一、中國無人機(jī)發(fā)展歷程分析

第一階段：軍事專用。無人機(jī)于第一次世界大戰(zhàn)期間誕生在軍工領(lǐng)域，是在有人機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，先后被用于靶機(jī)、偵查及情報(bào)探測、攜彈打擊等，在一戰(zhàn)、二戰(zhàn)及之后的朝鮮、越南、海灣戰(zhàn)爭中發(fā)揮了越來越重要的作用。相對于有人機(jī)，無人機(jī)具有成本低、體積小、機(jī)動性好等特點(diǎn)，美國、以色列及中國等國家相繼投入了大量經(jīng)費(fèi)研發(fā)無人機(jī)。

圖表：無人機(jī)行業(yè)發(fā)展歷程

第二階段：軍用轉(zhuǎn)民用。進(jìn)入20世紀(jì)中后期，無人機(jī)開始被用于非軍事用途。1983年，日本雅馬哈公司利用摩托車發(fā)動機(jī)研發(fā)出植保無人機(jī)，美國NASA等部門也積極開發(fā)無人機(jī)的非軍事應(yīng)用，中國在20世紀(jì)80年代將無人機(jī)用于航空測繪等領(lǐng)域。

第三階段：消費(fèi)級無人機(jī)大爆發(fā)。隨著技術(shù)水平的進(jìn)步，無人機(jī)硬件產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度大幅提升，成本大幅下降，飛行控制等技術(shù)也取得了很大的進(jìn)步，無人機(jī)具備了小型化、智能化、低成本等條件，消費(fèi)級無人機(jī)很快出現(xiàn)在市場上。2006年以來，以大疆為代表的上百家企業(yè)涌入了這個(gè)行業(yè)。

第四階段：工業(yè)級無人機(jī)增速加快。消費(fèi)級無人機(jī)的爆發(fā)推動了整個(gè)民用無人機(jī)行業(yè)的發(fā)展，無人機(jī)的影響力也越來越廣泛，電力、農(nóng)業(yè)等多個(gè)工業(yè)級領(lǐng)域需求開始加速釋放。除了整機(jī)制造，無人機(jī)飛行服務(wù)、培訓(xùn)服務(wù)及垂直媒體等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的規(guī)模也快速增加。

二、中國無人機(jī)競爭格局分析

無人機(jī)行業(yè)主要上市公司：目前國內(nèi)無人機(jī)行業(yè)的上市公司主要有北方導(dǎo)航(600435)、洪都航空(600316)、煉石航空(000697)、寶鈦股份(600456)、泰和新材(002254)、會通股份(688219)。

區(qū)域競爭格局：廣東的無人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈代表性企業(yè)聚集程度最高

從無人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈代表性企業(yè)的區(qū)域分布情況來看，中國無人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈代表性企業(yè)分布在廣東、江蘇、北京、上海等地區(qū)，廣東的無人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈代表性企業(yè)聚集程度最高。

從無人機(jī)產(chǎn)業(yè)園區(qū)域布局來看，中國無人機(jī)產(chǎn)業(yè)園分布在浙江、河南、重慶、江蘇和山東，其中浙江和河南的無人機(jī)產(chǎn)業(yè)園聚集程度最高，各有兩個(gè)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)園。

企業(yè)競爭格局分析

——軍用無人機(jī)：研究經(jīng)費(fèi)主要來自于國家資金投入

當(dāng)前，我國無人機(jī)研究經(jīng)費(fèi)主要來自于國家資金投入，研制工作以北航、南航和西北工業(yè)大學(xué)為主導(dǎo)，中國航空工業(yè)集團(tuán)公司、中國航天科工集團(tuán)、中國航天科技集團(tuán)公司等下屬的研究所和單位積極參與研發(fā)工作。

民用無人機(jī)：大疆創(chuàng)新占據(jù)龍頭地位

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，大疆創(chuàng)新占據(jù)著全球消費(fèi)級無人機(jī)市場七成以上的份額，在全球民用無人機(jī)企業(yè)中排名第一。我國是全球消費(fèi)級無人機(jī)市場份額最大的國家，在全球排名前十民用無人機(jī)企業(yè)中，中國占了7家。

中國重點(diǎn)軍用無人機(jī)分析

一、“翔龍”無人機(jī)

