北航無人機(jī)進(jìn)軍物流市場(chǎng)

劉英姿

菜鳥“駝峰計(jì)劃”的北航物流無人機(jī)，并非在有人機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)單的改裝，而是專為物流創(chuàng)新定制的無人機(jī)。它的效率、空間、性能都以滿足貨物運(yùn)輸為終極目的。

中國(guó)物流業(yè)快速發(fā)展至今，無人機(jī)的作用顯得愈發(fā)重要。業(yè)界在思考運(yùn)營(yíng)何種無人機(jī)來提升物流業(yè)的運(yùn)輸效率？如何降低運(yùn)輸成本，創(chuàng)造市場(chǎng)利潤(rùn)？

在持續(xù)蓬勃發(fā)展的無人時(shí)代，北航始終保持敏銳的洞察力，時(shí)刻把脈物流行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，在深入研究物流業(yè)的市場(chǎng)需求后，自主研發(fā)最大起飛重量3.6t的物流無人機(jī)，進(jìn)軍支線物流市場(chǎng)。2018年5月31日，阿里巴巴菜鳥網(wǎng)絡(luò)主辦的2018全球智慧物流峰會(huì)在杭州國(guó)際博覽中心隆重舉行，會(huì)上，菜鳥網(wǎng)絡(luò)、北京航空航天大學(xué)、長(zhǎng)鷹信質(zhì)科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)鷹信質(zhì)）三方聯(lián)合重磅發(fā)布了系列物流無人機(jī)，并與一汽解放、速騰聚創(chuàng)等眾多合作伙伴共同推出以無人時(shí)代為主題的“駝峰計(jì)劃”。長(zhǎng)鷹信質(zhì)董事長(zhǎng)尹巍出席論壇并發(fā)表主題演講。

公開資料顯示，北航作為中國(guó)無人機(jī)界的先驅(qū)，一直致力于發(fā)展大型高性能無人機(jī)，先后自主研制成功大型靶機(jī)、高空高速無人偵察機(jī)和中高空長(zhǎng)航時(shí)無人偵察機(jī)，擁有雄厚的技術(shù)實(shí)力。不僅積淀了豐富的型號(hào)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，而且承擔(dān)了大量預(yù)先研究等前瞻性課題，掌握了一系列先進(jìn)無人機(jī)、飛行控制、空管系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。2016年北航無人機(jī)所改制成北航無人機(jī)公司，由長(zhǎng)鷹信質(zhì)控股，開始面向國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)研發(fā)先進(jìn)的無人機(jī)系統(tǒng)解決方案。2017年10月，在浙江臺(tái)州下線的“天鷹”無人機(jī)，是北航無人機(jī)公司力推的第一款軍民兩用中高空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)新品，目前已完成相關(guān)設(shè)計(jì)工作，轉(zhuǎn)入試飛階段。此次對(duì)外公布的物流無人機(jī)，是北航無人機(jī)公司正在開發(fā)的第二款大型先進(jìn)無人機(jī)。

激蕩物流發(fā)展新思潮

分論壇伊始，菜鳥ET物流實(shí)驗(yàn)室主任張春暉發(fā)表“感知世界、計(jì)算未來”主題演講，向現(xiàn)場(chǎng)嘉賓及媒體記者宣布菜鳥“駝峰計(jì)劃”。菜鳥正在聯(lián)合院校、企業(yè)合一打造無人技術(shù)時(shí)代新物流，張春暉表示，未來3年無人機(jī)、無人車、無人倉(cāng)在內(nèi)的10萬(wàn)臺(tái)無人設(shè)備將問世。

與此同時(shí)，長(zhǎng)鷹信質(zhì)科技股份有限公司董事長(zhǎng)尹巍，站在全局高度，圍繞技術(shù)、戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)、市場(chǎng)和管理的核心任務(wù)，提出北航無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)核心路線。尹巍認(rèn)為，未來物流無人機(jī)應(yīng)滿足高效、智能和安全三方面要求，物流無人機(jī)的終極目標(biāo)之一是解決支線物流的時(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性。公司物流無人機(jī)譜系將涵蓋大型固定翼無人機(jī)、無人直升機(jī)和無人飛艇等產(chǎn)品，將攜手各方打造物流無人機(jī)的空中運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，打造物流行業(yè)的天網(wǎng)。

