垂直起降固定翼無人機(jī)行業(yè)深度研究報(bào)告
來源:AUVSC
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作者:東方證券
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發(fā)布時(shí)間: 2021-03-15
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?垂直起降固定翼飛行器憑借獨(dú)特的構(gòu)型,是近年來無人機(jī)乃至有人機(jī)領(lǐng)域最具活力的細(xì)分賽道之一......
雖然我國 UAM 產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)不足,但也正加快推進(jìn)相關(guān)立法工作。2019 年 1 月 21 日,在省部級主要領(lǐng)導(dǎo)干部堅(jiān)持底線思維著力防范化解重大風(fēng)險(xiǎn)專題研討班開班式上發(fā)表重要講 話,要加快科技安全預(yù)警監(jiān)測體系建設(shè),圍繞無人機(jī)、服務(wù)機(jī)器人、自動駕駛、人工智能等領(lǐng)域, 加快推進(jìn)相關(guān)立法工作。1 月 23 日,民航局印發(fā)《基于運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的無人機(jī)適航審定的指導(dǎo)意見》, 明確將在 2019 年底初步建成基于運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的無人機(jī)適航管理體系,公布已在國內(nèi) 5 家無人機(jī)企業(yè) 設(shè)立適航審定試點(diǎn),重點(diǎn)探索貨運(yùn)無人機(jī)、巡線無人機(jī)、載人無人機(jī)的適航標(biāo)準(zhǔn)和審定辦法。2020 年 10 月 28 日,中國民用航空局公布首批 13 個(gè)民用無人駕駛航空試驗(yàn)基地(試驗(yàn)區(qū))名單,以加 快推進(jìn)中國民用無人駕駛航空事業(yè)發(fā)展和保持國際領(lǐng)先地位。
技術(shù):我國無人機(jī)技術(shù)國際領(lǐng)先,率先發(fā)布載人無人機(jī)
在無人機(jī)技術(shù)方面,我國早已對各民用領(lǐng)域作出共性技術(shù)需求判斷,這為我國 UAM 產(chǎn)業(yè)打下堅(jiān)實(shí) 技術(shù)基礎(chǔ)。
在工信部的《民用無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展路線圖》中,對于共性技術(shù)做出了詳細(xì)的闡述:
1) 機(jī)體:輕質(zhì)化機(jī)體結(jié)構(gòu),優(yōu)化氣動性能設(shè)計(jì)。材料技術(shù)的發(fā)展令新型輕質(zhì)材料、智能材料逐 漸應(yīng)用于航空器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、變體結(jié)構(gòu)等具備應(yīng)用前景,為提高航時(shí)性能和載 荷能力提供基礎(chǔ)。同時(shí),抗墜毀能力、在惡劣環(huán)境下的生存能力以及結(jié)構(gòu)的開敞性和外場可維護(hù)性對于民用無人機(jī)十分重要。此外,抵抗惡劣天氣條件、應(yīng)對復(fù)雜應(yīng)用場景和地勢起降 條件的適用性和生存能力也是民用人機(jī)普遍共性需求之一。
2) 動力系統(tǒng):無人機(jī)系統(tǒng)的核心,需要高效率、高可靠、控制簡單的裝置設(shè)計(jì)。由于無人機(jī)任 務(wù)載荷較重,所需航程較遠(yuǎn),所以對功率提取有較大需求。為滿足對續(xù)航能力的要求,在保 持機(jī)上設(shè)備動力供給的情況下,動力裝置可以通過增加功率和減少發(fā)動機(jī)重量;或者采用低 油耗率的設(shè)計(jì)。同時(shí),依靠關(guān)鍵系統(tǒng)的備份設(shè)計(jì)和多裕度設(shè)計(jì)可以提高動力裝置的可靠性, 以保障飛行安全和任務(wù)的順利進(jìn)行。為調(diào)試方便,使用維護(hù)簡單,動力裝置設(shè)計(jì)及無人機(jī)的 電氣、通信接口也需要盡可能的簡單。
3) 控制導(dǎo)航:智能自主化是無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢之一。面向未來信息化需求的智能無 人機(jī)系統(tǒng),其智能自主化的特征體現(xiàn)在環(huán)境的自動感知與理解、威脅規(guī)避、自主規(guī)劃與決策、 自主運(yùn)動控制以及任務(wù)的自主執(zhí)行等方面。其中,環(huán)境感知和理解是實(shí)現(xiàn)自主控制的基礎(chǔ), 自主行為決策與規(guī)劃技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自主行為能力的核心。
4) 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng):為實(shí)現(xiàn)人機(jī)緊密結(jié)合,需要依靠數(shù)據(jù)鏈技術(shù)和地面控制站建立實(shí)時(shí)高效的圖 像及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。數(shù)據(jù)鏈需要具有抗截獲、抗干擾能力,實(shí)時(shí)傳回監(jiān)控目標(biāo)影像,使指揮 中心能夠及時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場;同時(shí),數(shù)據(jù)鏈也要記錄飛行數(shù)據(jù),在遙控控制信號丟失時(shí)可完成自 動返航。地面控制站作為人機(jī)接口,主要實(shí)現(xiàn)對飛行器的控制、任務(wù)控制、載荷數(shù)據(jù)分析和 系統(tǒng)維護(hù)等,關(guān)乎著無人機(jī)的飛行安全。因此,我們需要穩(wěn)定可靠、實(shí)時(shí)高效的數(shù)據(jù)傳輸機(jī) 制以滿足海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通信需求,同時(shí)也要確保飛行數(shù)據(jù)具有直觀性和易操作性。
降低成本、注重實(shí)用是我國民用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要特征。民用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)將以“政府引導(dǎo),社 會主營”為主要模式,形成以生產(chǎn)企業(yè)和通用航空企業(yè)為主體的多種經(jīng)營方式,逐步建成國內(nèi)無人機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈。根據(jù)《民用無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展路線圖》,產(chǎn)業(yè)體系協(xié)同化、消費(fèi)產(chǎn)品個(gè)性化、行業(yè)應(yīng) 用專業(yè)化、研發(fā)升級智能化、運(yùn)營服務(wù)精準(zhǔn)化是民用無人機(jī)的主要發(fā)展趨勢。
在廣東珠三角地區(qū),已經(jīng)形成了以深圳為主的中國乃至全球民用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)頭羊,為我國 率先發(fā)布載人無人機(jī)打下深厚技術(shù)基礎(chǔ)。摩根士丹利在 2018 年發(fā)布的藍(lán)皮書中表示,由于考慮到 技術(shù)和政府法規(guī)的重大不確定性,保守地估計(jì)城市空中交通行業(yè)將到2030年才會開始發(fā)展。但是, 2016 年在美國拉斯維加斯發(fā)布的全球首款載人級全自動無人駕駛飛行器——億航 184,為城市空中交通行業(yè)開啟了新篇章。億航全自動飛行器已經(jīng)成功進(jìn)行了 2000 多次載人及不載入飛行測試, 為商業(yè)運(yùn)營做好了準(zhǔn)備。同時(shí),億航也是全球?yàn)閿?shù)不多實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)銷售的 eVTOL 公司。2019 年億 航累計(jì)銷售載人級自動駕駛飛行器(AAVautonomous UAV)61 架,相比之下,2018 年僅為 3 架。