為空中物流而生 紫燕無人直升機領跑無人機貨運新趨勢

　　2013年年底，亞馬遜的創(chuàng)始人杰夫？貝索斯在參加美國CBS電視臺60Minutes（《60分鐘》）欄目專訪時，在數(shù)百萬電視觀眾前承諾，亞馬遜將用無人機配送包裹，實現(xiàn)30分鐘內送貨上門。貝索斯說，他知道這聽起來像是科幻小說，“但它并不是?！?/p>

　　而僅僅在兩年半后，用無人機顛覆現(xiàn)有地面物流系統(tǒng)已經成為了行業(yè)共識。從沃爾瑪?shù)絹嗰R遜，從全球最大的包裹服務公司UPS到世界上最大的運輸公司之一DHL，都在聯(lián)手開拓無人機物流的版圖。

　　但是，“空中物流”不是現(xiàn)在市面上的大疆、3DR等消費級無人機可以承載的。可以說，用來自拍、航拍的多旋翼飛行器，在物流行業(yè)面前，就是一個“玩具”，根本無法在載重性、安全性和速度上達到小型空中物流平臺的標準。所以，在專業(yè)物流無人機領域，仍然有極大的市場空白亟待填補。

　　而記者近日了解到，今年新出現(xiàn)的紫燕無人直升機，因其高速飛行、大載荷量、安全穩(wěn)定等特點脫穎而出，成為了最有潛力的空中物流平臺，很有可能會開拓無人機物流的新時代。

　　為此，記者采訪到了無人直升機領域的潛航者“紫燕”無人飛行器的團隊，聽他們講述無人直升機如何領跑物流“新勢力”。

　　為空中物流而生，工業(yè)級無人直升機完勝消費級“玩具”無人機

　　現(xiàn)在市場上，八成所謂的無人機其實都是指消費級多旋翼飛行器，即有多個旋翼來懸停、維持姿態(tài)及平飛。由于這種“多旋翼”自身具有的低技術門檻和開源模式，圍繞著多旋翼飛行器進行的產品研發(fā)和推廣層出不窮，“多旋翼”幾乎成為了無人機的代名詞?？梢哉f，多旋翼成為了消費級和部分民用用途的首選平臺。

　　但是，紫燕無人飛行器有限公司創(chuàng)始人及CEO王江平告訴記者，多旋翼飛行器其實并非新產品，對于行業(yè)級別的無人機來說，更不是好的選擇。它在60年代就曾被美軍淘汰，只是因為其控制技術門檻比較低，才改頭換面又以消費級“無人機”的形象出現(xiàn)在市場上。

　　事實上，經過多年的行業(yè)探索，紫燕團隊認為單旋翼無人直升機才是目前最佳的工業(yè)小型化載荷飛行平臺。相比較而言，多旋翼飛行器更適合個人消費和玩具市場。

　　為什么這么說呢？

　　目前，由于氣動效率低下，多旋翼飛行器已經遇到了性能提升的瓶頸是無法突破的。

　　多旋翼飛行器的螺旋槳和直升機的旋翼都可以視作旋轉運動產生向上拉力的機翼。機翼的平面形狀越窄長（展弦比越大），升阻比越高，即獲得同樣拉力，所需克服的阻力越小，需用的功率越小。

　　機翼、螺旋槳和旋翼的翼尖（槳尖）的誘導阻力是最重要的阻力源，也消耗著最大的功率。因此，多旋翼飛行器不僅無法獲得固定翼飛機的機翼、機身和直升機槳盤所產生的氣動升力，其唯一的升力轉換部件——螺旋槳也因為數(shù)量多（槳尖多）和尺寸受限而效率極低。

　　而且，由于不能像直升機旋翼那樣始終保持在較高效率的氣動攻角下工作，并且多槳葉的轉動方向是相反的，下洗氣流紊亂，多旋翼飛行器的升力效率更是大打折扣。

　　正是效率問題，直接導致了多旋翼飛行器不僅飛行性能低劣效率差、航速低、航時短，更難以大型化，實現(xiàn)高載重荷。

　　可以看到，同等功耗下和機體結構重量下，多旋翼飛行器與直升機相比，在飛行性能和經濟性上的差距可謂相差甚遠。

　　這也就注定了多旋翼飛行器只能滿足拍照、娛樂等民用輕量消費級需求，而無人直升機才會是目前物流行業(yè)的最佳解決方案。所以谷歌、DHL、亞馬遜等涉足無人機物流應用的國際巨頭，拋棄了利用多旋翼飛行器的運輸方式。

