民用無(wú)人機(jī)行業(yè)長(zhǎng)坡厚雪,市場(chǎng)廣闊
丨文章摘要
消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)日漸成熟,工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)應(yīng)用方興未艾
民用無(wú)人機(jī)根據(jù)下游用戶的類型,可分為消費(fèi)級(jí)與工業(yè)級(jí)兩種類別。消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)主要滿足消費(fèi)者的娛樂(lè)需求,強(qiáng)調(diào)飛行的便攜性和易操作;工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)搭載 不同的專業(yè)載荷,滿足不同行業(yè)應(yīng)用需求,強(qiáng)調(diào)解決方案的整體性。根據(jù)Frost & Sullivan,我國(guó)消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)行業(yè)率先步入成熟期,在 2021 年市場(chǎng)規(guī)模首次被工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)超過(guò)。根據(jù)《中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究報(bào)告(2024)》,2023年國(guó)內(nèi)工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)規(guī)模占民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)總規(guī)模比重提升至 65.3%,成為推動(dòng)民用 無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展的主要力量。
法規(guī)、政策、產(chǎn)品共同驅(qū)動(dòng),民用無(wú)人機(jī)行業(yè)市場(chǎng)廣闊
1)行政法規(guī):一方面,《無(wú)人駕駛航空器飛行管理暫行條例》從生產(chǎn)制造、登 記注冊(cè)、運(yùn)行管理等全生命周期對(duì)無(wú)人機(jī)飛行活動(dòng)進(jìn)行了規(guī)范,填補(bǔ)了我國(guó)無(wú)人 駕駛航空器管理法規(guī)空白。另一方面,《中華人民共和國(guó)空域管理?xiàng)l例(征求意 見(jiàn)稿)》新增了 G 和 W 類非管制空域,并明確縣級(jí)及以上地方政府可以參與協(xié)管 空域。我們認(rèn)為,兩部行政法規(guī)有望促進(jìn)民用無(wú)人機(jī)行業(yè)健康良性發(fā)展。
2)產(chǎn)業(yè)政策:《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)施方案(2024-2030 年)》中提出,到 2027 年,以無(wú)人化、電動(dòng)化、智能化為技術(shù)特征的新型通用航空裝備在城市空 運(yùn)、物流配送、應(yīng)急救援等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。我們認(rèn)為,產(chǎn)業(yè)政策扶持下民用 無(wú)人機(jī)有望在物流配送和應(yīng)急救援領(lǐng)域率先放量,2024 年我國(guó)快遞物流無(wú)人機(jī) 和應(yīng)急救援無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模有望分別達(dá)到約 300 億元和 80 億元。
3)新興產(chǎn)品:2024 年 3 月 22 日,峰飛航空科技自主研發(fā)的 V2000CG 無(wú)人駕駛 航空器系統(tǒng)獲頒型號(hào)合格證,系全球首款通過(guò)型號(hào)合格認(rèn)證的噸級(jí)以上 eVTOL 航空器,主要用于低空物流、緊急物資運(yùn)輸和應(yīng)急救援,服務(wù)于大型物流公司、 應(yīng)急救援服務(wù)提供商和政府部門(mén)等客戶。我們認(rèn)為,民用無(wú)人機(jī)新興產(chǎn)品大有厚 積薄發(fā)之勢(shì),隨著里程碑式產(chǎn)品出現(xiàn),后續(xù)更多革命性和爆款產(chǎn)品值得期待。
產(chǎn)業(yè)鏈坡長(zhǎng)雪厚,技術(shù)創(chuàng)新和國(guó)產(chǎn)替代驅(qū)動(dòng)成長(zhǎng)
民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)、任務(wù)載荷、三電等零部件及材料供應(yīng) 商;中游主要為無(wú)人機(jī)研發(fā)和組裝廠商,以及無(wú)人機(jī)專業(yè)飛行、售后維修等服務(wù) 提供商;下游主要為政府、企業(yè)和個(gè)人客戶。根據(jù)統(tǒng)計(jì),載荷設(shè)備(相機(jī)、激光 掃描儀、光電吊艙等)在原材料總成本中比重最高,占比約 41.73%;其次為導(dǎo) 航及通信模塊(數(shù)傳、圖傳、天線、差分板卡等),占比約 15.72%;第三大成 本占比為復(fù)材及結(jié)構(gòu)件,比重約 13.31%。
丨正文
1 消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)日漸成熟,工業(yè)級(jí)應(yīng)用方興未艾
無(wú)人機(jī)是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、機(jī)上無(wú)人駕駛的航空飛行器的簡(jiǎn)稱。根據(jù)《無(wú)人駕駛航空器飛行管理暫行條例》,無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)是指無(wú)人駕駛航空器以及其有關(guān)的遙控臺(tái)(站)、任務(wù)載荷和控制鏈路等組成的系統(tǒng)。其中,遙控臺(tái)(站)是指遙控?zé)o人駕駛航空器的各種操控設(shè)備(手段)以及有關(guān)系統(tǒng)組成的整體。作為一種高效安全的飛行器,無(wú)人機(jī)可以代替人工更好地完成數(shù)據(jù)采集、高空拍攝、地質(zhì)遙測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等作業(yè)


