【中國(guó)智能制造網(wǎng) 名家論壇】工業(yè)級(jí)無(wú)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。但在對(duì)工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)憧憬之前，我們還是要把話題拉回到現(xiàn)實(shí)：工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)也有這樣那樣的限制因素，有許多要求是想做卻做不到的。　　
　　現(xiàn)在的無(wú)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(wú)人機(jī)的新聞。大體上來(lái)說(shuō)，新聞在炒作兩個(gè)方面的內(nèi)容：1，無(wú)人機(jī)很便宜了，普通消費(fèi)者都可以買來(lái)自拍。2，無(wú)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(shuō)起來(lái)都是對(duì)的。一方面現(xiàn)在確實(shí)有一些無(wú)人機(jī)非常便宜，諸如大疆、零度等消費(fèi)級(jí)無(wú)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，近又確實(shí)涌現(xiàn)出一些諸如彩虹-4、捕食者、利劍隱形無(wú)人機(jī)，性能強(qiáng)大到能打世界大戰(zhàn)用。
　　
　　但要是合起來(lái)說(shuō)：無(wú)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(wú)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(wú)人機(jī)，價(jià)格突破1000萬(wàn)美金。
　　
　　消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)不過(guò)是富家子弟的玩具，察打一體的軍用無(wú)人機(jī)則由肉食者謀之。倒是那些很少見(jiàn)于報(bào)端的工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)辛苦的勞作，解決了許多棘手的問(wèn)題，是諸多行業(yè)的工作者都需要的。
　　
　　工業(yè)級(jí)無(wú)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(wú)人機(jī)那樣的天文數(shù)字。
　　
　　但在對(duì)工業(yè)級(jí)無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)人直升機(jī)一般空載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(jiàn)肘。
　　
　　2、“我想飛得更遠(yuǎn)”
　　
　　無(wú)人機(jī)的飛行活動(dòng)半徑是絕大部分用戶都關(guān)注的問(wèn)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(wú)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(wú)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(wú)人機(jī)的操控距離和無(wú)人機(jī)圖傳回來(lái)的距離都不會(huì)太遠(yuǎn)。無(wú)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(méi)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(wú)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(lái)說(shuō)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(wú)人機(jī)遙控距離25公里，大型的也是如此。有些無(wú)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(kāi)高額的數(shù)據(jù)流量?jī)r(jià)格不說(shuō)，其可行性上也有問(wèn)題。一方面從平面地圖上來(lái)說(shuō)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(lái)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(wú)疑問(wèn)，續(xù)航時(shí)間對(duì)于無(wú)人機(jī)而言是個(gè)非常重要的指標(biāo)。很多情況下制約無(wú)人機(jī)活動(dòng)半徑與飛行相對(duì)高度的重要因素就是無(wú)人機(jī)本身機(jī)械部分的續(xù)航。客戶也經(jīng)常會(huì)問(wèn)：你們的無(wú)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(jiàn)，不管是無(wú)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(wú)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。以目前成熟的AF25B無(wú)人直升機(jī)為例：飛機(jī)空重16公斤，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(wú)人機(jī)，其滯空時(shí)間也不過(guò)4-6小時(shí)。
　　
　　對(duì)于電動(dòng)的無(wú)人機(jī)而言，續(xù)航時(shí)間則更加捉襟見(jiàn)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(wú)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(wèn)題。即使是大名鼎鼎的MD4-1000，其任務(wù)飛行時(shí)間也不過(guò)25分鐘。