翔龍無人機(jī)由中國自主研究和設(shè)計(jì)的一種大型無人機(jī)。“翔龍”高空高速無人偵察機(jī)全機(jī)長14.33米，翼展24.86米，機(jī)高5.413米，正常起飛重量6800公斤，任務(wù)載荷600公斤，機(jī)體壽命暫定為2500Fh。巡航高度為18000米～20000米，巡航速度大于700公里/小時(shí);作戰(zhàn)半徑2000～2500公里，續(xù)航時(shí)間最大10小時(shí)，起飛滑跑距離350米，著陸滑跑距離500米。

性能

“翔龍”無人機(jī)還大量采用復(fù)合材料，機(jī)翼設(shè)計(jì)采用菱形布局，機(jī)身上曲線連續(xù)而光滑，都符合減小RCS反射面積的原則。飛機(jī)的雷達(dá)截面積并不算大，據(jù)推測會小于典型的戰(zhàn)斗機(jī)目標(biāo)，加上會采用復(fù)合材料和吸波材料，RCS估計(jì)在1平米左右，縮短遠(yuǎn)程監(jiān)視雷達(dá)和高空防御系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)距離?？傮w來說，飛行高度達(dá)到20000米的時(shí)候，像“薩姆”-2這類射程為40公里左右的導(dǎo)彈，頂多只能防御陣地外側(cè)不足15公里左右的半徑范圍，而“愛國者”1/2也不足30公里。無人機(jī)在這個(gè)高度可以使用光學(xué)偵察設(shè)備在防區(qū)外觀察，如果有合成孔徑雷達(dá)還可以距離得更遠(yuǎn)，系統(tǒng)生存力非常高。

“翔龍”無人機(jī)目前能夠保證具有10小時(shí)以上的留空時(shí)間，巡航飛行速度超過750公里/時(shí)，比“全球鷹”快15%以上，有效任務(wù)載荷為650公斤，比“捕食者”大一倍多。該機(jī)攜帶的電子設(shè)備更類似于“全球鷹”，有高清晰度數(shù)字照相機(jī)、包括單色高分辨率和彩色圖像兩種模式，可提供分辨率很高的靜態(tài)偵察照片供閱讀和判別;有高清晰度數(shù)字電視，能夠提供動態(tài)的數(shù)字視頻圖像，方便實(shí)時(shí)監(jiān)控，視頻信號還有夜視能力，有獨(dú)立的紅外熱成像通道，可以提供8~12微米長波自然熱輻射視頻或者更先進(jìn)的高清晰度凝視3~5微米中波熱成像，后者對機(jī)器動力的機(jī)動目標(biāo)觀察效果更好。先進(jìn)的合成孔徑雷達(dá)和逆合成孔徑雷達(dá)不一定會出現(xiàn)在每一架偵察機(jī)上，因?yàn)檫@種雷達(dá)的造價(jià)比較高昂。雷達(dá)能在惡劣氣候下獲得高清晰度的地面三維圖像，具備在惡劣氣候條件下的機(jī)動目標(biāo)跟蹤和監(jiān)視能力，往往用于更高級別的偵察和監(jiān)視任務(wù)，與光學(xué)偵察組件聯(lián)合使用?！跋椠垺睙o人機(jī)有可能裝備幾套相互平行的通訊系統(tǒng)，多通道戰(zhàn)術(shù)短波數(shù)字電臺可用于直接與地面指揮所、地面信息共享單位的直接聯(lián)系和信息播發(fā)，允許通過授權(quán)信息通道的下載權(quán)限下放到更低的作戰(zhàn)單位，比如師、旅、團(tuán)等等。飛機(jī)還上有更高傳輸速度的定向通訊裝置，可以與地面接收站或者衛(wèi)星進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)高速數(shù)據(jù)傳輸。

