无人机行业发展前景(推荐11篇)
植保无人机报告:行业发展潜力分析
中投顾问在《2016-2020年中国植保无人机行业深度调研及投资前景预测报告》提到,农用航空作为现代化农业的重要组成部分和反映农业现代化水平的重要标志之一,涌现出了大量高科技著名企业。而农用植保无人机因其高效率、低用水量和用药量,赢得了众多种植户的青睐。
一、无人机应用于农业领域是大势所趋
在刚刚过去的2016全国农业机械及零部件展览会上,无人机展位绝对是赚足了眼球。
作为农业大省,河南耕地面积大、大田作物种植面积大,植保无人机市场前景广阔。2015年,省财政安排1.1亿元农机购置补贴,对农用航空器等重点机具实施累加补贴,促进了农用航用器的快速发展。2015年河南省新增农用航空器335架,目前保有量达436架。
最近两年,在河南除两家较早从事农用无人机生产、服务的安阳全丰、开封田秀才之外,众多省外农用无人机企业纷纷“落户”河南建基地,提供植保服务,争抢中原农用无人机市场“蛋糕”。
2015年8月,无锡汉和航空技术有限公司决定在西华县建立无人机生产基地,根据计划,3年后年生产能力将达1000架。2015年9月,深圳高科新农技术有限公司在洛阳建设基地,2016年投产,年生产无人机3000架左右。2016年年初,广州极飞电子科技有限公司无人机项目,正式落户西华县航空无人机产业服务园。
就连无人机业内的龙头大疆创新也在2016年3月份发布了MG-1农业植保机,同时公布了其在农业市场的战略规划。
植保无人机具备多种优势,未来有望大规模普及,市场总规模有望达到年均200亿元,具备广阔的成长空间。
二、农林植保无人机发展潜力大
2016年国家提出大规模推进高标准农田建设,到2020年确保建成8亿亩、力争建成10亿亩集中连片的高标准农田。这客观上为农用无人机的发展提供了政策支持,这也是对农业无人机能干活干好活的考验。
作为国内最专业、亚洲农业航空风向标的农业航空展,2016年中国国际农业航空技术装备展览会为进一步推动农业航空技术及装备的科技创新及成果应用、搭建农业航空领域交流与合作的最佳平台。展会吸引了包括辽宁壮龙、大疆、极飞、天鹰兄弟、安阳全丰、无锡汉和、珠海羽人等在内的众多无人机企业,展示了多种型号的适用于农林牧渔业的航空飞行器、配件及服务。
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展会上,辽宁壮龙无人机科技有限公司发布了世界首款成熟的油动直驱多旋翼无人机,该机有一个接地气的名字——“大壮”。大壮最大载重85千克,商业载荷60千克,驱动方式为油动直驱,燃料为汽油,续航时间1-4小时,极限飞行高度1000米,农业喷洒作业飞行高度10-20米,喷幅宽度12-15米,作业效率每分钟4-8亩,采用手持遥控、一键自主作业两种控制模式,最大作业距离2公里,最大日作业能力4000亩,作业成本2元/亩。大壮还有一个小兄弟,名叫“小壮”,为油动直驱四旋翼无人机,其续航时间、极限飞行高度、最大作业距离和作业成本与大壮保持一致,其他各项性能是大壮的1/2左右。
中国的植保无人机市场是一个超百亿元的大市场,现正以每年20%-30%的速度增长;未来10年,全球无人机销量仍将主要集中在中低端的民用无人机和消费级无人机;截至2015年12月,中国无人机研发生产企业已超过400家,其中,生产植保无人机的企业超过100家。
中国作为世界民用无人机研制生产的佼佼者,但民用无人机发展大多聚焦于消费级无人机。但消费级无人机对于农林大户的实际需求而言顶多算是玩具。而时下通行的电动多旋翼植保机也因载重以及续航能力饱受诟病,因为他们需要的是一台长时间专业能干活的无人机。
大疆引爆了中国民用无人机市场,让更多普通人关注民用无人机行业和无人机产品,也导致众多企业纷纷进入了消费级无人机领域,给人无人机就是玩具的初步印象。
但是社会的发展需要工业级无人机,也就是能干活的无人机,把人从繁重的工作中解放出来。当前,全世界包括欧洲、美国等一些发达国家和地区在工业级无人机领域都是空白。民用无人机行业面临的有利因素,是人们对人工智能机械的认识逐步达成共识,无人机就是要替代人做更多工作。对于无人机企业来讲,需要人们有这个共识,这是机遇所在。而面临着诸多不利因素,首先是技术不成熟,全世界无人机技术领域和运用领域中所有的人都在摸索当中,制造商与运营商对已有技术能够的运用不够明确;二是用户就会提出的需求往往过高,比如大壮每天喷洒4000亩,有的客户已经提出能不能洒上万亩,但由于实际技术的限制不能满足这样的需求。但让整个无人机行业欣喜的是,民航局、部队、政府等抱非常欢迎、非常支持的态度,希望政府能够和企业经常探讨,深入了解行业特点和规律后出台有保护性的、有支持性的、有建设性的政策;对于老百姓,希望能以平常的心去看待这个行业和产业,以更加包容的态度去接受它的到来。
对于农用无人机的发展趋势,业内人士普遍持比较乐观的态度。因为农业三大主要作业环节中播种和收割都实现了机械化,唯独喷洒环节机械化程度较低,农用无人机正是未来发展的方向;同时,无人机作业效率高,能有效提高农药、化肥的使用率,减少农业农药化肥的使用总量,有利于水土环保;还能推动农药改革,带动航空药剂新型产品的研发和无人机维修服务业的发展。另外,无人机制造商及代理商都表示,无人机销售方向不是直接把产品卖给农民个人,而是面向专业组织人士;未来的操作人员也一定是经过培训并取得国家执照的专业操作师。
而存在的问题是,跟国内许多行业一样,创新能力稍显不足,抄袭现象较多;专业研发人员参与积极性不够,比如北航、南航等科班毕业人员大多研发军用无人机而不屑于开发民用无人机,导致很多开发人员是从航模设计师转型的,因此专业知识不够;对于无人机飞行,多数人也还没有意识到持证飞行的重要
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性。
三、驾驶员监管势在必行
中投顾问在《2016-2020年中国植保无人机行业深度调研及投资前景预测报告》指出,人力成本攀升、农作物病虫害多发、作业精细化要求提高、施药安全意识加强,使越来越多的农业生产者开始关注农用无人机。农用无人机市场正在孕育爆发,有望成为未来几年增长最为迅速的无人机细分市场。
与传统喷洒方式相比,植保无人机喷洒的效率是人工的20倍到30倍,且飞行速度快,植保无人机受到农民合作社、种粮大户等新型农业经营主体的青睐。
外行看热闹,内行看门道。虽然农用无人机市场前景广阔,发展势头迅猛,但是整个产业的发展尚处在“草莽”之中。
一方面,我国农村青壮年劳动力逐年减少,但植保无人机的需求不断提升,各级政府也陆续出台了一系列政策,扶持产业发展;另一方面,市场上现有的植保无人机质量不稳定、售后服务体系不完善、专业飞手紧缺,是目前的硬伤。
