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中國制造2025前瞻無人機的未來一

发布时间:2019-10-12 14:59:24

  无人机按应用可分为军用无人机、民用无人机和消费型无人机从需求来看,未来10年,全球无人机销量仍将主要集中在中低端的民用无人机和消费型无人机,但主要价值却体现在高空、高速、中远程、长航时、大载荷等类型的军用无人机從供給端來看,類比機器人,處于 微笑曲線 兩端的軍用無人機研制、飛控系統、關鍵零部件制造以及終端應用服務將是無人機產業鏈中附加值和壁壘最高,并且最值得看好的領域

  军用无人机应用领域拓宽,将拉开整个战场无人化的序幕受益于技术进步,军用无人机由最初仅仅作为靶机升级到了如今战场的 多面手 我国军用无人机紧随以美国、以色列为首的第一梯队,通过产学研结合的模式,目前已经形成了较为完整的军用无人机生产研发的产业链有望在未来与美国和以色列在国际军用无人机市场上一较高下预计未来10年,我国军用无人机市场总规模将达到240亿元以上,出口额将达到54亿元左右

  民用无人机拥有规模不亚于军用无人机的巨大市场民用无人机用途极为广泛,未来市场主要集中于农林植保、影视航拍、电力巡检等领域借鉴美国对民用无人机监管逐步放松的历程,以及国内民用无人机政策的规范和低空空域改革的深化,我国民用无人机行业将呈现爆发式增长预计未来10年,我国民用无人机市场总规模将超过 00亿元

  消费型无人机引爆行业热潮,未来将进入千家万户以 多旋翼无人机 为主的消费型无人机市场有着技术不高,成本为王的竞争模式中国无人机企业凭借产业配套体系和相对低廉的人工成本在全球消费型无人机市场中占有举足轻重的地位其中,大疆无人机一家就占据了50%以上的市场份额而诸如谷歌、Facebook等科技巨头也谋求利用无人机开展全新应用未来,消费型无人机的应用将不仅限于航拍和玩具,随着更多前沿应用的拓展,消费型无人机将可能成为人们的生活必需品

  类比机器人产业链,看好军用无人机研发制造商、飞控系统研发商、关键零部件制造商和民用服务提供商无人机被称为 空中机器人 ,其产业链与机器人有着众多相似之处从工业机器人近年的发展来看,仅能够进行组装而无力生产关键零部件的厂家正在逐渐遭到淘汰预计无人机在未来将会出现相同的局面,只有掌握包括飞控系统、无人机航空发动机在内的核心零部件研发制造,或者提供客户所需应用服务的企业才能在未来的无人机行业中立于不败之地

  在无人机产业链中,未来的投资将集中于航空发动机制造、军用无人机及相关配件制造和具备技术壁垒的民用无人机整机制造,重点推荐关注:

  (1)无人机航空发动机制造商:宗申动力;

  (2)军用无人机整机制造商:威海广泰、洪都航空;

  ( )具有核心零部件生产能力的民用无人机整机制造商:隆鑫通用、德奥通航

  风险提示

  军用无人机技术突破低于预期;

  民用无人机政策制定进度低于预期

  无人机:空中的智能化装备

  无人机引领空中智能化潮流

  无人驾驶飞机简称无人机(Unmanned Aerial Vehicle缩写UAV),是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务,并能重复使用的无人驾驶航空器从技术角度定义可以分为:无人直升机、固定翼无人机、多旋翼无人机、无人飞艇、无人伞翼机等其中,应用最为广泛的是无人直升机、固定翼无人机和多旋翼无人机

  无人机作为无人控制的智能化装备,其正常运行需要完整的控制系统作为前提,无人机系统主要包括飞机系统、地面系统,任务载荷和地面使用保障人员其中以飞机系统最为重要,包括了飞行管理控制、导航、推进、起降等多个子系统

  五大核心技术筑起高端无人机行业壁垒

  无人机内部结构复杂且集中有大量高技术部件,主要由卫星通信系统,各类传感器,发动机动力装臵、飞行控制系统部件以及飞机起降系统部件组成对于先进的无人机系统来说,核心技术主要集中在飞行管理与控制系统、动力推进技术、传感器技术、导航技术和通信技术