　　同時，另一方面，傳統(tǒng)的固定翼飛機不具備垂直起降（VTOL）能力，對于場地的要求非常高，起飛降落都需要專門的跑道或開闊的空間，而近期爆紅的四軸加固定翼模式，只是一個偷梁換柱的方案。無人直升機的垂直起降能力，由于對起降空間的需求比固定翼無人機小得多，可以有更多樣的應用場景，現(xiàn)實情況是很多大企業(yè)并不擁有小型直升機的制造技術能力。

　　那么為什么多旋翼飛行器會受到這么多創(chuàng)業(yè)者的追捧？

　　王江平透露，主要是因為多旋翼飛行器簡化了控制，沒有太多技術門檻，而且市面上已經有成熟的開源平臺，很多創(chuàng)業(yè)者或者學生只需要將現(xiàn)成的開發(fā)套件進行簡單優(yōu)化，就可以推出自主品牌的無人飛行器。

　　相反，無人直升機在機體構型與系統(tǒng)集成、旋翼設計、自主控制飛行等方面具備很高的技術門檻，沒有長時間的行業(yè)積累無法得其門而入，這才有了市場對于多旋翼飛行器的熱捧。

　　五大優(yōu)勢，紫燕打造空中物流平臺

　　相對于大部分創(chuàng)業(yè)者對于多旋翼飛行器的追逐，紫燕無人直升機團隊一直潛心致力于無人直升機集成制造與智能飛行控制的研發(fā)。在王江平看來，在行業(yè)級無人機方面，多旋翼飛行器甚至不夠格成為他們的競爭對手，他們的性能標桿是中小型貨用直升機。

　　目前，紫燕已研發(fā)出ZYG800、ZY-50、正在研發(fā)ZY-280三款規(guī)格、承重、動力都各不相同的無人直升機產品，可以實現(xiàn)高速、大載荷、超視距、精確a點到b點的全自主飛行。

　　相比起用燃油動力的中小型物流用無人直升機，紫燕的最小型物流平臺（凈載荷15KG內）——紫燕無人直升機選擇用電池驅動，快速出動、維護簡單、極大減小了飛行風險避免了“空中炸彈”；同時，紫燕擁有多種飛行器平臺設計與制造技術，可以讓飛行器變?yōu)榭罩袡C器人，從而在中小型的任務市場里替代飛行員完成任務，大大加強了安全邊際成本，節(jié)約了時間和成本，有效提升了附加價值。

　　事實上，無人直升機的全包線自主飛行一直是業(yè)界的難點，紫燕堅持自主開發(fā)無人直升機智能飛控系統(tǒng)，采用航空業(yè)內基于模型（Modelbaseddevelopment，MBD）的模塊化設計理念，融合先進的飛行控制算法，使其能夠滿足各種苛刻環(huán)境下的工業(yè)用途。據(jù)王江平透露，具備自主避障和自動識別跟蹤功能的下一代飛行控制器正在開發(fā)中。

　　要顛覆空中物流行業(yè)，紫燕無人直升機的優(yōu)勢在哪呢？

　　首先是速度。

　　速度決定了物流的效率和經濟性成敗。以紫燕主要產品ZYG800為例，它的巡航速度可以達到100-130千米/時之間，最大飛行速度可以達到160千米/時，是多旋翼無人飛行器的四倍多。

　　同時，速度對安全性也有影響。空中飛行物流速度快，則滯空時間少，事故率也會隨之下降，就越安全，直升機的自旋降落是安全的另外一種保障。而且，在運載速度的保障下，紫燕無人機的抗風能力更強。紫燕空中物流無人直升機的最大抗風等級可以達到風速7級的水平，憑此一點就可以將據(jù)說能承受三、四級風速的多旋翼飛行器拋在身后。

　　王江平向記者透露，紫燕從基礎試飛到現(xiàn)在，一直都是在海邊飛行，因為海風強勁而且無規(guī)律，對飛行挑戰(zhàn)非常大，成為對紫燕無人直升機性能最好的試金石。紫燕可以做到全天候海上飛行的無人直升機公司?！拔覀儸F(xiàn)在飛的更多的是夜航科目”，他說。

　　其次是載重優(yōu)勢。

　　紫燕ZYG800最大起飛重量能夠達到40千克，可以用機身不超過5KG的空機結構重量搭載最大20千克的凈載荷（符合美國聯(lián)邦航空局FAA于2016年6月11日頒布的，對小型無人機重量限制55磅的要求）。而同樣尺寸的多旋翼無人飛行器，其自重就達到10KG以上，整機重量至少是紫燕無人直升機的兩倍。

　　第三是功效優(yōu)勢。

　　小型化無人直升機的功效比優(yōu)勢主要體現(xiàn)在續(xù)航和能源用量上。以電池為主要能源，紫燕ZYG800在同一塊電池容量下?lián)碛懈吖πП龋幢爿d重十公斤，續(xù)航時間也可以達到半小時以上。

