，因為 250 公克和 2 公斤各是一道法律門檻。24.9 公斤是同一種行為壓在 25 公斤那道門檻下——逾 25 公斤要做實體檢驗，也才會進運安會的事故統計。
這件事本身不是問題，反而說明制度在起作用：法規門檻真的會反過來塑造機器的設計參數，而且連工研院的研發平台都會照著設計。差 0.1 公斤，適用的檢驗程序完全不同。
七、那為什麼台灣的應用幾乎都是多旋翼
物理上定翼機的覆蓋效率高五倍，但這個系列拆過的台灣應用——農噴、巡檢、救災、物流——用的幾乎全是旋翼類。兩個原因，而且都不是「偏好」。
第一，任務形狀決定形態。 定翼機的優勢是「大面積覆蓋」，而台灣這些應用的形狀是「到某個點上停住」：橋梁要定點拍、電塔要繞著看、農田要低速噴、山域要在樹林間穿梭、離島配送是幾公里的短跳。沒有一項是「掃過 200 平方公里的開闊地」——那是定翼機真正贏的場景，而台灣的地形和應用結構天然少這種任務。
第二，法規把定翼機的優勢吃掉了。 定翼機存在的意義是 197 公里的航程，但BVLOS 那篇的結論是台灣沒有視距外框架，真正的長程飛行只能走逐案申請。你飛不了 197 公里，那 197 公里的能力就不值錢。 而多旋翼的「定點停住」在視距內完全發揮得出來——這正是巡檢那篇說的，它繞開了 BVLOS，因為它的工作本來就可以分段。
所以「台灣多旋翼多」不是技術落後的證據，是任務結構加法規結構的合理結果。 而燃料電池與內燃機那兩階之所以主要出現在研發平台和國防型號上，也是同一個道理：那些能力的買家是公部門與國防，不是民間應用。
這篇沒有回答的
- 沒有算爬升與抗風。 上面全部是水平巡航或定點懸停。爬升到 3,000 公尺、或在 6 級風裡維持位置，功率結構都不一樣，而台灣的山區與海邊任務兩者都會遇到。
- 沒有查各機型的實測條件。 上面引的滯空與航程數字都是製造商或研究單位公布值，上一篇才剛示範過「最大飛行時間」的小字可以差很多。沒有測試條件就不能互相比較，我沒有這些機型的小字。
- 沒有處理成本。 燃料電池與內燃機買到的滯空是真的，但單價、維護、加氫或加油的後勤完全沒算。三小時的滯空如果配上找不到氫氣的現場，那三小時是紙上的。
- 沒有碰繫留式。 拉一條電源線上去可以飛很久，那是第五種答案，代價是完全不能移動。
參考資料
計算
懸停功率 P = (m·g)^1.5 / sqrt(2ρA) / (FM·η)，巡航功率 P = (m·g/(L/D))·v / (η_prop·η_elec)，ρ = 1.225 kg/m³。參數：FM 0.70、馬達電變效率 0.80–0.85、螺旋槳效率 0.75、L/D 取 8／12／16 三檔；電池包 206 Wh/kg、可用 85%。航程對速度的無關性由 R = E·(L/D)·η/(m·g) 直接得出。
一手：機型規格
- AXH-E230RS 無人直升機 — 維基百科（田屋科技 AVIX Tech，單主旋翼加尾旋翼、電動無刷馬達；條目引述製造商公布資料：最大通訊控制距離約 30 公里、巡航速度約 85 km/h、最大外掛酬載約 4.6 公斤、最長滯空約 60 分鐘、可於蒲福風力 6 級以下作業）
- 經濟部產業技術司 — 科技新知（無人飛行載具）（工研院燃料電池雙軸直升機 63 kg／酬載 10 kg／2 小時；與田屋科技合作的燃料電池輕型直升機 24.9 kg／酬載 5 kg／3 小時；驗證飛行：馬公–望安來回 34 公里、新達山屋 3,200 公尺、台南–東吉嶼來回 88 公里；藏識科技 DRAGONFLY 雙軸傾轉旋翼翼展 1.5 公尺／13 kg／航程 150 公里／滯空 1.8 小時；雷虎科技 T-400 主旋翼直徑 4.4 公尺／Rotax 912／180 kg／控制距離 250 公里／滯空 6 小時。資料來源標註為工研院 ITIS 研究團隊 2023 年 9 月）
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