現(xiàn)在的無人機(jī)是個(gè)不折不扣的新聞熱點(diǎn)，媒體的編輯們自然也在跟風(fēng)炒作無人機(jī)的新聞。大體上來說，新聞在炒作兩個(gè)方面的內(nèi)容：1，無人機(jī)很便宜了，普通消費(fèi)者都可以買來自拍。2，無人機(jī)很強(qiáng)大，十八般武藝樣樣精通，消滅恐怖份子如捏死螞蟻。
這兩方面內(nèi)容單說起來都是對(duì)的。一方面現(xiàn)在確實(shí)有一些無人機(jī)非常便宜，諸如大疆、零度等消費(fèi)級(jí)無人機(jī)，僅僅一個(gè)智能手機(jī)的價(jià)格就能買到，還有些玩具遙控 飛機(jī)，幾百塊錢就能拍照；另一方面，最近又確實(shí)涌現(xiàn)出一些諸如彩虹-4、捕食者、利劍隱形無人機(jī)，性能強(qiáng)大到能打世界大戰(zhàn)用。
但要是合起來說：無人機(jī)便宜而且強(qiáng)大。那非常的不對(duì)。這些便宜的消費(fèi)級(jí)無人機(jī)，除了當(dāng)玩具之外，啥也干不了；而像捕食者這樣的作戰(zhàn)用無人機(jī)，價(jià)格突破 1000 萬美金。
消費(fèi)級(jí)無人機(jī)不過是富家子弟的玩具，察打一體的軍用無人機(jī)則由肉食者謀之。倒是那些很少見于報(bào)端的工業(yè)級(jí)無人機(jī)辛苦的勞作，解決了許多棘手的問題，是諸多行業(yè)的工作者都需要的。
工業(yè)級(jí)無人機(jī)具有一定的設(shè)計(jì)冗余度，有一定的載荷和航程，有相當(dāng)?shù)娜蝿?wù)擴(kuò)展能力，有廣泛的用途。而價(jià)格也不像軍用無人機(jī)那樣的天文數(shù)字。
但在對(duì)工業(yè)級(jí)無人機(jī)憧憬之前，我還是想把話題拉回到現(xiàn)實(shí)：工業(yè)級(jí)無人機(jī)也有這樣那樣的限制因素，有許多要求是想做做不到的。
1、“我想飛得更高”
飛行的相對(duì)高度對(duì)于一般的無人機(jī)使用者而言是并不重要的性能，因?yàn)榻^大多數(shù)用途都在低空甚至是 “貼地飛行”，即使是航拍也不會(huì)飛太高，太高了看看不清底面。但是飛行的海拔高度對(duì)于高原地區(qū)的用途而言則是一個(gè)非常重要的參數(shù)。
高空空氣稀薄，一方面會(huì)讓螺旋槳的效率下降；另一方面也會(huì)讓動(dòng)力系統(tǒng)的效率下降。目前業(yè)內(nèi)燃油動(dòng)力的無人機(jī)一般使用自然吸氣的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，隨著空氣的稀薄進(jìn)氣效率降低，動(dòng)力自然也就會(huì)下降，同時(shí)因?yàn)闅鈮旱南陆灯偷姆悬c(diǎn)也隨之下降，到一定高度會(huì)在常溫中沸騰。這些活塞式的油動(dòng)的無人直升機(jī)一般空載最高只能飛到兩三千米，滿載的高度會(huì)更低。
倒是電動(dòng)機(jī)對(duì)海拔不那么敏感，在高海拔地區(qū)還可以飛行。但是高原地區(qū)的低溫則會(huì)讓電池的容量降低。讓本就不長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間更捉襟見肘。
2、“我想飛得更遠(yuǎn)”
無人機(jī)的飛行活動(dòng)半徑是絕大部分用戶都關(guān)注的問題，也是個(gè)重要指標(biāo)。但飛行半徑卻不是想大就能大的。制約無人機(jī)飛行半徑的有兩方面：飛機(jī)的機(jī)械極限與電臺(tái)的控制半徑。
無人機(jī)本身因?yàn)槔m(xù)航時(shí)間的限制，其飛行半徑就是有極限的。尤其電動(dòng)多旋翼，任務(wù)飛行時(shí)間只有 20 分鐘左右，再考慮起飛降落的時(shí)間，飛控半徑一般都在 1 公里左右。
同時(shí)因?yàn)槲⒉ǖ奈锢硇再|(zhì)，地面對(duì)無人機(jī)的操控距離和無人機(jī)圖傳回來的距離都不會(huì)太遠(yuǎn)。無人機(jī)手動(dòng)控制的遙控器，其頻率為 2.4G，波長(zhǎng)很短，基本沒有繞射能力，其控制半徑只能到 1 公里，而且很怕遮擋。
