随着航空科技进步与工业体系升级,各种功能和性能的无人机系统不断创新发展,构成了世界范围内武器装备发展的核心竞争领域和产业竞争方向。特别是随着信息技术、控制技术、通信技术的快速发展,极大地推动了无人机系统跨越发展。无人化作战装备发展进入新阶段,无人机系统应用成效显著,在民用领域,无人机系统已经渗透到不同行业的众多应用场景中,孕育着大规模的行业应用和产业化,并成为世界航空工业未来最具活力的增长领域。
(1)军用无人机发展趋势
根据美国《国防》预测,全球军用无人机市场规模将在未来几年继续大幅增长,到 2028 年产值预计达到 148 亿美元。由于世界各国军方对陆、海、空、潜等多领域无人平台需求的增长,预测 2022 年到 2028 年的年复合增长率为 5.36%,并保持可持续稳定增长的发展态势。由于俄乌战争对全球安全形势带来的不确定性,未来几年的军用无人机实际增长率可能更高。
①产品技术
一是中空长航时大型察打一体无人机仍是主流。中空长航时察打一体无人机(MALE)将在未来几年内继续占据全球军用无人机市场的主力地位,并向更多功能、更强性能和更高战场适应性方向快速发展。
二是低成本可消耗军用无人机异军突起。低成本无人机在纳卡冲突和俄乌战争中表现抢眼,以其高性价比迅速获得青睐。
三是先进高端无人系统技术仍呈现垄断趋势。以“高快隐”和智能自主为代表的高端无人系统成熟技术仍然掌握在少数国家手中,成为大国科技实力的象征。
四是智能自主技术在无人机系统中的应用日益广泛。人工智能、边缘计算和远征云等技术实现突破性进展,持续为军用无人系统赋能,无人系统指控技术由“人在回路中”向“人在回路上”的更高智能自主方向发展。
五是新兴技术为无人机产业降本增效提供更大空间。以数字孪生、数字线索和增材制造为代表的新兴技术,使无人机研发试验和批量制造的成本大幅下降,周期大幅缩短,产品快速迭代与个性化定制将成为发展趋势。
②应用模式
一是战场情监侦仍然是基本任务,但作战应用场景日益丰富。无人机战场情监侦(ISR)任务仍然是基本应用,但日益向目标定位与瞄准(ISTR 或 ISR-T)方向发展,基于图像识别、语音识别和机器翻译等技术的多源战场情报数据智能融合处理日益成为战场态势感知的关键。与此同时,无人机的应用场景不断丰富,已渗透到指挥控制、机动投送、预警探测、信息对抗、火力打击等各
领域。
二是智能化有人无人协同将成为未来战争的基本作战模式。智能化有人无人协同空中作战是基于大数据、云计算、信息组网、机器学习等技术,以有人机和高度智能自主的无人机形成功能搭配和互补增效的体系,从而在实时战场态势感知、优化配置作战资源、智能分解作战任务、高效达成作战目标、动态评估作战效果等方面实现效能最大化。如以忠诚僚机和有人驾驶飞行器编组作战,将充分发挥无人系统全信息域的战场态势感知能力、基于大数据知识库的自主决策能力和高动态的战场自适应能力,减少有人机战损并发挥最佳体系作战效能。
三是无人蜂群作战模式日趋成熟。无人蜂群是大量小型无人机以自组织信息网络为基础,以群体智能为核心,通过自主分工协作以达成作战效能最大化的新兴作战样式,已在分布式作战、马赛克战和有人无人智能协同作战中得到广泛应用,并向作战体系智能自主、战场网络柔性重组、作战平台多元异构等方向发展。
(2)民用无人机发展趋势
①产品技术
一是朝着高端智能方向发展。主要体现在无人机的智能化程度进一步提高,无人机从遥控和预编程方式向全自主控制方向发展。
二是现有产品的适应性改造。通过改进现有产品,着重突出某一单项性能,例如在制造成本不变的情况下,最大限度增加载重,适应无人机在物流运输行业的应用。
三是向低成本、高产量方向发展,具体体现在消耗型应用场景的使用,无需高度智能化,只需要具备简单的协同和规避能力。
四是向高空、超长航时方向发展。此类无人机飞行高度极高,以新能源技术提供动力,具备超长续航时间,提供通信、遥感中继服务。
五是系统向集成化、设备向模块化方向发展。体现在无人机信息链路设计的综合集成,重载荷轻平台,提供定制化功能等方面。
②应用模式
一是提供定制化功能服务。目前国外很多无人机可以满足定制化服务需求,实现“一机多用”、性能多样化发展,例如,利用无人机搭载不同载荷之后可适用于多种作业环境,以满足不同作业环境的要求,常用于地形测绘、环境监视、技术检测、目标指示、效果评估、预警探测、通信中继、通信组网等。
二是提供数据服务。无人机作为空中的数据端口,针对不同行业进行数据采集、传输和存储、提取、分析和展现,为用户提供更精确、更强大的数据流服务。具体应用场景包括环境监测与执法,消防和管道电力线监测,监控公路铁路、智能空中交通、国家边境、灾区山区、石油天然气、大气污染、气象数据等。
三是提供租赁服务。对于无人机的多样化应用,提供租赁服务是一个新的探索,部分行业对无人机租赁也有一定的需求,例如安全监测、物流运输配送等。
四是无人机在民用领域的培训服务。随着无人机应用场景的拓展,对于飞手的培训不会仅局限于拿到驾驶员、机长或教员资质,而是会延伸到通航领域进行各种特情训练,比如航测巡线、电子网络防御、后勤救援、物流运输等专项培训。
(3)无人机动力电池
电池:小型或微型无人机上的电池一般是软包装的聚合物锂电池;特点是能量密度大、重量轻、耐电流数值较高等。中型或大型无人机的电池一般需采用特制的高压无人机锂电池。
无人机的电池有什么优点?
1、电压高:电池的工作电压是镍镉电池、镍氢电池的3倍。
2、循环寿命长:一般寿命大约在1000次左右。
3、安全性能好:无公害、无记忆效应、应用范围更广、没有存在对环境有污染的元素。