民用無(wú)人機(jī)可分為消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)兩類。按照用途,無(wú)人機(jī)一般可分為軍用無(wú)人機(jī)和民用無(wú)人機(jī)。其中民用無(wú)人機(jī)根據(jù)下游用戶的類型,可分為消費(fèi)級(jí)與工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)兩種類別。消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)主要為小型無(wú)人機(jī),搭載相機(jī)、攝像頭等攝像設(shè)備,根據(jù)需要配有云臺(tái)和圖傳電臺(tái),滿足消費(fèi)者的娛樂(lè)需求,強(qiáng)調(diào)飛行的便攜性和易操作;工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)搭載不同的專業(yè)載荷,如熱紅外相機(jī)、高光譜相機(jī)、激光雷達(dá)、光電吊艙等,滿足不同行業(yè)應(yīng)用需求,強(qiáng)調(diào)解決方案的整體性,一般需根據(jù)應(yīng)用需求定制化生產(chǎn)。

技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)無(wú)人機(jī)迅速下沉民用市場(chǎng)。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)最初應(yīng)用以軍事領(lǐng)域?yàn)橹鳎?0 世紀(jì) 90 年代以來(lái),世界各國(guó)紛紛探索無(wú)人機(jī)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用,但由于無(wú)人和非無(wú)人控制系統(tǒng)分離困難,自動(dòng)化程度低,無(wú)人機(jī)在民用領(lǐng)域發(fā)展成果較小。2010 年后,隨著自動(dòng)化與無(wú)人機(jī)可靠性不斷提高,無(wú)人機(jī)具備了小型化、智能化、低成本的條件,無(wú)人機(jī)民用應(yīng)用拓展迅猛。不僅消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)廣泛普及,工業(yè)無(wú)人機(jī)在人工影響天氣、應(yīng)急產(chǎn)業(yè)、氣象監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域同時(shí)得以快速發(fā)展。

工業(yè)無(wú)人機(jī)優(yōu)勢(shì)突出、應(yīng)用廣泛。在工業(yè)領(lǐng)域,無(wú)人機(jī)具有成本相對(duì)較低,無(wú)人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)、生存能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性能好、使用便利性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),因此得到了廣泛的應(yīng)用。其主要應(yīng)用市場(chǎng)包括人工影響天氣、應(yīng)急救災(zāi)、氣象監(jiān)測(cè)、航空拍攝、地質(zhì)地貌測(cè)繪、森林防火、地震調(diào)查、核輻射探測(cè)、邊境巡邏、科研試驗(yàn)、海事偵察、環(huán)境監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。

消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)趨于成熟,工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。根據(jù) Frost & Sullivan,我國(guó)消 費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)行業(yè)率先步入成熟期,在 2021 年市場(chǎng)規(guī)模首次被工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)超過(guò)。根據(jù)賽迪 顧問(wèn)《中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究報(bào)告(2024)》,2023 年國(guó)內(nèi)工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用深度和廣 度不斷提升,工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)規(guī)模占民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)總規(guī)模比重提升至 65.3%,成為推 動(dòng)民用無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展的主要力量。

