无人机行业分析报告.docx

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无人机行业分析报告

2015年无人机行业分析报告

2015年4月

本报告主要分析了民用工程型无人机的市场前景，而工程型无人机主要应用于农林植保、电力及油气管道巡检以及警用执法的领域，重点从农林植保和电力及油气管道巡检等两个方面予以分析。

我国具备发展农林植保无人机基础。

从纬度、地块形态来看，我国和日本的农田状况相似，从作物类型来看，我国和日本都大面积种植水稻，因此，使用无人直升机是必然的。

对中国植保无人机而言，既要达到一定的载药量和滞空时间，以满足中国田地间作业经济的需求，同时还要满足复杂地况的起降，包括复杂的田埂、沟渠、树林带、田间电线等地况。

现阶段比较实际的机型是载药量10~15kg的、起飞质量在35kg左右的工程型油动无人机。

政策+成本共推工程无人机千亿蓝海。

我国目前正在部分城市进行真高1000米以下空域管理改革试点，力争2015年全国推开。

我国耕地森林幅员辽阔，仅以土地流转的5.9亿亩来计算，单凭一项喷洒业务，如果每年喷洒5次，每亩作业20元钱，每年就将贡献超过600亿元的作业收入，而按照我国18亿亩耕地红线测算，我国农林植保无人机作业市场空间超过千亿。

一、看好国内工程无人机市场前景

无人机（UAV）是指不载操作人员、利用空气动力起飞、可以自主飞行或遥控驾驶、可以一次性使用也可以多次回收使用、携有致命或非致命有效负载的飞行器。

无人机既可以在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可以由母机带到空中投放飞行，可通过与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控使用降落伞或拦网回收。

按照外形结构，通常把无人机分为三类：

固定翼（fixedwing）无人机：

动力系统包括桨和助推发动机，是三类飞行器里续航时间最长、飞行效率最高、载荷最大，缺点是起飞时必须要助跑，降落时必须要滑行，不能空中悬停。

无人直升机（helicopter）：

特点是靠一个或者两个主旋翼提供升力。

如只有一个主旋翼，还必须要有一个小尾翼抵消主旋翼产生的自旋力。

主旋翼有极其复杂的机械结构，通过控制旋翼桨面的变化来调整升力的方向。

动力系统包括发动机、整套复杂的桨调节系统、桨。

优点是可垂直起降、空中悬停，缺点是机械结构较为复杂，维护保养费用相对较高。

多旋翼（multi-rotor）无人机：

四个或更多旋翼的直升机，也能垂直起降。

动力系统由电机直接连桨，机械结构简单，能垂直起降、空中悬停，缺点是续航时间相对最短，载荷也最小。

1、按照用途无人机主要分为军用和民用两类

根据不同军事用途和作战任务，军用无人机主要分为靶机、无人侦察机、无人战斗机、通信中继无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机以及校射引导机等类别。

靶机是发展较早的无人机，主要用来模拟各种飞机和导弹的飞行状态和攻击过程，鉴定各类航空武器的性能和训练战斗机飞行人员、高炮和地空导弹及雷达的操纵人员，也可用来研究空战和防空战术；无人侦察机是利用光电、红外、生化等手段对地面或海面目标进行战略战役和战术侦察，监视战场；而无人战斗机则是携带有小型和大威力的精确制导武器、激光武器或反辐射导弹，主要任务是攻击、拦截地面和空中目标。

在民用领域，无人机应用十分广泛。

根据行业统计，目前在航空拍摄、航空摄影、地质地貌测绘、森林防火、地震调查、核辐射探测、边境巡逻、应急救灾、农作物估产、农田信息监测、管道、高压输电线路巡查、野生动物保护、科研实验、海事侦察、鱼情监控、环境监测、大气取样、增雨、资源勘探、禁毒、反恐、警用侦查巡逻、治安监控、消防航拍侦查、通信中继、城市规划、数字化城市建设等领域均有无人机应用的相关报道。

2、飞控系统的发展加速了无人机普及应用

飞控技术的发展推动了小型无人机的应用。

无人机上最重要的计算机模块就是飞行控制系统，用于无人机的控制和导航，该系统决定了无人机能否真正实现自主飞行和智能控制，而这两点是目前无人机技术发展的重要趋势。

相对于固定翼无人机，小型直升机和多旋翼无人机对飞控性能要求更高，随着小型无人机执行任务复杂程度的增加，如今对飞控系统运算速度的要求也越来越高，不仅要求计算机的控制精度高，而且要求能够运行复杂的控制算法；与此同时，无人机小型化的发展趋势则对飞控系统的功耗和体积也提出了更高的要求。

