2024无人机产业链发展现状、支持政策及未来趋势分析报告

4 1、构型：无人机可分为固定翼、多旋翼、直升机、复合翼四类，复合翼无人机率先普及 2.1.1、无人机动力系统市场预计2024-2029年稳健增长超20亿美元 2.2、飞控是飞行器的大脑，无人直升机飞控更复杂，更高精度 1.1、固定翼构型主要分为四大类，适宜长距离飞行任务 1.2、直升机构型主要分为五大类，可成为有人直升机的有力补充 2.2.1、我国军用、工业级无人机飞控市场规模可观，未来向智能化、模块化、星链技术发展 2.2.2、飞控系统分为开源飞控和商品飞控，昂际航电飞控技术国内领先 1.3、多旋翼构型主要分为三大类，固定翼和多旋翼性能存在差异 3、无人机政策大力支持、应用领域不断扩展，市场规模快速增长 1.4、复合翼构型主要分为三大类，应用领域广泛 2、无人机机身是无人机的核心部分，承载关键组件 2.1、动力系统协同工作实现无人机飞行控制，是无人机飞行的心脏 1、构型：无人机可分为固定翼、多旋翼、直升机、复合翼四类，复合翼无人机率先普及 1.1、固定翼构型主要分为四大类，适宜长距离飞行任务 1.2、直升机构型主要分为五大类，可成为有人直升机的有力补充 1.3、多旋翼构型主要分为三大类，固定翼和多旋翼性能存在差异 1.4、复合翼构型主要分为三大类，应用领域广泛 1、构型：无人机可分为固定翼、多旋翼、直升机、复合翼四类，复合翼无人机率先普及 无人机主要分为固定翼、多旋翼、直升机、复合翼四种技术构型。 ➢固定翼无人机：具备高航速、长航时、长航程的特点，对起降空间要求较大，无法实现空中悬停。➢无人直升机：可垂直起降，机动性及载荷能力强，续航方面弱于固定翼无人机但优于多旋翼无人机，结构复杂，售价及维修成本高。➢多旋翼无人机：结构简单，价格便宜，垂直起降，续航及载重能力差。➢复合翼无人机：结合了固定翼与多旋翼的优点，但技术复杂制造成本高，旋翼结构导致其气动效率略低于固定翼结构。 1、构型：无人机可分为固定翼、多旋翼、直升机、复合翼四类 1、应用场景：“干-支-末”三段式物流网络 今年三月发布的《通用航空装备创新应用实施方案》明确提及建立“干-支-末”三段式物流网络。 “支线”运输 “干线”运输 ➢距离：>1000km;➢载重：吨级➢航行时长：数小时-数十小时➢场景：跨省跨区域集散式物流，如各地集散中心之间物流运送。➢采用机型：大型固定翼飞机➢基建：大中型固定翼飞机一般飞行空域同传统民航类似，可采用传统民航基础设施 ➢距离：100-1000km;➢载重：吨级➢单程时长：数小时➢场景：省内城市间物流、海盗物流、省内物流中心之间运输等。➢采用机型：大中型固定翼、复合翼无人机与无人直升机等➢基建：可部分采用现有民航基础设施。 ➢距离：<10km➢载重：5-20kg➢单程时长：<30min➢场景：从城市内物流点到末端快递柜，乡镇等快递递送等。➢采用机型：小型多旋翼无人机➢基建：需新建起降点，快递柜及空管系统等基础设施。 1.1、固定翼构型主要分为四大类，每种构型都各有其优点和缺点 华安研究•拓展投资价值 1.2、直升机构型主要分为五大类 1.2、无人直升机构型对比-共轴双旋翼与纵列双旋翼 华安研究•拓展投资价值 共轴双旋翼直升机： 纵列式双旋翼直升机： 构型：采用上下共轴反转的两组旋翼用来平衡旋翼扭矩，不需尾桨。特点： 构型：双旋翼前后纵列，通常后旋翼稍高于前旋翼，由同一组发动机驱动反向旋转（抵消反扭矩），通过总距杆操纵双旋翼的升力变化。特点： ➢1）操纵性强：重量和载重均集中在直升机的重心处，减少了直升机的俯仰和偏航的转动惯量。 ➢1）悬停稳定性强：前后双旋翼布局，飞行受中心变化影响小，悬停稳定。➢2）舱内空间较大：纵列式布局使得机舱较长，空间大，能够装配更多的物资和人员。 ➢3）有效载荷大：纵列式布局取消了尾桨，避免产生10%-15%的功率消耗，旋翼桨叶长度相较于传统单旋翼直升机较短，重量较轻。