2 政策和產(chǎn)業(yè)升級(jí)共驅(qū),民用無(wú)人機(jī)行業(yè)市場(chǎng)廣闊
2023 年中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)規(guī)模突破 5000 億元,2026 年有望成長(zhǎng)為萬(wàn)億級(jí)產(chǎn)業(yè)。根據(jù)賽迪顧問(wèn)《中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究報(bào)告(2024)》,受民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展、低空空域改革試點(diǎn)工作持續(xù)深化等影響,2023 年中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,行業(yè)規(guī)模達(dá)到 5059.5 億元,同比增速達(dá) 33.8%。其中,低空飛行器制造和低空運(yùn)營(yíng)服務(wù)占低空經(jīng)濟(jì)總規(guī)模接近 55%。隨著低空飛行活動(dòng)的日益增多,預(yù)計(jì)到 2026 年低空經(jīng)濟(jì)規(guī)模有望增長(zhǎng)至 10644.6 億元。
民用無(wú)人機(jī)是中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主力機(jī)型,2023 年占低空經(jīng)濟(jì)總規(guī)模 23.2%。根據(jù)賽迪顧問(wèn)《中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究報(bào)告(2024)》,中國(guó)民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展日趨成熟,產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,民用無(wú)人機(jī)已成為中國(guó)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主力機(jī)型。根據(jù)賽迪顧問(wèn)測(cè)算,2023 年中國(guó)民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到 1174.3 億元,同比增長(zhǎng) 32.0%,占低空經(jīng)濟(jì)總規(guī)模約23.2%。我們認(rèn)為,在行政法規(guī)、產(chǎn)業(yè)政策、新興產(chǎn)品三重驅(qū)動(dòng)下,民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)有望持續(xù)增長(zhǎng)。

2.1 無(wú)人機(jī)及空域管理?xiàng)l例出臺(tái),行業(yè)健康發(fā)展有法可依
無(wú)人駕駛航空器管理有法可依,促進(jìn)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。2023 年 6 月,國(guó)務(wù)院、中央軍委等部門(mén)印發(fā)《無(wú)人駕駛航空器飛行管理暫行條例》,從生產(chǎn)制造、登記注冊(cè)、運(yùn)行管理等全生命周期對(duì)無(wú)人機(jī)飛行活動(dòng)進(jìn)行了規(guī)范,填補(bǔ)了我國(guó)無(wú)人駕駛航空器管理法規(guī)空白。該條例自 2024 年 1 月 1 日起施行,有望為規(guī)范無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、營(yíng)造無(wú)人機(jī)應(yīng)用生態(tài)提供法規(guī)指導(dǎo)和良好環(huán)境。
新增無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展黃金空域,地方政府積極性提升。2023 年 11 月,國(guó)家空中交通管理委員會(huì)辦公室會(huì)同有關(guān)部門(mén)起草了《中華人民共和國(guó)空域管理?xiàng)l例(征求意見(jiàn)稿)》(下稱空管條例意見(jiàn)稿),并面向社會(huì)公開(kāi)征求意見(jiàn)??展軛l例意見(jiàn)稿對(duì)空域分類和空域管理機(jī)構(gòu)作出了較大變動(dòng):新增了 G和 W 類非管制空域,并明確縣級(jí)及以上地方政府可以參與協(xié)管空域。我們認(rèn)為,空管條例意見(jiàn)稿是對(duì)低空空域和通用航空方面行政法規(guī)的極大完善和補(bǔ)充,地方政府在空域管理方面自主權(quán)大幅提升,將更有動(dòng)力拉動(dòng)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)投資。

2.2 產(chǎn)業(yè)政策高舉高打,物流配送及應(yīng)急救援有望率先放量
政策推動(dòng)無(wú)人機(jī)物流配送示范應(yīng)用不斷深化。根據(jù)四部門(mén)聯(lián)合印發(fā)的《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)施方案(2024-2030 年)》,目標(biāo)到 2027 年智能電動(dòng)化無(wú)人機(jī)將在城市空運(yùn)、物流配送領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)應(yīng)用,到 2030 年“干-支-末”無(wú)人機(jī)配送網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)安全高效運(yùn)行。根據(jù)深圳市無(wú)人機(jī)行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì),2024 年無(wú)人機(jī)在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 1600 億元,其中快遞物流方面的無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模約 300 億元。我們認(rèn)為,政策推動(dòng)構(gòu)建量大面廣的航空物流配送裝備體系,快遞物流細(xì)分領(lǐng)域的民用無(wú)人機(jī)有望進(jìn)入高速發(fā)展期。

