張紅洛

盡管當前無人機在民用領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，但在某些領(lǐng)域中小型無人機似乎已不能滿足社會發(fā)展的需求。未來，大型民用無人機將有很好的發(fā)展前景和廣闊的市場空間。為了促進大型民用無人機產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，我們需要提前布局，重視大型民用無人機發(fā)展帶來的法律法規(guī)、技術(shù)發(fā)展以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等問題。

目前，中小型無人機已經(jīng)廣泛應(yīng)用于影視航拍、消費娛樂、搜索營救、交通監(jiān)管、資源勘探、邊防巡邏、森林防火、氣象探測、農(nóng)作物估產(chǎn)、管道巡檢等多個領(lǐng)域，特別是在面臨洪水、旱情、地震、森林大火等自然災(zāi)害時監(jiān)測和評估方面具備獨特優(yōu)勢。但對于很多應(yīng)用來說，中小型無人機由于其尺寸、載荷、航程和留空時間等方面的原因存在著巨大的使用限制。隨著無人機的使用滲透到國民經(jīng)濟建設(shè)的方方面面，對大尺寸、大載重量、航程遠、留空時間長的無人機需求日益迫切，為大型民用無人機的發(fā)展留下了巨大的需求空間。根據(jù)美國航空航天工業(yè)協(xié)會的分類，起飛重量大于25kg的民用無人機稱為大型民用無人機。按照起飛重量，大型無人機又分為幾個等級，具體情況見表1。

未來，隨著大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與無人機技術(shù)的相互融合，大型民用無人飛機將是全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的熱點，它的興起將推動社會和經(jīng)濟的發(fā)展變革，改變我們認知的世界。今天的無人飛行器更多的是中小型無人機，只能攜帶著照相機等輕型載荷在低空飛行；明天更大的無人機將遍布天空，攜帶著人們飛向世界。

未來大型民用無人機產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展

未來，大型民用無人機將隨著無人機技術(shù)的研究與開發(fā)應(yīng)用、無人機產(chǎn)品的推陳出新以及無人機運營商業(yè)模式的創(chuàng)新而發(fā)展變化，發(fā)展的每個階段都具有各自獨特的特征。美國航空航天工業(yè)協(xié)會和著名戰(zhàn)略管理咨詢公司Avascent對未來20年民用無人機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了如下預測。

早期階段（2018-2024年）。在這一階段，用戶會利用大型無人機執(zhí)行低風險、以傳感器為核心的監(jiān)視角色，如地面監(jiān)視巡查等。主要用戶包括能源公司、森林防火、消防部門、農(nóng)場、建筑公司和保險檢查員等。雖然其中有些用戶會使用小型無人機系統(tǒng)，但大型無人機可大幅提升任務(wù)續(xù)航能力，能夠搭載更先進的傳感器等有效載荷，并具備機載數(shù)據(jù)處理能力。早期階段的大型無人機為今天的無人駕駛飛機操作員所熟悉，一般都是遙控的，但到2020年以后，飛機的自主性將穩(wěn)步提升。同時，對貨運和客運飛機的研究和開發(fā)持續(xù)進行，貨運和客運飛機早期原型機將被設(shè)計為中等飛行高度、中等航程的飛行器。

第二階段（2025-2031年）。通過上一階段的研究和開發(fā)活動，在這一階段將推出中低空飛行的短途貨運無人機，這些飛機可飛越農(nóng)村或人口稀少的地區(qū)。同時，在城市中使用的載客無人機在低高度飛行，提供空中出租車或擺渡接送服務(wù)。雖然這些載客無人機可以在沒有機上操作員的情況下飛行，但早期通常在機上有一名飛行操作員，作為自動化系統(tǒng)的備份，并安撫尚未完全適應(yīng)這種新體驗的乘客。到這一階段結(jié)束時，這一領(lǐng)域的研究將轉(zhuǎn)向提供農(nóng)村電信服務(wù)的高高空無人機。此外，這個階段的研發(fā)投資將專注于提升自主能力的遠程客運和貨運無人機（最大起飛重量15875kg以上）的研究和開發(fā)活動。

第三階段（2032年及以后）。在這一階段的初期，遠程客運和貨運大型無人機的早期原型機將推出，并在2036年后大幅提升產(chǎn)量。更多大型無人貨機將在國內(nèi)和遠程國際航班上得到使用。與早期的載客無人機一樣，這些大型無人貨機上仍將有一名操作員作為備份。無人駕駛客機和貨機產(chǎn)量占比將越來越大，預計到2040年以后產(chǎn)量將強勢上漲。

大型民用無人機具有廣闊的市場空間

隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，大型民用無人機對社會與世界經(jīng)濟發(fā)展的貢獻將會越來越大，很容易超越當今較小的無人機系統(tǒng)對社會的貢獻。社會各種部門和企業(yè)都受益于大型無人飛機，從農(nóng)業(yè)、消防到電信和客貨運輸。目前小型無人系統(tǒng)的使用者未來將更多地依賴大型無人機。得益于經(jīng)濟效益、安全優(yōu)勢和消費者需求，未來具有高度自主性的大型無人機將成為世界的主導飛機。