另外，“翔龍”無人機(jī)也可以通過更換模塊化的機(jī)頭電子任務(wù)艙段，執(zhí)行數(shù)字通訊中繼任務(wù)，擔(dān)負(fù)起一個(gè)很高的信號轉(zhuǎn)發(fā)塔作用。用于類似于蜂窩移動通訊概念的時(shí)候，一個(gè)無人機(jī)機(jī)站工作在20000米高度，可以為半徑為200公里的數(shù)十萬門以上的無線短波通訊提供中繼和數(shù)字交換。同時(shí)，還允許多架同樣任務(wù)的無人機(jī)在天空中組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)時(shí)臨時(shí)架設(shè)的無線數(shù)字通訊中繼交換網(wǎng)絡(luò)，這比以前用有人飛機(jī)來實(shí)現(xiàn)同樣的目的費(fèi)用要低廉得多，效能卻要高出數(shù)十倍以上。除了通訊中繼，“翔龍”還可以執(zhí)行電子干擾任務(wù)。一個(gè)電子干擾吊艙的重量并不是很大，“翔龍”的任務(wù)載荷可允許使用兩個(gè)吊艙，干擾源架設(shè)在高度18000米以上高度，不易遭受到反輻射導(dǎo)彈的威脅。特別是使用新型的GPS干擾機(jī)，“翔龍”的載荷允許搭載超過20種不同原理的GPS干擾機(jī)，能夠有效干擾和壓制半徑400公里以內(nèi)的簡單GPS設(shè)備，以及壓制半徑150公里以內(nèi)有一定抗干擾能力的GPS接收機(jī)，并讓60公里半徑以內(nèi)的GPS接收機(jī)致盲。這對于GPS制導(dǎo)武器滿天飛的狀況不異于釜底抽薪。

在使用重量只有100多公斤光學(xué)偵察設(shè)備的情況下，“翔龍”無人機(jī)可以攜帶1~2枚FT-3這一類250公斤級別制導(dǎo)炸彈，能夠初步實(shí)現(xiàn)美國中央情報(bào)局在阿富汗研究成果——“發(fā)現(xiàn)即摧毀”。如果進(jìn)一步擴(kuò)展，還能夠使用激光制導(dǎo)炸彈或者C-701一類的電視制導(dǎo)導(dǎo)彈。這種“時(shí)髦”的能力在進(jìn)行不對稱作戰(zhàn)的時(shí)候非常有效，是未來一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。

“翔龍”高空高速長航時(shí)無人機(jī)使用的發(fā)動機(jī)還不算理想，導(dǎo)致其載荷能力較低且留空時(shí)間較短，只有10小時(shí)，和“全球鷹”接近20小時(shí)不能相比。未來換裝先進(jìn)低油耗并且通過特別優(yōu)化以適應(yīng)高空工作的WS-15渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，“翔龍”的留空時(shí)間有可能提高到20～24小時(shí)，有效載荷也達(dá)到900公斤以上。同時(shí)，該機(jī)可在較低的高度采用慢速飛行來提高對某一特定目標(biāo)的監(jiān)視和細(xì)節(jié)辨認(rèn)能力。不遠(yuǎn)的來，“翔龍”會成為中國的“全球鷹”和“掠食者”的集大成者，在中國軍事力量從數(shù)量化到質(zhì)量化轉(zhuǎn)型的高科技建軍重要轉(zhuǎn)變中，擔(dān)任非常獨(dú)特而重要的一環(huán)。

特色

“翔龍”無人機(jī)最大的特色在于它采取了罕見的連翼布局，這在中國飛機(jī)設(shè)計(jì)史上是一個(gè)大膽的突破。該機(jī)具有前翼、后翼兩對機(jī)翼，并且前后翼相連形成一個(gè)菱形的框架。前翼翼根與前機(jī)身相連，向后掠并帶翼梢小翼;后翼翼根與垂尾上端相連，向前掠并帶下反角;后翼翼尖在前翼翼展70%處與前翼呈90°連在一起。與常規(guī)飛機(jī)相比，連翼飛機(jī)具有結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)、抗墜毀能力強(qiáng)、抗顫振能力好、飛行阻力小、航程遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

“翔龍”無人偵察機(jī)在機(jī)體設(shè)計(jì)上也與美國的“全球鷹”高空長航時(shí)監(jiān)視無人機(jī)非常相似，機(jī)身尾部背鰭上裝有復(fù)合材料發(fā)動機(jī)艙，進(jìn)氣口形狀為半橢圓形。機(jī)頭上部同樣是巨大的流線水泡形絕緣罩。任務(wù)載荷裝在機(jī)頭下部。起落架也為可收放的前三點(diǎn)起落架。

發(fā)動機(jī)

