劉英姿

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

中國物流業(yè)快速發(fā)展至今，無人機的作用顯得愈發(fā)重要。業(yè)界在思考運營何種無人機來提升物流業(yè)的運輸效率？如何降低運輸成本，創(chuàng)造市場利潤？

在持續(xù)蓬勃發(fā)展的無人時代，北航始終保持敏銳的洞察力，時刻把脈物流行業(yè)發(fā)展趨勢，在深入研究物流業(yè)的市場需求后，自主研發(fā)最大起飛重量3.6t的物流無人機，進軍支線物流市場。2018年5月31日，阿里巴巴菜鳥網(wǎng)絡主辦的2018全球智慧物流峰會在杭州國際博覽中心隆重舉行，會上，菜鳥網(wǎng)絡、北京航空航天大學、長鷹信質(zhì)科技股份有限公司（以下簡稱長鷹信質(zhì)）三方聯(lián)合重磅發(fā)布了系列物流無人機，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代為主題的“駝峰計劃”。長鷹信質(zhì)董事長尹巍出席論壇并發(fā)表主題演講。

公開資料顯示，北航作為中國無人機界的先驅(qū)，一直致力于發(fā)展大型高性能無人機，先后自主研制成功大型靶機、高空高速無人偵察機和中高空長航時無人偵察機，擁有雄厚的技術實力。不僅積淀了豐富的型號研發(fā)經(jīng)驗，而且承擔了大量預先研究等前瞻性課題，掌握了一系列先進無人機、飛行控制、空管系統(tǒng)的關鍵技術。2016年北航無人機所改制成北航無人機公司，由長鷹信質(zhì)控股，開始面向國內(nèi)外市場研發(fā)先進的無人機系統(tǒng)解決方案。2017年10月，在浙江臺州下線的“天鷹”無人機，是北航無人機公司力推的第一款軍民兩用中高空長航時無人機新品，目前已完成相關設計工作，轉(zhuǎn)入試飛階段。此次對外公布的物流無人機，是北航無人機公司正在開發(fā)的第二款大型先進無人機。

激蕩物流發(fā)展新思潮

分論壇伊始，菜鳥ET物流實驗室主任張春暉發(fā)表“感知世界、計算未來”主題演講，向現(xiàn)場嘉賓及媒體記者宣布菜鳥“駝峰計劃”。菜鳥正在聯(lián)合院校、企業(yè)合一打造無人技術時代新物流，張春暉表示，未來3年無人機、無人車、無人倉在內(nèi)的10萬臺無人設備將問世。

與此同時，長鷹信質(zhì)科技股份有限公司董事長尹巍，站在全局高度，圍繞技術、戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)、市場和管理的核心任務，提出北航無人機關鍵技術核心路線。尹巍認為，未來物流無人機應滿足高效、智能和安全三方面要求，物流無人機的終極目標之一是解決支線物流的時效性和經(jīng)濟性。公司物流無人機譜系將涵蓋大型固定翼無人機、無人直升機和無人飛艇等產(chǎn)品，將攜手各方打造物流無人機的空中運輸網(wǎng)絡，打造物流行業(yè)的天網(wǎng)。

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

尹巍披露，北航物流無人機系統(tǒng)是專為物流場景設計的無人機，真正為物流而生，它并非在有人機的基礎上進行簡單的改裝，而是以滿足貨物運輸這個最重要的功能為目的，專為物流創(chuàng)新定制的無人機。它的效率、空間、性能都將超過預期。此外，將與北航無人機公司、菜烏深度合作，基于物流大數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行深度挖掘，研發(fā)出經(jīng)濟性最好，最實用的物流無人機。運營方面，無人機物流系統(tǒng)配貨、規(guī)劃線路，高效運轉(zhuǎn)等，也都基于大數(shù)據(jù)進行輔助決策。最終實現(xiàn)物流運營的無人化、智能化和決策信息化。

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

北航物流無人機的技術突破

第一，飛行器平臺由常規(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。這是因為物流無人機設計面臨幾個突出的挑戰(zhàn)：首先物流運輸具有低密度、大體積的特點，要求無人機擁有一個龐大的機身，這樣會顯著增加飛行阻力，降低飛行性能和燃油經(jīng)濟性；其次無人機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。設計方案中，物流無人機最終的載重系數(shù)接近50%，這是一個非常大的技術突破，北航無人機公司正是通過非常規(guī)布局設計，較為完美地解決了技術瓶頸。

第二，飛行控制技術由自主控制向智能控制方向發(fā)展。目前北航無人機已實現(xiàn)全自主、全權(quán)限的飛行控制，能夠全程自主飛行，自動起飛降落。物流無人機的技術將更前進一步，引入智能控制技術。一方面，無人機能夠感知外界環(huán)境，自主進行決策，一定程度上能夠自動規(guī)劃航線、航跡；另一方面，引入全壽命周期健康管理系統(tǒng)和自主應急處置能力，自主應對各種險情。比如在空中進行實時健康診斷、評估和自主決策。如發(fā)生單點故障，則予以隔離；如發(fā)生局部故障，系統(tǒng)能自動重構(gòu)；如發(fā)生嚴重故障，自動判斷返航或?qū)ふ覀浣祱?；發(fā)生致命故障，能夠自動應急迫降。尤其是無人機的智能化，將使地面系統(tǒng)實現(xiàn)一站多機、一人多機的控制模式，最大限度地減輕飛行操控工作量，節(jié)省人力成本。

