从频繁炸机到世界领先水平,中国无人直升机年崛起之路中国双旋翼旋翼机无人机无人直升机隐身战机飞机飞行器

从原理上看,直升机的机械结构就非常复杂,对精度、可靠性的要求都非常高;让它们实现自动驾驶也最难,因为直升机的操控原理也复杂,而且传感器的工作环境恶劣。所以,在本世纪初,国内要使用无人直升机主要依靠进口,所谓的“国产无人直升机系统”也基本是在进口的飞行平台上搞系统集成,这也是非常容易理解的事情。

而同期的国产无人直升机平台更不令人满意,它们主要也是仿制日本的雅马哈RMAX和美国的AF25B等国外机型,性能毫无优势,在稳定性、可靠性上还非常不成熟,有的机型试飞时甚至找不到敢飞的“飞手”(无人机驾驶员)。

但是,在电力、科研、森林防火等诸多领域,基层一线确实需要无人直升机。因为它们续航相对长、载荷大、可以垂直起降,关键时刻可以替人去执行更多危险任务。例如在波及输电线路的自然灾害中,大载荷的无人直升机不但能空中巡线,还可以用于挂线,在层峦叠嶂的山区搭建电力桥梁;每年初春,黄河都面临凌汛期,用无人直升机空投炸药爆破浮冰也是可行的应对方案之一;2013年黄大年教授主持的航空物探项目,还成功将无人直升机引入地质勘探领域,这可避免传统有人直升机探测面临的成本高、事故风险大等问题。

幸好,在那个业界普遍悲观的时候,中国也还有中航工业直升机所、中航智等少数几家院所/企业在尝试自研大载重的无人直升机。2012年12月,在北京东部的一片荒地上,北京中航智研制的、中国首台电控共轴无人直升机TD220的首次试飞。这不仅仅是中国首台电控共轴双旋翼无人直升机,更是中国第一批自主研发的最大起飞重量超过250kg的无人直升机。

二、为国执剑

无人直升机不仅可用于民用,也可用于国防。它们在军事方面的作用相当于“游击队”,凭借垂直起降、空中悬停、着陆场小等优势,部署上非常灵活,可执行包括侦察、监视、目标截获、诱饵、攻击、通信中继等各种非杀伤性和杀伤性任务。与有人直升机相比,无人直升机体积小、造价低、能够有效避免人员伤亡,吸引了海陆空各部队的关注。

2013年,TD220在无人装备作战效能汇报演示中取得了“首发命中、三发三中”的傲人成绩,开启了我国无人直升机在精确制导方面应用的先河,也为无人直升机的军事化应用埋下了伏笔。随着技术的日渐成熟与需求日益增长,2015-2018年间,中国军用无人直升机迎来了第一波发展期,多款察打机型相继问世。中航工业的AV500无人直升机在军演中表现抢眼,被评价为性能与美国著名的“火力侦察兵”无人直升机相当;中国兵器工业的CR500无人侦察机锋芒尽显,每架机身携带8枚反坦克导弹,配合巷战令敌人防不胜防。与此同时,舰载无人直升机、4吨级无人直升机的研发都开始提上日程。

在众多央企竞逐时,中国第一架无人直升机型号定型任务花落一家民营企业——凭借载荷大、升限高、抗风能力强等优势,TD220 在军方的公开竞标中脱颖而出,于2015年成为中国第一款无人直升机型号列装。中航智也成为第一个民营性质的飞行器总体总师单位,承担了中国第一款无人直升机型号研发、设计和生产任务。

现在,中国无人直升机型号的从无到有,中国无人机军备的多样性和丰富性拉升到了与欧美比肩平的水平。它们让战士们如虎添翼,特别是大量无人直升机被用于巡逻边境,这提升了巡逻效率,减少边防战士的辛劳和伤亡,更高效的维本国领土主权。

三、百舸争流与新的方向

2019年,中国无人机行业迎来了爆发式的增长。咨询公司蒂尔集团发布的《全球军用无人机市场规模预测》指出,2019年全球军用无人机市场规模为92.53亿美元,2021年已经达到111.6亿美元。Frost&Sullivan发布的报告显示,全球民用无人机试产规模2019年已达到600亿人民币,并首次在2020年突破千亿。

