無(wú)人機(jī)時(shí)代來(lái)臨：工業(yè)級(jí)無(wú)人直升機(jī)飛發(fā)一體實(shí)現(xiàn)自主國(guó)產(chǎn)化

2018年11月6日，第十二屆中國(guó)國(guó)際航空航天博覽會(huì)在珠海開(kāi)幕。作為世界五大最具國(guó)際影響力的航展之一，珠海航展也見(jiàn)證了中國(guó)無(wú)人機(jī)行業(yè)的發(fā)展。

從歷史來(lái)看，我國(guó)無(wú)人機(jī)經(jīng)歷了從軍用轉(zhuǎn)向民用的歷程，上世紀(jì)80年代，我國(guó)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)從軍用實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目中誕生，隨著飛控技術(shù)開(kāi)源且不斷迭代，以及鋰電池成為較高安全性動(dòng)力系統(tǒng)的選擇，2015年以來(lái)我國(guó)民用無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)飛速發(fā)展，在消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)，全球領(lǐng)先。我國(guó)無(wú)人機(jī)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。

而另一方面，無(wú)人機(jī)工業(yè)級(jí)應(yīng)用則開(kāi)放了更多可能性，在農(nóng)業(yè)、電力、通信、氣象、農(nóng)林、海洋、勘探、影視、執(zhí)法、救援、快遞等民用領(lǐng)域都有極大商業(yè)價(jià)值和發(fā)展?jié)摿?。不少企業(yè)也意識(shí)到了這片藍(lán)海的廣闊，但由于技術(shù)壁壘、核心技術(shù)瓶頸、可靠性驗(yàn)證時(shí)間處于積累階段等因素，目前我國(guó)民用工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)領(lǐng)域依然處于起步階段。

今年航展會(huì)中，我國(guó)民用工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)開(kāi)始嶄露頭角，提供了先“民”后“軍”的發(fā)展新思路。

1.我國(guó)工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)時(shí)代來(lái)臨

從技術(shù)角度區(qū)分，無(wú)人機(jī)可分為多軸（多旋翼）無(wú)人機(jī)、固定翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升機(jī)和特殊構(gòu)型無(wú)人機(jī)四類(lèi)。

據(jù)資料顯示，多旋翼無(wú)人機(jī)是消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)的主流平臺(tái)；固定翼無(wú)人機(jī)是軍用和多數(shù)民用級(jí)無(wú)人機(jī)的主流平臺(tái)，其技術(shù)特點(diǎn)為續(xù)航能力強(qiáng)、飛行半徑大、巡航速度快、負(fù)載能力強(qiáng)，但起降要求高且無(wú)法定點(diǎn)懸停；無(wú)人直升機(jī)是軍民兩用的飛行平臺(tái)，適用于需垂直起降和自由懸停的應(yīng)用場(chǎng)所，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；特殊構(gòu)型無(wú)人機(jī)兼具固定翼和旋翼的特性。

也正是由于技術(shù)特點(diǎn)，工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)尤其是能夠垂直起降和自由懸停的無(wú)人直升機(jī)，有著極其豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，可以深入應(yīng)用于農(nóng)林植保、電力巡線(xiàn)、石油管道巡檢、國(guó)土測(cè)繪、海洋監(jiān)測(cè)、氣象探測(cè)、人工降雨、航空遙感、搶險(xiǎn)救災(zāi)、環(huán)保監(jiān)測(cè)、森林防火、警用巡邏、交通監(jiān)控、物流快遞、醫(yī)療救護(hù)、地質(zhì)勘探、海洋遙感、新聞報(bào)道、野生動(dòng)物保護(hù)等諸多行業(yè)場(chǎng)景。

2017年12月，工信部印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)和規(guī)范民用無(wú)人機(jī)制造業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，其中指出，到2020年，我國(guó)民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，產(chǎn)值達(dá)到億元，年均增速40%以上。

民用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)集成、自主飛行、智能避障、高精定位能力不斷突破，續(xù)航能力、安全性能有效提升。消費(fèi)類(lèi)無(wú)人機(jī)技術(shù)保持國(guó)際領(lǐng)先，行業(yè)應(yīng)用類(lèi)無(wú)人機(jī)技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；保持消費(fèi)類(lèi)無(wú)人機(jī)企業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，培育一批行業(yè)應(yīng)用類(lèi)無(wú)人機(jī)國(guó)際知名企業(yè)，形成2-5家掌握核心技術(shù)、具備世界級(jí)影響力的領(lǐng)先企業(yè)。