截止2015年12月31日,全国民用无人机驾驶员合格证总数为2142个。而这个数字也仅仅是郑州一个城市无人机的保有量。
相比于消费级无人机的火爆,农业无人机或许发展空间更为巨大。但是行业监管的不明朗和驾驶员的紧缺使得一些企业和单位不得不通过‘“黑飞”来运营。
而目前很多植保无人机研发、制造型企业,打着农业无人机销售+培训的幌子大肆宣传,培训期限是2到6个月,学费不菲,也没有统一的收费标准。
无人机训练机构是需要国家民航总局授权,经过AOPA认定的才是合法的机构,目前全国有67家合法的训练机构。郑州炫飞无人机是经AOPA认定的无人机培训机构、全国八个考点之一,同时也是河南唯一的考试中心。
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关键词:无人机低空摄影测量,光伏电场,inpho摄影测量系统
0 引言
20世纪80年代以来,随着计算机、通讯技术研发热潮的蓬勃兴起以及各类探测精度高、重量体积轻度小巧的新型数字化传感器的相继面世,无人机的性能也随即获得了迅猛提升,应用范围和应用领域迅速拓展。近年来,基于无人机平台的数字航摄技术已呈现出其独特的潜力优势,无人机与航空摄影测量相结合即使得“无人机低空摄影测量”正在成为测绘领域的一个崭新发展方向。不仅可以大大减少外业数据获取时间、丰富测量成果,而且其非接触式的测量手段则使得外业工作更加安全,因而已然成为现代测量技术改进设计的潮流发展趋势。
本文以山西省中部地区光伏电场应用无人机进行地形图测绘为例,阐述了利用无人机低空摄影测量制作1∶1000比例尺地形图的作业流程,并对成果重点给出了精度分析。
1 应用实例
1.1 项目概况
本项目为光伏发电项目,主要位于山西省中部地区,测量范围为山区地形,海拔高度为1 100米左右。本项目利用无人机搭载高分辨率数码相机拍摄得到影像图,利用Inpho摄影测量系统处理后期数据,制作1∶1000地形图。由于测区范围广泛,本文只采用部分区域进行介绍。无人机航拍共6条航线,一共379张像片。
1.2 航空摄影
本次采用航测遥感无人机平台,航摄仪采用天宝UX5。航摄方案技术参数为:航向重叠度为80%,旁向重叠度为70%,保证全摄区无航测漏洞,航向超出摄区范围6条基线,旁向超出摄区不少于30%像幅。根据飞行高度、大气能见度、太阳高度角等情况正确选择合理的曝光参数,保证影像质量。
1.3 Inpho数据处理
空中三角测量采用德国INPHO公司全数字摄影测量工作站完成,空中三角测量经过像点连接、像控点量测、平差计算过程。该软件能对多种传感器影像进行自动空三加密、DTM、DSM的匹配以及DOM的自动生成。
1.3.1 创建工程
根据航拍获取的数据创建工程文件,设置相机参数,引入影像、GPS/IMU数据,导入像控点,并生成航带。(根据数据的具体情况,设置航程方向、相机安置角、测区地面平均高、平均飞行高度、焦距、像素大小等参数;引入GPS/IMU数据时,数据ID和影像ID要一致,设置标准差)。具体如图1所示。
此后,即需建立影像金字塔。而建立了影像内部金字塔,可以用于后续显示。建立过程的实现界面如图2所示。
1.3.2 应用Match-AT模块进行自动空三加密
在Applications Master主界面,单击MPM按钮,进入Photo Measurement Tool界面,设置影像显示Active,检查影像,确认影像相对位置关系正确。
进入空中三角测量对话框,根据实际情况选择点密集度、匹配方式、从几级开始计算。由此而得的连接点分布全景以及详图则分别如图3、图4所示。
空中三角测量数据处理后,可得结果影像如图5所示。
本工程在采用空三加密程序Match-AT进行内业加密点加密时,加密点要求尽量布满像片全部范围,6度重叠的航带连接点每张像片不少于3个。按3*3标准位置选点每个区域连接点数量不少于3个,在少点位置予以补点。
量测计算时,数据平差模型为光束法区域网平差。数据处理时,首先将物方标准方差权减小,进行粗差的剔除,然后逐步提高物方权重,确保粗差被全部检测出来。必要时,采用PATB进行二次平差计算。
1.3.3 应用Match-T DSM模块提取数字地形模型
在Match-T对话框中,点击Add按钮,进入参数设置对话框,设置要提取的DTM,地形类型、滤波、特征密度等,并设置格网大小。为此,可得模型视觉效果如图6所示。
1.3.4 应用Ortho Master模块进行正射影像纠正
正射影像是根据单张航片的内外方位元素和数字高程模型DEM,采用微分纠正软件对各个模型的数字化航空像片进行影像重采样,纠正影像因地面起伏、飞机倾斜等因素引起的失真,把中心投影转换为垂直投影,从而得到正射影像。
本项目计算时,在Ortho Master模块界面,把提取的las格式DTM转换成dtm格式,在Ortho Master界面导入DTM,修改纠正交迭的百分比,即可进行正射影像纠正。研究可得,最终正射影像呈现如图7所示。
1.4 内业成图
空三加密完成后,在全数字摄影测量工作站Map Matrix完成数据采集工作,采用空三自动恢复模型进行立体测图。在Map Matrix工作站按照要求进行1∶1000比例尺地形图测绘工作,量取地面点平面和高程信息等。实现流程如图8所示。
1.5 精度分析
为检验无人机低空摄影测量的精度情况,研究中对该测区1∶1000地形图进行了外业检查。检查采用RTK实测地形点和地物点的平面和高程,共测量地形点1 652个,地物点313个。测定过程的精度分析如表1所示。
由表1可见,该测区UX5无人机航测成果精度达到了常规1:1000地形图测图要求。
2 结束语
通过对该测区1∶1000地形图测量和精度检查,说明无人机低空摄影能完成1∶1000比例尺地形图测图要求,对小区域测图项目来说,是一种强大有效的设计方案,具有快速、实用、直观经济的显著特点,极大地方便了很多测绘单位和部门自主开展无人机小区域和应急测绘工作。同时需要指出,无人机依然存在着诸如飞行时间偏短、飞行姿态并非恒稳、单架次的航摄面积小、以及像片数量多等一定缺陷。
随着无人机摄影测量技术的发展,上述问题会逐步得到妥善解决,从而成为常规航空摄影的有效补充。
参考文献
[1]崔红霞,孙杰.无人机遥感检测系统研究[J].测绘通报,2005(5):11-14.
[2]胡吉伦,高福山.低空摄影测量在电力工程中的应用研究[J].测绘通报,2009(2):7-9.
[3]胡海友.基于Inpho的空三加密及正射影像制作方法研究[J].铁道勘察,2013(6):12-15.
