無人直升機先“民”后“軍”：從隆鑫通用看國產(chǎn)工業(yè)無人機發(fā)展思路

無人機時代來臨：工業(yè)級無人直升機飛發(fā)一體實現(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行業(yè)的發(fā)展。

從歷史來看，我國無人機經(jīng)歷了從軍用轉(zhuǎn)向民用的歷程，上世紀80年代，我國無人機產(chǎn)業(yè)從軍用實驗性項目中誕生，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力系統(tǒng)的選擇，2015年以來我國民用無人機實現(xiàn)飛速發(fā)展，在消費級無人機領(lǐng)域內(nèi)實現(xiàn)彎道超車，全球領(lǐng)先。我國無人機時代已經(jīng)來臨。

而另一方面，無人機工業(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)價值和發(fā)展?jié)摿?。不少企業(yè)也意識到了這片藍海的廣闊，但由于技術(shù)壁壘、核心技術(shù)瓶頸、可靠性驗證時間處于積累階段等因素，目前我國民用工業(yè)級無人機領(lǐng)域依然處于起步階段。

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

1.我國工業(yè)級無人機時代來臨

從技術(shù)角度區(qū)分，無人機可分為多軸（多旋翼）無人機、固定翼無人機、無人直升機和特殊構(gòu)型無人機四類。

據(jù)資料顯示，多旋翼無人機是消費級無人機的主流平臺；固定翼無人機是軍用和多數(shù)民用級無人機的主流平臺，其技術(shù)特點為續(xù)航能力強、飛行半徑大、巡航速度快、負載能力強，但起降要求高且無法定點懸停；無人直升機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)型無人機兼具固定翼和旋翼的特性。

也正是由于技術(shù)特點，工業(yè)級無人機尤其是能夠垂直起降和自由懸停的無人直升機，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、地質(zhì)勘探、海洋遙感、新聞報道、野生動物保護等諸多行業(yè)場景。

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

民用無人機系統(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。消費類無人機技術(shù)保持國際領(lǐng)先，行業(yè)應(yīng)用類無人機技術(shù)達到國際先進水平；保持消費類無人機企業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢，培育一批行業(yè)應(yīng)用類無人機國際知名企業(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，民用無人機產(chǎn)值達到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)實力持續(xù)保持國際領(lǐng)先勢頭，建立健全民用無人機標準、檢測認證體系及產(chǎn)業(yè)體系，實現(xiàn)民用無人機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)級無人機的研發(fā)中。而現(xiàn)如今，依舊定期進行產(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。

以無人直升機來說，與其他工業(yè)級無人機一樣，其技術(shù)痛點也集中在動力、控制、續(xù)航、載重、穩(wěn)定性、作業(yè)半徑等方面。動力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、旋翼系統(tǒng)的技術(shù)指標要求非常高，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力系統(tǒng)，業(yè)內(nèi)人士稱，工業(yè)級無人直升機實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)問題在于發(fā)動機的技術(shù)難度。不同于主流消費無人機對于續(xù)航能力要求不高，可以使用電力系統(tǒng)，在目前電池續(xù)航能力尚無法實現(xiàn)大規(guī)模突破前，載重級無人直升機需要燃油動力系統(tǒng)。以一噸以下重量級飛行器來說，目前活塞式發(fā)動機最通用也最適合，但目前我國在這個領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)較為短板，主要依賴進口。

另一方面，飛控要求也相應(yīng)變高。由于電池在運行過程中并不產(chǎn)生震動，飛控易于實現(xiàn)；然而工業(yè)級無人直升機面臨的一大問題就是震動，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，與電動無人機的飛控開放式、組件社會化相比，研發(fā)載重級無人機的企業(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)動機都面臨“黑匣子”問題，無法實現(xiàn)正向研發(fā)。

由于核心技術(shù)無法實現(xiàn)自主可控，工業(yè)級無人直升機便無法實現(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的發(fā)展思路

本屆航展會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、xv-3大載重多用途無人直升機、xv-5長航時多用途無人直升機亮相現(xiàn)場。

為治療無人直升機的“心臟病”，直升機領(lǐng)域領(lǐng)頭人清華大學航天航空學院無人機系統(tǒng)實驗室王浩文教授，找到了在摩托車活塞發(fā)動機領(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，截至今年9月，已實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)34架，并在黑龍江、新疆、內(nèi)蒙古等地累計噴灑面積超過5萬畝次，累計運行時間已超過上千小時。

xv-3大載重多用途無人直升機解決了“心臟病”問題、全機國產(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。作為開放性載機平臺，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長4小時50分鐘的測試，是國內(nèi)目前最有競爭力的長航時無人直升機之一，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，目前在國內(nèi)外同級別無人直升機中尚未發(fā)現(xiàn)有超過此兩項紀錄的公開飛行試驗報道。

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不僅解決了“心臟病”問題，實現(xiàn)了國產(chǎn)活塞式航空汽油、柴油發(fā)動機的進口替代，并進行了燃油電力混動設(shè)計。同時，整體設(shè)計理念為飛發(fā)一體，公司產(chǎn)品并無原型機，實現(xiàn)了從發(fā)動機、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)域進入軍用領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。展會現(xiàn)場，xv-3與xv-5型無人直升機均加載了實彈1:1模型。據(jù)了解，xv-3型大載重多用途無人直升機在我國西北某試驗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型無人機進入植保市場的原因除了因為市場剛性需求外，一方面是通過特定環(huán)境的使用拓展市場，驗證飛機的可靠性；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，同時與市場之間的磨合探索也大大提高了整個平臺的安全性、成熟性、穩(wěn)定性，大大縮減了實現(xiàn)“飛得更高、更遠、更久”目標全實現(xiàn)的可靠驗證時間。

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