到2025年，民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)值達(dá)到1800億元,年均增速25%以上。產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平、企業(yè)實(shí)力持續(xù)保持國(guó)際領(lǐng)先勢(shì)頭，建立健全民用無(wú)人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)認(rèn)證體系及產(chǎn)業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)民用無(wú)人機(jī)安全可控和良性健康發(fā)展。

2.發(fā)展桎梏如何破除

面對(duì)著巨大的市場(chǎng)，早在2014至2015年間，便有不少企業(yè)投入工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)的研發(fā)中。而現(xiàn)如今，依舊定期進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試、產(chǎn)品迭代的公司寥寥無(wú)幾。背后的桎梏就在于核心技術(shù)瓶頸。

以無(wú)人直升機(jī)來(lái)說(shuō)，與其他工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)一樣，其技術(shù)痛點(diǎn)也集中在動(dòng)力、控制、續(xù)航、載重、穩(wěn)定性、作業(yè)半徑等方面。動(dòng)力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、旋翼系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求非常高，起步較晚加之國(guó)際技術(shù)封鎖與壁壘導(dǎo)致了發(fā)展瓶頸。

其中最核心的問(wèn)題就是動(dòng)力系統(tǒng)，業(yè)內(nèi)人士稱(chēng)，工業(yè)級(jí)無(wú)人直升機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)問(wèn)題在于發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)難度。不同于主流消費(fèi)無(wú)人機(jī)對(duì)于續(xù)航能力要求不高，可以使用電力系統(tǒng)，在目前電池續(xù)航能力尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模突破前，載重級(jí)無(wú)人直升機(jī)需要燃油動(dòng)力系統(tǒng)。以一噸以下重量級(jí)飛行器來(lái)說(shuō)，目前活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)最通用也最適合，但目前我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)較為短板，主要依賴(lài)進(jìn)口。

另一方面，飛控要求也相應(yīng)變高。由于電池在運(yùn)行過(guò)程中并不產(chǎn)生震動(dòng)，飛控易于實(shí)現(xiàn)；然而工業(yè)級(jí)無(wú)人直升機(jī)面臨的一大問(wèn)題就是震動(dòng)，這對(duì)最底層的飛行控制與導(dǎo)航算法提出了極致要求。同時(shí)，與電動(dòng)無(wú)人機(jī)的飛控開(kāi)放式、組件社會(huì)化相比，研發(fā)載重級(jí)無(wú)人機(jī)的企業(yè)面對(duì)的是技術(shù)封鎖，不論是仿制還是直接購(gòu)買(mǎi)國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)都面臨“黑匣子”問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)正向研發(fā)。

由于核心技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自主可控，工業(yè)級(jí)無(wú)人直升機(jī)便無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這也是眾多企業(yè)黯淡離場(chǎng)的主要原因。不論是農(nóng)業(yè)植保、巡線(xiàn)巡檢、森林防火、公共安全，還是物流領(lǐng)域，應(yīng)用領(lǐng)域及任務(wù)需求不同，就要求無(wú)人直升機(jī)平臺(tái)做不同的適應(yīng)性調(diào)整，即所謂“定制化”，只有擺脫技術(shù)依賴(lài)，實(shí)現(xiàn)自主可控，才是產(chǎn)業(yè)化破壁之道。

3.先“民”后“軍”，隆鑫通用無(wú)人直升機(jī)的發(fā)展思路

本屆航展會(huì)10號(hào)展區(qū)里，珠海隆華攜具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的xv-2無(wú)人植保機(jī)、xv-3大載重多用途無(wú)人直升機(jī)、xv-5長(zhǎng)航時(shí)多用途無(wú)人直升機(jī)亮相現(xiàn)場(chǎng)。

為治療無(wú)人直升機(jī)的“心臟病”，直升機(jī)領(lǐng)域領(lǐng)頭人清華大學(xué)航天航空學(xué)院無(wú)人機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室王浩文教授，找到了在摩托車(chē)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域內(nèi)做到極致的隆鑫通用。2014年11月5日，隆鑫通用與王浩文、力合創(chuàng)投及珠海清華科技園合作成立珠海隆華，隆鑫“心臟”與清華的“大腦”和“翅膀”開(kāi)始合力探索無(wú)人直升機(jī)的國(guó)產(chǎn)之路。