業(yè)內(nèi)龍頭積極探索無(wú)人機(jī)末端物流配送商業(yè)模式。截至 2023 年 12 月底,美團(tuán)無(wú)人機(jī)已在深圳、上海等城市 11 個(gè)商圈落地了 25 條航線,配送服務(wù)覆蓋了辦公、景區(qū)、市政公園、醫(yī)療、校園等多種場(chǎng)景,累計(jì)完成用戶訂單超 22 萬(wàn)單,配送效率方面,無(wú)人機(jī)配送可較傳統(tǒng)模式提效近 4成。
2024 年 3 月 23 日,順豐旗下豐翼無(wú)人機(jī)面向“同城范圍 2 小時(shí)達(dá)”的需求,推出同城及時(shí)送、跨城急送無(wú)人機(jī)物流產(chǎn)品,現(xiàn)支持深圳寶安區(qū)、光明區(qū)、龍華區(qū)范圍內(nèi)互寄,推廣期間一口價(jià) 12 元,服務(wù)范圍還在不斷拓展中。

無(wú)人機(jī)在應(yīng)急救援領(lǐng)域作用凸顯,政策明確加快構(gòu)建有人無(wú)人航空應(yīng)急救援裝備體系。無(wú)人機(jī)在應(yīng)急救援中可以發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與指揮調(diào)度、通信中繼與搜索救援、物資工具投放與受災(zāi)評(píng)估等功能。當(dāng)前,世界上許多國(guó)家都已將無(wú)人機(jī)納入應(yīng)急救援體系,我國(guó)也在《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)施方案(2024-2030 年)》中指出推動(dòng)構(gòu)建有人無(wú)人、高低搭配、布局合理、功能互補(bǔ)的航空應(yīng)急救援裝備體系。

預(yù)計(jì) 2024 年應(yīng)急救援無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò) 80 億元。根據(jù)中無(wú)人機(jī) 2023 年年報(bào),2021 年中國(guó)民用無(wú)人機(jī)應(yīng)急領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 23.98 億元,較 2020 年增加了 10.37 億元,同比增長(zhǎng) 76.19%。根據(jù)南方都市報(bào)援引世界無(wú)人機(jī)大會(huì)主席楊金才在 2023 無(wú)人機(jī)應(yīng)急救援力量建設(shè)與發(fā)展論壇上發(fā)言,2022 年中國(guó)民用無(wú)人機(jī)應(yīng)急救援領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模增加至 35.17 億元,同比增長(zhǎng) 46.37%。應(yīng)急救援無(wú)人機(jī)應(yīng)用前景廣闊,未來(lái)市場(chǎng)有望保持高速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到 2024 年我國(guó)民用無(wú)人機(jī)應(yīng)急領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 80.29 億元。

2.3 復(fù)合翼成工業(yè)無(wú)人機(jī)趨勢(shì),行業(yè)里程碑式產(chǎn)品出現(xiàn)
復(fù)合翼構(gòu)型成為工業(yè)無(wú)人機(jī)主要形式之一。按氣動(dòng)布局分類,無(wú)人機(jī)主要分為固定翼無(wú)人機(jī)、多旋翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升機(jī)、垂直起降固定翼(復(fù)合翼)無(wú)人機(jī)。由于復(fù)合翼無(wú)人機(jī)具有起降便捷、航時(shí)長(zhǎng)等特點(diǎn),具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì),在工業(yè)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)中的保有量逐漸增多,市場(chǎng)份額逐漸提高,已成為工業(yè)無(wú)人機(jī)的主要布局形式之一。

民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)品厚積薄發(fā),行業(yè)里程碑式產(chǎn)品出現(xiàn)。2024 年 3 月 22 日,峰飛航空科技自主研發(fā)的 V2000CG 無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)獲得由民航華東局頒發(fā)的型號(hào)合格證,系全球首款通過(guò)型號(hào)合格認(rèn)證的噸級(jí)以上 eVTOL 航空器。V2000CG 采用復(fù)合翼構(gòu)型,最大起飛重量 2 噸,純電動(dòng)力,自主駕駛,運(yùn)載能力等同小型直升機(jī),但在安靜環(huán)保、運(yùn)營(yíng)成本和維護(hù)成本方面更具優(yōu)勢(shì)。V2000CG 主要用于低空物流、緊急物資運(yùn)輸和應(yīng)急救援,服務(wù)于大型物流公司、通航物流服務(wù)運(yùn)營(yíng)商、應(yīng)急救援服務(wù)提供商和政府部門(mén)等客戶。