據(jù)統(tǒng)計，當前全球?qū)Υ笮兔裼脽o人機的投入每年有數(shù)百萬美元，其中研發(fā)投入占較大比例，而且目標應(yīng)用領(lǐng)域為工業(yè)與公共安全服務(wù)。據(jù)美國航空航天工業(yè)協(xié)會和Avascen十公司預測，未來十年內(nèi)，這一數(shù)字有望實現(xiàn)突破性增長，到2028年預計支出將達到40億美元，而且隨著遠程貨運和客運無人機的逐步使用和加大量產(chǎn)，到2036年，這一領(lǐng)域的投入還將增至近300億美元。從2018年到2036年，大型無人駕駛飛機預計將帶動近1500億美元的投資，并每年維持60000個研發(fā)、制造和服務(wù)工作崗位。預計，未來隨著技術(shù)進步和日益增長的消費者需求（通過健全的政策和支撐的監(jiān)管環(huán)境），大型民用無人機的市場空間更為廣闊。

大型無人機在推動航空產(chǎn)業(yè)全面增長的同時，將顯著降低成本，提升效率。在公眾看來，大型無人機的使用可能會減少飛行員的需求，效率的提升會減少相關(guān)從業(yè)人員，但實際上并非如此，應(yīng)該是從業(yè)人員從一類崗位轉(zhuǎn)到了另一類崗位；而且隨著大型無人機使用的增長，對飛行員需求的減少會因為對空中交通管理人員需求的增長而抵消。此外，大型無人機還將提供許多增值服務(wù)，如監(jiān)視飛機的數(shù)據(jù)分析、優(yōu)質(zhì)貨物/人員運輸、航空運輸或電信連接服務(wù)等。分析表明，大型無人機的生產(chǎn)和運營等相關(guān)服務(wù)將需要數(shù)以萬計的高薪員工；創(chuàng)造更多的就業(yè)機會，很可能是大型無人機行業(yè)本身從業(yè)人員的數(shù)倍。

提升飛機自主性是大型無人機發(fā)展的關(guān)鍵

自主性是飛機獨立操控自身的能力。今天所有無人駕駛飛機都可以遙控或執(zhí)行預先編程的任務(wù)；而隨著時間的推移，民用無人機的自主性水平將持續(xù)提升，最終誕生完全獨立自主的無人駕駛系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在飛行環(huán)境發(fā)生改變而沒有提前人工輸入或預先編程指令的條件下，自主對飛行狀態(tài)進行改變，以適應(yīng)新的飛行環(huán)境。其中，機器學習算法領(lǐng)域的技術(shù)進步對提升自主能力非常重要，此外通信、網(wǎng)絡(luò)、安全、航空電子和傳感器等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展也很關(guān)鍵。

高度自主性可以使飛機能夠獨立操控飛行，這是廣泛使用大型民用無人機的一個關(guān)鍵推動因素。在擁擠的空域和不斷變化的條件下，具備高度自主性的飛機能夠快速感應(yīng)并避免潛在的危險，規(guī)避惡劣的氣象條件，靈巧地引導飛機進入機場滑行道。在空中做出正確決策的能力將不再基于飛行人員的本能和經(jīng)驗。

同時，通過機器學習技術(shù)，自主飛行系統(tǒng)可以借鑒全世界數(shù)百萬飛行小時的飛機及其機組人員的經(jīng)驗教訓。而且隨著時間的推移，這種模式的轉(zhuǎn)變將使空中交通管制員、航空公司和公眾對大型民用無人機的發(fā)展和使用建立信心，通過信心和性能的提升，大型民用無人機的市場規(guī)模將持續(xù)擴張。

大型民用無人機應(yīng)用領(lǐng)域逐步拓展

隨著對大型無人機投入的持續(xù)增長和相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品的逐步成熟，大型無人機應(yīng)用范圍將逐步擴大，并在部分應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)需求高峰，具體應(yīng)用分為替代使用、增量增長使用和新應(yīng)用三類。

（1）替代使用。大型自主無人機將在成熟的應(yīng)用領(lǐng)域如農(nóng)業(yè)、貨物和乘客旅行方面取代有人駕駛飛機。目前有人駕駛飛機在這些細分市場領(lǐng)域廣泛使用，飛機制造商、航空公司和維修服務(wù)公司以及企業(yè)和消費者都在享受航空帶來的便利和快捷。大型民用無人機替代有人駕駛飛機將主要得益于三個方面：一是有人駕駛飛機已在這一細分市場服務(wù)幾十年的經(jīng)驗積累（從中低端的農(nóng)業(yè)飛機到最先進的寬體客機），而且未來大型無人機的安全性和舒適性將有更大的提升，從而為大型無人機的使用奠定了基礎(chǔ)；二是自主飛行技術(shù)將推動大型無人機發(fā)展（例如從完全無人駕駛飛機上取消駕駛艙及其生命保障系統(tǒng)，或僅為單個操作員提供基本的緊急控制）；三是技術(shù)創(chuàng)新將使大型無人機更具效率和更具成本效益，對有人駕駛飛機的沖擊效應(yīng)強大，可將節(jié)省的資金再投資于相關(guān)領(lǐng)域如推進技術(shù)或材料技術(shù)發(fā)展。

