军民融合背景下无人机未来发展趋势探索

2020-03-12黄鹏聂睿

科技与创新 2020年4期

黄鹏，聂睿

（中国飞行试验研究院，陕西西安710089）

“军民融合”最初是指国防工业与民用工业的结合，后来发展到国防科技与民用科技的融合。当前中国工业发展正面临产能过剩和全面转型问题，制造业需要升级和更新换代，需要寻找制造业新增长点。银河证券预计，未来10 年全球无人机市场将超过千亿美元，复合增长率达到15%，而国内军用无人机市场需求将会在15 年内接近2 000 亿元。无人机作为军民两用飞行平台，具有技术先进、产业链长和涉及学科门类广泛的特点，在军事和民用领域应用广泛，正好作为中国工业4.0 和互联网+战略转变的重要突破口，带动中国工业各学科各门类的创新发展。

习近平同志在主持中共中央政治局就世界军事发展新趋势和推进我军军事创新进行第十七次集体学习时，强调“要坚定不移走军民融合式创新之路，在更广范围、更高层次和更深程度上把军事创新体系纳入国家创新体系之中，实现两个体系相互兼容同步发展，使军事创新得到强力支持和持续推动”。推进中国无人机产业向深度和广度发展，需要将无人机产业发展的军民融合战略作为国家行为和国家政策去大力推进，结合高校和科研院所在无人机领域产学研优势，并借助多种金融工具和平台，发挥军地双方的优势，统一筹划无人机产业，实现与国防需求和民用需求相协调，同心协力做好无人机军民融合深度发展这篇大文章。

与有人驾驶飞机相比，无人机无需驾驶员，仅需操纵手在地面通过遥控器或计算机键盘进行操纵控制，所以，不存在人体生理限制和健康损伤问题，能在“3D”环境下（Dull、Dangerous 和Dirty）执行任务，并且具备成本低廉、机动快速、安全性高和多种用途等众多优点，具备有人机不可比拟的功能和应用场景，在军事和民用领域中应用场景越来越广泛。在军用方面，向高速、隐身、预警、侦查、格斗、深空、运输和远程轰炸方向发展，替代现有有人驾驶军用飞机，或与有人机协同作战，大大降低了飞行员训练成本和损失；在民用方面，应用场景则更为广泛，例如航拍测绘、消防抢险、快递运输、高压巡线、农林植保、畜牧业、电力及石油管线巡查、应急通信、气象监视、海洋水纹监测、矿产勘探、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐和野生动物保护等领域应用效果广泛，经济效益显著。因此，无人机正经历着与飞机、卫星和GPS 等高科技装备同样的军民融合式的发展之路。本文对国内外先进无人机、无人机军民融合背景下功能创新、应用创新和制度创新等方面进行深入探讨。

1 无人机分类

无人机的分类方式很多，大体可以按应用领域和技术特征进行分类[1-5]，按航程划分为短程、中程和远程无人机。按应用领域划分为军用无人机和民用无人机，其中民用无人机又分为行业级无人机和消费级无人机两大类。其中，行业级无人机，主要包括工业级或商用级无人机，用于替代或协同人工，如航拍无人机、消防无人机和植保无人机等，来完成各行业领域应用中的人力作业比较困难或无法实现的任务，专业技能要求高。而消费级无人机主要用于个人航拍和娱乐，注重功能体验和操作便利性。

按技术特征划分，无人机主要分为以下几类。

1.1 固定翼无人机

固定翼无人机是一类三翼面通道分离或无尾翼的传统布局飞行器，动力可采用电动或油动，起降方式可采用传统起落架、手抛或弹射等，具备飞行半径大、续航时间长、巡航速度快和负载能力强等优点；缺点是不能定点悬停，能快飞但无法慢飞，是军用无人机和大多数行业级无人机的主流平台，代表性的无人机有彩虹系列无人机、美国X-47B 和翼龙无人机等。