提及物流無人機(jī)的發(fā)展路線。尹巍表示，物流無人機(jī)要真正融入物流體系，需要物流無人機(jī)系統(tǒng)和無人機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)高度融合，共同構(gòu)成無人機(jī)物流體系，物流無人機(jī)才能真正發(fā)揮作用。

尹巍披露，北航物流無人機(jī)系統(tǒng)是專為物流場(chǎng)景設(shè)計(jì)的無人機(jī)，真正為物流而生，它并非在有人機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)單的改裝，而是以滿足貨物運(yùn)輸這個(gè)最重要的功能為目的，專為物流創(chuàng)新定制的無人機(jī)。它的效率、空間、性能都將超過預(yù)期。此外，將與北航無人機(jī)公司、菜烏深度合作，基于物流大數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，研發(fā)出經(jīng)濟(jì)性最好，最實(shí)用的物流無人機(jī)。運(yùn)營(yíng)方面，無人機(jī)物流系統(tǒng)配貨、規(guī)劃線路，高效運(yùn)轉(zhuǎn)等，也都基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助決策。最終實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)營(yíng)的無人化、智能化和決策信息化。

談及無人機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)，尹巍說，“我們首先建立無人機(jī)適航體系，研發(fā)物流無人機(jī)的同時(shí)，與民航局等主管部門密切溝通，使物流無人機(jī)滿足民航局無人機(jī)適航體系要求，同步開展無人機(jī)適航審定工作，建立物流無人機(jī)適航體系。然后，構(gòu)建無人機(jī)管控體系，為物流無人機(jī)提供便捷高效的無人機(jī)空中交通管理系統(tǒng)，為實(shí)時(shí)獲取飛行數(shù)據(jù)、航線云端服務(wù)、自主集群協(xié)作等提供管控手段”。物流無人機(jī)安全運(yùn)行，一定需要完善的航保體系，長(zhǎng)鷹信質(zhì)將與合作伙伴共同建立滿足物流無人機(jī)運(yùn)行的氣象、機(jī)場(chǎng)、固定運(yùn)營(yíng)基地、飛行服務(wù)、維修維護(hù)等無人機(jī)航保體系，保障物流無人機(jī)的安全運(yùn)營(yíng)。

北航物流無人機(jī)的技術(shù)突破

第一，飛行器平臺(tái)由常規(guī)布局向非常規(guī)布局創(chuàng)新與發(fā)展。北航物流無人機(jī)大膽采用了非常規(guī)的布局形式，稱之為全升力體布局。這是因?yàn)槲锪鳠o人機(jī)設(shè)計(jì)面臨幾個(gè)突出的挑戰(zhàn)：首先物流運(yùn)輸具有低密度、大體積的特點(diǎn)，要求無人機(jī)擁有一個(gè)龐大的機(jī)身，這樣會(huì)顯著增加飛行阻力，降低飛行性能和燃油經(jīng)濟(jì)性；其次無人機(jī)需要快速巡航和低速短距起降；最后是大載荷與結(jié)構(gòu)重量之間的矛盾。設(shè)計(jì)方案中，物流無人機(jī)最終的載重系數(shù)接近50%，這是一個(gè)非常大的技術(shù)突破，北航無人機(jī)公司正是通過非常規(guī)布局設(shè)計(jì)，較為完美地解決了技術(shù)瓶頸。