这时,地质勘探、农林、消防、物流、气象监测等更多的行业也意识到了无人直升机的用武之地,也对无人机的载荷、续航时间等性能提出了更高的要求。在需求牵引下,短短数年时间里,市场上涌现出了二十多家成规模、成熟化的无人直升机企业,呈现出千帆竞技、百舸争流之势。

除了从0到1全新开发的机型之外,基于成熟的有人直升机平台进行无人化改造,也成为一种成熟的方式。例如,2018年,联合飞机利用电传飞控技术、多余度飞行控制与导航一体化系统、电传作动器、智能供配电管理等技术,完成了对某型直升机的无人化改造,成为第一批吃螃蟹的人。而该无人直升机在2022年为神舟十三号、神舟十四号的往返护航中发挥了重要作用,进一步验证了有人直升机改型无人机的稳定性、适应性以及广阔应用空间。

利用有人机改型成为无人机,能够发挥已有飞行平台成熟、稳定的优势,有效降低中大型无人机研制成本,快速形成大载荷、谱系化、多用途无人机装备产品,降低高风险战场环境中人员伤亡风险。同时,因为不再需要飞行员,这也进一步提升了有效载荷,并降低了人员成本。而且,因为没有人员伤亡风险,可以让相对老旧的航空器继续飞行,等于延长了寿命。据统计,把一架有人直升机改造为无人机,能为直升机延长3至5年的使用寿命。另外,假如每年能够将1000架不同级别的有人直升机改为无人直升机,仅从培训费用角度,就可节省费用大约20亿元。

四、这只是个开始

我国无人机研究起步相对较晚,始于20世纪50年代后期,但经历数十年探索,中国无人机载重从小发展到大,呈现出可靠性逐步提升、价格逐步降低等趋势,三大主流构型无人机都得到了不同程度的巨大发展。

消费级多旋翼无人机领域,大疆一骑绝尘,基本占市场份额的70%,全球领先地位难以撼动;固定翼无人机是我国起步最早的构型,在中航成飞、航天彩虹、腾盾、航天九院、西工大和航天三院等企业和院所的努力下,如今也已取得相当的成就;无人直升机起步虽晚,在中航智、中航工业等的坚持下,发展速度也已经直追欧美,达到世界一流水平。

国内各类无人机百花齐放,也助力了诸多行业的产业升级,它们在物流运输、通信中继、电网巡检等领域,无人机发挥出了越来越重大的作用。而随着技术的发展与一线的摸索,还有更多的用法被发明。中航工业去年11月发布的《通用航空产业发展白皮书(2022》显示,2021年全球民用无人机市场规模超过1600亿元,同比增长61.6%,其中工业级无人机占60%左右。随着下游应用领域的不断扩大,未来将继续保持增长,预计2025年将达到5000亿元。

而无人直升机凭借自身的优势,也有很多新的用武之地。例如在森林消防领域,无人直升机起降方便,而且载荷大、航程远,可以用灭火弹将山火消灭在萌芽状态;在高原物流领域,面对空气稀薄、机场等基础设施不足等情况,无人直升机非常适合用于哨所的物资投送和保障边防补给,在2022年的珠海航展上首发亮相的TD550高原型无人直升机拥有6500米的最高升限,就激发了业内的更多想象;在军事运用上,无人机已经彻底改变了武装冲突的方式方法,无人直升机凭借载荷大、起降灵活等优势,在战争中则主要承担着后勤运输、察打一体等职能。

当然,无人直升机未来如果要在更多领域广泛应用,还需要朝着安全性高、操作简单、降低成本的方向不断发展,在载荷、续航时间等性能上不断迭代升级,以满足更多行业需求。而在军用领域,未来军用无人机将从单一用途向多用途集成方向发展,以充分发挥其应有的战斗力,并具备高度智能化水平,自主判断对战场变数的应急策略,包括自主飞行、任务智能规划、智能武器等。此外,未来军用无人直升机还会向着大载重、高速、高空、长航时进一步发展,扩大作战半径,提升效率,从而进一步发挥军用无人机系统战场侦察、监视和攻击作用。

技术发展日新月异,产品迭代目不暇接。过去十年里,无人直升机取得的成绩有目共睹,续航水平大幅提高,智能化水平前所未有,应用场景广布各行各业,为传统产业进行现代化赋能。下一个十年里,它又将带来什么样的惊喜,让我们拭目以待。(作者:周与,为无人机行业业内人士)

THE END
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