1.2 无人直升机

无人直升机分单旋翼无人机和共轴双桨无人机等，可垂直起降和自动悬停，负载能力大，其续航时间和巡航速度等指标均弱于固定翼无人机，可作为军民两用的飞行平台，代表性的无人机有中航智T333 和V750 等。

1.3 多轴无人机

多轴无人机也称多旋翼无人机，分四轴、六轴、八轴和二十四轴等，布局形式多种多样，是消费级无人机的主流平台，也可作为植保机和航拍无人机平台，其优点是机械结构简单、成本低、起降场地要求低、可悬停和操控性好等等，但续航时间短并且负载能力弱，代表性的无人机如消防无人机、大疆Plantom 4 和MG-1S 等等。

1.4 特种构型无人机

特种构型无人机升力面来源多样，如鸭式旋转/固定翼、复合升力式、垂直起降固定翼、涵道式、倾转旋翼和扑翼等特殊构型的无人机，复合升力式既可垂直起降又可高速悬停，性能指标一般介于旋翼类和固定翼无人机两者之间；缺点为过渡飞行过程长、气动干扰不稳定、无人机构型复杂和控制难度大等，代表性的无人机如希德防务“朱雀”无人机。

2 国外的先进无人机

近年来，无人机呈现井喷式发展趋势，全球各类无人机公司如雨后春笋，全球军用无人机排行如表1 所示。全球军用无人机公司中，美国7 家，法国4 家，俄罗斯3 家，英国2 家，中国2 家，欧洲多国联合体1 家，以色列1 家。美国依托其强大的航空工业体系和先进技术优势，在全球无人机领域的领先地位不可撼动，拥有众多世界顶尖无人机公司，此类公司往往同时生产军用和民用无人机，比如诺斯罗普·格鲁曼、洛克希德·马丁、航空环境、波音和雷神公司等，生产诸如X-47B、全球鹰、捕食者、RQ-8 火力侦查兵和“弹簧刀”等各型先进无人机，供美国海陆空三军使用。欧洲共7 家，比如马拉特、BAE、达索和透博梅卡等公司，代表无人机有神经元、梭鱼和雷电之神等；俄罗斯共3 家，依然是传统飞机制造商，分别是米高扬、苏霍伊和卡莫夫，代表无人机如牵牛星和猎户座等，但因近年来俄罗斯国民经济下滑，航空工业受到重大挫折，军方订单大幅减小，连带无人机行业不景气，下面将重点介绍诺斯罗普·格鲁曼公司设计研制的X-47B 隐形无人轰炸机。

表1 全球军用无人机公司排行榜

X-47B 由美国国防技术公司诺斯罗普·格鲁曼公司开发，前期研发费用耗资14 亿美元，项目耗时5 年，是人类历史上第一架完全由电脑操纵的无尾翼喷气式无人驾驶飞机，并首次实现在航空母舰上起降。着舰状态下的X-47B如图1 所示。

图1 着舰状态下的X-47B

X-47B 堪称B-2 轰炸机的无人舰载型缩小版，外翼由铝合金部件和碳纤维环氧复合材料蒙皮组成，左右机翼均装有副翼，并拥有高度集成的电子和液压管路。X-47B 翼展为18.92 m，机翼可折叠，折叠后机翼仅为9.4 m，使飞机在母舰上占用空间更小，高度为3.1 m，空重6 350 kg，最大起飞质量为20 215 kg，动力采用一台普惠F1-220U 涡扇发动机，巡航速度可达1 102.540 km/h，实用升限可达12 190 m，航程可达3 889 km，可携带各种传感设备和武器装备，满足隐身性能和网络作战需求，并能进行空中加油，以增大战场覆盖面和提高远程飞行能力。该型飞机于2011 年成功首飞，并在2013 年成功完成了一系列的地面及舰载测试，引发国际媒体广泛关注。

