報告綜述
伴隨人工智能、半導體、傳感器等快速發展,無人機系統通過技術快速迭代,不斷拓展能力和應用領域。根據《無人機系統發展白皮書》預測,2019- 2029 年全球無人機系統將保持 CAGR 20%以上,10 年內產值累計超過 4000 億美元,而帶動的產業配套拓展和創新服務市場則更加龐大。
1)無人機自問世以來,就擁有傳統飛行器和大武器系統所不具備的快速迭代能力, 進化出的適用場景不斷拓展,逐步從軍事專用拓展到民用領域。隨著無人機 產業鏈趨于成熟,飛控與導航技術的快速發展,無人機具備了小型化、智能 化、低成本的條件。2014 年消費級爆發式增長,形成了無人機軍民兩用格 局。
2)無人機的使用需要無人機系統的支持。技術方面,無人機系統正向 多樣化、智能化、通用化趨勢發展。軍用方面,無人機系統將成為先進空中 作戰力量的主戰裝備和體系化、智能化作戰的關鍵組成部分。民用方面:廣 泛的應用為無人機系統發展提供了產業化基礎和市場化活力。
垂直起降固定翼飛行器憑借獨特的構型,是近年來無人機乃至有人機領域最具活力的細分賽道之一。
2020 年垂直起降(VTOL)無人機加速軍事化應用。因不受起降場地限制, 能適應航海、山地等復雜地形環境,美將垂直起降飛行器列為美軍十大未來 關鍵裝備之首。2020 年,美空軍發布“敏捷至上”項目,極力推進電動垂 直起降 eVTOL 無人機軍事化應用。多家新興 eVTOL 商企參與,目前 Joby 和 Beta 兩家已經進入試飛階段。項目預計于 2023 年完成飛行器適航審定, 2025 年初具備規;瘧玫乃,實現大規模采購。
2020 年垂直起降(VTOL)無人機在工業級應用領域不斷拓展,同時繼續 加速城市交通商業化發展。1)工業級成為全球民用無人機增長新引擎,市 場逐步由 to C 轉向 to B。隨著應用場景的不斷拓展,預計 2020 年工業無 人機市場規模將首次超過消費級無人機,成為全球民用無人機的主要市場。根據 Frost & Sullivan 預測,2020-2024 年全球工業無人機市場 CAGR 高 達 56.43%,成為全球民用市場增長新引擎,2024 年全球民用市場規模將 達 4157.27 億元,而垂直起降(VTOL)無人機也是發展亮點之一。2)VTOL 加速城市交通(UAM)商業化。2020 年,日韓率先從國家層面頂層設計 UAM 產業規劃,明確了 UAM 發展的關鍵時間點。同時,eVTOL 企業受到全球 資本包括產業資本的高度重視(豐田、優步、騰訊等),紛紛加緊布局,助 力 UAM 商業化進程。
1.無人機系統:2019-2029 全球累計產值超 4000 億美元
1.1 無人機與無人機系統
無人機是不攜載操作人員、由動力驅動、可重復使用、利用空氣動力承載飛行、可攜帶有效載荷、 在遠程控制或自主規劃的情況下完成指定任務的航空器。按照氣動布局分類,無人機主要分為固定 翼無人機、多旋翼無人機、無人直升機、垂直起降固定翼無人機。其中,垂直起降固定翼無人機兼 具固定翼和多旋翼的特點,對起降場地要求低、可空中懸停,適用于大面積、長航時作業,可攜帶 載荷作遠距離探測,具有應用優勢。
無人機逐步從軍事專用拓展到民用領域,形成了軍民兩用格局。早期主要應用于軍事領域,先后被 用于靶機、偵查、情報探測、攜彈打擊等。20 世紀 80 年代以來,美國、日本、中國紛紛探索無人 機在民用領域的應用。2008 至 2014 年,受益于信息化、任務載荷、衛星導航等技術的發展,無人 機在軍事領域及工業領域應用日益廣泛。2014 年至今,隨著無人機產業鏈趨于成熟,飛控與導航 技術的快速發展,無人機具備了小型化、智能化、低成本的條件,消費級無人機快速發展,工業無 人機在巡檢、安防監控、農林植保、測繪與地理信息等領域同時得以快速發展。
無人機的使用需要無人機系統的支持。無人機系統是指揮控制站、一架或多架無人機、機載任務載 荷、數據鏈以及相關保障設施共同組成的功能系統。動力系統、任務載荷設備能力、感知與自主控 制導骯系統以及起降技術是無人機系統的四大關鍵核心技術。無人機系統按大小、用途、性能特點 可分為大型、中型、微小型無人機系統:
1) 大型無人機系統主要應用于軍事高端需求領域,是整個產業體系的“塔尖”。制空作戰、高 空高速、長航時等任務功能的大型無人機系統,其開發復雜程度和技術挑戰甚至超過了大部 分有人作戰飛機。世界上只有美國、英國、法國、以色列、中國等少數國家具有大型無人機 系統獨立發展能力,全球僅有十余家領先防務企業具備大型無人機系統研制生產能力。
2) 中型無人機系統的性能可滿足大多數常規戰術場景和行業應用領域,一些科技工業基礎不高 的國家通過技術合作、引進生產線等方式也進入這一領域,全球約 40 個國家和地區、數百家 制造商擁有中型無人機系統研制生產能力,其中既包括傳統防務及航空制造企業,也包括不 少新興高科技企業參與。
3) 微小型無人機系統借助成熟的軟硬件技術和產品配套體系,正在特種作戰場景和大眾及消費 領域不斷開發應用,涉及技術、專業、資金門檻相對較低,從業企業數以千計,中國的大疆 創新等企業已占有較大市場份額,形成產業規模效應。
從價值量看,無人機配套系統約是無人機平臺的 38.5%。無人機平臺包括機體、發動機、系統成品 和任務設備;而無人機配套系統是指綜合保障系統和地面通用站。根據美國空軍《Aircraft Procurement, Air Force 2018》披露,截至 2017 年美國空軍已經完成了 55 套“全球鷹”無人機 系統的采購工作,采購費總投入為 43.54 億美元。其中,飛機平臺 45 架,采購費為 31.43 億美元;通用地面站 10 套,采購費為 2.18 億美元;綜合保障系統采購費為 9.93 億美元。