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广东中山高端无人机项目如何飞向蓝海

中国工业园网  2018-11-28 9:42  南方日报  
[提要]中山坦南创客园内,中山福昆航空科技有限公司(下称“福昆航空”)的十多名研发人员,正围绕着两部无人机进行调试。

中山坦南创客园内,中山福昆航空科技有限公司(下称“福昆航空”)的十多名研发人员,正围绕着两部无人机进行调试。

“这是我们的Xenord系列可变翼垂直起降无人机E3150,采用可变翼+固定翼的复合结构。”同济大学博士、福昆航空的首席技术官刘十一介绍,Xenord系列的秘诀在于内置在机身腹部的4个可收缩旋翼,可实现长时间、远距离飞行,进而解决市面上无人机普遍存在的续航问题。据其介绍,E3150满载可飞行150分钟,电力驱动航程最高达250公里,可抗7级风力。

除了福昆航空,近两年来,包括中山星图航空航天技术有限公司(以下简称“星图航空”)、中山汉鲲智能科技有限公司(以下简称“汉鲲智能”)等在内的数个高端无人机项目相继落地中山。计划从工业级领域切入无人机市场,为各个行业和极端环境下的特殊场景应用提供解决方案,成为上述无人机公司的一个共识。目前,中山制造的无人机已经走向国内外市场,执行诸如灭蚊、农作物保护培育等任务。

错位竞争▶▶开拓无人机在专业领域的应用

近几年,以深圳大疆为代表的消费机无人机行业异常火爆。提及无人机,不少人的第一印象是航拍。实际上,根据客户群体和应用场景的不同,无人机可以划分为消费级无人机和工业级无人机。

“消费级无人机更专注于个人娱乐和摄影记录,而工业级无人机的前沿发展非常迅速,目前已经可以应用在多个专业领域,比如公安执法、大型建筑检测、农业生产、光伏设施管理等。”汉鲲智能总经理李小珊介绍,该公司产品可以模块化生产,能够通过定制搭载各种专业设备,如红外线热成像感应仪、多光谱摄像系统、空气采样检测系统等。

汉鲲智能的创业团队由留德博士组成。2012年,该团队在北京组建了一个研究室,2015年4月,创业团队入驻中山留创园孵化,并进入植保无人机飞控及地面站应用领域。在当年的全国创新创业大赛中,该公司的植保无人机获得先进制造行业的三等奖。

专注细分领域向工业无人机领域进军、寻找新的发展空间是汉鲲智能认准的行业出路,“工业级无人机服务的领域众多且前景广阔,以植保行业为例,全国有近20亿亩农地,目前无人机的应用并未普及。”李小珊说。

目前,市面上的消费级无人机都有一个短板——电池续航能力低,在空中只能停留半个小时甚至十几分钟。在福昆航空的研发团队看来,拓宽无人机的应用空间,在电池能量密度不变的前提下,如何通过升级飞行控制技术来提高载重加大航程,是开发工业级无人机的关键。

在福昆航空的研发室里面,刘十一展示了大量由客户拍摄的江苏太湖航拍图像。“太湖湖泊面积超过2000平方公里,完全用人工监测并不现实。客户可以通过我们的飞行系统预先设定飞行线路,实现指定操作,如定点悬停摄像等。”在湖面或海面上,这架无人机只需要一小块空间就可以完成起飞降落,无需大片着陆面积或者固定的发射台。据刘十一介绍,以前监测太湖需要出动多艘船只或直升机,除了费用高昂,还有监控死角,而无人机成为一种安全、低成本的替代手段。

自E3150面世以来,已经售出数十台,其机舱可以搭载和接入各种类型装备,更尝试过乘搭特殊的乘客——“益蚊”。

“益蚊”又称“绝育”雄蚊,是近年来世界卫生组织向其100多个成员国推荐的一种防止蚊媒疾病(如登革热、寨卡及疟疾等)传播的新技术。具体办法是,用携带特定的共生菌的雄蚊子去与野外的雌蚊交配,来协助降低蚊子种群。雄蚊的生命周期不长,如何快速、均匀的大面积投放雄蚊是关键,E3150因相对突出的续航和低空飞行能力受到青睐。福昆航空总经理张佳祥介绍,该公司已与大型的益蚊生产工厂合作并开发出无人机释放蚊子的技术,目前这项技术已在广州投入实际应用。

技术创新▶▶“软硬结合”破解消费级无人机痛点

相比消费级无人机,工业级无人机需要挂载更重的设备、更长的续航时间、更远的控制半径,对硬件设备、配件材料等的要求更高。研发工业无人机,意味着要做到“更高、更快、更强”,在这方面,福昆航空尝试从结构上取得突破。

