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京东无人机的秘密(第二集)——无人机难在哪里?

转载 2018-06-27 13:57 来源:瘦驼

  中国有多少无人机项目,看了图你一定会吓一跳。怎么用无人机挣钱?文中有两个例子。

  第一集贴出来之后,我继续做了些资料搜集,找到了今年5月29日京东X事业部618 JD CUBE大会上,X事业部总裁肖军的一个发言材料。

图片来源:京东物流企鹅号

  这个JDY800,最大起飞重量840公斤,跟我之前的猜测出入不大。

图片来源:京东物流企鹅号

  上一集最后,我给大家埋了个伏笔。我说,让这架飞机飞起来不难,难点在其他方面。文章发出来后很多朋友跟我讨论这个问题,有人表示依然怀疑这架飞机本身是不是能飞起来。从图片上来看,这飞机的尾部设计确实有点让人担心——水平尾翼和垂直尾翼的尺寸过小,舵效可能会比较低,另外左右两片垂尾在某些条件下互相干扰可能会比较厉害。即便如此,我还是相信一家能给翼龙-2代工的企业有足够的能力让一架800公斤量级的无人机飞起来。因为这并不难,而无人机技术,已经极端下沉了。

  咱们先看看

  中国有多少无人飞行器项目

  下面这个表是我从维基百科上扒下来的,涵盖了从比我还老的无侦-5,到中航工业、北航、南航、西北工大(爱生),一直到大疆和众多从未听闻的企业的小四轴、固定翼、直升机、飞艇等等。粗略看了一下,重复统计的情况存在,也有很多我知道的这里没有,其中有些会在后面提到。仅仅作为参考,这个表已经足够有意义了。

图片来源:维基百科

  如果各位老板在投资无人机项目之前扫一眼这张表,相信能省很多钱

  我们再从技术层面说说,为什么无人机技术下沉得厉害。

  1、材料和加工。铝和钢这些金属材料相对比较成熟,由于对重量要求比较高,而对材料强度要求不高,所以在无人机上这些金属材料需求不多,要求也不高。占无人机结构大头的是非金属树脂增强复合材料。听起来很高大上是吧,对于火箭、战斗机或者大型客机,它们使用的复合材料因为对强度和可靠性有着变态的要求,确实很难做。而如果要求不高,那就容易了。玻璃纤维增强树脂是大部分无人机机翼和机身外壳的材料,没听过?它的另一个名字叫玻璃钢。生产快艇、助力车甚至游乐场摇摇车的厂家都有能力进行玻璃钢的加工。如果不那么在乎钱,还可以用碳纤维增强树脂材料,更高大上了是吧。如果部件尺寸不大,做渔具、自行车的企业都可以完成加工。

  2、动力。小四轴这种电动无人机的动力就不讨论了,基本上淘宝就可以。使用喷气动力的高空高速无人机也不讨论,研发那个要查水表。就说JDY800这种,使用的100马力级别航空活塞发动机,国产的不好说,因为市场需求不足,国内企业似乎没太多做这个的。而在国际市场上,这个级别的发动机更多用在轻型通用飞机上,全球规模在几十万架。因此颇有一些企业长期深耕这个市场,比如奥地利的ROTAX,从航模到轻型飞机,ROTAX都有产品满足需求。就以咱们上一集聊过的ROTAX914,它是一款水平对置四缸活塞发动机,功率115马力,售价差不多15万人民币一台。再小一点的ROTAX912,不到10万人民币一台。只要10万块,你的一吨级无人机就可以拥有国际动力。

  装配在轻型飞机上的ROTAX914发动机,它也是美军捕食者无人机的动力。

  3、飞控。得益于消费电子产业的井喷,微机电技术迅速的商业化。飞行控制的基础之一是飞机得知道我在哪?往哪去?怎么走?要实现这些功能,一个基本的元件叫陀螺仪,它能感知物体的运动方向的改变。在阿波罗登月那时候,土星五号火箭的陀螺仪是下面这样的。

  而现在,你手机里的陀螺仪,是下面这样的。

  同样,阿波罗登月那时候全NASA的计算能力加起来也不如你手里的这台小小的手机。感知、导航、计算,对应的硬件设备越来越小越来越便宜,千禧年前后,有些人聚在论坛里,开始玩开源无人机。

  这些人的选择是四轴飞行器

  如今铺天盖地的四轴飞行器其实是人类第一代飞行者的选择之一。

1922年的四轴直升机,由美籍俄裔航空设计师de Bothezat 创造

  之后四轴这种布局被束之高阁,原因很简单,作为要把载荷从一个地方运到另一个地方的飞行器,它效率太低了。而无人机玩家们重新把它从阁楼里翻出来,原因也很简单,那就是好写飞控程序。你只需要,只需要控制四个螺旋桨的转速,就可以让飞行器完成上升、下降、向前、向后、向左、向右、左转、右转、抬头、低头,比起固定翼的平尾、垂尾、副翼,比起传统直升机构型的自动倾斜器、周期变距杆,这简直是太没技术含量了好嘛。尤其是对于电动四轴,控制四台电动机的转速不要太简单啊。

美国专利库里,de Bothezat 直升机的专利文件

  在四轴无人机爆发的刺激下,越来越精良的飞控程序被开发出来,更灵敏的传感器 ,全新的人工智能理念,让我这个玩拳皇的“乱摇派”也敢信心满满的把万把块钱的无人机飞到看不见的地方。

  这些都不算,那无人机到底难在哪?

