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无人机最早出现于20世纪初,它的出现与第一次世界大战有关,用于军事用途,当时指不需要驾驶员登机驾驶,而用无线电操纵的小型飞机。在经历了近一个世纪的发展后,无人机正在军事和民用的广阔领域发挥日益重要、甚至是不可替代的作用。
随着技术的发展进步,无人机的名称也发生着变化,光典型的英文缩写就有UA、UAV、UAS、RPA等,中文名称则有无人机、遥控驾驶航空器、无人驾驶航空器等。中英文名的字面不同,带来的意义及内涵也略有不同,下面对不同中英文名称做简要说明。根据GB/T38152-2019《无人驾驶航空器系统术语》和GB/T41300-2022《民用无人机唯-产品识别码》中的定义:
无人系统主要包含能够自主或通过远程操控完成指定任务的无人飞行器、无人舰船、无人潜器等,最先应用于军事领域,其后广泛应用于民用领域并呈现螺旋式的发展趋势。随着国家推动网络强国、数字中国建设,智慧政务新基建将迎来产业爆发期,智慧交通、社会综合治理、智慧安防及智慧应急等方向市场需求巨大,预计“十四五”期间高端智能装备市场需求将数倍增长。
从1917年的“柯蒂斯”无人机开始,无人机系统(Unmanned Aerial Systems,简称UAS)经历了百余年发展,在体系、平台、载荷、控制、测控及协同等技术领域都取得了长足进步,也开始在军事和民用领域发挥越来越重要的作用。无人机适合执行的任务可归结为“枯燥、恶劣、危险、纵深”(Dull,Dirty,Dangerous and Deep,简称4D)等任务,其中,枯燥任务主要指重复性的任务或者持久性的任务;恶劣任务主要指环境涉及核、生物、化学武器威胁的任务;危险任务主要指对飞机和机组成员具有高危险性的任务;纵深任务是指超越当前有人机作战半径的任务。深入分析无人机系统的发展阶段,有利于更清晰地把握无人机技术的发展历程和发展趋势,推动无人机技术的快速发展。
无人机有多种分类方式,可以按构造、控制方式、飞行器重量、实用升限、用途以及航程进行分类。无人机按构造即气动布局可分为固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、垂直起降固定翼无人机,不同气动布局的无人机飞行原理不同;按控制方式又可分为三种类型:程控型、遥控型、复合型;按飞行器重量可分为微、小、中、大型:微型无人机重量在100克以下,小型无人机重量不足280千克,中型无人机重量范围为280~2270千克,大型无人机重量范围为2270~6800千克;按实用升限分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、高空无人机和超高空无人机;按用途分,无人机可分为靶机、单一用途无人机、察打一体无人机三类;按航程分可分为远、中、近、超近程四类,活动半径从120千米以外变化到10千米左右。
无人机,也称为远程驾驶航空器,是由控制站进行管理的航空器。无人机可以在数据采集、高空拍摄、地质遥测、远程监控等多种作业情况下替代人工,并且更加高效安全的完成作业。近年来,无人机技术不断迭代更新,在现代技术的进步下,无人机快速从军用市场向民用市场发展,无人机行业火热发展。依据无人机企业的注册资本进行划分,位于第一梯队的是注册资本高于1亿元的企业,包括航天彩虹、中无人机、极飞科技、观典防务、一电航空以及中航智。其中航天彩虹的注册资本将近10亿元,航天彩虹是目前我国无人机领域发展较早的企业,于2017年上市,是我国首家以无人机为主营业务的上市公司。位于第二梯队的是注册资本超过1000万元的企业,包括纵横股份、时代星光、亿航智能、Yuneec、大疆创新、科卫泰以及司马航模。其中,纵横股份的注册资本超过了8000万元,其成立于2010年,是我国首个推出垂直起降固定翼无人机的企业,推动我国工业无人机的发展。位于第三梯队的则是注册资本少于1000万元的企业,包括星逻智能以及其他无人机企业。
无人机作为军用飞机未来发展方向,各国都很重视其研发的投入。目前世界无人机技术最为先进的是美国、以色列和欧洲,处于第一梯队;而中国、俄罗斯等处于第二梯队。近10年中国相继研发出各款尖端无人机,目前已拥有美国所有类型的尖端无人机,追赶势头强劲。在民用无人机领域,中国已经走在全球前列。
中国无人机市场进一步发展与成熟,随着消费级无人机的持续火热以及农业植保、物流等工业级无人机领域市场的爆发,中国无人机市场规模实现了突破式增长。2016-2020年我国无人机市场规模逐年增长,2020年我国无人机市场规模为674.04亿元。