  1)飞行管理与控制系统对无人机成功执行任务起着至关重要的作用飞行管理与控制系统简称飞控系统,对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响

  飞控系统一般由传感器子系统、控制与管理计算机、伺服作动子系统以及地面操控与显示终端组成在整个飞行控制与管理系统中,控制与管理计算机处于核心位臵,主要担负信息收集与处理、控制与导航解算、各种管理与监控以及控制输出等工作

  无人机飞控系统的难点主要集中在数据链路延迟问题的解决和系统可靠性的保障数据链路的延迟主要是由于信道带宽存在限制,在视距链路的情况下,信息延迟在100~200ms,在卫星通信的情况下,遥控遥测信息要通过通信卫星进行转发,信息延迟将达到秒级尽管测控研究领域提出了很多提高传输能力的机制,但高分辨率任务载荷、信息传输的高安全性和高可靠性对信道又提出了更高的要求

  在系统可靠性的保证上,相对于有人机,无人机的飞行控制及安全更依赖于飞行控制与管理系统无人机地面控制站中的控制人员对于飞行状态的掌握完全需要依靠机载传感器感受并通过遥测下传这就对飞行控制与管理系统的功能、性能和可靠性提出了很高的要求

  2)航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械,直接影响无人机的性能、可靠性及经济性目前无人机广泛采用的动力装臵包括往复式和旋转式活塞发动机,以及燃气涡轮发动机,此外,还有在微型无人机中普遍使用的电池驱动的电动机等为了满足不同需求,无人机动力装臵功率/推力变化范围很大,但基本属于中小型发动机范畴

  高端军用无人机对航空发动机有着极高的要求,中高空长航时无人机大多使用涡扇发动机,而高速侦察机或靶机则多使用涡喷发动机多年来,我国航空发动机技术攻关方向主要集中在战斗机领域,且目前的技术水平总体停留在第三代,而先进军用无人机需要保证中高空、足够的续航时间以及航程,因此均采用第四代航空发动机我国目前在研的新一代军用无人机均只能使用俄罗斯所提供的发动机这就造成了我国在军用无人机动力推进技术方面都将受制于人

  相较于军用无人机,民用或军民两用的无人机对发动机的并没有如此高的要求,活塞发动机或三代航空发动机便能够满足要求我国已于2015年5月成功研制了具有自主知识产权的活塞发动机-- TD0工程样机 ,并将其搭载于 彩虹- 无人机上,TD0发动机的各项性能均不亚于国外同类型发动机

  )传感器技术保证了无人机对操作者的反馈,直接决定了无人机移动的灵活性和飞行的准确性传感器系统为无人机的自主导航提供重要的位臵、速度、姿态等数据信息,其采集数据的准确性对自主导航效果有重大的影响对于军用无人机来说,其战场监视能力和情报收集能力也取决于传感器的技术高低目前已有越来越多各式各样的传感器被集成到无人机中,从加速度传感器、振动、位臵传感器等传感器的开发,到导航、节点,还是到电力和重量管理等方面的,各种技术互相配合,编织出了无人机的感应体系

  4)导航系统为无人机指明方向,是无人机的 眼睛 无人机导航是指按照要求的精度,沿着预定航线在指定时间内正确将无人机引导到预定位臵的系统目前在无人机上采用的导航技术主要有惯性导航、卫星导航、多普勒导航、地形辅助导航和地磁导航等多种方式各种导航技术可以单一使用,也可以通过组合使用发挥更好的效果

  5)通信系统是无人机平台和指挥控制方互相联系的纽带以美国 全球鹰 军用无人机为例,在通信技术方面,它使用Ku波段卫星通信系统,能与现有的联合部署智能支援系统(JDISS)和全球指挥控制系统(GCCS)联结,还可以适应陆海空军不同的通信控制系统,将图像实时传给部队指挥官

  对于无人机来说,由于密集的图像情报需求超过了卫星和地面络提供图像情报的能力,因此国防信息系统以及全球信息栅格就显得越发重要

  美国国防部在2008年前便计划通过转换卫星系统,实现无人机数据在终端执行单位和控制决策方的互联互通随后,美国国防部使用了更为先进的宽带全球卫星所替代,组成了 宽带全球卫星通信系统 (WGS)