劣势： ➢3）具有较高加速特性：俯仰转动惯量大约是单旋翼直升机的一半，可提供更大的俯仰和横滚操纵力矩。具有较高的加速特性。 劣势：➢1）机身高度较高：两个旋翼上下布局，高度较高。以俄罗斯卡-52为例，高度达到5.4米， ➢1）体积大：纵列式分布采用前后分布，机舱体积较大，不适用于中小机型。➢2）操纵性较差：纵列式布局使重量集中在机身中部，提高重心变化范围的同时对其 比普通直升机高近1-2米。 航向变化带来操纵滞后性。 ➢2）飞行过载受限：两旋翼转动时气流相互干扰，飞行时遇风变等情况下碰撞概率增加，限制飞行过载。 应用场景：物资运输、电力设备检修等对于载荷、悬停能力要求较高及空气稀薄等高原场景。 应用场景：舰载机、军事、山区应急救援等对于直升机体积、速度、操纵性能等具有一定需求的场景。 资料来源：全意航空，华安证券研究所整理 1.3、多旋翼构型主要分为三大类，固定翼和多旋翼性能存在差异 固定翼与多旋翼性能对比： ➢飞行时间和距离： 固定翼无人机在飞行时间和飞行距离上具有明显优势。由于其高效的空气动力学设计，固定翼无人机能够在较低的能量消耗下飞行更长时间和更远距离。相比之下，多旋翼无人机由于持续使用旋翼来产生升力，能量消耗较大，飞行时间和距离相对较短。➢机动性和稳定性： 多旋翼无人机在机动性方面具有优势，能够在空中准确悬停、快速变换飞行方向，适合在狭小空间或需要精确位置控制的环境中操作。固定翼无人机虽然在高速飞行时稳定性好，但不适合在狭窄或复杂的地形中飞行。 ➢载重能力： 固定翼无人机通常能够携带更重的载荷，这使得它们能够装备更多的传感器或其他设备。多旋翼无人机虽然也可以携带设备，但其载重能力通常受到旋翼数量和电池容量的限制。 1.4、复合翼构型主要分为三大类，主要特点分为了五类 复合翼无人机通常具有以下特点： ➢固定翼和旋翼结合： 复合翼无人机在设计上将固定翼和旋翼结合在一起。这意味着它可以像传统的固定翼飞机一样在空中飞行，同时也可以像旋翼无人机一样垂直起降和悬停。➢垂直起降和悬停能力： 复合翼无人机通过旋翼系统提供垂直起降和悬停能力。这使得它们可以在没有跑道的情况下起降，并且能够在紧凑的空间中进行低速悬停，以便进行任务执行或传感器数据收集。 ➢长航时和高速飞行：由于具有固定翼的特性，复合翼无人机通常具有较 长的航时能力，并且可以以较高的速度飞行。这使得它们适用于需要长时间航拍、监测或远程侦察的任务。 ➢多功能性： 复合翼无人机在空中执行多种任务时具有灵活性。它们可以通过固定翼飞行模式进行高速巡航和广域搜索，而在需要时可以切换到旋翼模式进行低速悬停和精确操纵。 复合翼无人机是一种特殊类型的无人机，它结合了多种飞行器设计元素，通常包括固定翼和旋翼的组合。复合翼无人机是一种结合了固定翼和旋翼设计的无人机，具有垂直起降、悬停、长航时、高速飞行和多功能性的特点。它们在多个领域中的应用潜力很大，并且随着技术的不断发展，复合翼无人机的设计和性能将不断改进和拓展。 ➢多领域应用： 复合翼无人机在许多领域有着广泛的应用。 2、产业链：无人机机身是无人机的核心部分，承载关键组件 无人机机身是无人机的核心部分，它承载着无人机的所有关键组件，包括动力系统、飞控系统、传感器、通信设备等。机身的材料和结构设计对无人机的性能、稳定性和耐久性具有重要影响。 无人机机身材料：➢碳纤维复合材料 特点：碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、耐疲劳、耐腐蚀等优异性能。其比强度和比模量高，能够在保证结构强度的同时减轻机身重量，从而提升无人机的续航能力和机动性能。 应用：碳纤维复合材料广泛应用于高端无人机机身的制造，特别是在对重量和性能要求较高的场合。例如，全球鹰等著名无人机的机身大量采用碳纤维复合材料。➢铝合金、钛合金 特点：铝合金、钛合金具备良好的抗腐蚀性、加工性和可焊性，适合用于制造复杂结构件。其密度相对较低，也是减轻无人机重量的重要材料之一。