3 產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)坡厚雪,技術(shù)創(chuàng)新和國(guó)產(chǎn)替代驅(qū)動(dòng)成長(zhǎng)
民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)可分為材料供應(yīng)、整機(jī)制造及運(yùn)營(yíng)服務(wù)三大環(huán)節(jié)。上游主要為無(wú)人機(jī) 系統(tǒng)、任務(wù)載荷、三電等零部件及材料供應(yīng)商;中游主要為無(wú)人機(jī)研發(fā)和組裝廠商,及無(wú) 人機(jī)專業(yè)飛行、售后維修等服務(wù)提供商;下游主要為政府、企業(yè)和個(gè)人客戶,分布在農(nóng)林 植保、快遞物流、城市巡檢等各個(gè)領(lǐng)域。

載荷設(shè)備占工業(yè)無(wú)人機(jī)成本約四成。根據(jù)縱橫股份披露的 2017 至 2020 上半年原材料 的合計(jì)采購(gòu)金額占比,載荷設(shè)備(相機(jī)、激光掃描儀、光電吊艙等)在原材料總成本中比 重最高,占比約 41.73%;其次為導(dǎo)航及通信模塊(數(shù)傳、圖傳、天線、差分板卡等),占 比約 15.72%;第三大成本占比為復(fù)材及結(jié)構(gòu)件,比重約 13.31%。

3.1 全電推進(jìn)系統(tǒng):包括電源、電調(diào)、電機(jī)和推進(jìn)器
電力推進(jìn)系統(tǒng)幾乎應(yīng)用于從微型到大型的所有無(wú)人機(jī)類別。根據(jù)能量來(lái)源,電力推進(jìn)系統(tǒng)可以分為全電推進(jìn)和混合推進(jìn)兩種。其中,全電推進(jìn)系統(tǒng)一般由電源、電調(diào)、電機(jī)和推進(jìn)器組成。電源為系統(tǒng)提供能量;電調(diào)接收控制端的信號(hào),調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速;電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并輸出;推進(jìn)器在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生升力或拉力。

消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)多采用鋰聚合物軟包電池。鋰聚合物電池是鋰離子電池一種子類型,通常指正極或電解質(zhì)采用高分子材料的電池系統(tǒng)。由于鋰聚合物中沒(méi)有多余的電解液,因此在安全性、體積、質(zhì)量、容量和放電性能方面均具有極大優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)以及其他類型的無(wú)人機(jī),大部分都以聚合物鋰電池為主。


高比能大圓柱電池有望成為工業(yè)無(wú)人機(jī)能源新方案。有別于消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī),工業(yè)無(wú)人機(jī)載重高、航程長(zhǎng)、部分運(yùn)營(yíng)環(huán)境較為苛刻(如消防、應(yīng)急救援等),因此對(duì)于電池系統(tǒng)提出更高要求。高比能大圓柱電池具有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、不脹氣鼓包、熱擴(kuò)散易控制等優(yōu)勢(shì)。2023 年 9 月,高比能大圓柱電池首次實(shí)現(xiàn)在工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的批量應(yīng)用,有望成為工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)新的能源解決方案。

直流無(wú)刷電機(jī)是當(dāng)前民用無(wú)人機(jī)主流。無(wú)人機(jī)全電推進(jìn)系統(tǒng)主要采用直流電機(jī),根據(jù)電磁場(chǎng)換向方式不同,可以分為有刷直流電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)。前者由于安全、環(huán)保、效率等因素在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域已較少使用。無(wú)刷直流電機(jī)由于未采用電刷和換向器,避免了磨損,壽命長(zhǎng);此外,無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零部件可精密配合,因此運(yùn)行平滑、噪聲低;無(wú)刷直流電機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)響應(yīng),具有較高的轉(zhuǎn)速范圍,已成為民用無(wú)人機(jī)的首選。

無(wú)刷電調(diào)與無(wú)刷電機(jī)配合工作。電調(diào)全稱為電子調(diào)速器(ESC),主要作用是根據(jù)控制信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速,分為有刷電調(diào)與無(wú)刷電調(diào)。其中,無(wú)刷電調(diào)與無(wú)刷電機(jī)配合工作,將直流電轉(zhuǎn)為三相交流電并輸出到無(wú)刷電機(jī)上,在無(wú)人機(jī)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