就在12月10日,百度公司对外宣布,百度无人驾驶车国内首次实现城市、环路及高速道路混合路况下的全自动驾驶。从13年立项以来,百度的无人驾驶车项目迎来阶段性进展。
从近日公布的道路测试结果来看,百度无人驾驶技术已经取得了开拓性的进展,做好了向市场公布的准备。在今年的4月份,百度CEO李彦宏就曾透露,百度无人车将会在年内发布。于是,12月16日下午,百度无人驾驶车正式在第二届世界互联网大会上亮相,引发行业强烈关注。
百度无人车引关注
百度无人车并不是自己造车,而是与第三方汽车厂商合作设计。在这次道路测试中,百度使用的就是一辆宝马轿车,百度在其中扮演着大脑的角色,其核心技术被叫做“百度汽车大脑”,其中涉及到的技术包括地图、大数据、计算、人工智能。
一辆无人车要上路,需要完成定位、大数据处理、智能决策等步骤。这需要三维高精度地图作为基础,配合环境感知技术,让摄像头实时获取环境影像,识别周边车辆和道路标识,再通过计算来处理这些数据,利用大数据来训练算法,从而做出智能决策。百度在这些领域均有很强的技术积累。百度地图早在2010年就上线了三维地图功能,在开启了无人驾驶技术研发之后,重点对三维地图进行了数据采集,绘制了国内首个高精度三维环境地图。而在环境感知方面,百度图像识别技术处在世界前列,在今年5月份的人工智能基准测试ImageNet中,百度击败了微软和Google。
不过,百度无人车和Google在研发方向上仍然有所不同,虽然百度的定位也是实现全面无人驾驶,但也重视基于已有的汽车进行自动化驾驶改造,保留了方向盘,而Goog]e的无人车则摒弃了方向盘。这可能使得百度在无人车的商用上会更早。
需要说明的是,此次百度和宝马合作的汽车是国内唯一通过ISO26262的全自动驾驶项目,ISO26262是一个汽车功能安全的国际标准,旨在提高汽车电子、电器产品功能的安全性。据悉,百度已经成立自动驾驶事业部,并启动了内部招聘。该项目负责人林元庆在接受采访时表示,到2016年年初,百度无人驾驶核心技术团队人数将达到100多人。
各路资本争相追逐
随着大数据和机器算法越来越强,无人驾驶技术成为巨头和创业公司争相追逐的领域,几乎所有的汽车厂商、互联网巨头都在涉足这一领域,所采取的模式通常是软硬件互相合作。
Google在2011年收购了一家有核心技术的创业公司开始做无人驾驶,从项目开始至今,无人驾驶车队共行驶路程达270万公里,其中接近160万公里的行程實现了100%的无人驾驶。
Google的优势在于多年积累的地图数据,以及激光测距仪的图像识别能力,可对周围环境进行3D模拟,辨别实际路况并作出反应,完成一系列复杂的操作。
Google的技术积累与百度相似,双方都在地图、智能识别系统上有很深的技术积累,由于Google的研发时间更早,所以测试距离更长。
除了Google,苹果也在2015年曝出正在研发无人驾驶技术,该项目代号为Titan,所研发车辆是电动汽车,并且租下了2100英亩作为无人驾驶项目的测试基地。近些年来,苹果同样在地图、操作系统以及人工智能上面也有大力的投入,具备无人驾驶技术的研发基础。
目前,已经上路的无人驾驶车辆均来源于终端制造商,他们的技术允许车辆实现少数情况下的自动驾驶。典型的代表宝马、奥迪、奔驰均推出了实现部分无人驾驶的车辆,可实现自动泊车功能。此外,特斯拉已经在Model S上推送了附带自动驾驶功能的系统升级,该技术允许车辆在路况较好的地面上简单尝试。
国内高校与巨头竞技
在国内,高校对于无人驾驶技术的研究早于企业,但都停留在实验阶段。2011年,由国防科技大学自主研制的红旗HQ3无人车进行了上路测试,行驶了3小时,里程达到286公里。2012年,位于天津的解放军军事交通学院完成了一次最高时速100公里,时长1小时的高速公路测试。
不过,高校的研发更多停留在硬件本身,无人驾驶技术落地还需要依赖软件、大数据、人工智能为依托,这对于互联网公司来说是强项。除了百度,国内互联网巨头阿里巴巴、腾讯均有投入。
阿里巴巴在去年8月份和上汽达成无人汽车研发合作,阿里巴巴负责YunOS操作系统、大数据、阿里通信、高德导航、阿里云计算,上汽集团则提供整车与零部件开发、汽车服务贸易等资源。腾讯在今年也和富士康、和谐汽车展开了无人驾驶汽车的研发。
阿里巴巴的优势在于Yunos系统、云计算以及强大的大数据处理能力,不过这些计算能力都是为处理电商数据而服务的,并不一定适用于无人驾驶技术。阿里巴巴需要在车辆造出来之后,对算法进行针对性的调试,并将算法进行大数据的训练。
而腾讯虽然也一直在大数据和人工智能上有投入,但这些技术大多集中在主营业务游戏和社交软件领域,在更为复杂的无人驾驶领域,人工智能和深度学习技术还较为欠缺。不过在地图领域,腾讯地图近年来在三维测绘上有不少积累。
如今看来,互联网巨头集体入场,意味着无人驾驶汽车正成为下一个“风口”。
对此,业内普遍也认为,车联网将有大量的商机可以挖掘,尤其是无人驾驶普及之后,将会产生大量的互联网服务需求。除了硬件本身的销售之外,车联网服务将为互联网巨头提供巨大的流量入口,结合020服务,为用户提供更多消费场景。
百度无人车的率先亮相,对于混沌多年的车联网市场,将起到示范性效应,开启这一行业竞争更加激烈的格局。
互联网科技公司谷歌,当下则正与六家汽车公司商议着,目标在2020年推出其无人驾驶汽车系统。而同年,日本的三家汽车巨头——丰田、东风日产以及本田则计划向2020年东京奥运会和残奥会的观众和运动员,提供使用无人驾驶汽车的出行服务。三家汽车厂商预计在2017年完成公路测试。
为了迎战,汽车制造商唯有变革。而到了2020年,奥林匹克运动会不止是运动员之间的竞技,还是汽车行业真枪实弹的比拼,而且不限于传统汽车制造商。届时,传统汽车巨头以及互联网汽车科技公司都将参与到这场属于汽车的高科技军备竞赛当中。
(一)无人机概述
无人机(unmanned aerial vehicle或drone)是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。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,在现代战争中有着极其重要的作用,在民用领域也有广阔的发展前景。结合公安边防部队的实际,无人机在边境地区的发展使用具有广阔空间,能够为边防工作带来极大的便利和工作效率的提高。
(二)国内无人机发展现状
国内无人机近几年来发展比较快,民企也多 通过第三届 尖兵之翼就可以看出 国内现在发展无人机的趋势越来越好。
而除军事用途外,由于无人机成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等的优势,使得无人机在航空拍照、地质测量、高压输电线路巡视、油田管路检查、高速公路管理、森林防火巡查、毒气勘察、缉毒和应急救援、救护等民用领域应用前景极为广阔。正是因为看到未来无人机的民用市场潜力巨大,除一些科研院所外,民营企业也开始介入无人机市场。目前粗略估计全国约有170多家单位在生产无人机。“就低端产品而言,一套无人机系统的生产成本有可能不超过几十万元,这也是中国有众多厂家看重无人机市场前景的一个原因。
我国无人机当前只具备侦查能力,无人机并不被现代战争看好,机器造价昂贵,战场灵敏度低,极易被敌人捕捉,无法防御最新的电磁干扰等种种弊端,即便是美国也无能力大规模生产,另外你提到的对地攻击型无人机只在极少的战争中出现,而且处于测试阶段,他的攻击方式并不算先进,GPS定位导弹一样做的到。
无人机任务规划系统研究及发展
无人机任务规划系统是指根据所要完成的任务、无人机的数量及任务载荷的不同,对各架无人机进行任务分配并通过航路规划技术制定飞行路线.首先介绍了无人机任务规划系统的基本功能及组成结构.然后,详细分析了任务规划系统的`建模技术及其优化算法的研究现状.最后指出了讨论了无人机任务规划存在的问题,并阐述了无人机任务规划系统的发展趋势.