“翔龍”無人機(jī)采用一臺老式無加力渦噴-7發(fā)動機(jī)作為主動力，這體現(xiàn)了這種無人機(jī)和“全球鷹”一類無人機(jī)的重大區(qū)別。渦噴-7發(fā)動機(jī)是我國早期殲-7系列戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動機(jī)，最大推力可達(dá)4200公斤，重達(dá)1噸。以“翔龍”的高空升阻比來說，似乎并不需要如此推力強(qiáng)勁的發(fā)動機(jī)——“翔龍”最大起飛重量不過7500公斤，而發(fā)動機(jī)推力達(dá)到4200公斤，推重比達(dá)到0.56，一般只有載人的戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)才有如此高的推重比，重達(dá)14噸的“全球鷹”也不過使用一臺3450公斤推力級別的發(fā)動機(jī)而已。

造成這樣的現(xiàn)象原因有很多，首先中國航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)水平低、產(chǎn)品線小，在3000～4000公斤推力級別中缺乏可用的產(chǎn)品。中國的小推力渦扇只有推力為1700公斤的WS-11，配裝該發(fā)動機(jī)的K-8教練機(jī)起飛重量才4300公斤，還有推力更小、用于巡航導(dǎo)彈類的WS-500。在2000公斤以上推力級別一直到10000公斤之間中國沒有一種渦扇發(fā)動機(jī)，只有數(shù)種60年代初從蘇聯(lián)引進(jìn)仿制的渦噴發(fā)動機(jī)，特別是在2000～4000公斤這一個(gè)級別，只能利用渦噴-7發(fā)動機(jī)降級使用。渦噴-7發(fā)動機(jī)空氣流量接近60公斤/秒，耗油率高達(dá)0.98克?牛/秒，接近“全球鷹”發(fā)動機(jī)油耗的2倍。另外，由于發(fā)動機(jī)推力過大，在高空巡航時(shí)燃燒效率并不在發(fā)動機(jī)的最佳工作區(qū)，油耗差別更大。高油耗嚴(yán)重影響了飛機(jī)的留空時(shí)間，不過在最初試驗(yàn)階段，使用這種發(fā)動機(jī)作為權(quán)宜之計(jì)也是可行的。

“翔龍”無人機(jī)的動力組按照模塊化設(shè)計(jì)，可以在未來換裝更先進(jìn)的WS-15渦扇發(fā)動機(jī)。當(dāng)然，如果可以最理想的發(fā)動機(jī)還是國產(chǎn)ARJ-21支線運(yùn)輸機(jī)的發(fā)動機(jī)——美國通用公司的CF-34-10A。改型發(fā)動機(jī)可以提供4185公斤推力，重量僅有760公斤，最關(guān)鍵的是油耗僅有0.35克 牛/秒。CF-34是長壽命民用發(fā)動機(jī)，可靠性非常高。無人機(jī)壽命不能和客機(jī)比，“翔龍”的機(jī)體壽命大約只有2500小時(shí)，而客機(jī)一般都在數(shù)萬小時(shí)以上，直接使用CF-34發(fā)動機(jī)顯然很奢侈。不過，如果能使用這種發(fā)動機(jī)的降級低壽命廉價(jià)版本，也非常理想。

采用大推力發(fā)動機(jī)讓“翔龍”和美國“全球鷹”和“捕食者”無人機(jī)區(qū)分開來?！叭蝥棥钡耐浦乇群艿停瑥牡孛嫫痫w到爬升到19000米的工作高度需要80分鐘以上，而“捕食者”爬升到8000米高度就需要60分鐘。這兩種飛機(jī)大多數(shù)時(shí)候都只能在單一高度巡航飛行，特別是“全球鷹”一旦執(zhí)行高度降低到9000米的抵近觀察任務(wù)后，要恢復(fù)到19000米的工作高度需要一個(gè)小時(shí)以上，一定程度上影響了該機(jī)的使用?！跋椠垺睙o人機(jī)具有高速和高推重比的特點(diǎn)，執(zhí)行與“全球鷹”同樣的降低高度到恢復(fù)高度的偵察任務(wù)所需要時(shí)間僅有后者的1/4。因此，“翔龍”可以像“全球鷹”那樣運(yùn)作，獲得“捕食者”那樣的辨識和跟蹤精度，是一種兼顧兩者所長的無人機(jī)系統(tǒng)。

