无人直升机先“民”后“军”:从隆鑫通用看国产工业无人机发展思

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发布时间:2018-11-08 18:51

  无人机时代来临:工业级无人直升机飞发一体实现自主国产化

  2018年11月6日,第十二届中国国际航空航天博览会在珠海开幕。作为世界五大最具国际影响力的航展之一,珠海航展也见证了中国无人机行业的发展。

 

  从历史来看,我国无人机经历了从军用转向民用的历程,上世纪80年代,我国无人机产业从军用实验性项目中诞生,随着飞控技术开源且不断迭代,以及锂电池成为较高安全性动力系统的选择,2015年以来我国民用无人机实现飞速发展,在消费级无人机领域内实现弯道超车,全球领先。我国无人机时代已经来临。

  而另一方面,无人机工业级应用则开放了更多可能性,在农业、电力、通信、气象、农林、海洋、勘探、影视、执法、救援、快递等民用领域都有极大商业价值和发展潜力。不少企业也意识到了这片蓝海的广阔,但由于技术壁垒、核心技术瓶颈、可靠性验证时间处于积累阶段等因素,目前我国民用工业级无人机领域依然处于起步阶段。

  今年航展会中,我国民用工业级无人机开始崭露头角,提供了先“民”后“军”的发展新思路。

  1.我国工业级无人机时代来临

  从技术角度区分,无人机可分为多轴(多旋翼)无人机、固定翼无人机、无人直升机和特殊构型无人机四类。

  据资料显示,多旋翼无人机是消费级无人机的主流平台;固定翼无人机是军用和多数民用级无人机的主流平台,其技术特点为续航能力强、飞行半径大、巡航速度快、负载能力强,但起降要求高且无法定点悬停;无人直升机是军民两用的飞行平台,适用于需垂直起降和自由悬停的应用场所,但结构较为复杂;特殊构型无人机兼具固定翼和旋翼的特性。

  也正是由于技术特点,工业级无人机尤其是能够垂直起降和自由悬停的无人直升机,有着极其丰富的应用场景,可以深入应用于农林植保、电力巡线、石油管道巡检、国土测绘、海洋监测、气象探测、人工降雨、航空遥感、抢险救灾、环保监测、森林防火、警用巡逻、交通监控、物流快递、医疗救护、地质勘探、海洋遥感、新闻报道、野生动物保护等诸多行业场景。

 

  2017年12月,工信部印发《关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见》,其中指出,到2020年,我国民用无人机产业持续快速发展,产值达到600亿元,年均增速40%以上。

  民用无人机系统集成、自主飞行、智能避障、高精定位能力不断突破,续航能力、安全性能有效提升。消费类无人机技术保持国际领先,行业应用类无人机技术达到国际先进水平;保持消费类无人机企业领先优势,培育一批行业应用类无人机国际知名企业,形成2-5家掌握核心技术、具备世界级影响力的领先企业。

  到2025年,民用无人机产值达到1800亿元,年均增速25%以上。产业规模、技术水平、企业实力持续保持国际领先势头,建立健全民用无人机标准、检测认证体系及产业体系,实现民用无人机安全可控和良性健康发展。

  2.发展桎梏如何破除

  面对着巨大的市场,早在2014至2015年间,便有不少企业投入工业级无人机的研发中。而现如今,依旧定期进行产品测试、产品迭代的公司寥寥无几。背后的桎梏就在于核心技术瓶颈。

  以无人直升机来说,与其他工业级无人机一样,其技术痛点也集中在动力、控制、续航、载重、稳定性、作业半径等方面。动力系统、飞控系统、旋翼系统的技术指标要求非常高,起步较晚加之国际技术封锁与壁垒导致了发展瓶颈。

  其中最核心的问题就是动力系统,业内人士称,工业级无人直升机实现产业化的基础问题在于发动机的技术难度。不同于主流消费无人机对于续航能力要求不高,可以使用电力系统,在目前电池续航能力尚无法实现大规模突破前,载重级无人直升机需要燃油动力系统。以一吨以下重量级飞行器来说,目前活塞式发动机最通用也最适合,但目前我国在这个领域内技术较为短板,主要依赖进口。