作 者:胡中华 赵敏 Hu Zhonghua Zhao Min 作者单位:南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016刊 名:航天电子对抗英文刊名:AEROSPACE ELECTRONIC WARFARE年,卷(期):25(4)分类号:V279关键词:无人机 任务规划 航路规划 优化算法
随着无人机市场的逐渐兴盛,无人机产业将从设计、研发、制造等技术领域延伸到无人机租赁、操作员培训等管理、服务、保障领域,进而触及社会生产、生活更广更深的层面,逐步形成一条新的产业链。其中,以飞行服务为代表的无人机运营市场具有巨大的发展潜力,在不久的将来,这一领域将成为整个无人机行业发展的主要推动力。
2020年服务市场规模将超300亿元
随着经济的发展,大部分顾客不再满足于物品本身,而是需要更多的服务,追求的是效率和成果的最大化。农户需要的不再仅仅是植保无人机,而是庄稼的健康生长和稳定的收成;电力公司需要的不单单是巡检无人机,而是输电线路动态数据及应急场景下的处理机制。
目前,我国的无人机企业大多集中在产业链中端,在无人机应用领域多元化的背景下,会有大量的企业进入无人机应用服务这个环节。随着法制健全和低空领域正在逐步放开,无人机空间发展进一步扩大,服务环节的市场规模大约为硬件制造的2倍以上,据前瞻产业研究院数据显示,预计到2020年,无人机服务的市场规模在300亿以上。
民用无人机微笑曲线图片来源:网络
以飞行服务为代表的无人机运营可以为行业客户提供一站式解决方案,一方面减少了客户专业人员培养、设备维护等费用,降低成本,节约时间;另一方面,避免了因技术壁垒给客户带来的运营风险。
竞争加剧服务带来新出路
近年来,无人机行业高速的发展,模式单
一、产品同质化等问题使得竞争加剧,不少企业需要寻求转型,打开新局面。因此,无人机运营市场就成为了差异化的工具,延伸产品的生命周期,使企业免遭淘汰。
无人机运营领域的可见度低、劳动依赖度高,很难被模仿,是竞争优势的持续来源。比竞争对手提供更好的服务可以增加企业的竞争优势,突出企业的价值,有助于与竞争对手区分开来。同时,以目前的市场状态来看,无人机运营仍然是一片尚未开发的蓝海,还没有形成多头竞争或者一家独大的局面,更适合初创型企业发展。
共享时代只需一键服务即来如此便捷
虽然无人机运营商能够帮助客户提高效率。然而,传统模式中,其依然需要面对由于信息不对称、依赖中间商带来的高额成本。随着互联网的发展,人们开始了以互联网等现代信息技术为依托,整合线下海量的分散资源,满足消费者多样化需要的新模式,也就是我们如今谈论最多的“共享”模式。
作为无人机运营共享模式的基础,共享平台的建设尤为重要。它承担了空域申请平台、飞行数据平台等多种角色,降低了运营成本;其集客效应使单个的商户(多为无人机飞手)免于应对用户宣传推广的难题,促使其更好的专注于提供优质的产品或服务。
无人机共享平台服务流程图图片来源:享飞
同时,用户体验的品质也大幅度提升。以今年下半年上线的“享飞”平台为例,笔者亲测,从注册下单提交航拍需求,到AI调度匹配资源、申请空域,再到现场服务、提交作品整个流程的操作时间仅仅几分钟。在非意外情况下,基本上可以当天提交需求,当天完成飞行作业,当天拿到航拍作品。
随着电力企业的不断发展,电网安全越来越受到社会大众的广泛关注,输电线路作为电网系统中非常重要的组成部分,更需要在建设上不断加强。在社会电量需求日益增大的今天,电网规模也随之扩大,巡检的工作量与难度也越来越大,在一定程度上提升了电网事故的发生率。因此,无人机这种新型的输电线路巡检设备应运而生,在降低事故发生率、减少工作人员工作量的方面,发挥了重要作用。
1 输电线路巡检概述
(1)巡检内容
对输电线路的巡检主要分为对线路本身、线路附属设施以及架空线路环境通道等方面的巡视和检查。
对线路本身的巡检主要包含以下几方面 :第一,地面与基面,需要检查挖掘后回填的土质是否出现下沉、地面是否存在水淹冻涨等情况 ;第二,杆塔,需要检查杆塔基础是否出现皮损、松动、下沉、露筋等现象 ;第三,接地装置,需要检查其是否出现断裂、腐蚀、接地带丢失或外漏等情况 ;第四,拉线,需要检查拉线是否被腐蚀、是否出现断股、松弛等情况 ;第五,绝缘子,检查是否出现伞群破损、放电异常等情况。
对线路附属设施的巡检主要包括 :第一,线路防雷装置,需要检查避雷器是否存在动作异常,计数器是否出现破损、松动、变形、失效等现象 ;第二,防鸟装置,需要检查鸟刺是否出现变形、松脱、破损等情况 ;第三,检测装置,需要检查其是否存在损坏、失效或部分缺失等情况。
对架空线路环境通道的巡检主要包括 :第一,检查线路与附近的建筑物、树木等是否保持安全距离 ;第二,检查是否存在线下不合规定的施工作业 ;第三,检查线路附近是否存在易燃易爆物品 ;第四,检查地面是否出现裂缝多塌陷等。
(2)巡检制度
输电线路的巡检当前主要分为正常、故障以及特殊三种巡检类型,基本上都属于常规巡视,随着管理理念的转变与科学技术的提高,输电线路的巡检方式也在逐渐向状态巡检这一相对科学的巡检方式转变,但无论如何转变,其巡检的基本手段仍然需要以地面巡检为基础,而人工巡视这种巡视制度也存在着很大的局限性。
从管理层面讲,传统常规巡检制度针对输电线路不同的状况需要运用不同的巡检方法,随着电力事业的快速发展,这种方法已经无法充分保障输电线路的安全运行了。在常规的巡检制度中,没有考虑到设备的具体运行状况、设备所在的地理条件以及通道情况等,而且在巡检过程中没有针对性,容易造成重点区段被忽视,而非重点区段却重复检查的现象。这样的巡检制度不仅会造成巡检质量低下,降低巡检结果的真实性与可靠性,还会因对正常线路的重复检查而使巡检人员的事故灵敏度降低,对真正出现问题的设备反而会忽略。
从人员角度看,很多输电线路所在的自然环境相对恶劣,巡检人员在工作过程中,需要对每个杆塔细致检查,而在一些地形比较复杂的地区,巡检人员可能在检查完一个杆塔之后,走很长一段路程才能到达下一个杆塔所在位置,很多区域地势复杂、人烟稀少、气候变化较大,如果再遇到恶劣天气,便很容易发生安全事故,还在很大程度上消耗人力与物力。
2 当前无人机在输电线路巡检中的应用
无人驾驶飞机,简称无人机,主要是运用无线遥控装置以及程序控制装置对小型飞机进行操控,机上不载人,也没有驾驶机舱,但拥有自动驾驶装置以及程序控制装置。当前的无人机的控制方式主要可以分为自身程序控制和无线电遥控两种。最初的无人机主要应用于军事领域,但随着经济与科技的不断发展,逐渐应用于社会的各行各业,其用途也非常广泛,如监控、搜救、测绘、搜索等都能够看到它的身影,使工作的实时性与准确性得到有效提升。
