一、中國無人機發(fā)展歷程分析

第一階段：軍事專用。無人機于第一次世界大戰(zhàn)期間誕生在軍工領(lǐng)域，是在有人機基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，先后被用于靶機、偵查及情報探測、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，無人機具有成本低、體積小、機動性好等特點，美國、以色列及中國等國家相繼投入了大量經(jīng)費研發(fā)無人機。

圖表：無人機行業(yè)發(fā)展歷程

第二階段：軍用轉(zhuǎn)民用。進入20世紀中后期，無人機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)動機研發(fā)出植保無人機，美國NASA等部門也積極開發(fā)無人機的非軍事應(yīng)用，中國在20世紀80年代將無人機用于航空測繪等領(lǐng)域。

第三階段：消費級無人機大爆發(fā)。隨著技術(shù)水平的進步，無人機硬件產(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)也取得了很大的進步，無人機具備了小型化、智能化、低成本等條件，消費級無人機很快出現(xiàn)在市場上。2006年以來，以大疆為代表的上百家企業(yè)涌入了這個行業(yè)。

第四階段：工業(yè)級無人機增速加快。消費級無人機的爆發(fā)推動了整個民用無人機行業(yè)的發(fā)展，無人機的影響力也越來越廣泛，電力、農(nóng)業(yè)等多個工業(yè)級領(lǐng)域需求開始加速釋放。除了整機制造，無人機飛行服務(wù)、培訓服務(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、中國無人機競爭格局分析

無人機行業(yè)主要上市公司：目前國內(nèi)無人機行業(yè)的上市公司主要有北方導航(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：廣東的無人機產(chǎn)業(yè)鏈代表性企業(yè)聚集程度最高

從無人機產(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)，廣東的無人機產(chǎn)業(yè)鏈代表性企業(yè)聚集程度最高。

從無人機產(chǎn)業(yè)園區(qū)域布局來看，中國無人機產(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產(chǎn)業(yè)園聚集程度最高，各有兩個無人機產(chǎn)業(yè)園。

企業(yè)競爭格局分析

——軍用無人機：研究經(jīng)費主要來自于國家資金投入

當前，我國無人機研究經(jīng)費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)大學為主導，中國航空工業(yè)集團公司、中國航天科工集團、中國航天科技集團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：大疆創(chuàng)新占據(jù)龍頭地位

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

中國重點軍用無人機分析

一、“翔龍”無人機

翔龍無人機由中國自主研究和設(shè)計的一種大型無人機?！跋椠垺备呖崭咚贌o人偵察機全機長14.33米，翼展24.86米，機高5.413米，正常起飛重量6800公斤，任務(wù)載荷600公斤，機體壽命暫定為2500Fh。巡航高度為18000米～20000米，巡航速度大于700公里/小時;作戰(zhàn)半徑2000～2500公里，續(xù)航時間最大10小時，起飛滑跑距離350米，著陸滑跑距離500米。

性能

“翔龍”無人機還大量采用復(fù)合材料，機翼設(shè)計采用菱形布局，機身上曲線連續(xù)而光滑，都符合減小RCS反射面積的原則。飛機的雷達截面積并不算大，據(jù)推測會小于典型的戰(zhàn)斗機目標，加上會采用復(fù)合材料和吸波材料，RCS估計在1平米左右，縮短遠程監(jiān)視雷達和高空防御系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)距離。總體來說，飛行高度達到20000米的時候，像“薩姆”-2這類射程為40公里左右的導彈，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。無人機在這個高度可以使用光學偵察設(shè)備在防區(qū)外觀察，如果有合成孔徑雷達還可以距離得更遠，系統(tǒng)生存力非常高。