 

  另一方面,飞控要求也相应变高。由于电池在运行过程中并不产生震动,飞控易于实现;然而工业级无人直升机面临的一大问题就是震动,这对最底层的飞行控制与导航算法提出了极致要求。同时,与电动无人机的飞控开放式、组件社会化相比,研发载重级无人机的企业面对的是技术封锁,不论是仿制还是直接购买国外发动机都面临“黑匣子”问题,无法实现正向研发。

  由于核心技术无法实现自主可控,工业级无人直升机便无法实现产业化,这也是众多企业黯淡离场的主要原因。不论是农业植保、巡线巡检、森林防火、公共安全,还是物流领域,应用领域及任务需求不同,就要求无人直升机平台做不同的适应性调整,即所谓“定制化”,只有摆脱技术依赖,实现自主可控,才是产业化破壁之道。

  3.先“民”后“军”,隆鑫通用无人直升机的发展思路

  本届航展会10号展区里,珠海隆华携具备完全自主知识产权的XV-2无人植保机、XV-3大载重多用途无人直升机、XV-5长航时多用途无人直升机亮相现场。

  为治疗无人直升机的“心脏病”,直升机领域领头人清华大学航天航空学院无人机系统实验室王浩文教授,找到了在摩托车活塞发动机领域内做到极致的隆鑫通用。2014年11月5日,隆鑫通用与王浩文、力合创投及珠海清华科技园合作成立珠海隆华,隆鑫“心脏”与清华的“大脑”和“翅膀”开始合力探索无人直升机的国产之路。

  短短4年,研发成果已经揭开国产民用无人直升机飞跃发展的帷幕。

 

  据了解,主要应用于农林植保服务的XV-2,是目前全球载药量最大的专业植保无人直升机,截至今年9月,已实现小规模量产34架,并在黑龙江、新疆、内蒙古等地累计喷洒面积超过5万亩次,累计运行时间已超过上千小时。

  XV-3大载重多用途无人直升机解决了“心脏病”问题、全机国产化与保障难题,已在海拔4120米的青海高原地区完成无地效悬停性能试验。作为开放性载机平台,针对不同任务需求和大任务载荷,在起飞场地受限的环境下完成复杂的飞行任务,主要用于公用安全管理、反恐维稳、救援预警、森林消防等领域。

 

  今年新亮相的XV-5于近日完成了无地效悬停滞空时长4小时50分钟的测试,是国内目前最有竞争力的长航时无人直升机之一,可以广泛应用于侦查、巡检巡线、环境探测、地勘测绘、通讯中继等领域。不论是无地效悬停高度还是航时,目前在国内外同级别无人直升机中尚未发现有超过此两项纪录的公开飞行试验报道。

  成果背后是自主研发技术的支持。据公司介绍,目前该系列无人直升机不仅解决了“心脏病”问题,实现了国产活塞式航空汽油、柴油发动机的进口替代,并进行了燃油电力混动设计。同时,整体设计理念为飞发一体,公司产品并无原型机,实现了从发动机、旋翼系统、飞控、组合导航系统的自主研发与全国产化。

 

  全国产化正向研发也恰恰为公司产品从民用领域进入军用领域奠定了基础。展会现场,XV-3与XV-5型无人直升机均加载了实弹1:1模型。据了解,XV-3型大载重多用途无人直升机在我国西北某试验靶场参加了某单位的某型空地导弹系统发射测试,成功实现了导弹空中发射。

  据公司人员介绍,隆鑫通用首先通过XV-2型无人机进入植保市场的原因除了因为市场刚性需求外,一方面是通过特定环境的使用拓展市场,验证飞机的可靠性;另一方面,技术积累和沉淀为后续XV-3及XV-5等产品奠定良好的平台基础。与军品的长验证周期相比,先“民”后“军”不仅能加速产品商业化过程,同时与市场之间的磨合探索也大大提高了整个平台的安全性、成熟性、稳定性,大大缩减了实现“飞得更高、更远、更久”目标全实现的可靠验证时间。

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