在输电线路巡视领域应用无人机是无人机向民用领域发展的重要表现,我国在近年来对其应用的也非常广泛,很多电力公司都开始在地形比较复杂、情况相对特殊的输电线路区段应用无人机,具有成本较低、风险较小、适应能力较强、机动性能较好、使用相对方便等优势,不仅使巡视效率大大提升,还在很大程度上解放了劳动力,降低了供电公司的巡检成本。
3无人机在输电线路巡检中的发展
在输电线路的巡检方面,无人机有着非常广阔的应用前景,合理高效的应用无人机能够在很大程度上弥补当前输电线路巡检制度方面的欠缺,使线路巡检的整个过程更加优化。
(1)从巡检方式角度看
利用无人机方式进行输电线路的巡检不仅能够代替传统的人工巡检,无人机还能够利用自带的航拍功能对线路情况进行拍摄,提升了巡检效率。无人机对输电线路的巡检以装备本身的程序控制为主,辅以无线遥控,在进行巡检之前,无人机需要根据巡检线路的不同情况设定最佳的飞行路线,并应将巡视路线设定为往返巡视,有利于工作人员从不同的角度对线路进行观察,提升巡检质量。
航拍将是无人机未来主要的发展方向,以先进的科学技术为依托,能够实现拍摄视频的实时传送,届时,人工巡检的方式将真正意义上被无人机巡检方式所取代。另外,无人机还需要在反应线路可视现象的同时,将线路断股、放电等不可视状态反应出来,需要运用红外拍摄的方法进行改进。
(2)从巡检制度角度看
无人机巡检将在很大程度上完善状态巡检这一相对科学的巡检制度,其将会被主要应用于事故发生率相对较低的区段中,并安排少量人员对其进行控制,能够有效降低输电线路巡检的人工成本,还能够有效弥补线路故障统计方面出现的误差。随着科学技术的不断发展,无人机的运行成本也在不断降低,当起降低到一定程度时,便能够实现大规模使用,为了使输电性能的可靠性得到有效保障,供电企业甚至可以利用无人机进行全线路的日常巡检,而不是只局限于现阶段的短期巡检。
4 结论
在供电企业的日常工作中,对输电线路的巡检向来是比较耗费人力与物力的一项工作,不仅要求工作人员具备良好的身体与心理素质,还需要有足够的耐心与细心。而工作量的越来越大使得很多巡检人员在心理上和生理上出现疲累,导致巡检质量降低。而无人机的产生与应用则有效解决了这一问题,不仅解放了劳动力,还降低了企业的人工投入成本,提升了企业的经济收益。
摘要:随着经济的不断发展,我国电力事业的进步也非常快速,电网的安全与否会在很大程度上对社会的稳定产生影响,而输电线路的稳定运行能够为电网的安全提供有效保障。无人机是随着电力企业发展而诞生的新型巡检设备,能够有效分担工作人员的工作量,提升工作效率。本文以输电线路巡检的概述为研究基点,论述当前无人机在输电线路巡检中的应用,并展望无人机在输电线路巡检中的未来发展。
高空长航时无人机同时具有情报监视侦察和对地、对海攻击能力,是目前世界各国无人机发展的重点,美国的MQ-1“捕食者”、MQ-9“死神”无人机已经在阿富汗战场广泛使用,英国在这方面也不落后,BAE系统公司研制的“螳螂”(Mantis)长航时无人机就正在帮助英国获得无人系统发展上的独立主导权。
“螳螂无人自治系统先进概念技术验证”(MUASACTD)是英国启动的无人战斗机(UCAV)项目,英国BAE系统公司之外,英国国防部、劳斯莱斯公司、奎奈蒂克公司、通用航空公司、L3 Wescam公司、梅吉特公司和Lola公司也参与了项目第一阶段研发。2007年底,“螳螂”项目进入技术设计阶段,2008年范登堡航展上首次推出了模型,研发第一阶段采用2部劳斯莱斯Model 250B-17涡轮螺旋桨发动机,单台功率280千瓦,后继验证机型进行了更换。第一阶段研发目标主要是验证飞机的自治飞行能力,要求续航时间至少达到24小时,能够与地面控制站保持通信联络。
MUASACTD项目第二阶段的重点是评估“螳螂”的民用、武装无人机型号和安装传感器包,比如BAE系统公司在“螳螂”头部的大圆顶上安装的卫星通信系统。2009年10月,BAE系统公司在澳大利亚南部对“螳螂”原型机进行了首飞。2013年,BAE系统公司开始在英国境内对“螳螂”无人机进行飞行测试,据悉共计划进行20次试飞,每次试飞持续约3小时,飞行高度达4572米。
“螳螂”无人机长约10米,翼展22米,外形与MQ-9“死神”非常相似,但是气动外形非常有特点,采用了T形尾翼,2部涡轮螺旋桨发动机采用“尾吊式”布置在机身上方,最大飞行速度555千米/时,最大升限16764米,续航时间30小时,最大起飞重量9000千克,有效载荷1356千克,采用L3 Wescam公司的MX-20航电系统。主要传感器是位于机头下方的BAE系统公司的光电传感器“图像收集与利用”(ICE)系统,机身下方吊舱装有一部小型机载雷达。机翼下设计了6个挂点,可挂载的GBU-12“宝石路II”激光制导炸弹和“硫磺石”反坦克导弹。
“渡鸦”与“雷神”隐身无人机
2006年初,BAE公司启动了“渡鸦”(Corax)无人机研制工作,以一种飞翼型的隐身无人机,将英国的无人机研制水平推向了世界前列,显示了英国在军用航空工业领域的重要地位。“渡鸦”无人机项目2004年初启动,经历了10个月的研发之后,原型机在2005年1月25日进行了首次试飞,2006年1月首次向外界公开。“渡鸦”的气动外形采用翼身高度融合的结构,动力是一台小型无加力涡轮喷气发动机,但是飞行速度、有效载荷和续航能力都比较有限。虽然“渡鸦”无人机只是作为技术验证机没有执行过任何实战任务,但是该项目所验证的隐身无人机技术为BAE公司研发“雷神”无人机奠定了坚实的基础。
2006年12月,英国国防部授予BAE系统公司1.24亿(最后追加到1.85亿)英镑的合同,启动了“雷神”(Taranis)无人战斗机验证项目,意图发展一种堪比火神轰炸机的全新无人攻击平台,为英国空军未来进攻性力量的组成提供决策依据。2009年,英国国防部展示了“雷神”隐身无人战斗机的全比例模型,机长约11米,翼展超过9米,起飞重量超过8吨,采用大后掠前缘的翼身融合体布局,机身和机翼的后缘分别对应平行于前缘,以便提供更大升力增加续航时间,从而确保具有跨大洲攻击的威力。