应用：铝合金、钛合金在无人机制造中广泛使用，特别是在对结构性要求较高的部位，如机身骨架等。 ➢玻璃纤维复合材料 特点：玻璃纤维复合材料同样具有轻质、高强度的特点，但其性能略逊于碳纤维复合材料。然而，其成本相对较低，适合用于一些对成本有要求的场合。应用：玻璃纤维复合材料在轻型无人机和某些对成本敏感的无人机部件中应用。 材料选择原则： ➢轻质高强：无人机机身材料应尽可能轻，以减轻整体重量，提高飞行性能。同时，材料应具有较高的强度，以保证机身的承载能力和耐久性。➢耐腐蚀：无人机可能需要在各种恶劣环境下工作，因此机身材料应具备良好的耐 腐蚀性能，以延长无人机的使用寿命。➢可加工性：机身材料应易于加工成所需的形状和尺寸，以降低制造成本和提高生产效率。➢成本效益：在满足性能要求的前提下，应尽可能选择成本较低的材料，以降低无人机的制造成本。 2.1、动力系统协同工作实现无人机飞行控制，是无人机飞行的心脏 无人机动力系统主要由电机、电子调速器、螺旋桨和电池四个部分组成，每个部分都有其独特的功能和作用，共同协作使得无人机能够稳定、高效地飞行。 2.1.1、无人机动力系统市场预计2024-2029年稳健增长超20亿美元 华安研究•拓展投资价值 无人机动力系统市场规模预计到2024年为61.7亿美元，预计到2029年将达到81.9亿美元，在预测期内（2024-2029年）复合年增长率为5.84%。 无人机动力系统的发展趋势主要体现在以下几个方面：➢提升续航能力：随着电池技术的不断进步，更高能量密度的电池如固 态电池、锂硫电池等被研发出来，这些电池能够显著提升无人机的续航能力。例如，固态电池具有更高的能量密度和更好的安全性，是未来无人机动力系统的重要发展方向。 ➢可再生能源应用：探索太阳能、风能等可再生能源在无人机上的应用 ，通过集成太阳能板或风力发电装置，实现无人机在飞行过程中的能量补充，从而延长飞行时间和距离。➢涡轮发动机的应用：涡轮发动机相较于传统的活塞式发动机具有更高 的推重比和更好的性能表现，有望逐步取代活塞式发动机成为无人机动力系统的主流选择。 2.2、飞控是飞行器的大脑，无人直升机飞控更复杂，更高精度 无人机飞控系统和无人直升机飞控系统虽然在功能上都扮演着飞行器的“大脑”角色，但它们在实现方式和面临的技术挑战上存在一些差异。无人机飞控系统和无人直升机飞控系统在构成上的不同点主要体现在以下几个方面：➢操纵系统复杂性：无人直升机飞控系统具有更复杂的操纵机构，包括自动倾斜器、变距舵机和拉杆组件，这些机构专门用于控制旋翼的飞行 姿态，而无人机飞控系统通常不需要这些组件。 ➢航向与油门控制：无人直升机飞控系统具有专门的航向操纵机构和油门操纵机构，用于控制尾桨距角和发动机油门，而多旋翼无人机的飞控系统通常通过整体调整电机转速来控制飞行姿态。 ➢飞行控制算法：无人直升机的飞控计算机需要处理更复杂的飞行控制算法，特别是涉及旋翼周期变距的控制，而无人机的飞控算法更侧重于多旋翼的转速调整。 2.2.1、我国军用、工业级无人机飞控市场规模可观，未来向智能化、模块化、星链技术发展 无人机飞控系统的发展趋势可以从以下几个方面进行概述：➢智能化与自主化：随着人工智能、大数据等技术的发展，无人机飞控系 飞控系统在国内无人机领域中具有重要应用，预计2030年市场规模将达到50亿元以上。无人机在航拍、测量、农业、物流配送、建筑监测、安全监控等领域的应用需要高性能的飞控系统来支持。据航空产业网测算，2023年中国军用无人机市场规模约为百亿级，其中飞控系统市场规模约为36亿元，预计到2030年将达到50亿元以上；工业级无人机市场规模约为20亿元量级，其中飞控系统市场规模约为4.49亿元，预计到2030年将超过11亿元。 统正逐步实现智能化和自动化。这包括自适应控制算法，使无人机能够自主判断飞行状态并相应调整控制策略，从而提高系统的稳定性和可靠性。 ➢软件模块化：硬件SoC化将带来