无人机行业研究报告.docx
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1、无人机行业研究报告-无人机行业的基本定义无人机是不携载操作人员、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。无人机系统是指由飞行器平台、飞控与导航、飞控与导航分系统、地面指控分系统、任务载荷分系统等组成的。作为一种高效安全飞行器,无人机系统等组成的。作为一种高效安全飞行器,无人机系统等组成的。作为一种高效安全飞行器,无人机可以代替人工更好地完成数据采集、高空拍摄地质遥测、远程监控等作业。根据北京航空航天大学出版社出版的无人机系统概论,典型的无人机系统由飞行平台、动力装置、航电系统、任务载荷系统、地面系统、综合保障系统等组成,具
2、体构成如下图所示:其中,飞行平台是无人机最基本的组成部分,是无人机的主体。飞行平台将动力装置、航电系统、任务载荷以及其他部件组合成一个整体,以实现无人机在空中的飞行。无人机使用的动力装置主要有涡轮螺旋桨发动机、活塞式发动机、涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轴发动机及电动机等。航电系统包含飞控系统、导航系统、机载电源及空中交管等系统,系保证无人机完成拟定任务的关键系统。其中飞控系统系无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场的核心系统;导航系统保障了无人机安全、准时、准确到达既定任务地点;机载电源保障无人机上动力、测控、飞行控制与管理、导航及任务设备等系统和设备正常工作。任务载荷系统指无人机携带
3、的完成指定任务的设备或装置,按用途可分为侦察监视、情报通信、电子对抗、武器弹药及其他民用装备等。地面系统主要包括指挥控制、起降控制、地面终端及通信链路等系统。其中,指挥控制、起降控制主要由地面终端地面控制站实现,地面控制站是实现无人机指挥控制、任务规划、操作控制及显示记录功能的控制系统。通信链路是无人机与地面系统联系的纽带,主要任务是建立空地双向数据传输通道,用于完成地面控制站对无人机的远距离遥控、遥测和任务信息传输等功能。综合保障系统包含飞机平台及地面系统的维护保障系统、人力资源配备及其他设备设施,对无人机系统起支持支撑作用。二.无人机行业的分类情况随着无人机技术的飞速发展,无人机系统形成了
4、种类繁多、用途广泛、特点鲜明的分类特征,致使其在尺寸、质量、航程、航时、飞行高度、飞行速度、性能和特征以及任务等多方面都有较大差异。通常,无人机可按用途、飞行平台构造、大小、飞行性能、续航时间等方法进行分类。(一)按用途划分总体来看,无人机可分为军用无人机与民用无人机两大类,其中,民用无人机一般又分为消费级无人机及工业级无人机。1、军用无人机的分类军用无人机可按不同的军事用途和作战任务分为无人侦察机/监视机、无人战斗机、通信中继无人机、电子干扰无人机等单一用途无人机,以及侦察打击一体化无人机等多用途无人机。无人侦察机/监视机是指借助机上的电子侦察设备获取目标信息的无人机,通常携带有光学照相机、
5、微光(红外)摄像机、电视摄像机、红外线行扫描仪、热成像仪、CCD成像系统、激光指示器、激光测距仪和自动跟踪器、合成孔径雷达等以执行搜索、检测和识别等军事任务。典型的无人侦察机包括美国诺格公司生产的全球鹰(GlobalHawk)无人机系统及MQ-4C无人机系统等。无人战斗机指携带小型和大威力的精确制导武器、激光武器或反辐射导弹,执行空战或对地任务的无人机。典型的无人战斗机以美国诺格公司的X-47B无人战斗机、英国BAE系统公司的雷神无人战斗机及法国达索公司的神经元无人战斗机等。通信中继无人机作为空中中继平台,可增加信息的传输距离,即利用无人机向其他军用机传输图像等信号,一般安装了超高频或甚高频的