中大型的無人機(jī)可以裝機(jī)載數(shù)傳電臺(tái)，頻率在幾百兆的跳頻數(shù)傳電臺(tái)，波長(zhǎng)稍長(zhǎng)，稍有一定的繞射能力。但是也比較怕遮擋，不光擔(dān)心遮蔽，也擔(dān)心多路徑效應(yīng)。 原則上來說也是要求 “通視” 的。很不幸的是我們所在的地球是圓的，所以受制于地球曲率的影響，低空飛行的遙控距離也不會(huì)太長(zhǎng)。所以中型的無人機(jī)遙控距離 25 公里，大型的也是如此。有些無人直升機(jī)標(biāo)稱控制半徑很遠(yuǎn)，能到 150 公里，但要達(dá)到如此遠(yuǎn)的距離需要飛到極限升限 3000 米高。這么高的飛行高度，一般的光學(xué)設(shè)備已經(jīng)難以看清地面，失去了實(shí)用價(jià)值。
一些人想到用 3G 或者 4G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)類似 “星通” 的效果，但很可惜就算拋開高額的數(shù)據(jù)流量?jī)r(jià)格不說，其可行性上也有問題。一方面從平面地圖上來說移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是以各個(gè)基站為圓心的圓所組成的蜂窩，交接處信號(hào) 有盲區(qū)，在飛行中非常明顯；一方面從立體空間來講，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是以基站信號(hào)塔為中心的向下傘狀覆蓋，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)只在地表信號(hào)好，在空中這個(gè)盲區(qū)更厲害。
3、“我想再飛一會(huì)兒”
毫無疑問，續(xù)航時(shí)間對(duì)于無人機(jī)而言是個(gè)非常重要的指標(biāo)。很多情況下制約無人機(jī)活動(dòng)半徑與飛行相對(duì)高度的最重要因素就是無人機(jī)本身機(jī)械部分的續(xù)航?？蛻粢步?jīng)常會(huì)問：你們的無人機(jī)，續(xù)航時(shí)間能長(zhǎng)一點(diǎn)嗎？
通常情況下：不能！顯而易見，不管是無人機(jī)還是有人機(jī)，制約滯空時(shí)間的主要都是能源。因?yàn)閷?duì)于密度大于空氣的這些飛行器而言飛行的每一分鐘都在與重力搏斗。
對(duì)于燃油動(dòng)力的無人機(jī)，能源的載體就是燃油。不管是汽油，柴油還是航空煤油，其熱值都是一定的。飛得時(shí)間久就需要多帶油；多帶油就需要更大的飛機(jī)；更大 的飛機(jī)也就更費(fèi)油。以目前最成熟的 AF25B 無人直升機(jī)為例：飛機(jī)空重 16 公斤，最大起飛重量 32 公斤，每飛 1 小時(shí)需要燒掉 4 公斤的油。所以即使把所有的載荷都換成燃油，其續(xù)航時(shí)間在理想情況下也就是 4 小時(shí)?？紤]到任務(wù)設(shè)備的重量和配重造成的載荷損失，能飛到 2 小時(shí)已經(jīng)是極限。有一些更大的機(jī)型，可以用更復(fù)雜同時(shí)燃燒效率更高的發(fā)動(dòng)機(jī)，可以將燃料占總重量的比例提高，但也是有極限的，即使是 S100 和 APID60 這樣昂貴的無人機(jī)，其滯空時(shí)間也不過 4-6 小時(shí)。
對(duì)于電動(dòng)的無人機(jī)而言，續(xù)航時(shí)間則更加捉襟見肘。尤其對(duì)于多旋翼而言，由于電動(dòng)機(jī)的響應(yīng)快容易控制，電動(dòng)是其福音。然另一方面電動(dòng)又是制約其續(xù)航時(shí)間的一個(gè)巨大難題。
因?yàn)殡娔艿妮d體是電池，然電池的重量很大且空電池不會(huì)變輕，而且對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言隨著負(fù)載的增大其耗電量會(huì)激增。所以電動(dòng)無人機(jī)不是往上堆砌電池續(xù)航時(shí)間就能增加的，而是一個(gè)函數(shù)取極值的問題。即使是大名鼎鼎的 MD4-1000，其任務(wù)飛行時(shí)間也不過 25 分鐘。
4、“我想風(fēng)雨無阻”
你們的無人機(jī)能抗幾級(jí)風(fēng)？
