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【深度】对于“无人机”的下一波革新，我们应该期待些什么？

爱范儿 · 公众号 · 科技媒体 · 2016-09-02 17:50

正文

“提起无人机，就会想到多旋翼飞行器；提起多旋翼飞行器，就会想到航拍。”——这已经成为了无人机行业的一个 “怪圈”。

在我看来，这实际上只是无人机发展到一个 “瓶颈” 的标志。

虽然我确定自己没有在 “危言耸听”，但肯定还有人并不这样认为。没问题，我们还有阅读一篇文章所需的时间进行 “讨论”。

一、消费级无人机的 “盛世” 之下，是工业无人机的缺位

图片来自 Youtube

根据前瞻产业研究院制作的相关报告，2015 年中国无人机市场总体规模约为 67 亿元人民币，同比增长 48%，约占全球市场规模的 15%。

从 2013 年到 2015 年间，全球民用无人机的销量依次为 15 万、37.8 万、57 万架，其中更为关键数据是是专业级无人机的数量达到了消费级无人机的两倍左右。

而根据艾瑞咨询今年 5 月中旬制作的《2016 年中国无人机行业研究报告简版》，2025 年中国民用无人机细分领域市场规模的布局中仍然以 “航拍及娱乐” 为主，占据的总比例将达到 40% 左右。

但在这张未来市场蛋糕图中，却不见 “物流” 这一极具潜力的方向的存在。艾瑞咨询也在其报告中的细分领域分析中写出了原因：

目前多旋翼无人机负载较差，不适应物流行业应用，同时各国在低空域管制严格，政策前景尚不明朗，因此物流领域应用还无法规模化应用。

另外在航拍及娱乐之外的无人机市场实际上有着很多相同的要求，其中最为关键的就是续航时间长、载重能力强。而这恰恰是现在多旋翼无人机所无法做到的事情。

而基于多旋翼无人机，乃至现在的消费级无人机去预测未来，这很明显是一个误区。

二、为什么无人机会进入 “多旋翼时代”？

图片来自 Capturethemomentum

“头顶” 四个螺旋桨，嗡嗡作响，能够像 “钉子” 一样停留在空中，还能拍出从没见过的壮观画面——这也许就是绝大多数人对于无人机的印象。

但这些真的能代表 “无人机” 么？

爱范儿主笔兼资深无人机大神 Odin 就曾在其文章《无人机呀无人机，你为什么要叫无人机？》中提到了美国联邦航空管理局（FAA）对于无人机的定义：

一种不需要人类从内里直接介入的飞行器…… 这种操作包括现代飞行器、绑住了的气球、风筝、业馀级火箭、以及无人而自由的气球。

而我们现在最常见的无人机又应该如何归类呢？标准来说，他们都属于多旋翼飞行器。那为什么这种构型能够大放光彩呢？

两个字，简单。

图片来自百度文库

在理论环境中，多旋翼只需控制每个轴的转速就能够完成一系列动作。

这样一来，多旋翼飞行器就无需设计其他飞行器上用来控制飞行姿态的活动部件和机械结构（直升机的旋翼倾斜机构、固定翼的各种舵面和襟翼）。虽然看似简单，但背后同样也有一个必须先完成的前提：如何对多个螺旋桨进行精准的控制。

图片来自 Uol

这也是为什么早在 1960 年前后，美国军方就进行了多旋翼飞行器的试验，但因为内燃发动机作为动力，四轴的动力传输以及如何同时控制多旋翼的发动机状态一直没能解决。

这个问题在电池、电机和飞控（无人机飞行控制的大脑）技术逐步提升之后才得以解决。结果，在 2010 年，我们终于看到了 Parrot 带来的 AR.Drone，也预示着以四轴为主多旋翼无人机真正浪潮的来临。

图片来自 Windowscentral

其后就是产业和资本的双重力量，越来越多的无人机厂家浮现，多旋翼无人机也愈发呈现多样化。虽然绝大部分型号依旧以航拍为主要功能，但也衍生出了农保、训查、运输、近距自拍等多种用途。但真正能够投入商业运行，并且获得收益的实属凤毛麟角。