据了解,第一代无人机采用固定翼结构,外形与普通飞机相似,需要完善的基础配套,包括跑道、弹射装置、回收支架等。而现在常见的消费级无人机,则采用多旋翼结构,动作灵活、起降方便,但是噪音大、续航差。福昆航空开发的可变翼结构,实现了一定程度的突破。当无人机启动时,腹部旋翼会自动展开并提供升空动力,在飞行过程中,腹部旋翼可视乎情况进行收放。可变翼结构的优势,在于飞行过程中节省不必要的动力输出,同时机体呈流线型又减少了空气阻力,能够实现长时间远距离飞行。

在今年举办的珠海航展中,星图航空是中山参展企业,其展示的TR—30无人机因为采用了新型的“倾转旋翼”结构,吸引了多国采购商的关注。“倾转旋翼”是指通过将旋翼轴线倾转为固定翼提供动力来实现飞行状态的改变,星图航空工作人员介绍,这种结构结合了多旋翼无人机垂直起降和固定翼无人机长航时大载重的优点,目前TR—30最快航速可以达到150km/h,负载5KG的情况下可以飞行2—2.5小时。

“结构上的创新并不难复制,但让这种新型结构在真实环境这一复杂气动条件下实现安全飞行,真正解决续航问题,需要依靠飞行控制系统的开发设计能力。”张佳祥说,无人机的核心技术更在于其飞行控制系统,能够生产无人机的厂家非常多,但真正对飞控算法进行研究,并掌握独立的飞控系统的公司并不多。这也是大多数消费级无人机企业却步的门槛。

在飞控系统的研发上,无论是汉鲲智能、福昆航空或是星图航空都汇集了不少高尖人才,这在中山初创企业乃至上市公司当中都并不多见。

以福昆航空为例,目前整个公司共有18名研究人员,首席技术官刘十一是同济大学博士,曾任中国商用飞机有限公司自动飞行控制系统适航负责人;团队总工程师谢陵是北京航空航天大学飞行器设计与控制专业的硕士研究生,曾任中俄远程宽体客机项目自动飞行系统项目经理;也有从军队退役的无人机试飞员和一线生产经验丰富的工艺工程师。刘十一称,可变翼无人机凝聚了团队数年的心血,如今他们已研发出7项专利,其中1项正在申请欧洲、美国、加拿大和澳大利亚专利。

发展土壤▶▶四个“行动计划”助推新兴产业落地

“无人机涉及的零配件和原材料种类繁多,但基本都能在中山找到生产厂家。”李小珊说,做硬件创新其中较大的一个难处就在于上游供应链是否完整,是否具备产业化资源,这需要很强的制造业基础。“中山的工业基础较好,这也是当初我们选择落地中山的原因之一。”

2017年末,中山飞旋被列入广东省2017年第一批认定高新技术企业名单。今年上半年,汉鲲智能整合了中山飞旋、北京飞旋两地的全部业务和资源,并获得了千万级PreA轮融资。而同一时期,福昆航空正式落户坦洲,参加第四届坦南创客杯,并获得了该大赛一等奖、奖金20万元。今年12月,福昆航空在坦南创客园的1000多平方米生产厂房将投入使用。

福昆航空2015年前后在上海成立,为何会选择迁至中山?张佳祥透露,优质的试飞场地和中山坦洲给予的扶持是关键,“从设计到出场,飞控、气动布局等每一个环节都要进行反复试验,而在上海很难找到适合的试飞场地。”2017年,在中航联创中心创新中心的引荐下,坦洲镇政府、经信办的工作人员带着福昆航空团队几乎走遍了整个坦洲镇100多平方公里的土地,寻找试飞场,今年2月,福昆航空正式落地中山。

福昆航空等无人机企业的发展,是中山大力发展战略性新兴产业、汇集创新要素、集聚才智资源、实现经济高质量发展的一个缩影。

为促进传统产业转型升级,加快推进战略性新兴产业发展,中山市在今年三季度印发了四个“行动计划”,对传统产业转型升级,发展高端装备制造产业、新一代信息技术产业和健康医药产业作出部署。

根据四个“行动计划”,中山规划用五年时间通过推动企业开展数字化、网络化、智能化和绿色化技术改造,加快推进优势传统产业创新能力不断提高,智能制造全面推进,年产值1000亿级产业集群达4个以上。其中,规模以上高端装备制造业产值实现1500亿元,新一代信息技术产业规模超1200亿元,健康医药产业总产值规模达到1200亿元。

在招商引资环节,高端装备制造业、新一代信息技术产业、健康医药产业三大行动方案都提到了要进一步创新体制机制,重点聚焦“靶向招商”,依托九大产业平台、中瑞(欧)工业园、智能装备产业园、新能源产业园、健康基地等,开展专业园区招商,对外聚焦优质项目、高端技术的精准招商,对内则注重对存量的优化强化。

伍杰 孙嘉琳 罗丽娟


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