第三，無人機系統(tǒng)由封閉式系統(tǒng)向開放式系統(tǒng)發(fā)展。現(xiàn)在的無人機大都在隔離空域運行，單一控制。而物流無人機不再獨立，通過組網(wǎng)控制技術，無人機之間可建立協(xié)同通信，共享信息，互相避讓；同時還將接人民航空管體系，最終實現(xiàn)融合空域的運營。物流無人機系統(tǒng)和無人機空管系統(tǒng)將同步開發(fā)，共同構(gòu)成無人機物流體系。

北航物流無人機的技術特點

北航物流無人機是一種專門應用于物流場景的平臺，采用正向開發(fā)思維設計的無人機，重點考慮了物流運輸?shù)兔芏?、快速轉(zhuǎn)運的需要。具有高效、智能、安全三個顯著特點。

高效是創(chuàng)新氣動布局帶來的高氣動效率和燃油經(jīng)濟性，物流應用場景更加強調(diào)容積效率和裝卸轉(zhuǎn)運效率。北航物流無人機采用了集裝箱式運輸方式，通過標準規(guī)格的物流箱，實現(xiàn)物流無人機、物流無人直升機和地面物流車之間的空地一體快速聯(lián)運。借鑒C-5和An-124這類超大型軍用運輸機才會采用的機體設計，北航物流無人機頭部和尾門均可開啟，形成一個無障礙的貫通空間；機體采用上單翼布局，降低地板高度，并在地板上設置導軌、滾道、系留點、自動鎖止機構(gòu)等專業(yè)設施。貫通式無障礙空間占到機身體積的70%。以上，超過16m3；其中僅固定裝載貨物的容積就高達13.5m3，被譽為“超級空間設計”，在3噸級的無人機上實現(xiàn)了5噸級無人機才有的體積空間。此外，這種貫通式空間設計還帶來了其它的優(yōu)勢，使物流無人機可以加裝自動空投系統(tǒng)，通過尾門完成空投任務，在應急救援、防災減災等場景發(fā)揮重要的作用。

所謂安全，除實時健康診斷和自動應急處置外，就是關鍵系統(tǒng)的余度設計與配置。如采用雙發(fā)、雙電源系統(tǒng)、雙余度導航系統(tǒng)、多余度飛控系統(tǒng)、視距/衛(wèi)通鏈路系統(tǒng)等，極大提高無人機的可靠性。采用雙發(fā)設計，當單發(fā)失效時，保證無人機仍能持續(xù)飛行。

探究物流無人機市場空間

近年來，中國居民消費能力不斷提升和消費方式的改變，快件、特種貨物運輸持續(xù)高速增長，帶來了航空運輸?shù)耐⑿枨?，業(yè)界開始建立“干線、支線、末端”三級物流體系。國內(nèi)快遞對航空貨運飛機需求空間巨大，其中干線運輸主要是樞紐對樞紐的大宗貨物運輸，一般采用改裝的貨機如8757來完成；末端運輸主要面對消費者，由快遞員送貨上門，打通“最后一公里”的配送問題；而支線運輸目前還相對空白。其主要特點是在省際的中長航段上，點到點，中小規(guī)模貨運量，突出考慮在中西部偏遠地區(qū)、山區(qū)、海島等地區(qū)使用。我國支線運輸在物流業(yè)仍存在短板。一些市場預測數(shù)據(jù)顯示，支線物流無人機潛在的市場需求量在600架以上。

支線運輸一方面設定了較高的技術門檻，另一方面又非常適合無人機的應用。依托雄厚的技術實力，北航物流無人機將在支線運輸中發(fā)揮預期的作用。

發(fā)展歷程

2017年，北航無人機公司開始醞釀物流無人機項目，先后與主要物流企業(yè)對接用戶的需求，初步形成無人機的設計要素，并開展了第一輪概念方案設計；2018年5月正式啟動研制，目前正緊鑼密鼓地進行方案設計。

北航物流無人機規(guī)劃分為3年3步走：2018年完成方案設計；2019年完成詳細設計，樣機制造；2020年完成系統(tǒng)首飛，開展應用驗證。

同步開發(fā)智能控制系統(tǒng)和無人機空管系統(tǒng)，預計2025年初步建成無人機物流體系。

未來規(guī)劃

北航無人機公司將進一步完善無人機物流體系，除支線物流固定翼無人機外，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；用于運輸重型、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用場景的水上物流無人機等產(chǎn)品，所有機型都將具有通用的地面系統(tǒng)，并納入無人機空管系統(tǒng)，實現(xiàn)覆蓋各種應用場景的無人機物流體系。

繼續(xù)發(fā)揮北航學科優(yōu)勢以及在高性能、長航時無人機方面的技術優(yōu)勢，繼續(xù)開發(fā)更大、更先進、飛行高度更高、續(xù)航時間更長的先進無人機。

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