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垂直起降固定翼无人机产业分析报告
来源:尖兵之翼 | 作者:行业研究智库 | 发布时间: 2022-02-25 | 11593 次浏览 | 分享到:
由动力驱动、可重复使用、利用空气动力承载飞行、可携带有效载荷、在远程控制或自主规划的情况下完成指定任务的航空器……

根据《无人机系统发展白皮书》,2018 年全球无人机系统产业投资规模比 20 年前增长了 30 倍,预计 2019-2029 年全球无人机系统领域年均增速将保持 20%以上,产值累计超过 4000 亿美元,并带动万亿美元级的产业配套拓展和创新服务市场。

    二、军用无人机:2020 垂直起降加速军事化运用

1、无人机:“全新物种”,深刻改变战争面貌 

在战争运用方面,无人机能大幅提升作战费效比。无人机代替有人机作战,能大幅降低单机、作战装备体系和实战成本,同时也能减少人这一宝贵作战资源的损失。

1) 单架无人机的采购成本远低于同功能、同级别的有人机。美军“黑鸟”战略侦察机采购成本约为15~20 亿美元/架,而“全球鹰”战略侦察无人机只需 1 亿元美元/架,仅占有人机单价采购成本的 1/15。改造退役有人机成无人机,也能带来巨大的成本优势。2017 年,波音公司接受军方一份合同,将 18 架 F-16s 战斗机通过加装人工智能系统改造为 QF-16 无人机,作为有人机的“忠诚僚机”使用。每架无人机成本仅 138 万美元,与动辄上亿美元的隐形战斗机相比,其成本几乎可以忽略不计。 

2) 无人机可使美航母编队总成本大幅下降 81%。根据《无人机与未来作战刍议》,从出动率、燃油消耗、维修成本等多个方面综合分析,未来航母编队可采购 144 架无人机取代原来的 361架有人机,将成本由约 900 亿美元降至 170 亿美元。采用无人机后,在每艘航母作战能力不变的情况下,3 艘航母的总成本只相当于当前 2 艘航母的总成本。

3) 大幅降低飞行员训练成本,延长作战时间。有人机飞行员培养时间长、费用大,以美军 F-15战斗机飞行员为例,培训时间长达 2.5 年,整个费用超 1000 万美元。相比之下,无人机操作员的培训时间通常只需要 120 小时,训练费用要低得多。从作战时间上看,无人机仅需少量时间保养和训练,大部分时间都可用于执行作战任务。而有人机通常只有 1/3 时间处于实战部署状态,2/3 时间用于训练和维护保养。

除此之外,无人机是军用装备的“全新物种”:升级迭代速度快,逐步向察打一体发展;且战损比例高,具备消耗品属性。我国军用无人机逐步从纯侦察升级至察打一体。目前军用无人机有长空一号、长虹一号、ASN 系列、WZ-2000、BZK-005、翼龙系列、翔龙、利剑、彩虹系列以及云影等型号。其中,翼龙系列、彩虹系列、利剑和云影等都是察打一体型无人机,均为 2000 年以后新亮相;而纯侦察无人机则主要包括翔龙和 BZK-005 侦察无人机。据统计,美国捕食者 A 自 2001 年投入实战以来,已累计生产 550 架,到目前已损失 300 架以上,战损比高达 54.4%。反观美国 F15 系列战机,已累计生产 894 架,到目前已损失 109 架以上,战损比仅 12.2%。因此与有人机相比,无人机属于消耗性武器。 

无人机深刻改变了战争面貌,同时军用也促进无人机系统的强烈需求,引领前沿技术发展。军用无人机系统更强调在复杂的作战场景和极端的使用环境下,满足先进的技战术性能、高可靠性、保密安全性等要求,因此,军用无人机系统发展要求更先进更复杂的专业化科技工业体系支撑,同时不断创新应用高性能材料、新能源动力、人工智能、电子信息等领域的前沿科技,并牵引技术发展的新方向。 

  2、现状:我国军用无人机技术深厚,名扬国际市场

我国军用无人机关键部件已基本实现国产化。首先是机体材料,近些年随着我国材料行业迅速发展,国内优质碳纤维制造商不断涌现,彩虹机体材料已可实现全国产化;第二,电子核心器件,无人机没有大型运算和高精度图像处理,不使用高端芯片所以不受西方制裁和封锁;第三,发动机方面,例如彩虹使用的很多发动机现都已实现国产化,并完成相关国产化试验工作,可实现国产发动机替代方案。 

目前,中国军用无人机发动机主要以航空活塞发动机为主,但是未来中国发展察打一体无人机,小型涡扇/涡喷发动机不可或缺。相对比活塞发动机,涡扇/涡喷发动机拥有更大的推重比、更快的速度、更高的飞行高度。2018 年 11 月,中国航发在珠海航展上展示了 AEF50E 涡扇发动机、AEP50E涡桨发动机、AEF20E 涡喷发动机等 3 款可用于无人机的发动机,填补了我国急需的无人机动力空白。 

除了关键部件已实现国产化之外,产能方面也有大幅提升,脉动生产线可年产 200 架彩虹无人机。不同于固定站位的传统生产线,脉动生产线是一种不间断快速流动的自动化生产线,是目前航空制造中效率最高的总装生产线,能保障现代战机的批量生产交付。2020 年 1 月,由中国彩虹无人机科技公司新建设的彩虹无人机脉动生产线首次亮相。该条彩虹无人机生产线总体设置了 6 个站位,每个站位都对应着细致精准的工序内容。6 个站位之间的联系是通过一条导轨,如此脉动生产线不仅有着传统站位的装配特征,也可以实现装备生产的快速流动性。彩虹无人机科技除了这条位于浙江台州的脉动生产线,在河北固安同样建有多条脉动生产线,所有脉动生产线一年彩虹-4、彩虹-5的合计产量可以保持在 200 架左右。