第二，飛行控制技術(shù)由自主控制向智能控制方向發(fā)展。目前北航無人機(jī)已實(shí)現(xiàn)全自主、全權(quán)限的飛行控制，能夠全程自主飛行，自動(dòng)起飛降落。物流無人機(jī)的技術(shù)將更前進(jìn)一步，引入智能控制技術(shù)。一方面，無人機(jī)能夠感知外界環(huán)境，自主進(jìn)行決策，一定程度上能夠自動(dòng)規(guī)劃航線、航跡；另一方面，引入全壽命周期健康管理系統(tǒng)和自主應(yīng)急處置能力，自主應(yīng)對(duì)各種險(xiǎn)情。比如在空中進(jìn)行實(shí)時(shí)健康診斷、評(píng)估和自主決策。如發(fā)生單點(diǎn)故障，則予以隔離；如發(fā)生局部故障，系統(tǒng)能自動(dòng)重構(gòu)；如發(fā)生嚴(yán)重故障，自動(dòng)判斷返航或?qū)ふ覀浣祱?chǎng)；發(fā)生致命故障，能夠自動(dòng)應(yīng)急迫降。尤其是無人機(jī)的智能化，將使地面系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一站多機(jī)、一人多機(jī)的控制模式，最大限度地減輕飛行操控工作量，節(jié)省人力成本。

第三，無人機(jī)系統(tǒng)由封閉式系統(tǒng)向開放式系統(tǒng)發(fā)展?，F(xiàn)在的無人機(jī)大都在隔離空域運(yùn)行，單一控制。而物流無人機(jī)不再獨(dú)立，通過組網(wǎng)控制技術(shù)，無人機(jī)之間可建立協(xié)同通信，共享信息，互相避讓；同時(shí)還將接人民航空管體系，最終實(shí)現(xiàn)融合空域的運(yùn)營(yíng)。物流無人機(jī)系統(tǒng)和無人機(jī)空管系統(tǒng)將同步開發(fā)，共同構(gòu)成無人機(jī)物流體系。

北航物流無人機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

北航物流無人機(jī)是一種專門應(yīng)用于物流場(chǎng)景的平臺(tái)，采用正向開發(fā)思維設(shè)計(jì)的無人機(jī)，重點(diǎn)考慮了物流運(yùn)輸?shù)兔芏?、快速轉(zhuǎn)運(yùn)的需要。具有高效、智能、安全三個(gè)顯著特點(diǎn)。

高效是創(chuàng)新氣動(dòng)布局帶來的高氣動(dòng)效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，物流應(yīng)用場(chǎng)景更加強(qiáng)調(diào)容積效率和裝卸轉(zhuǎn)運(yùn)效率。北航物流無人機(jī)采用了集裝箱式運(yùn)輸方式，通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的物流箱，實(shí)現(xiàn)物流無人機(jī)、物流無人直升機(jī)和地面物流車之間的空地一體快速聯(lián)運(yùn)。借鑒C-5和An-124這類超大型軍用運(yùn)輸機(jī)才會(huì)采用的機(jī)體設(shè)計(jì)，北航物流無人機(jī)頭部和尾門均可開啟，形成一個(gè)無障礙的貫通空間；機(jī)體采用上單翼布局，降低地板高度，并在地板上設(shè)置導(dǎo)軌、滾道、系留點(diǎn)、自動(dòng)鎖止機(jī)構(gòu)等專業(yè)設(shè)施。貫通式無障礙空間占到機(jī)身體積的70%。以上，超過16m3；其中僅固定裝載貨物的容積就高達(dá)13.5m3，被譽(yù)為“超級(jí)空間設(shè)計(jì)”，在3噸級(jí)的無人機(jī)上實(shí)現(xiàn)了5噸級(jí)無人機(jī)才有的體積空間。此外，這種貫通式空間設(shè)計(jì)還帶來了其它的優(yōu)勢(shì)，使物流無人機(jī)可以加裝自動(dòng)空投系統(tǒng)，通過尾門完成空投任務(wù)，在應(yīng)急救援、防災(zāi)減災(zāi)等場(chǎng)景發(fā)揮重要的作用。

所謂安全，除實(shí)時(shí)健康診斷和自動(dòng)應(yīng)急處置外，就是關(guān)鍵系統(tǒng)的余度設(shè)計(jì)與配置。如采用雙發(fā)、雙電源系統(tǒng)、雙余度導(dǎo)航系統(tǒng)、多余度飛控系統(tǒng)、視距/衛(wèi)通鏈路系統(tǒng)等，極大提高無人機(jī)的可靠性。采用雙發(fā)設(shè)計(jì)，當(dāng)單發(fā)失效時(shí)，保證無人機(jī)仍能持續(xù)飛行。