此后,“雷神”在BAE系统公司位于兰开夏郡的Warton 制造厂进行了测试。2013年1月,英国《每日邮报》报道称,由于英国航空安全法对无人机在英国国内飞行进行了限制,“雷神”隐身无人攻击机验证机计划在澳大利亚进行试飞。据英国“gizmodo”网站报道,BAE系统公司领导的团队已经完成了“雷神”第二阶段的“全隐身模式试飞”,通过取消机头部位的数据舱实现了对雷达的“完全隐身”,改用最新型天线之后能够保证飞机持续收集飞行数据,并与地面控制站保持通信联络。
“雷神”无人机采用一台“阿杜尔”Mk951涡扇发动机,配有全数字式发动机控制系统,最大推力2900千克力,最大起飞重量7000千克,最大飞行速度约马赫数0.8,续航时间3小时左右。BAE系统公司表示,“雷神”的自主控制系统可以使飞机自治式起飞、降落、识别目标并加以攻击,也可通过卫星远程遥控系统由地面控制站进行操作,还能由双座战斗机的后座发出指令对“雷神”进行实时控制。“雷神”携带的传感器包括安装在机头内的合成孔径雷达和机头下方的昼/夜光学成像系统,有很强的搜索攻击目标能力,图像信息通过卫星传输的方式传递给控制终端。“雷神”的机腹下方有2个武器舱,可挂载250千克小直径精确制导炸弹或小型空射导弹。
“火影”自杀攻击无人机
“巡飞弹”概念出现之后,英国也加速了“间接瞄准射击精确攻击”(IFPA)项目研发,意图为英国陆军提供低成本的高效的打击手段。在这种背景下,英国MBDA公司推出了“火影”(Fire Shadow)巡飞弹,这种自杀攻击无人机能在目标区域进行较长时间巡航飞行,并在需要的时候对目标进行自杀攻击,希望在未来装备英国陆军执行多种作战任务。
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“火影”巡飞弹采用复合材料制成,长3.66米,重约200千克,安装有弹出式弹翼,装备一台“汪克尔”转子发动机提供动力,能在战场上空飞行10小时以上,航程约为150千米,弹体可以装配多种导引头和战斗部。机载数据链系统能对无人机进行实时控制,操作员通过VCS-4586软件对无人机进行指挥控制,并能实时监视战场态势。“火影”安装在发射车上,能够实现快速机动部署。
MBDA公司表示“火影”已经在威尔士的阿博珀斯靶场进行了首次试射,随后在菲尔顿和贝德福德与英国陆军联合进行了为期3年的“战术、技术与步骤”(TTP)评估阶段研发和飞行试验,并在“联合勇士作战协同能力示范”项目中检测了与指挥所的作战协同。2012年,英国陆军第39皇家炮兵团对“火影”的小批量生产版本进行了试用,据“飞行国际”报道可能还部署到阿富汗接受了实战检验。
“火影”巡飞弹主要有三个作战优势,一是“人在回路中”(MITL)的操控,虽然采用活塞发动机速度较低,战斗部不到100千克,但是较低的速度使其可以在目标区上空进行长时间的盘旋和搜索,且具有大多数巡航导弹不具备的实时控制能力,可以很方便地改变攻击目标,如果需要取消攻击任务还可以飞回发射基地。二是“火影”巡飞弹的雷达反射特征很小,具有较强的低可探测性,可用于反雷达作战。三是造价较低,MBDA公司表示“火影”无人机的单价将与英国现在生产的制导火箭相当,为英军提供了低成本精确打击的另一种选择。但是,“火影”巡飞弹的威力有限,打击硬目标不如炮兵战术导弹、打击软目标又显得成本过高,可执行的任务类型较少,目前只适合打击雷达和通信系统这类高价值目标。
结语
无人机作为21世纪初空中力量发展的“革命性”成果,已经成为各大国军队中不可或缺的武器装备。英国作为传统航空工业和空军强国,也在无人机领域不断努力,上述几种类型无人机的成功研发证明了英国具备相应的技术实力。但是受国防预算和作战需求等方面的限制,英国各类无人机的研发速度都比较缓慢,技术战术性能也达不到世界领先水平,因此成为世界军用无人机市场上无足轻重的“配角”。
各种无人零售店、无人值守货架等概念在“资本”的助推动下掀起了一轮又一轮热潮,但往往忽略了实体商业经营中最基本的商品和服务功能,暴露出来的问题也越来越多。无论是传统有人值守的便利还是当下火热的无人便利店,本质的核心是都是“便利”,只有注重用户体验,能很好地解决用户购买需求的零售业态,才能最终赢得市场。国内居民当下的购物习惯还是以在大型商超集中采购为主,便利店还只是处于应急补充的地位,而且相比于美国、日本等地区,便利店的数量远远不够,还有很多场景没有覆盖到,所以无论是传统便利店还是无人便利店在未来都是一种发展趋势。这里重点分析一下无人便利店这种业态的优势:
1.无人便利单相比于传统便利店,在运营成本上毫无疑问是有突出优势的,虽然目前大多数无人便利店都还是采用FRID技术来实现商品识别,需要人员在上架前将芯片贴在商品上,实际上省去的人工成本有限,但是也有一些无人便利店企业,如在8月7日就已经投放试运营的福建首家无人便利店——E+智能云店,已经实现通过人工智能技术,摄像头自动识别商品,大幅降低了人工成本,可以做到便利店商品的价格与大型商超的价格无异,对消费者来说极具吸引力。2.其次利用无人便利店的大数据优势,可以根据区域消费者的消费习惯、消费能力匹配适合的商品,实现千店千面,相比在品类繁杂的店里苦苦寻找自己要的商品,在智能无人便利店购物的体验会更好。3.形式丰富的无人便利店相比于传统便利店,开店更加灵活,在社区、学校、写字楼、景区等场景下都可以非常快速地投放,可以对传统便利店涉及不到的场景进行补充,对消费在来说,购物将变得触手可及,真正做到“便利”。
《金融电子化》杂志,2010年8月刊,仲捷闻
近日,中国人民银行正式出台《非金融机构支付服务管理办法》(以下简称《办法》),明确规定第三方支付机构必须取得《支付业务许可证》后方可从事支付业务。该《办法》将于今年9月1日起施行。目前,各大支付厂商都在紧锣密鼓的备战中,希望能在第一时间申领《支付业务许可证》。
央行规范行业秩序
从2005年开始,我国第三方支付行业在短短5年间取得较大发展。据统计,2010年第一季度,我国第三方支付市场交易规模达2081.6亿元,其中互联网支付达1999.4亿元,环比增长13%。
行业的快速发展吸引了众多企业投身第三方支付,交易风险也随之而来。利用第三方支付涉黄、涉赌行为层出不穷,黑客、欺诈等现象也十分严重。第三方支付企业被违法犯罪活动利用的情况也很多。针对行业出现的这些问题,央行出台《办法》试图整肃和净化行业秩序。近日,央行有关部门负责人表示,支付服务相关信息系统安全问题、违反市场竞争规则无序从事支付服务等问题仅依靠市场力量难以解决,必须通过必要的法规制度和监管措施及时予以预防和纠正。