  此外,军用无人机中的通信中继无人机还可利用自身的通信系统,作为军队作战时的通信平台与通信卫星相比,其系统构筑更为简单,且具备高速、低滞后的通信能力

  军用无人机:拉开战场无人化序幕

  军用无人机:从低端靶机到现代战场 多面手

  早期的无人机多用作靶机,直到现代电子技术及控制工程技术的日益进步,军用无人机在现代战场上被赋予了更多任务世界第一架真正意义上的无人机是在20世纪 0年代由德哈维兰公司所生产的一架无线电遥控的全尺寸靶机,名为 蜂后 无人机经过了接近一个世纪的发展,军用无人机体系中先后诞生了无人侦察机、无人攻击机、电子战无人机、多用途无人机和通讯中继无人机等多种类型,真正使无人机成为了现代战场上的 多面手

  世界军用无人机产业自上世纪90年代起经历了三次发展的浪潮由于在冷战结束后各国军费的缩减以及军队的裁员,军方必须寻找即能完成任务,又花费较少的途径,这无疑给无人机的发展提供了机遇海湾战争后,军用无人机经历了从师级战术无人机到中高空长航时无人机再到旅/团级固定翼和旋翼战术无人机系统的发展历程

  如今,旅/团级固定翼和旋翼战术无人机系统凭借着体积小、机动性好、价格低廉、使用简便且易与其他军事设备配套等优势,满足了现代军队的需求而从目前的趋势来看,军用无人机未来的发展方向主要包括四个方面:1、从低空、短航时向高空长航时发展;2、向隐形无人机方向发展; 、从实时战术侦察向空中预警方向发展;4、从空中侦察向空中格斗方向发展

  产学研结合模式助中国军用无人机发展

  我国军用无人机研发体系完整,多年来通过产学研结合,成功研制了一批先进的军用无人机产品其中高校及研究所主要以西北工业大学无人机研究所、北航无人机研究所、南航无人机研究所为代表另一方面,中航工业、中航科工、中国航天科技集团旗下的无人机相关单位则是当今中国军用无人机产业化的发展的代表

  全国的高校中,在无人机领域占据领先地位的是西北工业大学西北工大无人机研究所代号 西北工业大学第 65研究所 ,早在1958年便成功试飞了自主研制的无人机,并于1992年改制,在西安高新技术产业开发区注册成立具有独立法人资格的 西安爱生技术集团公司 公司目前已发展成为一个从预研、研制、生产到售后服务自成体系的完整的无人机研发基地

  除了西北工大,北京航空航天大学和南京航空航天大学无人机研究所是我国高校无人机研究领域中的另两个佼佼者北京航空航天大学是国内最早从事无人机研究的单位之一,1959年成功实现国内第一次飞机无人驾驶飞行此后还研制了 长鹰 系列无人机,并与中航哈飞公司合作研制了BZK-005型无人侦察机,并列装部队

  南京航空航天大学从50年代末便开始研究无人驾驶飞机,1968年起正式接受国家下达的无人机研制任务,是我国无人机型号研制的重点基地先后研制成功长空系列无人机、BZK-002型无人机、FY-E外贸型高速无人侦察机等多达二十多种型号的飞行器

  在军用无人机产业化方面,中航工业集团代表了我国目前最先进的技术,是解放军未来无人机产业发展中最重要设备组装和系统集成供应商集团旗下主要有成飞设计研究所、沈飞、西飞自动控制研究所和贵州飞机公司负责无人机的生产和研制

  成飞设计研究所于2005年开始研制的翼龙通用无人机已于2015年1月正式编队飞行同时其还同贵州飞机公司等联合研制了 翔龙 无人侦查机,以及偏向民用海警的需求的VD-200垂直起降无人机

  沈飞设计研究所偏重于无人攻击机的研制由沈飞负责设计,中航工业洪都公司负责制造的利剑隐身无人攻击机项目于2009年启动,并在201 年末完成首飞中国的 利剑 也因此成为继美国的X-47和欧洲的 神经元 之后,第三个试飞成功的大型隐身无人攻击机机型

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