芯片技术的发展大幅提升了无人机飞控系统的性能。

无人机在很长一段时间其应用没有突破，主要是因为受限于飞控系统的性能，而飞控系统的性能又受限于芯片的技术。

嵌入式芯片的飞跃发展解决了这个难题，尤其是在2005年后，随着微电子技术的飞速发展，许多芯片开发公司设计出了功能强大，功耗、体积大大缩小的嵌入式计算机芯片，比如美国德州仪器公司开发的型号为“TMS320LF2407”的DSP芯片，芯片技术的发展大幅提升了无人机飞控系统的性能。

3、无人机三大动力系统各有应用

无人机的动力系统大体上分为三类：

喷气式发动机、活塞式发动机以及包括锂电池在内的新能源动力系统。

在无人机尤其是无人直升机发展初期，多采用技术上比较成熟的活塞式发动机作为其动力装置，但活塞式发动机存在振动大，功率质量比和功率体积比小、控制复杂等许多问题，实践证明，喷气式发动机较活塞式发动机更能适合无人机的飞行特点。

从发动机推重比（推力和自身重量比重）、耗油量等角度考虑，活塞发动机较喷气发动机差，而在喷气发动机中，以涡扇发动机性能最好。

目前中大型无人机广泛采用的动力装置主要包括活塞发动机和喷气发动机两类，而活塞发动机又有往复式和旋转式两类，喷气发动机则主要分为涡喷（军用飞机）、涡轴（提供轴动力，直升机）、涡桨（提供轴动力，低速大载重飞机）和涡扇发动机（先进战机）等，锂电池动力系统在小微型无人机里被广泛采用，而随着军方对替代性能源的不断开发，使用燃料电池作为动力系统的无人机也逐渐开始被应用。

（1）活塞发动机适用于带载工程型无人机动力系统

活塞发动机由于具有质量轻、尺寸小、耗油率低、低速时推力大、价格便宜等优点，被广泛用于低速、中高空无人机上。

在活塞发动机飞机设计时进行动力装置的选择，主要包括活塞发动机功率的选择及螺旋桨直径的选择，由于活塞发动机是20世纪50年代左右就成熟的技术，在以后没有太多的发展，所以只要发动机的功率选定，就可以在成熟的活塞发动机中进行选择。

世界上已知的大量无人机都使用活塞发动机及螺旋桨作为动力，现在使用中的活塞式发动机与涡轮增压器组合，可使无人机的升限达到11km。

而对于民用工程无人机，锂电池受限于功率密度低带来的成本劣势，当前活塞发动机仍是最优选择。

二、我国具备发展农林植保无人机基础

目前，世界各国都表现出了对民用无人机强烈的需求意愿和发展决心，均在积极探索民用无人机的推广普及路径。

例如，曾有媒体报道称，欧洲已经将无人机应用于农业监察领域，用来弥补卫星监测的不足，并降低人工监察带来的高昂人力成本。

相比其它国家，美国在无人机的民用方面走得更快、更远，发挥了一定的示范和启发性作用。

目前，美国联邦航空管理局（FAA）已向包括美国海岸警卫队等在内的国土安全部门、灾害救援部门、环境保护部门等政府职能部门和科学研究机构共计发放了约1000个无人机非商业性飞行许可证。

同时，为满足日益增长的民用需求和极具潜力的商业需求，FAA也正在积极研究探讨完善空域管理的措施，拟向无人机开放低空领域。

1、美国应用无人机大幅提升水稻产量

美国在1918年第一次用飞机喷洒农药防治蝗虫开始，正式拉开了航空植保的序幕，美国航空植保经历了由有人驾驶直升机植保技术向无人机植保技术的过渡。

20世纪中期以后，美国等发达国家逐步形成规模化的大型农场，采用专业化、现代化的生产方式，相应地，建立了以大型植保机械和航空植保为主体的病虫草害防治体系。

目前，美国拥有农用飞机20多个品种4000多架（13%为农用直升机），占世界总拥有量的28%，平均300万亩耕地就有一架农用飞机，65%的农业化学处理是由飞机承担的。