這是客戶很關(guān)心，也是我們很關(guān)注的一個(gè)實(shí)際問題。無人機(jī)的飛行介質(zhì)就是在風(fēng)中行走，有風(fēng)就相當(dāng)于路不好走。無人直升機(jī)的抗風(fēng)性平心而論還是相對(duì)比較不錯(cuò)的，五六級(jí)風(fēng)都能飛，因?yàn)槠渲匦牡投c(diǎn)再上，即使風(fēng)大些也未必出問題。當(dāng)然風(fēng)大了，風(fēng)險(xiǎn)總還是會(huì)增大，就好比路太爛坦克也怕翻車。一個(gè)是怕超過極限失控，還一個(gè)是怕螺旋槳因柔性而與其它部分打架。尤其是雙槳共軸的無人機(jī)直升機(jī)。
不過對(duì)于多旋翼而言，情況恐怕就沒有那么樂觀了。因?yàn)槎嘈硐褡咂胶饽?，升力點(diǎn)并沒比重心高多少，非穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，也非完全控制結(jié)構(gòu)。所以就算是很大的八旋翼，能抗 5 級(jí)風(fēng)也就很勉強(qiáng)了。
你們的無人機(jī)能防雨嗎？
不能！無人機(jī)的電子設(shè)備尤其是舵機(jī)，發(fā)熱量是很大的，防雨做的太好會(huì)導(dǎo)致散熱不好。所以即使是油動(dòng)直升機(jī)，也不過是短暫防淋雨，突然下雨趕緊返航可以，冒雨飛行不行。
倒是一個(gè)小型多旋翼能防雨，就是德國(guó)的那個(gè)大名鼎鼎的 MD4 無人機(jī)能防雨，MD4 也因此可以賣到如此昂貴的價(jià)格。
5、“我想靠譜”
廠商們大都回避一個(gè)問題：風(fēng)險(xiǎn)。一方面確實(shí)有些小廠的無人機(jī)土法上馬，或者太激進(jìn)，可靠性不佳，另一方面，無人機(jī)飛行有風(fēng)險(xiǎn)是不可避免的，除了故障還有不可抗力。
為了提高可靠性，飛機(jī)會(huì)采用成熟的機(jī)體或者冗余度更高的設(shè)計(jì)。直升機(jī)盡量用進(jìn)口 AF25B，多旋翼則用八旋翼；另一方面飛控采用像 MP2128 這樣的經(jīng)過多年驗(yàn)證，甚至是 AX100 這樣的軍用級(jí)飛控；飛手要經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的練習(xí)，地勤也要兢兢業(yè)業(yè)。
但不管再可靠的機(jī)器都不敢保證萬無一失，而且飛機(jī)在天上飛還要考慮環(huán)境因素的影響。“絕對(duì)可靠” 是不現(xiàn)實(shí)的。所以無人機(jī)的飛行必須規(guī)避人口密集區(qū)、飛機(jī)有異常就得檢修，就不能逞能，不管有多少錢的合同，多大的領(lǐng)導(dǎo)期望。
我們不妨再換一個(gè)角度想這個(gè)問題：用戶為什么要買無人機(jī)？為啥不用有人機(jī)呢？
無人機(jī)本質(zhì)上說就是讓電腦代替飛行員去開飛機(jī)，同樣載荷的無人機(jī)必然會(huì)比有人機(jī)貴。為啥非要買無人機(jī)呢？還不是因?yàn)轱w行有風(fēng)險(xiǎn)，尤其這些低空飛行，地形復(fù)雜氣流亂，最近的通用航空接二連三的出悲劇，每次事故都伴隨著慘烈的傷亡。
所以無人機(jī)之所以越來越火，并不是因?yàn)轱w行很安全，而是飛行很不安全。我們?cè)谧龅氖虑?，只是讓機(jī)器代替人去冒險(xiǎn)。
6、“我想接地氣”
你們的無人機(jī)超預(yù)算了，能便宜點(diǎn)不？——不能！
一分錢，一分貨。亙古不變的真理，就像你不能指望奧迪雙鉆的四驅(qū)車跑達(dá)喀爾拉力賽，你也不能指望奔馳 G55 賣到奧拓的價(jià)格。無人機(jī)作為飛行器對(duì)可靠性的要求更高，相應(yīng)的成本控制難度也就更大。無人機(jī)是個(gè)若干子系統(tǒng)共同運(yùn)作的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)出問題都是致命的，因此為了省錢而采用質(zhì)量稍次的部件都是得不償失的。
電池能用便宜的嗎？電腦能用經(jīng)濟(jì)的嗎？電臺(tái)能換成 4G 手機(jī)嗎？減震墊片能湊合一下嗎？飛機(jī)能換成山寨的嗎？飛控能換成 ACE 嗎……
我的回答是都不能，而且對(duì)此非常無奈。不止一個(gè)客戶圖便宜，買了便宜貨，摔了又想起來找我們，有意思嗎？
7、“我想省吃儉用”