6、无线电通信设备。电子干扰无人机可利用有源或无源电子干扰设备,通过辐射电磁或释放铝箔条和金属干扰丝等破坏敌方通信系统,干扰敌方电子设备,使其效能低下甚至完全失效。目前,电子干扰无人机大多采用无源干扰方式,基本的干扰设备包括铝箔条投放器、曳光弹投放器和雷达回波增强设备等。典型的电子干扰无人机包括美军装备的微型诱饵无人机MALD-J等。察打一体无人机通过将无人侦察机配备打击武器,实现侦察和打击的一体化,可以及时地向其所探测到的目标发动攻击,大大提高了侦察信息的时效性和攻击的准确性。发行人产品翼龙系列无人机系统系典型的察打一体无人机系统,目前,全球主要察打一体无人机如下表所研制生产单位代表产品产品定位
7、图示航天彩虹彩虹5无人机系统中空察打一体无人机天宇K屋BZK-005C无人机系统中高空远程察打一体无人机海鹰航IWJ-700舄鹰无人机系统高空高速察打一体无人机MMHSm1三三SS通用原干MQ-9“死神”无人机系鼓高速中高空长航时察打体无人机系统=g-FFU-以色列航空工业集团(Heron)TP无人机系统中空长航时察打体无人机泉统EibitSystemsLidHEJC900无人机系统多功能中空长航时察打体无人机系统BaykwMakrna公司BavraktarTB-2无人机系统中空长航时察打一体无人机系统小研制生产 单位代表产品产品定位图派K龙l无人机系统中空长航时察打 一体无人机发行人翼龙ID
8、无人机系统全复材多用途中 高空长航时察打 一体无人机中高空长航时察 打一体无人机M龙-2无人机系统AjJ 二 z2、民用无人机的分类民用无人机根据下游用户的类型,可分为消费级与工业级无人机两种类别。消费级无人机主要为小型无人机,满足普通消费者对航拍及娱乐的需求,操作便利性好;工业级无人机主要用于协同或代替人工完成多种商业领域的任务,其通常搭载为完成作业飞行活动的装置或设备。在工业领域,无人机具有成本相对较低,无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用便利性强等优势,因此得到了广泛的应用。其主要应用市场包括人工影响天气、应急救灾、气象监测、航空拍摄、地质地貌测绘、森林防火、地震调查、核辐射探测
9、、边境巡逻、科研试验、海事侦察、环境监测等多个领域。工业无人机的主要使用用途如下表所示:应急管理领域W(低空巡逻巡检领域农林植保领域。*电O地理测绘领域.O(二)按气动布局划分无人机还可以分为固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机和混合式无人机等。由于垂直起降固定翼无人机具有起降便捷、航时长等特点,具有应用优势,在工业无人机市场中的保有量逐渐增多,市场份额逐渐提高,已成为工业无人机的主要布局形式之一。具体而言,不同飞行平台构造形式的无人机系统特征和技术优势如下:分类图示使用特点固定,无人机由动力装置产生推力或名拉力.并由机。用定K产生升力的无人机,具有救取大、航时长、航程运IUJ速应快等优势,
10、但件在使携性能、起降要求高、无法空中悬停等劣势旋翼无人机由多个旋K气进行和对运动的反作刖而茯用开力的无人机,Hr(可节育起降、可空中悬停、操作筒冷、性价比高等优势,(H存在航时如、作业面枳小、速度慢、就面小等劣势由动力聿动的旋梃供正要升力和推避力的无人机,具“速度快、n亚大可系比起ISh可空中悬停等优势.但存在技术复杂度岛.使用和维护成本高等芬协果用固定名旋,结合的复介式布局,旅共固定It无人机航时长、速度快、航程近的特点利多旋翼无人机垂出起降的功能等优势,但存企结构较红杂、便携性较差、IW造成率及例伸价格较高等劣势技术差异点参旋艮篁宣起降固定H无人机直升机18定H七行蜒理网时产生升力和控制力
11、.平E动力由升力的分转柒用到垂直起降过行由修It产生升力利大怎分校拿1力,附定翼航面助控制姿:f3山机翼升力,,飞动力产生推力/拉力,由(功航由产生控制力RMMN产生升力和控M.TI由升力的分量转畏期到T匕过理山机Il产生升力,r匕动力产生推力/拉力南气动IiE囱产生控制力口H尺寸收小.气动效率较低固定!(并刚比高,气动效率高.例看在起降附的RK会产生一部分废网&K尺寸依大比当&K的气动效率高.做不找胃比It周定翼开网比高,1功效率离.(BltflH露的起落架.也会产山邮分应用控制庵度通过凝翼转建粮制加见段,力分Ie实理震度低;ffttt受讣埴彩1,2人.下H善口糙定傩力成贸和省定翼结合的柠制