探究物流無人機(jī)市場(chǎng)空間

近年來，中國(guó)居民消費(fèi)能力不斷提升和消費(fèi)方式的改變，快件、特種貨物運(yùn)輸持續(xù)高速增長(zhǎng)，帶來了航空運(yùn)輸?shù)耐⑿枨?，業(yè)界開始建立“干線、支線、末端”三級(jí)物流體系。國(guó)內(nèi)快遞對(duì)航空貨運(yùn)飛機(jī)需求空間巨大，其中干線運(yùn)輸主要是樞紐對(duì)樞紐的大宗貨物運(yùn)輸，一般采用改裝的貨機(jī)如8757來完成；末端運(yùn)輸主要面對(duì)消費(fèi)者，由快遞員送貨上門，打通“最后一公里”的配送問題；而支線運(yùn)輸目前還相對(duì)空白。其主要特點(diǎn)是在省際的中長(zhǎng)航段上，點(diǎn)到點(diǎn)，中小規(guī)模貨運(yùn)量，突出考慮在中西部偏遠(yuǎn)地區(qū)、山區(qū)、海島等地區(qū)使用。我國(guó)支線運(yùn)輸在物流業(yè)仍存在短板。一些市場(chǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，支線物流無人機(jī)潛在的市場(chǎng)需求量在600架以上。

支線運(yùn)輸一方面設(shè)定了較高的技術(shù)門檻，另一方面又非常適合無人機(jī)的應(yīng)用。依托雄厚的技術(shù)實(shí)力，北航物流無人機(jī)將在支線運(yùn)輸中發(fā)揮預(yù)期的作用。

發(fā)展歷程

2017年，北航無人機(jī)公司開始醞釀物流無人機(jī)項(xiàng)目，先后與主要物流企業(yè)對(duì)接用戶的需求，初步形成無人機(jī)的設(shè)計(jì)要素，并開展了第一輪概念方案設(shè)計(jì)；2018年5月正式啟動(dòng)研制，目前正緊鑼密鼓地進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

北航物流無人機(jī)規(guī)劃分為3年3步走：2018年完成方案設(shè)計(jì)；2019年完成詳細(xì)設(shè)計(jì)，樣機(jī)制造；2020年完成系統(tǒng)首飛，開展應(yīng)用驗(yàn)證。

同步開發(fā)智能控制系統(tǒng)和無人機(jī)空管系統(tǒng)，預(yù)計(jì)2025年初步建成無人機(jī)物流體系。

未來規(guī)劃

北航無人機(jī)公司將進(jìn)一步完善無人機(jī)物流體系，除支線物流固定翼無人機(jī)外，還將開發(fā)用于短途、市內(nèi)或郊區(qū)、山區(qū)使用的物流無人直升機(jī)；用于運(yùn)輸重型、大件物品和戰(zhàn)略物資的無人飛艇；用于海島間或島礁間等特殊應(yīng)用場(chǎng)景的水上物流無人機(jī)等產(chǎn)品，所有機(jī)型都將具有通用的地面系統(tǒng)，并納入無人機(jī)空管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)覆蓋各種應(yīng)用場(chǎng)景的無人機(jī)物流體系。

繼續(xù)發(fā)揮北航學(xué)科優(yōu)勢(shì)以及在高性能、長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)開發(fā)更大、更先進(jìn)、飛行高度更高、續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)的先進(jìn)無人機(jī)。

初夏5月在杭州舉辦的本次論壇峰會(huì)，對(duì)于任何關(guān)心物流無人機(jī)及物流業(yè)發(fā)展的人士而言，都是一場(chǎng)非常有分量的盛會(huì)，也再次讓我們看到北航雄厚的技術(shù)實(shí)力。更具深意的是，北航無人機(jī)公司不但創(chuàng)造了新的市場(chǎng)，綜合實(shí)力也將全方位提升。祝愿北航無人機(jī)在物流市場(chǎng)像巨龍般騰飛。