螺旋槳是全電推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)器形式之一。對(duì)于固定翼無(wú)人機(jī),電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳提供拉力,由固定翼產(chǎn)生升力;對(duì)于多旋翼無(wú)人機(jī),螺旋槳作為旋翼直接產(chǎn)生升力,可實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的垂直起降;對(duì)于復(fù)合翼無(wú)人機(jī),在起飛階段由旋翼提供升力,升空后旋翼停止工作,轉(zhuǎn)為由尾部的螺旋槳提供拉力。
涵道風(fēng)扇是在自由螺旋槳外圍設(shè)置涵道的一種推進(jìn)裝置。螺旋槳的槳葉在做高速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),葉尖處速度最高,導(dǎo)致誘導(dǎo)阻力較大,對(duì)外界氣流產(chǎn)生沖擊,造成噪聲大、效率低。而涵道風(fēng)扇中,由于葉尖處受涵道限制,沖擊噪聲減小,誘導(dǎo)阻力減小,效率較高。在城市空中交通、城市消防滅火等對(duì)飛行器同時(shí)要求緊湊尺寸和大載荷的場(chǎng)景中,電動(dòng)涵道風(fēng)扇推進(jìn)系統(tǒng)具備顯著優(yōu)勢(shì)。

3.2飛行控制系統(tǒng):硬件包括機(jī)載和地面站部分,國(guó)產(chǎn)化進(jìn)行中
飛控系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)的“大腦”。無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱飛控系統(tǒng))是無(wú)人機(jī)完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)、返場(chǎng)回收等整個(gè)飛行過(guò)程的核心系統(tǒng),對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行全權(quán)控制和管理。根據(jù)美國(guó)的無(wú)人機(jī)自主飛行能力分級(jí),從遙控到機(jī)群完全自動(dòng)化共分為 10 級(jí)。

飛控系統(tǒng)硬件部分由機(jī)載和地面站兩部分組成。以多旋翼無(wú)人機(jī)的飛控硬件為例,機(jī)載部分主要由主控制器、從控制器、各傳感器和無(wú)線數(shù)傳(Air 端)組成。傳感器獲取的信息分別通過(guò)不同的通信接口發(fā)送給控制器,控制器通過(guò)串口連接無(wú)線數(shù)傳模塊,實(shí)現(xiàn)與地面的信息交互。地面站部分主要由地面站、無(wú)線數(shù)傳(地面端)和遙控器組成。



無(wú)人機(jī)主機(jī)廠多進(jìn)行飛控自研。目前市場(chǎng)上飛控產(chǎn)品種類繁多,根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)和智能化水平可用于不同應(yīng)用場(chǎng)景。消費(fèi)級(jí)飛控系統(tǒng)主要來(lái)自于高通(Qualcomm)、以及 Skydio、Parrot、大疆等無(wú)人機(jī)主機(jī)廠自主研發(fā)。許多工業(yè)級(jí)飛控產(chǎn)品起源于 PX4 或 Ardupilot 等開(kāi)源平臺(tái),并針對(duì)特定需求和場(chǎng)景進(jìn)行產(chǎn)品化。工業(yè)級(jí)飛控產(chǎn)品供應(yīng)商主要包括 3DR、Auterion 等,大疆、Ascending Technology 等主機(jī)廠進(jìn)行飛控自研。

3.3 任務(wù)載荷系統(tǒng):分為光學(xué)類任務(wù)荷載和功能類任務(wù)荷載
任務(wù)載荷指裝備到無(wú)人機(jī)上為某種完成任務(wù)的設(shè)備總稱。按照載荷種類的不同,無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷可分為光學(xué)類任務(wù)載荷和功能類任務(wù)載荷。其中光學(xué)類荷載包括傾斜攝影模塊、熱成像模塊、實(shí)時(shí)視頻傳輸模塊、合成孔徑雷達(dá)模塊、偵察取證模塊等;功能類任務(wù)荷載品類眾多,包括空中喊話模塊、空中投擲器模塊、物流箱模塊、中繼通信模塊、智能避障模塊、植保噴灑模塊等。任務(wù)載荷的快速發(fā)展,極大地?cái)U(kuò)展了無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。