12、式黛K科静式优点;IAlqKIUj状毒小离我柠M就Il番门校定能力通以双条的变排机构实现控制力“吒h滞M效应:单】旋It的直开机.迳需要尾桨实现航X;行定的姿出愤曳能力但也小.收附定K通过(动航面产生A接力时农态遂行控制.倚单高敏;E行状W小需要杵制就旦蔷自核定能力安全性动力失效后(单个瞋多个)几乎没仃检救可雒性f七动力失败后.可果川明定K实现潸现W行和得落.处置时间较先裕;同&K状名姿至栩限行.可是用Klt到正姿6哽应急身地她肾动力失效后.可米用门艇方式应急妁降.但控制专横较高,处H何很惊平飞动力失败后可果用附定K实睨滑瑞E行和传海.处置时间收无裕任务特点小血枳.此时H业.携带假谓E堵网近匏
13、M工作探也降场地要求低大面枳.K时间作业携伤我俏电用卜这即离物博起降场他要求1中等面E.中等时长作*起降场堆要求抵W.KN阿H业.携F做荷培用国即离KMh起降场地叁求岛(三)按飞行性能划分根据北京航空航天大学出版社出版的无人机系统概论及国防工业出版社出版的无人机手册,按照无人机的飞行性能,可从飞行速度、航程、实用升限、续航时间对无人机系统进行分类。在飞行速度方面,无人机可分为低速无人机、亚声速无人机、跨声速无人机、超声速无人机和高超声速无人机。低速无人机的马赫数(Ma)一般小于0.4;亚声速无人机的Ma一般为0.4-0.85;跨声速无人机的Ma一般0.85-1.3;超声速无人机的Ma一般为1.
14、3-5;高超声速无人机的Ma一般大于5o在航程(或活动半径)方面,无人机可分为超近程无人机、近程无人机、短程无人机、中程无人机和远程无人机。超近程无人机活动半径为5-15公里;近程无人机活动半径为15-50公里;短程无人机活动半径为50-200公里;中程无人机活动半径为200-800公里;远程无人机活动半径大于800公里。在实用升限方面,无人机可分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、高空无人机利!超高空无人机。超低空无人机实用升限一般为O-Ioo米;低空无人机实用升限一般为Ioo-LOOO米;中空无人机实用升限一般为LoOO-7,000米;高空无人机实用升限一般为7z000-20,000米
15、;超高空无人机实用升限一般大于20z000米。按照无人机的续航时间,无人机可分为长航时无人机、中航时无人机及短航时无人机。通常将续航时间大于24小时的无人机系统称为长航时无人机,续航时间在6-24小时的无人机系统称为中航时无人机,续航时间小于6小时的无人机系统称为短航时无人机。图:无人机系统按飞行性能分类示意图无人机系场技航程分 类技实用开 眼分类按续航时 同分类(四)按大小划分根据北京航空航天大学出版社出版的无人机系统概论,按照无人机的质量及外形尺寸的大小,无人机可分为微型无人机、小型无人机、中型无人机和大型无人机几大类。大型无人机质量一般大于800千克;中型无人机质量一般为200-800千
16、克;轻型无人机质量一般为100-200千克;小型无人机质量一般为1-100千克;微型无人机质量一般小于1千克。发行人主要从事大型无人机的研制与生产业务。(五)按动力类型划分无人机可为电动无人机、油电无人机及混合动力无人机。三、无人机行业的发展历程世界上最早的无人飞行器”是法国高菲尔兄弟于1782年研制的热气球。在美国南北战争中,北方联盟曾使用过载有燃烧装貉的无人观测气球,成功地给南方联邦的战线造成了一场火灾。第二次世界大战期间,德国在1944年制造了V-1导弹,它既是第一个成功的巡航导弹,也是现代喷气式无人机的雏形。第二次世界大战后,军用无人机的发展趋向多样化。是改装退役飞机,用作靶机或研究;
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