無人機(jī)時(shí)代來臨：工業(yè)級無人直升機(jī)飛發(fā)一體實(shí)現(xiàn)自主國產(chǎn)化

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

從歷史來看，我國無人機(jī)經(jīng)歷了從軍用轉(zhuǎn)向民用的歷程，上世紀(jì)80年代，我國無人機(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年以來我國民用無人機(jī)實(shí)現(xiàn)飛速發(fā)展，在消費(fèi)級無人機(jī)領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)彎道超車，全球領(lǐng)先。我國無人機(jī)時(shí)代已經(jīng)來臨。

而另一方面，無人機(jī)工業(yè)級應(yīng)用則開放了更多可能性，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Α２簧倨髽I(yè)也意識到了這片藍(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，目前我國民用工業(yè)級無人機(jī)領(lǐng)域依然處于起步階段。

今年航展會(huì)中，我國民用工業(yè)級無人機(jī)開始嶄露頭角，提供了先“民”后“軍”的發(fā)展新思路。

1.我國工業(yè)級無人機(jī)時(shí)代來臨

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

據(jù)資料顯示，多旋翼無人機(jī)是消費(fèi)級無人機(jī)的主流平臺；固定翼無人機(jī)是軍用和多數(shù)民用級無人機(jī)的主流平臺，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)，但起降要求高且無法定點(diǎn)懸停；無人直升機(jī)是軍民兩用的飛行平臺，適用于需垂直起降和自由懸停的應(yīng)用場所，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；特殊構(gòu)型無人機(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)級無人機(jī)尤其是能夠垂直起降和自由懸停的無人直升機(jī)，有著極其豐富的應(yīng)用場景，可以深入應(yīng)用于農(nóng)林植保、電力巡線、石油管道巡檢、國土測繪、海洋監(jiān)測、氣象探測、人工降雨、航空遙感、搶險(xiǎn)救災(zāi)、環(huán)保監(jiān)測、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)場景。

2017年12月，工信部印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)和規(guī)范民用無人機(jī)制造業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，其中指出，到2020年，我國民用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，產(chǎn)值達(dá)到600億元，年均增速40%以上。

民用無人機(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)類無人機(jī)技術(shù)保持國際領(lǐng)先，行業(yè)應(yīng)用類無人機(jī)技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平；保持消費(fèi)類無人機(jī)企業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢，培育一批行業(yè)應(yīng)用類無人機(jī)國際知名企業(yè)，形成2-5家掌握核心技術(shù)、具備世界級影響力的領(lǐng)先企業(yè)。

到2025年，民用無人機(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)保持國際領(lǐng)先勢頭，建立健全民用無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)、檢測認(rèn)證體系及產(chǎn)業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)民用無人機(jī)安全可控和良性健康發(fā)展。

2.發(fā)展桎梏如何破除

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

以無人直升機(jī)來說，與其他工業(yè)級無人機(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。

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

另一方面，飛控要求也相應(yīng)變高。由于電池在運(yùn)行過程中并不產(chǎn)生震動(dòng)，飛控易于實(shí)現(xiàn)；然而工業(yè)級無人直升機(jī)面臨的一大問題就是震動(dòng)，這對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)無人機(jī)的飛控開放式、組件社會(huì)化相比，研發(fā)載重級無人機(jī)的企業(yè)面對的是技術(shù)封鎖，不論是仿制還是直接購買國外發(fā)動(dòng)機(jī)都面臨“黑匣子”問題，無法實(shí)現(xiàn)正向研發(fā)。

由于核心技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)自主可控，工業(yè)級無人直升機(jī)便無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這也是眾多企業(yè)黯淡離場的主要原因。不論是農(nóng)業(yè)植保、巡線巡檢、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，就要求無人直升機(jī)平臺做不同的適應(yīng)性調(diào)整，即所謂“定制化”，只有擺脫技術(shù)依賴，實(shí)現(xiàn)自主可控，才是產(chǎn)業(yè)化破壁之道。

3.先“民”后“軍”，隆鑫通用無人直升機(jī)的發(fā)展思路

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

為治療無人直升機(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)院無人機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室王浩文教授，找到了在摩托車活塞發(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”開始合力探索無人直升機(jī)的國產(chǎn)之路。

短短4年，研發(fā)成果已經(jīng)揭開國產(chǎn)民用無人直升機(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業(yè)植保無人直升機(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5萬畝次，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間已超過上千小時(shí)。

xv-3大載重多用途無人直升機(jī)解決了“心臟病”問題、全機(jī)國產(chǎn)化與保障難題，已在海拔4120米的青海高原地區(qū)完成無地效懸停性能試驗(yàn)。作為開放性載機(jī)平臺，針對不同任務(wù)需求和大任務(wù)載荷，在起飛場地受限的環(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于近日完成了無地效懸停滯空時(shí)長4小時(shí)50分鐘的測試，是國內(nèi)目前最有競爭力的長航時(shí)無人直升機(jī)之一，可以廣泛應(yīng)用于偵查、巡檢巡線、環(huán)境探測、地勘測繪、通訊中繼等領(lǐng)域。不論是無地效懸停高度還是航時(shí)，目前在國內(nèi)外同級別無人直升機(jī)中尚未發(fā)現(xiàn)有超過此兩項(xiàng)紀(jì)錄的公開飛行試驗(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，目前該系列無人直升機(jī)不僅解決了“心臟病”問題，實(shí)現(xiàn)了國產(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)與全國產(chǎn)化。

全國產(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，xv-3與xv-5型無人直升機(jī)均加載了實(shí)彈1:1模型。據(jù)了解，xv-3型大載重多用途無人直升機(jī)在我國西北某試驗(yàn)靶場參加了某單位的某型空地導(dǎo)彈系統(tǒng)發(fā)射測試，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xv-2型無人機(jī)進(jìn)入植保市場的原因除了因?yàn)槭袌鰟傂孕枨笸猓环矫媸峭ㄟ^特定環(huán)境的使用拓展市場，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)品奠定良好的平臺基礎(chǔ)。與軍品的長驗(yàn)證周期相比，先“民”后“軍”不僅能加速產(chǎn)品商業(yè)化過程，同時(shí)與市場之間的磨合探索也大大提高了整個(gè)平臺的安全性、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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