近年来,迅猛发展的无人机产业正为我国通航业务发展带来新动力。截止2021年12月31日,无人机实名登记系统注册无人机数量共计83.02万架,比2020年底的52.36万架增加了58.6%,我国无人机机队规模仍处于快速增长期。2021年,我国无人机企业、从业者规模快速增长。截至2021年底,全国共有无人驾驶航空企业12663家。民航局共颁发无人机驾驶员执照超过11.9万本。2021年,我国无人机运行量快速提升。2021年全年,全国无人机日均飞行达105.73万架次,日均飞行小时达4.57万小时。我国民用无人机年飞行量已稳稳地站在1000万飞行小时的量级,比我国传统有人通航的飞行量高出一个数量级,与运输航空飞行量相当。
无人机市场发展逐步规范化,2020年5月21日,中国民航局正式印发了《民用无人驾驶航空试验基地(试验区)建设工作指引》,主要强调了试验区建设的目的意义、建设原则、基本条件、布局选址、目标定位、重点任务、建设程序和保障措施。2020年6月,国家市场监督管理总局发布2020年第14号国家标准公告,批准236项推荐性国家标准,其中包括国家标准《无人机用氢燃料电池发电系统》,标准的制定将进一步规范无人机用氢燃料电池发电系统及其与其配套使用的氢气储存和供应系统的技术和安全要求。2020年8月,民航局启动了《通用航空经营许可管理规定》全面修订工作,明确了使用民用无人机从事经营性飞行活动的许可规定,完善了市场监管要求相关内容。同时,坚持审慎包容与分类监管原则夫持无人机在通用航空领域的应用,促进相关产业安全、有序、健康发展。
无人机用途广泛,成本低,效费比好;无人员伤亡风险;生存能力强,机动性能好,使用方便,在现代战争中有极其重要的作用,在民用领域更有广阔的前景。随着通用航空和无人机相关政策的出台,无人机产业更是获得了巨大的发展机遇,智能化、隐身化、集成化、民用化趋势凸显。
产业研究院发布的《2023-2028年中国无人机产业全景调查及投资咨询报告》共十二章。首先介绍了无人机的概念、类型和产业链,并分析了无人机产业的发展环境。接着,报告详细剖析了无人机产业的整体发展,然后,具体分析了民用无人机和军用无人机产业情况及主要应用领域的发展;随后,报告分析了无人机产业的技术发展和无人机相关产业的发展现状,并分析了无人机重点生产企业的经营情况。最后,报告重点挖掘了无人机产业的投资机会,并对其未来发展前景做出了科学的预测。
无人机,也被称为无人驾驶飞行器(UAV),是一种无需人员搭乘即可飞行的航空器。它们已经被广泛应用于各种领域,如军事、民用、商业和科学研究。无人机的设计和制造是一个复杂而关键的过程,需要考虑到材料选择、结构设计和生产流程等方面。
材料选择
无人机需要具有轻质、高强度、刚性和抗腐蚀性等特性。这些特性通常是通过使用先进的材料来实现的,如碳纤维、玻璃纤维、铝合金和钛合金等。碳纤维材料因其轻质、高强度和刚性而被广泛应用于飞机和无人机的制造。铝合金材料也是无人机制造中常用的材料,因为它们既具有较高的强度,又具有良好的可加工性和成本效益。钛合金材料具有更高的强度和轻量化,因此被用于高端无人机的制造。在材料选择方面,还需要考虑材料的成本和可靠性等因素。
结构设计
无人机的结构设计需要考虑飞行器的重量和强度之间的平衡。一般而言,无人机的结构应该尽可能轻量化,同时具有足够的强度和稳定性。这可以通过使用高强度材料、优化结构设计和使用先进的制造技术来实现。一些常见的无人机结构设计包括四旋翼、六旋翼、固定翼和混合式结构等。每种结构都有其独特的优点和限制,需要根据具体应用场景和需求进行选择。
生产流程
无人机的生产流程包括设计、制造和测试等阶段。在设计阶段,需要进行结构设计和性能仿真等工作。制造阶段涉及材料选择、零件制造、组装和测试等工作。在组装和测试阶段,需要进行地面测试和飞行测试,以确保无人机的性能和稳定性。为了确保质量和可靠性,制造商需要建立一套完整的质量控制体系,包括零部件质量检查、装配工艺流程和设备校准等。
总结
无人机的设计和制造是一个复杂的过程,需要考虑到材料选择、结构设计和生产流程等多个方面。材料选择需要考虑材料的轻量化、高强度、刚性和抗腐蚀性等特性,同时也需要考虑材料的成本和可靠性等因素。结构设计需要平衡无人机的重量和强度之间的关系,可以通过使用高强度材料、优化结构设计和使用先进的制造技术来实现。生产流程包括设计、制造和测试等阶段,需要建立一套完整的质量控制体系,以确保无人机的质量和可靠性。在选择无人机的结构和设计方案时,需要根据具体应用场景和需求进行选择,以达到最佳的性能和效益。