“翔龍”無人機目前能夠保證具有10小時以上的留空時間，巡航飛行速度超過750公里/時，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、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，方便實時監(jiān)控，視頻信號還有夜視能力，有獨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的高清晰度凝視3~5微米中波熱成像，后者對機器動力的機動目標觀察效果更好。先進的合成孔徑雷達和逆合成孔徑雷達不一定會出現(xiàn)在每一架偵察機上，因為這種雷達的造價比較高昂。雷達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動目標跟蹤和監(jiān)視能力，往往用于更高級別的偵察和監(jiān)視任務(wù)，與光學偵察組件聯(lián)合使用。“翔龍”無人機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、團等等。飛機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)星進行點對點高速數(shù)據(jù)傳輸。

另外，“翔龍”無人機也可以通過更換模塊化的機頭電子任務(wù)艙段，執(zhí)行數(shù)字通訊中繼任務(wù)，擔負起一個很高的信號轉(zhuǎn)發(fā)塔作用。用于類似于蜂窩移動通訊概念的時候，一個無人機機站工作在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，還允許多架同樣任務(wù)的無人機在天空中組網(wǎng)，實現(xiàn)戰(zhàn)時臨時架設(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來實現(xiàn)同樣的目的費用要低廉得多，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彈的威脅。特別是使用新型的GPS干擾機，“翔龍”的載荷允許搭載超過20種不同原理的GPS干擾機，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，并讓60公里半徑以內(nèi)的GPS接收機致盲。這對于GPS制導武器滿天飛的狀況不異于釜底抽薪。

在使用重量只有100多公斤光學偵察設(shè)備的情況下，“翔龍”無人機可以攜帶1~2枚FT-3這一類250公斤級別制導炸彈，能夠初步實現(xiàn)美國中央情報局在阿富汗研究成果——“發(fā)現(xiàn)即摧毀”。如果進一步擴展，還能夠使用激光制導炸彈或者C-701一類的電視制導導彈。這種“時髦”的能力在進行不對稱作戰(zhàn)的時候非常有效，是未來一個重點發(fā)展方向。

“翔龍”高空高速長航時無人機使用的發(fā)動機還不算理想，導致其載荷能力較低且留空時間較短，只有10小時，和“全球鷹”接近20小時不能相比。未來換裝先進低油耗并且通過特別優(yōu)化以適應(yīng)高空工作的WS-15渦輪風扇發(fā)動機，“翔龍”的留空時間有可能提高到20～24小時，有效載荷也達到900公斤以上。同時，該機可在較低的高度采用慢速飛行來提高對某一特定目標的監(jiān)視和細節(jié)辨認能力。不遠的來，“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，擔任非常獨特而重要的一環(huán)。

特色

“翔龍”無人機最大的特色在于它采取了罕見的連翼布局，這在中國飛機設(shè)計史上是一個大膽的突破。該機具有前翼、后翼兩對機翼，并且前后翼相連形成一個菱形的框架。前翼翼根與前機身相連，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)飛機相比，連翼飛機具有結(jié)構(gòu)結(jié)實、抗墜毀能力強、抗顫振能力好、飛行阻力小、航程遠等優(yōu)點。

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

發(fā)動機

“翔龍”無人機采用一臺老式無加力渦噴-7發(fā)動機作為主動力，這體現(xiàn)了這種無人機和“全球鷹”一類無人機的重大區(qū)別。渦噴-7發(fā)動機是我國早期殲-7系列戰(zhàn)斗機的發(fā)動機，最大推力可達4200公斤，重達1噸。以“翔龍”的高空升阻比來說，似乎并不需要如此推力強勁的發(fā)動機——“翔龍”最大起飛重量不過7500公斤，而發(fā)動機推力達到4200公斤，推重比達到0.56，一般只有載人的戰(zhàn)術(shù)飛機才有如此高的推重比，重達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)動機的K-8教練機起飛重量才4300公斤，還有推力更小、用于巡航導彈類的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，只有數(shù)種60年代初從蘇聯(lián)引進仿制的渦噴發(fā)動機，特別是在2000～4000公斤這一個級別，只能利用渦噴-7發(fā)動機降級使用。渦噴-7發(fā)動機空氣流量接近60公斤/秒，耗油率高達0.98克?牛/秒，接近“全球鷹”發(fā)動機油耗的2倍。另外，由于發(fā)動機推力過大，在高空巡航時燃燒效率并不在發(fā)動機的最佳工作區(qū)，油耗差別更大。高油耗嚴重影響了飛機的留空時間，不過在最初試驗階段，使用這種發(fā)動機作為權(quán)宜之計也是可行的。