近年来,存在于银行支付结算系统之外的第三方支付已成为国家经济和大众生活中最重要的资金流转和结算平台之一。但此前对于第三方支付行业是否要监管以及如何监管一直不甚明朗,造成支付行业在高速发展的同时一直存在着一些不确定因素。《办法》的出台,表明央行已认可非金融支付机构的行业地位,并将其纳入央行的监管范围。
或将引发行业洗牌
此次出台的《办法》针对网络支付、预付卡发行等支付服务行为明确了行业管理规范。对于准入门槛,《办法》也从注册资金、注册公司出资人盈利状况,以及反洗钱和历史运营状况等多方面进行了严格且明确的规定。
分析人士认为,按照“牌照”申请门槛的规定,支付宝、财付通、环迅支付、银联等在全国范围内从事支付业务的大型企业都能达到注册资本门槛。由于政策的门槛,目前国内300多家第三方支付企业将可能有近一半被淘汰。然而从市场角度看,以注册资本门槛进行优胜劣汰,这样的“洗牌”对支付市场未来的有序发展无疑是一个利好。
正如环迅支付总经理毛军民所说的,“《办法》的出台有利于加快规范金融市场秩序,促进网上支付行业健康有序发展。而且对支付企业来说将是一大利好。新规规范了企业的行为,为行业未来的健康发展奠定了基础,有助于行业做大做强”。
环迅支付率先启动自查
自从电子支付方式诞生以来,作为新生态的非金融机构,在方便人们旅游、购物等电子商务活动的同时,利用平台的隐蔽性参与违法商业活动的现象也时有发生,国家监管缺失,网络犯罪手段隐蔽等种种原因助长了行业犯罪的风气,网银诈骗、钓鱼等安全问题日益突出,这些都成为影响第三方支付行业进一步发展的桎梏。
不久前,迅付信息科技有限公司(环迅支付)向中国人民银行支付结算司、反洗钱中心及公安部网络安
全监察局阐述了作为支付厂商坚决抵制各类网络犯罪行为的态度,明确了支付厂商自身强化风险控制的义务。随着互联网支付手段的发展,网络赌球及色情现象开始蔓延到电子支付领域。环迅支付在行业率先对签约商户展开自查,肃清并杜绝交易中乱象的发生。
迅付信息科技有限公司(环迅支付)的自查工作主要从以下3方面开展。一是大面积开展商户自查和公司专项重点检查,在业务源头上“堵”。经过多轮的检查,上海环迅电子商务有限公司的业务中不存在涉及在线赌博、在线色情的签约商户。二是认真落实“反洗钱指引”,在业务交易中“截”。通过交易数据保存10年等手段,环迅支付的在线支付交易中未发现洗钱类资金流动。三是制定严格控制制度和实施有效办法,通过制度的完备“保”。建立独立的反洗钱工作组,使反洗钱成为公司业务流程中的一个重要节点。面对各种新的风险问题,长期以来,环迅支付也一直在不断改善其支付平台的安全控制体系。环迅支付倡议行业自律
迅付信息科技有限公司(环迅支付)日前也对加强支付行业自律提出了几点倡议,如坚决按照人民银行支付清算司、反洗钱中心和公安部网络安全监察局领导的指示要求管理企业,严格合法、合规经营,带头履行行业自律原则;在企业内部建立独立运作的打击反洗钱和网络犯罪的专项部门,对公司内部业务流程进行监控,梳理大资金交易,对于违规业务进行调查,并及时向公安机关报备;建立网络金融犯罪黑名单数据库,在行业内分享相关资源,并为主管机关打击犯罪提供支持。
毛军民认为,随着我国电子商务领域的不断发展,在线支付业务也在快速发展。在中国人民银行支付清算司及有关部门的正确领导下,电子支付行业近些年获得了蓬勃发展。《办法》的颁发,使所有支付企业得以更加合规、合法的有序经营,电子支付行业也因此能够为国民经济的发展做出更有益的贡献。
国外无人机及其动力发展现状与趋势
无人机现状与发展趋势
从国外无人机的发展来看,无人机的研发工作得到了很多国家的高度关注,全世界范围内约有30多个国家和地区开展无人机的研究工作,有50多个国家装备了无人机,全球已有10多万架无人机。无人机以其平台特有的能力成为了牵引21世纪航空科技发展的核心力量。无人机的飞行高度涵盖了从低空到20千米以上,航程从短程到5000千米以上。
随着无人机越来越受到重视,其承担的任务种类越来越多,从最初的靶机、侦察机、通信联络机等辅助性作战任务到从执行空中侦察、战场监视到压制敌方防空系统、对地攻击等主要任务,实现侦察/打击/攻击一体化,所发挥的作用越来越大。未来无人机发展主要沿着“靶机-ISR-察打一体化-无人作战飞机-空天一体化”的轨迹发展。
从国外无人机的发展特点来看,未来无人机发展将会有以下四个发展趋势:
第一、无人侦察机从低空侦察向高空长航时发展。高空长航时无人侦察机将具备高隐身、高速、高空、长航时等发展特点。
第二、无人机从单一侦察向察打一体、无人作战飞机发展。无人作战飞机以任务为中心,无需考虑飞行员的承受能力等因素,它能够压制敌防空、实施对地轰炸与攻击,可以实现大过载,确保零伤亡,在速度、高度、航程和隐身性、机动性方面有鲜明的优势。
第三、无人作战飞机从对地攻击向制空型无人战斗机发展。无人战斗机除具有对地攻击的特点外,侧重于进行空中拦截、空中格斗,一般用于消耗战,争夺制空权,既可以纵深打击,又可以远程侦察和监视,具有多用途、高机动、自适应等特点。
第四、无人机从低空低速向高空高速、临近空间高超声速发展。从航空航天技术发展方向与技术制高点出发,无人机向高空高速、临近空间高超声速无人机发展是必然的发展趋势,其发展特点是:飞行马赫数3以上;具有时敏性;能够快速打击与侦察;能够空天往返;可实现全球到达等。
无人机动力发展现状及趋势
目前,国外无人机的动力主要以活塞发动机和燃气涡轮发动机为主。活塞发动机适用于低速、低空以及起飞重量小的无人机。对于速度、高度、质量都较高的无人机而言,燃气涡轮发动机是最合适的动力装置。随着燃气涡轮发动机技术的不断发展进步,关键技术指标如耗油率、推进能力和寿命等越来越优,燃气涡轮发动机在无人机上的应用越来越广泛。
国外高端无人机动力的发展趋势是以涡扇发动机为主。涡扇发动机耗油率相对较低,具有寿命长、成本低、易于实现系列化等优点,非常适合于未来无人机平台对动力的需求。从国外无人机的现状和发展趋势看,目前在研和拟研的高端无人机动力也基本以涡扇发动机为主。例如,欧洲的“神经元”验证机选用“阿杜尔”涡扇发动机。美国联合空战系统计划(J-UCAS)中发展的X-45A/B和X-47无人战斗机的验证样机选择了现有涡扇发动机。
随着无人机从低空低速向高空高速、临近空间高超声速发展,常规涡扇发动机已经不能完全满足其对动力装置的要求,需要研制新型动力,如发展变循环发动机(VCE)和涡轮基组合循环动力(TBCC)等。
