打破市场发展幻境 让无人机产业落地落到实处

　　【中国智能制造网 名家论坛】工业级无人机具有一定的设计冗余度，有一定的载荷和航程，有相当的任务扩展能力，有广泛的用途。但在对工业级无人机憧憬之前，我们还是要把话题拉回到现实：工业级无人机也有这样那样的限制因素，有许多要求是想做却做不到的。　　
　　现在的无人机是个不折不扣的新闻热点，媒体的编辑们自然也在跟风炒作无人机的新闻。大体上来说，新闻在炒作两个方面的内容：1，无人机很便宜了，普通消费者都可以买来自拍。2，无人机很强大，十八般武艺样样精通，消灭恐怖份子如捏死蚂蚁。
　　
　　这两方面内容单说起来都是对的。一方面现在确实有一些无人机非常便宜，诸如大疆、零度等消费级无人机，仅仅一个智能手机的价格就能买到，还有些玩具遥控飞机，几百块钱就能拍照；另一方面，近又确实涌现出一些诸如彩虹-4、捕食者、利剑隐形无人机，性能强大到能打世界大战用。
　　
　　但要是合起来说：无人机便宜而且强大。那非常的不对。这些便宜的消费级无人机，除了当玩具之外，啥也干不了；而像捕食者这样的作战用无人机，价格突破1000万美金。
　　
　　消费级无人机不过是富家子弟的玩具，察打一体的军用无人机则由肉食者谋之。倒是那些很少见于报端的工业级无人机辛苦的劳作，解决了许多棘手的问题，是诸多行业的工作者都需要的。
　　
　　工业级无人机具有一定的设计冗余度，有一定的载荷和航程，有相当的任务扩展能力，有广泛的用途。而价格也不像军用无人机那样的天文数字。
　　
　　但在对工业级无人机憧憬之前，我还是想把话题拉回到现实：工业级无人机也有这样那样的限制因素，有许多要求是想做做不到的。
　　
　　1、“我想飞得更高”
　　
　　飞行的相对高度对于一般的无人机使用者而言是并不重要的性能，因为绝大多数用途都在低空甚至是“贴地飞行”，即使是航拍也不会飞太高，太高了看看不清底面。但是飞行的海拔高度对于高原地区的用途而言则是一个非常重要的参数。
　　
　　高空空气稀薄，一方面会让螺旋桨的效率下降；另一方面也会让动力系统的效率下降。目前业内燃油动力的无人机一般使用自然吸气的二冲程发动机，随着空气的稀薄进气效率降低，动力自然也就会下降，同时因为气压的下降汽油的沸点也随之下降，到一定高度会在常温中沸腾。这些活塞式的油动的无人直升机一般空载高只能飞到两三千米，满载的高度会更低。
　　
　　倒是电动机对海拔不那么敏感，在高海拔地区还可以飞行。但是高原地区的低温则会让电池的容量降低。让本就不长的续航时间更捉襟见肘。
　　
　　2、“我想飞得更远”
　　
　　无人机的飞行活动半径是绝大部分用户都关注的问题，也是个重要指标。但飞行半径却不是想大就能大的。制约无人机飞行半径的有两方面：飞机的机械极限与电台的控制半径。
　　
　　无人机本身因为续航时间的限制，其飞行半径就是有极限的。尤其电动多旋翼，任务飞行时间只有20分钟左右，再考虑起飞降落的时间，飞控半径一般都在1公里左右。
　　
　　同时因为微波的物理性质，地面对无人机的操控距离和无人机图传回来的距离都不会太远。无人机手动控制的遥控器，其频率为2.4G，波长很短，基本没有绕射能力，其控制半径只能到1公里，而且很怕遮挡。
　　
　　中大型的无人机可以装机载数传电台，频率在几百兆的跳频数传电台，波长稍长，稍有一定的绕射能力。但是也比较怕遮挡，不光担心遮蔽，也担心多路径效应。原则上来说也是要求“通视”的。很不幸的是我们所在的地球是圆的，所以受制于地球曲率的影响，低空飞行的遥控距离也不会太长。所以中型的无人机遥控距离25公里，大型的也是如此。有些无人直升机标称控制半径很远，能到150公里，但要达到如此远的距离需要飞到极限升限3000米高。这么高的飞行高度，一般的光学设备已经难以看清地面，失去了实用价值。
　　
　　一些人想到用3G或者4G移动网络实现类似“星通”的效果，但很可惜就算抛开高额的数据流量价格不说，其可行性上也有问题。一方面从平面地图上来说移动网络是以各个基站为圆心的圆所组成的蜂窝，交接处信号有盲区，在飞行中非常明显；一方面从立体空间来讲，移动网络是以基站信号塔为中心的向下伞状覆盖，移动网络只在地表信号好，在空中这个盲区更厉害。
　　
　　3、“我想再飞一会儿”
　　
　　毫无疑问，续航时间对于无人机而言是个非常重要的指标。很多情况下制约无人机活动半径与飞行相对高度的重要因素就是无人机本身机械部分的续航。客户也经常会问：你们的无人机，续航时间能长一点吗？
　　
　　通常情况下：不能！显而易见，不管是无人机还是有人机，制约滞空时间的主要都是能源。因为对于密度大于空气的这些飞行器而言飞行的每一分钟都在与重力搏斗。
　　
　　对于燃油动力的无人机，能源的载体就是燃油。不管是汽油，柴油还是航空煤油，其热值都是一定的。飞得时间久就需要多带油；多带油就需要更大的飞机；更大的飞机也就更费油。以目前成熟的AF25B无人直升机为例：飞机空重16公斤，大起飞重量32公斤，每飞1小时需要烧掉4公斤的油。所以即使把所有的载荷都换成燃油，其续航时间在理想情况下也就是4小时。考虑到任务设备的重量和配重造成的载荷损失，能飞到2小时已经是极限。有一些更大的机型，可以用更复杂同时燃烧效率更高的发动机，可以将燃料占总重量的比例提高，但也是有极限的，即使是S100和APID60这样昂贵的无人机，其滞空时间也不过4-6小时。
　　
　　对于电动的无人机而言，续航时间则更加捉襟见肘。尤其对于多旋翼而言，由于电动机的响应快容易控制，电动是其福音。然另一方面电动又是制约其续航时间的一个巨大难题。
　　
　　因为电能的载体是电池，然电池的重量很大且空电池不会变轻，而且对于电动机而言随着负载的增大其耗电量会激增。所以电动无人机不是往上堆砌电池续航时间就能增加的，而是一个函数取极值的问题。即使是大名鼎鼎的MD4-1000，其任务飞行时间也不过25分钟。