“翔龍”無人機的動力組按照模塊化設(shè)計，可以在未來換裝更先進的WS-15渦扇發(fā)動機。當然，如果可以最理想的發(fā)動機還是國產(chǎn)ARJ-21支線運輸機的發(fā)動機——美國通用公司的CF-34-10A。改型發(fā)動機可以提供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，可靠性非常高。無人機壽命不能和客機比，“翔龍”的機體壽命大約只有2500小時，而客機一般都在數(shù)萬小時以上，直接使用CF-34發(fā)動機顯然很奢侈。不過，如果能使用這種發(fā)動機的降級低壽命廉價版本，也非常理想。

采用大推力發(fā)動機讓“翔龍”和美國“全球鷹”和“捕食者”無人機區(qū)分開來?！叭蝥棥钡耐浦乇群艿?，從地面起飛到爬升到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。這兩種飛機大多數(shù)時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小時以上，一定程度上影響了該機的使用?！跋椠垺睙o人機具有高速和高推重比的特點，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)所需要時間僅有后者的1/4。因此，“翔龍”可以像“全球鷹”那樣運作，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系統(tǒng)。

這樣的設(shè)計主要考慮到中國使用無人機的條件和美國的區(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?shù)汀?8000～20000米則不同，這個高度大多數(shù)防空導彈都很難對付機動目標，F(xiàn)-16這一類戰(zhàn)斗機的升限大多只有15000米，好一點的F-15戰(zhàn)斗機也只有18000米左右。“翔龍”這類無人機具有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偵察機的情形是一樣的，唯一不一樣的是無人機系統(tǒng)價格便宜多了，可以投入更多的數(shù)量，并不會因為被擊落等條件而中斷使用。

氣動布局

在前不久結(jié)束的珠海航展上展出的“翔龍”高空長航時無人機，就是由中國自主研究和設(shè)計的一種大型無人機。和美國應(yīng)用的幾種無人機不同，“翔龍”無人機沒有一味追求性能上的高指標，一切以國內(nèi)的實用條件和用戶需求為主。由于沒有美國那么強烈的遠程全球戰(zhàn)略要求，飛機的留空時間沒有很高的要求，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。

“翔龍”沒有采用目前高空長航時無人機最流行的傳統(tǒng)大展弦比單翼設(shè)計，而是采用了一個新穎的菱形聯(lián)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計。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)驗證機，對這種新穎的氣動布局進行測試。聯(lián)翼概念主要是機翼后掠，尾翼前掠，兩者通過垂直安定面或者直接剛性連接，連接點可以在機翼的中段，也可以在機翼的端點。菱形聯(lián)翼的設(shè)計主要是機翼后掠角和尾翼前掠角保持一致。聯(lián)翼機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)效益先進氣動布局，其最大特點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，因為尾翼要前掠與機翼相連，而且連接點比較靠外，尾翼比正常布局的飛機要大很多，而且距離機翼近，受到機翼下洗氣流影響較大。下洗流能夠降低尾翼的真實氣流迎角，因此，當前面的機翼上仰到失速迎角時，尾翼在下洗流的影響下還處于正常升力狀態(tài);機翼失速失去升力以后，尾翼的升力還是正常的，這就給飛機一個強烈的自然低頭恢復(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，飛機飛行大迎角自然恢復(fù)角度相當寬，很難進入失速狀態(tài)。以上這些優(yōu)點對于簡化飛機控制系統(tǒng)設(shè)計有著不可估量的作用。