這樣的設(shè)計(jì)主要考慮到中國使用無人機(jī)的條件和美國的區(qū)別——高空巡航的偵察能力是主要的，必要的時(shí)候可以快速下降高度執(zhí)行戰(zhàn)術(shù)偵察和近距離辨識跟蹤的任務(wù)。中國的周邊環(huán)境比美國惡劣，鄰國大多都部署有“薩姆”-2和“愛國者”一類的高空防御系統(tǒng)，選擇10000米高度執(zhí)行任務(wù)的生存力相當(dāng)?shù)汀?8000～20000米則不同，這個(gè)高度大多數(shù)防空導(dǎo)彈都很難對付機(jī)動目標(biāo)，F(xiàn)-16這一類戰(zhàn)斗機(jī)的升限大多只有15000米，好一點(diǎn)的F-15戰(zhàn)斗機(jī)也只有18000米左右?！跋椠垺边@類無人機(jī)具有20000米以上的飛行能力，攔截并不像想象那樣容易。這和在60年代對抗美國U-2偵察機(jī)的情形是一樣的，唯一不一樣的是無人機(jī)系統(tǒng)價(jià)格便宜多了，可以投入更多的數(shù)量，并不會因?yàn)楸粨袈涞葪l件而中斷使用。

氣動布局

在前不久結(jié)束的珠海航展上展出的“翔龍”高空長航時(shí)無人機(jī)，就是由中國自主研究和設(shè)計(jì)的一種大型無人機(jī)。和美國應(yīng)用的幾種無人機(jī)不同，“翔龍”無人機(jī)沒有一味追求性能上的高指標(biāo)，一切以國內(nèi)的實(shí)用條件和用戶需求為主。由于沒有美國那么強(qiáng)烈的遠(yuǎn)程全球戰(zhàn)略要求，飛機(jī)的留空時(shí)間沒有很高的要求，外形尺寸和重量載荷都小于“全球鷹”。不過，這并不說明該機(jī)是一種“全球鷹”低性能版的折衷，相反，國內(nèi)還有另一種更大型的無人機(jī)用于執(zhí)行類似于“全球鷹”的任務(wù)?！跋椠垺眲t是定位于“捕食者”和“全球鷹”之間的一種無人機(jī)。

“翔龍”沒有采用目前高空長航時(shí)無人機(jī)最流行的傳統(tǒng)大展弦比單翼設(shè)計(jì)，而是采用了一個(gè)新穎的菱形聯(lián)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。聯(lián)翼氣動布局出現(xiàn)在70年代初，NASA曾經(jīng)制造過小型的聯(lián)翼技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，對這種新穎的氣動布局進(jìn)行測試。聯(lián)翼概念主要是機(jī)翼后掠，尾翼前掠，兩者通過垂直安定面或者直接剛性連接，連接點(diǎn)可以在機(jī)翼的中段，也可以在機(jī)翼的端點(diǎn)。菱形聯(lián)翼的設(shè)計(jì)主要是機(jī)翼后掠角和尾翼前掠角保持一致。聯(lián)翼機(jī)氣動布局是一種適合高亞音速下使用的高升阻比、高結(jié)構(gòu)效益先進(jìn)氣動布局，其最大特點(diǎn)是具有特別高的自然姿態(tài)恢復(fù)能力和良好的氣動靜安定特性。高姿態(tài)恢復(fù)能力主要來源于這種布局的前后翼良好干擾，因?yàn)槲惨硪奥优c機(jī)翼相連，而且連接點(diǎn)比較靠外，尾翼比正常布局的飛機(jī)要大很多，而且距離機(jī)翼近，受到機(jī)翼下洗氣流影響較大。下洗流能夠降低尾翼的真實(shí)氣流迎角，因此，當(dāng)前面的機(jī)翼上仰到失速迎角時(shí)，尾翼在下洗流的影響下還處于正常升力狀態(tài);機(jī)翼失速失去升力以后，尾翼的升力還是正常的，這就給飛機(jī)一個(gè)強(qiáng)烈的自然低頭恢復(fù)力矩，讓其迅速恢復(fù)正常飛行姿態(tài)。由于尾翼前掠，其迎角失速范圍本身就比后掠翼的前翼寬，疊加下洗流的作用，飛機(jī)飛行大迎角自然恢復(fù)角度相當(dāng)寬，很難進(jìn)入失速狀態(tài)。以上這些優(yōu)點(diǎn)對于簡化飛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著不可估量的作用。