由于无人机起飞时不需要跑道，在飞行中机动灵活，具有其他一些飞行器不具备的独特飞行能力。

目前，美国60%以上的农药喷施是由专业的植保公司运用无人机完成的。

美国是农业航空应用技术最成熟的国家之一，已形成较完善的农业航空产业体系。

据统计，美国农业航空对农业的直接贡献率为15%以上。

水稻施药作业100%采用航空作业方式，此前，美国因农业劳动人工成本太高，一度放弃国内的水稻种植，大米全部进口，后来使用了航空作业，到20世纪70年代末期，一跃而成为世界上主要的稻米出口国之一。

国家大力扶持农业航空产业的发展是美国农业航空发达的重要原因之一。

美国从上世纪70年代就开始研究航空喷施作业技术参数的优化模型，用户输入喷嘴、药液、飞机类型、天气因素等，通过对内部数据库调用，即可预测可能产生的飘移、雾滴的运动和地面沉积模式等。

美国国会通过了豁免农用飞机每次起降100美元的机场使用费的议案，2014年白宫的预算中预计继续投入73亿美元支持该议案，以降低农业航空作业的成本；在NAAA的推动下，自2002年以来已投入约700万美元用于农业航空技术研发，参议院已通过议案将继续大力支持开发更高效、使用成本更低的农业航空相关技术。

2、日本大规模推广农林植保无人机应用

世界上第一台真正意义上的农用无人机出现在日本。

1987年，Yamaha公司受日本农业部委托，生产出20kg级喷药无人机“R-50”，经过将近30多年的发展，目前日本拥有超过3500架已注册农用无人直升机，操作人员超过1.4万人，成为世界上农用无人机喷药第一大国。

日本农用无人机因其独特的优势得以快速发展，已经从1995年的307架增加到现在的约3500架，仅YAMAHA用于农林业方面的无人机的“RMAX”系列就有超过1200架，该机型可载30kg农药，飞行控制系统具有较高的软硬件水平，系统集成度高，容错能力强，适应多种复杂环境下的作业需求；能实现人工控制和自主控制相互切换，并且具备较高的自主飞行能力。

RMAX无人直升机可喷洒农药100-150亩/小时，一架RMAX每天可喷洒农药1200亩，而且节水省药非常明显，15亩稻田仅用农药1L，用水7L。

目前，日本国内水稻种植总面积的50%都靠无人直升机来进行病虫害防治。

3、中国农林植保无人机可借鉴日本经验

国内农用无人机研发始于2005年，虽然我国的农用无人机技术发展较晚，但是随着投入研究力量的加大，近年来我国农用无人机的研究也步入了新的阶段。

其中农业应用的小型无人植保飞机发展势头最为迅猛，目前国内生产无人植保飞机的厂家已经超过10家，并呈快速增长趋势。

2004年，国家农业部和科技部等相关部门意识到水稻病虫害防治任务的艰巨性，尤其南方田块较分散，达到快速高效防治效果的难度较大，而北方大农场大规模的固定翼飞机施洒农药的方式也不适合，因此开始呼吁并推动我国农业行业重视发展植保无人机。

2006年，在农业部南京农机化所倡导下，举办了第一次中日南京航空植保研讨会，邀请日本专家介绍日本无人机航空植保的经验和作业方式，推动了我国无人机航空植保科研工作。

之后，我国开始借鉴日本的航空植保经验，探索适合我国的无人机植保机型和模式。

美国主要为大地块形态，农药喷洒用载人机即可解决大部分需求，从纬度、地块形态来看，我国和日本的农田状况更为相似。

从作物类型来看，我国和日本都大面积种植水稻，因此，使用无人直升机是必然的。

所不同的是，日本的田地间水泥机耕道比较完备，农民收入比较高，喷洒作业收入是中国的10倍。

因此，日本选择起飞质量110kg的雅马哈油动无人机作为植保无人机，可以达到出入田间作业，而且较长的滞空时间降低了起降的次数，从而降低了事故率，提升了作业效率。

对中国植保无人机而言，既要达到一定的载药量和滞空时间，以满足中国田地间作业经济的需求，同时还要满足复杂地况的起降，包括复杂的田埂、沟渠、树林带、田间电线等地况。

因此，100kg以上的起飞质量和无人机价格现阶段是