1、所以多旋翼无人机优势在哪里？

图片来自大疆

正如我们上文提到的那样，多旋翼无人机拥有相对较高的稳定性，而且对于起飞场地也没有什么要求，还让很多新手快速掌握入门。这些特性，在与无人机所必须的视频技术相结合之后，就演变出了多旋翼无人机最大的用途：航拍。

结合多旋翼的稳定能力，再加上 2 轴甚至以上云台的配合，多旋翼无人机能够拍摄出非常平稳的画面。同时又因为多旋翼无人机实际上提供了一个人类平时无法轻易触及的视角（直升机可以代替的只占一小部分），让无人机的成像功能愈发重要。

在无人机本体和成像功能之上，随着应用场景的不同自然也就衍生出了各种各样的终端产品，但是在本质上他们并无差别。

作为理论上非常简单的一个结构，多旋翼无人机升空的动力完全来自多个螺旋桨带动气流之后的反作用力。哪怕是在水平行进，也只是将机身倾斜一定角度，在水平方向上产生一个推进的力量。

同时多旋翼的结构也让飞行器能够直接从各种平面起飞，让起飞场地的限制降到最低。

另一方面，多旋翼飞行器具备极强的 “悬停” 能力，多个螺旋桨能够不断进行调整，让机身在空中保持稳定。这对于很多并不掌握飞行器操纵经验的新手来说相当重要：不会飞、害怕，直接放手就是，反正无人机也不会因为放开遥控就直接掉下来。

2、 说完了优势，我们再来看看多旋翼无人机的劣势

图片来自 Harmonyfwbchurch

排在首位的就是续航问题，这一点的根源就在无人机多螺旋桨的工作方式。而我们一般常见的飞机（固定翼、直升机均在内）实际上都是利用的翼面上下气流速度差所产生的压强差来提供升力。对于他们来说，动力就应该全部放在前进的速度上。只要飞得足够快，就能拥有足够的升力。

而多旋翼无人机都是依靠螺旋桨带动空气之后产生的反作用力留空，需要时刻提供垂直方向升力这个要求消耗了多旋翼无人机相当多的电量，也让其一直无法达到较远的航程。

图片来自波音

第二个是运载能力，多旋翼无人机的运载能力都只能达到接近多旋翼推力的水平，相比之下利用翼面升力的固定翼飞机完全能够实现十数倍于自身推力（美国 C-17 运输机的推力和最大起飞重量分别为 18 吨、285 吨）。

看到这里你也许已经发现，以多旋翼无人机为主体的无人机市场之所以会出现开篇中的 “怪圈”，并不是因为企业自身、以及市场需求的选择，而是多旋翼无人机先天所具有的 “无形枷锁”。

而想要破解这道 “枷锁”，需要电池和电机技术翻倍甚至以上的性能提升，而这在中短期内明显是不可能的。

二、既然不是多旋翼，无人机下一波 “革新” 应该是啥样？

既然多旋翼飞行器的路子已经来到了瓶颈，那么顺其自然的就是飞行器基础构型的改变。参考目前 “大飞机” 的情况，我们基本可以将他们划分为三种：固定翼、直升机、混合式。

固定翼：载重大、续航长、速度快、高度高、飞行效率最高、拥有最远的航程；但是需要起飞需要条件，达到一定初速度或者较长起飞场地；并且他们理论上无法 “悬停”。
直升机：载重和续航比多旋翼无人机略大，同样能够在大部分场地实现垂直起降；但是旋翼的控制机构相对复杂，故障率高。
混合式：通过巧妙的融合，将固定翼、直升机、甚至是多旋翼飞行器的特点结合到一起。

有趣的是，在大家还在 “围观” 多旋翼无人机市场的时候，几大互联网巨头却将目光不约而同的投向了更加 “未来” 的无人机。

1、Google Project Wing

结构布局：多旋翼 + 固定翼（飞翼布局）

图片来自 Droneuniversities

Project Wing 是 Google 秘密实验室 Google X 所开发的项目之一，后者还曾开发过数个具备 “颠覆性” 的创新与发明：其中包括 Google Glass、Google 无人车等。这也间接为 Project Wing 打下了基础。

第一眼看到 Project Wing，你就能发现它与普通多旋翼无人机的不同之处：整个机体采用飞翼布局、非正方 X 型的四轴布局。而这样布局的目的也非常明显：让 Project Wing 同时拥有垂直起飞和高航程两种特性。

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