（2）增量增長使用。大型無人機自主能力的穩(wěn)步改善將弱化有人和無人駕駛之間的應(yīng)用類別區(qū)分，新出現(xiàn)的大型無人機市場的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒖缭揭呀?jīng)建立的成熟領(lǐng)域和顛覆性應(yīng)用領(lǐng)域之間的中間地帶。由于經(jīng)濟性因素或有人駕駛飛機的限制導致空中某些還沒有完全確立的領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)增量增長，例如各種大型監(jiān)視或公共安全系統(tǒng)將成為大型無人機新增的應(yīng)用領(lǐng)域。這類增長領(lǐng)域具體包括：一是這些領(lǐng)域某些應(yīng)用已經(jīng)由各種重量級和能力的無人機（遙控飛機）提供服務(wù)，但難以滿足客戶的需求；二是這類飛機幾乎無法從降低機上控制中獲得更高的效率；三是沒有飛行員換班困擾，增加飛行持續(xù)性。

（3）新的應(yīng)用。大型無人機也為新的工業(yè)和消費細分市場帶來了巨大的變化。面向消費者提供空中出租車、短途運輸或客運服務(wù)等解決方案。其他可能的工業(yè)領(lǐng)域包括工地起重系統(tǒng)，可以取代建筑工地上大量使用的起重機，執(zhí)行高價值和一次性的起重任務(wù)等。上述應(yīng)用如在低空和人口稠密地區(qū)使用，還需重新制定規(guī)章制度和保障措施。此外，大型無人機在擁有高度自主性后還可以執(zhí)行復雜的、可重復和長時間的任務(wù)，如用作高高空通信無人駕駛飛機為偏遠地區(qū)提供通信服務(wù)。

我國大型民用無人機發(fā)展建議

大型無人機的使用會給現(xiàn)有航空工業(yè)體系帶來很大影響，新技術(shù)、新產(chǎn)品的推出與應(yīng)用會帶來很多意想不到的沖擊，如探測一規(guī)避飛行技術(shù)發(fā)展、高密度無人機管理、飛機自主性認證和頻譜分配以及與現(xiàn)有和未來空中交通管理系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性等都是需要考慮的問題。

另外，大型無人機通向未來的最大障礙是人們對維持現(xiàn)狀的觀念和心態(tài)。首先，法規(guī)規(guī)則的制定通常落后于技術(shù)與產(chǎn)品的創(chuàng)新步伐，航空也不例外，適航條例等航空法規(guī)的發(fā)展會隨著新興的無人駕駛飛機技術(shù)和產(chǎn)品的使用逐步改善，但難以超前。第二，大型無人機的監(jiān)管是一個新課題，各類機構(gòu)需要相互協(xié)調(diào)，明晰各自職責，否則會制約大型無人機行業(yè)和運營商的發(fā)展。為此，建議在加大大型民用無人機技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)投入的同時，先期必須開展與大型無人機相關(guān)的法律法規(guī)研究，將航空安全放在優(yōu)先地位，加強國際溝通交流合作，培育我國大型無人機在國際市場上的地位。具體如下：

（]）強化科技創(chuàng)新，強化基礎(chǔ)建設(shè)。緊緊抓住未來全球大型無人機發(fā)展的歷史機遇，加強無人機領(lǐng)域科技創(chuàng)新，彎道超車，搶占先機，推進我國大型無人機技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展步伐，發(fā)展壯大無人機產(chǎn)業(yè)規(guī)模，打造產(chǎn)學研相結(jié)合的大型無人機產(chǎn)業(yè)體系；同時開展大型無人機運營相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的研究與投入，對現(xiàn)有機場和新機場/航站樓進行基礎(chǔ)設(shè)施投資，以適應(yīng)未來大型無人機晝夜交通的急劇增長，考慮并解決運營過程中責任和保險問題。

（2）加強國際交流合作，開展相關(guān)法律法規(guī)研究。大型無人飛機市場的發(fā)展軌跡和發(fā)展速度取決于建立一個清晰的法規(guī)框架。我國應(yīng)積極采取行動，開展相關(guān)航空法律法規(guī)研究，積極與國際權(quán)威適航機構(gòu)溝通交流與合作，參與關(guān)于大型無人機使用與運營的法律法規(guī)制定，建立基于性能的國際共識標準。我們相信，隨著我國航空事業(yè)的快速發(fā)展，再加上強有力的監(jiān)管環(huán)境支撐，我國大型無人機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和社會效益，創(chuàng)造更多的就業(yè)機會，走在世界的前列。