　　當然，更高的速度和更長的續(xù)航時間必然賦予了紫燕的無人直升機更大的航程。

　　另外，紫燕飛行距離也相對較遠。在基礎飛行測試中它的最低飛行距離也到了30公里以上，是小型貨運平臺的行業(yè)領先水平，遠高于多旋翼無人飛行器平均聲稱的十幾公里水平。

　　第四，工業(yè)級飛控開發(fā)體系。

　　作為飛機的中樞神經，紫燕致力于打造高可靠性、能夠實現(xiàn)全包線自主飛行的智能飛行控制系統(tǒng)。由于目前適用于工業(yè)無人機的適航規(guī)范尚未發(fā)布，從建模仿真到基于模型的設計流程，紫燕遵循借鑒航空業(yè)界的適航設計規(guī)范。從氣動性能分析、子部件建模、自動代碼生成、需求測試驗證、半實物仿真到飛行測試，紫燕以航空業(yè)內規(guī)范來開發(fā)適用于工業(yè)應用的飛控系統(tǒng)。

　　第五，航電系統(tǒng)智能化。

　　高精度導航增強，激光雷達Lidar、紅外/可見光攝像頭，以及諸多先進傳感器融合技術使得紫燕下一代的航電平臺具備了強大的感知能力。紫燕采用獨立視覺處理系統(tǒng)保證了能夠實時目標識別和跟蹤，加上最新的深度學習算法將使得紫燕無人直升機成為一個有思想的控制智能飛行器。

　　王江平還告訴我們，支撐紫燕長航時、高載荷和高速飛行的秘訣是紫燕先進的系統(tǒng)集成和研發(fā)技術，紫燕把航空工業(yè)的先進研發(fā)體系應用于了工業(yè)級無人直升機的產品開發(fā)中。

　　另外，針對性價比要求較高的物流行業(yè)，紫燕整合了全球產業(yè)資源優(yōu)勢，實現(xiàn)了飛行控制系統(tǒng)和整機系統(tǒng)的低成本化，能夠用最低成本實現(xiàn)最有競爭力的無人直升機產品。

　　正是有了上述優(yōu)勢，紫燕打造出了行業(yè)領先的中小型無人貨運平臺。

　　打造空中機器人一體化解決方案，飛行老兵要實現(xiàn)航空企業(yè)夢

　　“我們研發(fā)的是真正的無人機，不是玩玩就放到一邊的玩具，也不是有安全隱患的‘炸彈’，是真正安全、高速，能夠完美應用于物流行業(yè)的無人直升機。”王江平說。航空工業(yè)的一切都是血的教訓，飛行器的安全才是第一位的，最高的可靠性才會擁有最低的成本。

　　在他看來，物流行業(yè)一直都想突破，可運用多旋翼無人飛行器來作為物流平臺，這是方向性的錯誤。沒有出路！現(xiàn)在已經有不少物流公司意識到了無人直升機才是正確的方向，他也希望為這些公司打造用紫燕的飛行平臺來做系統(tǒng)集成解決方案。

　　現(xiàn)在，紫燕無人飛行器有限公司已經面向全球客戶正式推出產品，并可以進行定制化生產。但王江平認為，紫燕并不是單一的無人直升機的硬件制造商，而是解決方案提供商，從制造到生產到系統(tǒng)集成都是自主研發(fā)的，這樣才能做到從硬件到軟件，從設計到技術的整合，同時，讓生產成本、使用成本都降到最低。

　　另外，王江平介紹道，紫燕所搭建的飛行平臺和物流平臺將對中小型無人直升機的客戶高度開放，這也使得平臺具有非常高的兼容性，可以兼容不同用戶的不同技術特點和需求。

　　出身于空軍王牌部隊的王江平，對飛行器有著超乎常人的熱愛。曾經在部隊里拿過三等功的他，干過殲擊機與直升機機務，屬于在90年代初期就“抱著戰(zhàn)斗機發(fā)動機睡覺”的人。這樣的航空老兵，對飛行器的理解絕非現(xiàn)在玩多軸航模的年輕人可以比擬的。王江平也理解現(xiàn)在社會上的無人機創(chuàng)業(yè)熱潮，但在他看來，“飛機是飛出來的，不是幻燈片做出來的。我要打造的紫燕是一家未來的空間飛行平臺制造企業(yè)，而不是一個玩具公司?！?/br>

　　今年4月，紫燕旗下的ZYG800已經進入商用市場，11月的珠海航展，紫燕更多的新產品將會集中面世。但對于王江平和紫燕團隊來說，這才是個開始，他最希望的是紫燕空中機器人飛行平臺可以在全球市場中廣泛地應用，可以把亞馬遜CEO杰夫？貝佐斯表述的“未來空中物流系統(tǒng)”，從科幻小說中，帶到現(xiàn)實。

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