3 国内的无人机

近年来，无人机逐渐成为国内外研究领域的热点，高校和科研院所依托技术优势，纷纷进入无人机研发领域，国内出现了许多无人机研发、制造公司，比较著名的包括大疆创新、中航智、海鹰航空、亿航、天鹰兄弟、零度智控、智航和纵横等。此外，还有一些高科技互联网公司为拓展业务领域也加入到无人机的研发大潮中，比如京东、顺丰和小米科技等。

据2015 年《互联网周刊》显示，全球排名前20 的民用无人机企业如表2 所示。

从全球民用无人机排行榜中可以看出，中国有10 家，美国有3 家，德国有2 家，法国2 家，瑞、加和比各有1 家，大疆创新在全球民用无人机领域一枝独秀，先后推出精灵PHANTOM 4、SPARK 和AGRAS MG-1 等众多机型，应用涉及航拍和植保领域。

据相关资料显示，大疆已占领全球80%的民用市场份额，也有恐怖分子将精灵无人机改装成侦查机进行侦查，甚至携带炸弹进行自杀式恐怖袭击。这也让人们看到了四轴无人机的军民两用用途，国内许多军工研究所、民营企业也开始成立无人机分公司，进入无人机市场，例如2017-05，希德电子公司在南昌成立子公司希德防务，引入民营资本入资军工，进行军民融合的大胆探索，将希德电子自身技术优势与江西省创新创业优势相结合，进军无人机市场，力图成为中国无人机梦想和创新成长的摇篮。

表2 全球民用无人机公司排行榜

希德防务公司目前主要研发的“蓝鹭”系列无人机和“朱雀”系列无人机，分别如图2、图3 所示。

图2 “蓝鹭”无人机

图3 “朱雀”无人机

“蓝鹭”无人系统可单兵筒式发射，或通过车载、机载或舰载方式发射，无人机可换装侦察监视、攻击或干扰等多种载荷，以适应不同任务；可由地面人员控制任务执行，具备中止攻击和重新攻击的能力；可打击视野外的地面固定和移动目标、低空低速目标；打击精确，附带伤害小，适合城市巷战和反恐作战；飞行器采用电池提供动力，环境适应性高，可回收使用。

“朱雀”无人机分为不同质量级（10～2 000 kg），可以从地面、车辆、舰艇垂直起降，适应不同任务需求；采用纯电推进或混合动力形式推进，具有悬停效率高、巡航时间长、升限高和抗风浪起降能力强的特点，可用于侦查/打击、电力和铁路巡线、地质勘测、地形测绘、边境巡检、海上和沙漠救援等领域。

4 未来发展探索

4.1 健全无人机相关法律法规

无人机作为新兴领域，相关法律法规不健全，黑飞现象严重，在多地频发无人机扰航事件，甚至还出现过无人机影响民航航班安全的问题。

各地相继出台法律法规健全相关政策，规范无人机市场，以增强无人机发烧友的安全意识。无人机作为现代科技工业的智慧结晶，其操作与使用同样具有一定的危险性，例如，植保无人机领域同样存在诸多问题，植保机飞行高度通常不足50 m，作为新兴市场，植保机公司寄希望于国家出台政策，将植保机划分为农业机械，以获取国家农业补贴和支持，从而快速培植这个市场的发展。

4.2 多种学科合作，盘活上下游产业链

无人机行业涉及学科门类广泛，用途广泛，涉及先进感知、网络与信息安全、时空基准、信息服务、系统控制、自主可控、人工智能和信息展现等多项前沿创新技术和应用前景，可将无人机作为以上各种先进前沿科学技术的创新实验平台，以验证各种前沿科技技术。

4.3 发挥金融创新优势，鼓励民企“参军”

当前中国正处于产能过剩和产业转型期，无人机行业无疑是一个高技术、高投入、长周期和高回报的产业，也是中国新兴行业的GDP 增长点，需要金融工具和国家政策的长期支持。按照产业发展规律，未来10 年，无人机将迎来高速发展期，需要长期的金融支持，来带动上、下游产业和关联产业的发展。民营企业制度灵活，融资渠道多样，容易调动员工的积极性，国家应该制定相配套的措施，鼓励民营企业“参军”。