通过对国外无人机动力发展趋势的分析,可以推断出未来无人机的动力将主要以涡扇发动机为主,其推力量级大致处于2~100千牛范围内,低油耗将是未来无人机动力最关键的一项技术指标。未来的无人机向高空、高速发展,要求待机时间长、留空时间长和续航能力强,因此对发动机的耗油率要求非常严格,最优的耗油率将是未来无人机选择动力的关键因素。未来无人作战飞机具有非常好的机动性、灵活性和突防能力,因此最大过载有可能达到15~20,无人机动力必须要考虑无人机的大过载设计要求。未来无人机,特别是无人作战飞机的隐身设计要求非常高,需要全程隐身、全方位隐身和全频段隐身,这对发动机设计提出了新的挑战。未来的无人机要根据任务需要,能够进行自适应控制,适应多任务平台需求,因此动力装置设计时肯定要考虑自适应控制的要求。总之,未来无人机的动力关键技术将以低油耗、大过载、高隐身、自适应控制、长寿命等为发展重点。
我国无人机及其动力现状及发展趋势
无人机发展现状与趋势
我国作为一个幅员辽阔的大国,身处复杂的国际环境,现代化国防对无人机发展的需求同样十分强烈,特别是随着人们对未来战争观念、作战形式和任务要求的改变,无人机的研发得到了一定的关注。由于我国地域宽广,陆海空覆盖面积大,无人机是朝着高中低空、远中近程、低速和高速无人机搭配使用方向发展。未来的空战将是无人机之间的空战,为了满足战争的需要,我国需要有从短程到远程,从低空到高空,从轻型到重型,从侦察到作战,涵盖各个范围、各种用途全系列的无人机。我国现有的无人机类型远远不能满足未来战争的需要,为了满足国防发展需求,更好的发挥无人机作为有效军事武器的潜力,有必要发展以下类型的无人机:
(1)特种作战侦察使用的微型无人机;
(2)近程战术侦察或者作战需要的无人机;
(3)采用涡轴发动机的旋翼无人机;
(4)中高空中远程无人机;
(5)超高空超高速无人机;
无人机动力现状与发展趋势
我国无人机的发展很大程度上受制于动力,随着我国无人机谱系的健全,动力装置的发展越来越满足不了平台的需求。现有的发动机谱系只能满足无人机动力的“有无”,不能满足平台对飞行速度、飞行高度、起降方式、续航时间、航程和经济性等指标的不同要求。
为使动力与平台更好的匹配,未来无人机动力的发展趋势大致为:由于无人机平台的多样性,需求推力范围大约为1~100千牛的涡喷/涡扇发动机来配装中高端无人机;功率不大于100kW活塞发动机配置低速无人机;功率不大于500kW的涡轴配装旋翼无人机;功率不大于600kW的涡桨发动机配装中低速无人机;冲压组合发动机是最有希望用于高超声速无人机的发动机;随着新型发动机技术的发展,燃料电池推进系统、太阳能推进系统、脉冲爆震发动机、核动力涡轮发动机等新型动力也将发展成为于无人机的动力。其中,未来需求最强烈、装备意义最大的几型发动机包括用于高空长航时无人机的高性能大涵道比涡扇发动机、对地型无人攻击机和制空型无人机配套的中等推力涡扇发动机,以及临近空间超声速无人机使用的涡轮冲压组合发动机。
未来我国无人机动力发展思考
为了更好的发挥无人机作为有效军事武器的作用,发挥平台的潜力,我们应高度重视无人机动力的研发。美国在《无人机系统路线图(2005-2030)》指出:“推进技术和处理器技术是无人机的两大关键技术”,由此可见动力技术的发展对无人机系统的发展起着尤为关键的作用。我国无人机动力发展应该以我国各军兵种无人飞行器发展需求为依据,针对未来重点发展的无人作战飞机、高空长航时无人机、高超声速空天无人机等高端无人机平台,兼顾其它无人机需求,以核心机及涡轮冲压组合发动机为主线,遵循“加强预研、自主创新,统筹规划、系列发展,填补空白、占领高端”的发展原则,突破无人系统动力装置关键技术,通过新研和现有动力系列发展等方式,研制出满足国内军民用无人机系统发展需要的各类动力装置。
为了满足高端无人机对动力的需求,本文提出以下无人机动力发展设想:
(1)战斗机是天空当仁不让的主角,无人作战飞机以其“零伤亡”、“非接触”、“无流血”和超机动、大过载等特有优势成为未来空战的主力,因此无人作战飞机的发展迫切。无人作战飞机的发动机,一方面可以在现有的先进中等推力涡扇发动机核心机基础上,研制无人作战飞机专用动力装置。这种发展方法,技术风险较小,成本可控。另外一方面可以发展新一代的具有低油耗、大过载、矢量推力、隐身性能好等特点的先进航空发动机。
(2)知己知彼方能百战不殆,高空长航时无人机作为战场侦察的主力,是信息时代战争不可或缺的组成元素,它可以使我们了解战场的变化,从而做出应对。对高空长航时无人机,鉴于其长寿命,高经济性的特点,可以采用大涵道比涡扇发动机,但由于其对高空低速性能要求较高,需要考虑高空低雷诺数的情况。国内高空低雷诺数设计技术基础较为薄弱,可以优先发展。
(3)善攻者攻于九天之上,更高的高度、更快的速度始终是任何一个国家、一支军队不懈的追求。超高空超高速无人飞机或空天飞机则始终是更新更强的装备,也是世界各国都不遗余力努力发展的方向。针对这类具有前瞻性发展潜力的无人机,其动力的发展我们可以根据现有的技术储备,优先考虑发展涡轮冲压组合发动机、超燃冲压发动机等新型动力。
措施与建议
(1)加大投入,强化基础。
我国发动机研制基础本身就比较薄弱,而对于无人机发动机研究才起步不久,对应的基础设施更加薄弱。由于无人机动力使用特点对发动机的特殊要求,如高空低雷诺数、大过载等,需要在研制过程中提前进行验证与研究。同时,由于用于无人机所带来的交联控制、电磁环境等方面的技术挑战,一方面需要建立相应的试验设施,另一方面需要开展大量的基础研究工作。所以,发展无人机动力首先就要加大投入,强化基础。
(2)加强预研,自主创新。
应长期坚持动力先行的原则,积极开展无人机动力技术的预先研究和自主创新工作,为适应未来无人机发展的要求打好基础。动力装置的类型不同,预先研究的关键技术也不同,应分别制定针对各种无人机动力的预研计划,建议国家用类似于民用飞机发动机计划的形式,将无人机动力技术预研项目打包,重点抓关键技术验证和转化。
(3)统筹规划,系列发展。
无人机是当前国防装备研究的热点,应制定合理的无人机发展路线,合理谋划无人机动力的发展战略,尤其对国防和经济建设有显著影响的中小型涡扇发动机应予以重点研究。在高性能核心机的基础上,系列化派生发展发动机,解决不同类型无人机平台对动力装置的需求。
(4)填补空白,占领高端。
重点突破中等推力涡扇发动机和高空长航时大涵道比涡扇发动机技术,填补无人机动力型谱空白。围绕高空长航时、无人作战以及临近空间高超声速等高端无人机,解决相应动力装置研制的关键技术,重点研制几型发动机,满足高端无人机的动力需求。