無人機(jī)的后期維護(hù)保養(yǎng)與使用成本也是廠家總要回避的問題。但對(duì)用戶而言這個(gè)問題非常棘手。
在油動(dòng)無人直升機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)等硬件的使用壽命是個(gè)非常關(guān)鍵的問題。目前比較常用的是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)一點(diǎn)也不先進(jìn)，對(duì)海拔敏感，但是其優(yōu)勢(shì)就是耐用，壽命可以有數(shù)百個(gè)飛行小時(shí)。也正如汽車摩托車，如果保養(yǎng)良好，其實(shí)際使用壽命可以長(zhǎng)于設(shè)計(jì)壽命。有些比較先進(jìn)的機(jī)型會(huì)使用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，但小型渦輪機(jī)就算是大型國(guó)家研究所的產(chǎn)品，其壽命也僅有幾十個(gè)小時(shí)。
對(duì)于固定翼無人機(jī)而言，機(jī)體的壽命則是關(guān)鍵。固定翼的采購(gòu)價(jià)比較便宜，但受制于使用環(huán)境和飛手水平，一般只能傘降或者撞網(wǎng)回收。暴力降落也就意味著壽命 的巨大縮短。某軍用固定翼無人機(jī)的壽命也不過 40 個(gè)架次，民用機(jī)的壽命更加可憐。有客戶跟我們抱怨之前用的固定翼無人機(jī)總要換機(jī)翼，然實(shí)際上經(jīng)常更換機(jī)翼恰恰是說明飛機(jī)質(zhì)量好，質(zhì)量稍差些的機(jī)體本身的損耗率也很嚇人。
作為一個(gè)工科男，并沒有妄議時(shí)下熱門的法律法規(guī)方面的問題，只是說了些老生常談的問題。這些對(duì)無人機(jī)應(yīng)用的制約并不是來自于有關(guān)部門，而是來自——牛頓。我想這盆冷水能澆滅一些用戶不切實(shí)際的幻想，也能沖洗掉一部分奸商的謊言。
大概看完我的文章，心中應(yīng)該是哇涼哇涼的。無人機(jī)這也不能，那也不能，到底能干什么呢？——不能干的事情越多，能干的事情也就越多。高中政治課本就教導(dǎo)過我們：尊重客觀規(guī)律與發(fā)揮主觀能動(dòng)性是辯證統(tǒng)一的。只有更好的尊重客觀規(guī)律，更知天高地厚，才能更大的發(fā)揮作用。
“多旋翼的宣傳參數(shù)總能突破物理定律” 沒錯(cuò)，但天津塘沽爆炸之時(shí)，某參數(shù)逆天高的電動(dòng)多旋翼臨危受命，效果卻還沒某些消費(fèi)級(jí)的無人機(jī)好。
與之形成鮮明對(duì)比的是又有許多參數(shù)非常寒酸的多旋翼，巡線、架線、航拍甚至檢測(cè)了龍?zhí)逗拥忍卮髽蛏祥L(zhǎng)久以來的盲區(qū)。發(fā)現(xiàn)了深藏的安全隱患，讓橋檢所的專家們都贊不絕口。
有些參數(shù)保守，外形簡(jiǎn)單的多旋翼，經(jīng)受住了高強(qiáng)度植保作業(yè)的考驗(yàn)，其效率并不比參數(shù)更漂亮的機(jī)型低。
還有些看著不科幻，參數(shù)也不驚艷的油動(dòng)無人直升機(jī)，真的肩負(fù)起了保衛(wèi)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重任。在小長(zhǎng)假時(shí)高強(qiáng)度飛行指揮交通，發(fā)揮了不可替代的作用。使用方甚至興奮的說出了 “一架警用無人機(jī)的巡邏能力相當(dāng)于 30 輛警車和 150 名警察，監(jiān)視范圍達(dá)到地面警力的 15 倍。” 這樣連我們廠家自己都不敢說的話。
更有些樸實(shí)的無人機(jī)，在踏實(shí)的飛手操作下，發(fā)揮了意想不到的作用，成功遏制了防不勝防的地下石油管線偷盜問題。
總之，無人機(jī)絕非媒體宣傳的那個(gè)樣子，也有這樣那樣的限制因素，還有許多技術(shù)難題需要解決。我們要以求真務(wù)實(shí)的態(tài)度重新審視無人機(jī)，這樣才能發(fā)揮無人機(jī)們應(yīng)有的作用，也好給某些好事兒的新聞編輯更多的談資。
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