  跟所有的生意一样

  难在“挣钱”

  在当年那些逛论坛写飞控的人里,有一个在香港上学的浙江小伙子,他就是汪滔。2006年,他创立了大疆,2013年1月,大疆精灵上市。这款四轴无人机并不是最早的消费级无人机,比它早两年多,法国的Parrot公司就做出了可以用手机操控的四轴无人机,我还第一时间体验过,用它的小摄像头玩AR空战游戏。但是,很快我就对它失去了兴趣,它毕竟只是一个需要经常充电的玩具。

  精灵不一样,它可以带一台Go Pro。它让人人都可以拥有上帝视角,它创造了一种需求。换一个视角看世界,这就是大疆创造出来的需求。如今,大疆是消费级无人机里当之无愧的霸主,作为领跑者,它依旧在不断创造新的可能,让人类拥有新的视角。

  通过手里这些小小的消费级无人机,人们开发出了很多改变游戏规则的玩法,比如在中东的战场上,有人甚至让大疆当起了微型轰炸机。

  在那里,真正改变游戏规则的,是一些更大的无人机。1994年7月3日,美国通用原子公司研发的捕食者无人机首飞。这个项目的主要发起者是美国中央情报局,CIA需要一种能悄悄执行长时间侦查任务的工具,而且这东西不能太贵,不能太难操作,不能太依赖空军。恰好,研发过程中,冷战结束,苏联的退却让世界上出现了许多新火药桶。在那些非传统战场上空,美国人需要低调而长期的存在。

通用原子的MQ-1/RQ-1捕食者无人机是重写历史的飞机

  我们经常把中航工业的翼龙无人机和航天科技的彩虹无人机当做是捕食者的追随者。看起来,它们确实都挺像的。

航天科技的彩虹-4无人机,图片来自@万全

  直到我去彩虹的生产线亲手亲眼感受,以及跟彩虹的总设计师石文先生交流过之后,才意识到,彩虹和翼龙,走得是完全不同的套路。

  不同在哪儿呢?我在彩虹的培训中心飞模拟器,作为一名飞行爱好者,最熟悉的当然是两杆一舵,操作台上确实也摆着油门杆和操纵杆。飞了一会儿,操纵杆的信号突然出现了故障,不听使唤了,上过《空天猎》的培训工程师走过来,说:“别急,用鼠标也一样,我们还有触屏的产品。”反正无人机大部分时间都在做着漫长而无聊的航线飞行,不会,也不能做什么大动作,为什么还要驾驶员苦哈哈的抓着驾驶杆细微的操作呢?完全可以用自动程序完成。就连起飞降落,都可以一键完成,比如在某些地方,敌方势力经常埋伏在机场附近的起降航线上,伺机用轻武器拦截又低又慢的无人机。彩虹的飞控设计师就结合战场情况,设计了新的起降程序,飞机起飞后,先大坡度在机场范围内盘旋爬升,直到超出轻武器射击范围再驶向目标区。降落亦然,高空回到机场范围,盘旋降落。

  我还问了石文总师一个大家普遍关心的问题,那就是相比于翼龙,彩虹的动力总是弱一些,速度、爬升率指标差一截,而翼龙那可是跟美国同行对飙,跟得很紧。石总的回答让我大跌眼镜,几秒钟后又肃然起敬。石总说,功重比高,说明飞机还能多带油或者弹药,那意味着浪费

  功重比,就是飞机动力和重量的比值,功重比高,意味着飞机更“有劲”,功重比低,飞机就更“肉”。彩虹选择了相对比较低功率的活塞发动机,造成的缺点就是飞得慢,最大飞行高度也低。而好处呢?更省油,一次任务可以飞十几个小时不用返航,而且,发动机采购维护成本低得多。

  石总说,飞那么快有什么用?比骆驼和皮卡快就可以了。续航时间才更重要,你能在目标上空飞几个小时,我可以存在十几个小时,要保持不间断存在,选彩虹所需的机队数量就小了很多。基于这种持续不断的存在,新的战法出现了,可惜,在这里我还不能跟大家分享。

  同样是空中侦查和打击,同时拥有彩虹无人机和F-15E战斗轰炸机改进型的某国,曾经对彩虹并不是那么在意。然而即便是对中东油霸,大炮一响也是黄金万两。F-15出动一次,要让两名飞行员冒风险,每小时飞行油料和维护的费用要五万美金起。扔一枚最便宜的精确制导武器,比如激光制导炸弹或者GPS制导炸弹,也得五万美金起。而他们对付的,大部分不过是一辆皮卡或者一栋简易房。彩虹无人机多少钱一架?这得看你一次买多少。反正F-15少飞几个架次,一架彩虹的钱就出来了。后来为了节省费用,该国空军就用彩虹来侦查确定目标,然后呼叫F-15来炸。即便是精确制导武器,操作起来也没那么容易,在飞行员素质一般的前提下,还老是炸不准。后来,干脆连扔炸弹这活也让彩虹包了。操作员和机务水平不行摔飞机怎么办?你要是不上进也不要紧,反正便宜,摔得起。据说,有的客户连维保都没什么要求,摔了就买新的。

  大疆和彩虹,向我们展示了用无人机赚钱的两种途径。创造前所未有的需求和改变现有的游戏规则。

  说了这么多,我们回头再看看京东无人机的项目吧。

  敬请期待第三集。

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