3.4材料:復(fù)合材料為首選,鋁、鎂合金為備選
復(fù)合材料為無(wú)人機(jī)首選,鋁、鎂合金為備選材料。無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中,在滿足構(gòu)件承載能力和功能要求前提下,應(yīng)盡可能選擇輕質(zhì)材料。以機(jī)身材料為例,對(duì)于小型無(wú)人機(jī),其自重較輕、所受荷載較小,內(nèi)部應(yīng)力環(huán)境簡(jiǎn)單,因此可采用全復(fù)合材料。對(duì)于大型無(wú)人機(jī),受荷較大,內(nèi)部結(jié)構(gòu)和應(yīng)力環(huán)境復(fù)雜,考慮到復(fù)合材料的各向異性、生產(chǎn)工藝及成本問(wèn)題,構(gòu)件在能保證功能和承載要求情況下可選用復(fù)合材料,例如大型無(wú)人機(jī)蒙皮;否則可考慮選用鋁合金、鎂合金等金屬材料制造,例如無(wú)人機(jī)內(nèi)部梁、框等承力結(jié)構(gòu)。

3.5新型基礎(chǔ)設(shè)施:通感算一體化網(wǎng)絡(luò)與無(wú)人機(jī)技術(shù)相互促進(jìn)
通感算一體化網(wǎng)絡(luò)是指同時(shí)具備物理-數(shù)字空間感知、泛在智能通信與計(jì)算能力的網(wǎng)絡(luò)。通感算一體化終端是構(gòu)建通感算一體化網(wǎng)絡(luò)的要素之一,即共用射頻收發(fā)器、共享頻段實(shí)現(xiàn)通信和感知功能融合、且可采用分布式智能計(jì)算技術(shù)的大規(guī)模智能機(jī)器(包括無(wú)人機(jī))。無(wú)人機(jī)將成為通感算一體化網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用場(chǎng)景之一。感知端:相較于視覺(jué)傳感器,無(wú)線感知可以幫助無(wú)人機(jī)集群的編隊(duì)飛行和碰撞規(guī)避,通感一體化設(shè)備可以最小化無(wú)人機(jī)的載荷,增加機(jī)動(dòng)性和靈活性。通信端:針對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)、災(zāi)后重建地區(qū)的通信需求,可通過(guò)無(wú)人機(jī)靈活組網(wǎng)提供應(yīng)急通信服務(wù)。計(jì)算端:無(wú)人機(jī)借助分布式智算技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能駕駛。

4 投資建議
產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)疊加政策催化驅(qū)動(dòng)民用無(wú)人機(jī)行業(yè)蓬勃發(fā)展,主機(jī)廠及產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)共同 分享產(chǎn)業(yè)發(fā)展紅利。建議關(guān)注整機(jī)、零部件、材料、運(yùn)營(yíng)服務(wù)、新基建五大主線。
5 風(fēng)險(xiǎn)提示
1)低空空域開(kāi)放不及預(yù)期。國(guó)內(nèi)低空空域開(kāi)放政策是國(guó)內(nèi)發(fā)展民用無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)最 重要的影響因素,雖然目前國(guó)家已經(jīng)發(fā)布低空空域基礎(chǔ)分類辦法和低空空域管理頒發(fā) 的征求意見(jiàn)稿,但從政策發(fā)布到地方政府落實(shí)施行仍需要一定時(shí)間和實(shí)踐積累,如果 低空空域開(kāi)發(fā)進(jìn)度和力度不及預(yù)期,則會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)和低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成不利影響。
2)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇的風(fēng)險(xiǎn)。目前我國(guó)工業(yè)無(wú)人機(jī)行業(yè)處于快速成長(zhǎng)期,行業(yè)內(nèi)存在 大小規(guī)模不等的眾多企業(yè),普遍規(guī)模較小;同時(shí),低空經(jīng)濟(jì)政策支持下或?qū)⒂懈嗥?業(yè)涌入工業(yè)無(wú)人機(jī)賽道。隨著行業(yè)的快速發(fā)展,如果無(wú)人機(jī)市場(chǎng)需求不及預(yù)期,市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)加劇,從而對(duì)工業(yè)無(wú)人機(jī)行業(yè)的盈利水平造成不利影響。
3)宏觀環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)際貿(mào)易爭(zhēng)端仍在繼續(xù),全球政治、宏觀經(jīng)濟(jì)的走向存在較大 不確定性。我國(guó)是全球第一大消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)出口國(guó),國(guó)際貿(mào)易爭(zhēng)端可能致使相關(guān)公司 被限制開(kāi)展出口業(yè)務(wù);同時(shí),工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)與細(xì)分行業(yè)關(guān)聯(lián)性較強(qiáng),如果宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā) 展較差,或抑制工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品推廣,進(jìn)而使相關(guān)公司受到不利影響。
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