新濠天地童梦天地-实用航时3.5小时!中山智造企业精准切入工业级无人机市场

“可变翼结构能够实现无人机的长时间远距离飞行,有望解决无人机的续航问题。”电力驱动下航程最高达300公里,实用航程250公里,可抵抗7级风力,单人即可组装操作。但实际上,根据客户群体的不同,无人机可以划分为消费级无人机和工业级无人机。而常见的消费级无人机,则采用多旋翼结构。“扫描鹰”是美国知名的军用无人机,将其列为对标对象,是福昆航空

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新濠天地童梦天地,在中山坦南创业园内,中山福昆航空科技有限公司(下称“福昆航空”)里,十多名研发人员围绕着两部无人机正在进行调试。这两部无人机与传统飞机的外形结构相近,狭长的机身,两侧是宽大的机翼,但没有发动机或螺旋桨。乍一看,机上的动力装置只有附着在尾翼的一个螺旋桨。

“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向南方+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。

“可变翼结构能够实现无人机的长时间远距离飞行,有望解决无人机的续航问题。”刘十一介绍,e3150可使用电动或油动,两种动力系统。电力驱动下航程最高达300公里,实用航程250公里,可抵抗7级风力,单人即可组装操作。

今年以来,e3150已经卖出了数十台,“执飞”在全国乃至世界各地的不同场景,地理测绘、环保巡查甚至大范围灭蚊。福昆航空总经理张佳祥介绍,福昆航空从工业级无人机领域切入,提供各行业的特殊场景应用解决方案,目前公司正在探索开发xenord系列的油动版本,并向更高精尖的军用无人机领域进军。

从守护太湖到大范围灭蚊

近几年,以深圳大疆为代表的消费机无人机行业异常火爆,各行各业也开始采用无人机完成专业领域的功能。提及无人机,不少人的第一印象是航拍。但实际上,根据客户群体的不同,无人机可以划分为消费级无人机和工业级无人机。前者以航拍为主,后者则用于各种专业领域,比如公安执法、环保执法、消防、水利、测绘、石油、电力、林业、海洋等。

目前市面上的无人机都有一个巨大的短板——电池续航能力短,在空中停留的时间只有半个小时甚至是十几分钟。在福昆航空的研发团队看来,无人机有着更广泛的应用空间,而在电池能量密度不变的前提下,如何通过飞行控制技术提高载重、加大航程,成为破除无人机推广障碍的最大关键。

在福昆的研发室里面,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,和指定操作,如定点悬停摄像等。”

即使是在湖面或者河面上,这架无人机只需要一小块空间如渔船的甲板就可以完成起飞降落,无需一大片着陆面积或者固定的发射台等。过往需要监测太湖需要出动多艘船只或是直升机,费用高昂之余,可能还有监控死角,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,在多个地方执行不同任务。其机舱可以搭载和接入各种类型的装备,普通的如单反照相机、长距摄像机等,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、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因其超强的续航和低空飞行能力受到青睐,与世界最大的蚊子工厂合作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。

可变翼+ 智能“大脑”破解消费级无人机痛点

最早的无人机应用出现在军事领域,可追溯到近百年前的欧洲大陆。第一代的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才能运作,跑道、弹射装置以及回收支架。而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。

相比消费级无人机,工业级无人机需要挂载更重的任务设备、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,复合翼结构的无人机也应运而生。但因为阻力较大,在实际使用当中仍不方便。

福昆航空开发的可变翼结构,秘诀在于将4个旋翼内收在机身。当无人机启动时,腹部旋翼会自动展开并提供升空动力;而在飞行过程中,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空气阻力,能够实现长时间远距离飞行。

“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,福昆无人机的真正核心技术更在于其先进的飞控系统。“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。这也是使大多数消费级无人机企业却步的门槛。”

在飞控系统研究中,难点是算法的研究,“飞行过程当中,气流、温度、气压、风速、障碍物等多变的环境因素,都会影响无人机的平稳飞行。即便传感器能够对各种元素进行精确的感知,仍需要通过飞控系统的算法进行判断和指挥。”

在飞控系统的研发上,福昆航空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。目前整个公司共有18名研究人员,首席技术官刘十一,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……一众研究员中,有名知名高校毕业的硕士、博士,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。

刘十一告诉南方+,这个项目凝聚了团队数年的心血,如今他们共研发出7个专利,其中1个主专利正在申请欧洲、美国、加拿大和澳洲专利,同时团队已建成独立的飞控平台,集模拟飞行与飞行控制于一体。

新厂房即将启用,目标军民两用领域

张佳祥介绍,下一步福昆航空准备研发,覆盖10-200kg重量级段的多个机型,丰富产品线,同时提高产品在复杂起降条件下的升降安全性和高强度电子环境下的稳定飞行能力。

“扫描鹰”是美国知名的军用无人机,将其列为对标对象,是福昆航空从成立起就设立的目标,通过生产工业级无人机切入军民两用领域。“经过数年的发展,消费级无人机市场已经开始饱和,但对于工业级的无人机,无论是军用还是民用领域还有巨大的潜在需求。”张佳祥观察到。

2017年年末,工信部发布《关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见》,设立了到2020年,民用无人机产业持续快速发展,产值达到600亿元,年均增速40%以上;到2025年,民用无人机产值达到1800亿元,年均增速25%以上的目标。同时,围绕提升民用无人机安全性和技术水平这一核心,推进统一管控平台建设,建立完善标准体系和检测认证体系,大力促进两化融合及军民深度融合发展,强化产业竞争优势。

乘着这股东风,福昆航空正在逐步发力,通过无人机设计生产、飞控系统研发,构建起完整的无人机服务系统解决方案。

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。”去年年中在中航联创中心创新中心的引荐下,坦洲镇镇政府、经信办的工作人员带着福昆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,之后又帮忙选定了坦南创客园内一层1000多平方米的厂房作为生产车间使用,今年2月福昆航空正式落地中山。

【南方+记者】伍杰

【摄影】叶志文

【作者】 伍杰;叶志文

【来源】 南方报业传媒集团南方+客户端

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