短短4年，研發(fā)成果已經(jīng)揭開(kāi)國(guó)產(chǎn)民用無(wú)人直升機(jī)飛躍發(fā)展的帷幕。

據(jù)了解，主要應(yīng)用于農(nóng)林植保服務(wù)的xv-2，是目前全球載藥量最大的專(zhuān)業(yè)植保無(wú)人直升機(jī)，截至今年9月，已實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)34架，并在黑龍江、新疆、內(nèi)蒙古等地累計(jì)噴灑面積超過(guò)5萬(wàn)畝次，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間已超過(guò)上千小時(shí)。

xv-3大載重多用途無(wú)人直升機(jī)解決了“心臟病”問(wèn)題、全機(jī)國(guó)產(chǎn)化與保障難題，已在海拔4120米的青海高原地區(qū)完成無(wú)地效懸停性能試驗(yàn)。作為開(kāi)放性載機(jī)平臺(tái)，針對(duì)不同任務(wù)需求和大任務(wù)載荷，在起飛場(chǎng)地受限的環(huán)境下完成復(fù)雜的飛行任務(wù)，主要用于公用安全管理、反恐維穩(wěn)、救援預(yù)警、森林消防等領(lǐng)域。

今年新亮相的xv-5于近日完成了無(wú)地效懸停滯空時(shí)長(zhǎng)4小時(shí)50分鐘的測(cè)試，是國(guó)內(nèi)目前最有競(jìng)爭(zhēng)力的長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人直升機(jī)之一，可以廣泛應(yīng)用于偵查、巡檢巡線(xiàn)、環(huán)境探測(cè)、地勘測(cè)繪、通訊中繼等領(lǐng)域。不論是無(wú)地效懸停高度還是航時(shí)，目前在國(guó)內(nèi)外同級(jí)別無(wú)人直升機(jī)中尚未發(fā)現(xiàn)有超過(guò)此兩項(xiàng)紀(jì)錄的公開(kāi)飛行試驗(yàn)報(bào)道。

成果背后是自主研發(fā)技術(shù)的支持。據(jù)公司介紹，目前該系列無(wú)人直升機(jī)不僅解決了“心臟病”問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)活塞式航空汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口替代，并進(jìn)行了燃油電力混動(dòng)設(shè)計(jì)。同時(shí)，整體設(shè)計(jì)理念為飛發(fā)一體，公司產(chǎn)品并無(wú)原型機(jī)，實(shí)現(xiàn)了從發(fā)動(dòng)機(jī)、旋翼系統(tǒng)、飛控、組合導(dǎo)航系統(tǒng)的自主研發(fā)與全國(guó)產(chǎn)化。

全國(guó)產(chǎn)化正向研發(fā)也恰恰為公司產(chǎn)品從民用領(lǐng)域進(jìn)入軍用領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，xv-3與xv-5型無(wú)人直升機(jī)均加載了實(shí)彈1:1模型。據(jù)了解，xv-3型大載重多用途無(wú)人直升機(jī)在我國(guó)西北某試驗(yàn)靶場(chǎng)參加了某單位的某型空地導(dǎo)彈系統(tǒng)發(fā)射測(cè)試，成功實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)彈空中發(fā)射。

據(jù)公司人員介紹，隆鑫通用首先通過(guò)xv-2型無(wú)人機(jī)進(jìn)入植保市場(chǎng)的原因除了因?yàn)槭袌?chǎng)剛性需求外，一方面是通過(guò)特定環(huán)境的使用拓展市場(chǎng)，驗(yàn)證飛機(jī)的可靠性；另一方面，技術(shù)積累和沉淀為后續(xù)xv-3及xv-5等產(chǎn)品奠定良好的平臺(tái)基礎(chǔ)。與軍品的長(zhǎng)驗(yàn)證周期相比，先“民”后“軍”不僅能加速產(chǎn)品商業(yè)化過(guò)程，同時(shí)與市場(chǎng)之間的磨合探索也大大提高了整個(gè)平臺(tái)的安全性、成熟性、穩(wěn)定性，大大縮減了實(shí)現(xiàn)“飛得更高、更遠(yuǎn)、更久”目標(biāo)全實(shí)現(xiàn)的可靠驗(yàn)證時(shí)間。

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