LPR Solutions-Future Trend-DRONE-Ehang 184 Human carrying Drone
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提起無人機，就會想到多旋翼飛行器；提起多旋翼飛行器，就會想到航拍。——這已經成為了無人機行業的一個「怪圈」。
在我看來，這實際上只是無人機發展到一個「瓶頸」的標誌。
雖然我確定自己沒有在「危言聳聽」，但肯定還有人並不這樣認為。沒問題，我們還有閱讀一篇文章所需的時間進行「討論」。
（本文共 5481 字，且文中內容僅代表個人觀點。）
一、消費級無人機的「盛世」之下，是工業無人機的缺位
圖片來自 Youtube
根據前瞻產業研究院製作的相關報告，2015 年中國無人機市場總體規模約為 67 億元人民幣，同比增長 48%，約佔全球市場規模的 15%。
從 2013 年到 2015 年間，全球民用無人機的銷量，依次為 15 萬、37.8 萬、57 萬架，其中更為關鍵數據，是專業級無人機的數量，達到了消費級無人機的兩倍左右。
而根據艾瑞咨詢今年 5 月中旬製作的《2016 年中國無人機行業研究報告簡版》，2025 年中國民用無人機細分領域市場規模的佈局中，仍然以「航拍及娛樂」為主，佔據的總比例將達到 40% 左右。
但在這張未來市場機會圖中，卻不見「物流」這一極具潛力的方向的存在。艾瑞咨詢也在其報告中的細分領域，分析中寫出了原因：
目前多旋翼無人機負載較差，不適應物流行業應用，同時各國在低空域管制嚴格，政策前景尚不明朗，因此物流領域應用，還無法規模化應用。
另外在航拍及娛樂之外的無人機市場，實際上有著很多相同的要求，其中最為關鍵的就是續航時間長、載重能力強。而這恰恰是現在多旋翼無人機，所無法做到的事情。
而基於多旋翼無人機，乃至現在的消費級無人機去預測未來，這很明顯是一個誤導。
二、為什麼無人機會進入「多旋翼時代」？
「頭頂」四個螺旋槳，嗡嗡作響，能夠像「釘子」一樣停留在空中，還能拍出從沒見過的壯觀畫面——這也許就是絕大多數人對於無人機的印象。
但這些真的能代表「無人機」麼？
爱范儿的主筆兼資深無人機大神 Odin 就曾在其文章《無人機呀無人機，你為什麼要叫無人機？》中提到了美國聯邦航空管理局（FAA）對於無人機的定義：
一種不需要人類從內裡直接介入的飛行器……這種操作包括現代飛行器、綁住了的氣球、風箏、業餘級火箭、以及無人而自由的氣球。
而我們現在最常見的無人機，又應該如何歸類呢？標準來說，他們都屬於多旋翼飛行器。那為什麼這種構型能夠大放光彩呢？
兩個字，簡單。
在理論環境中，多旋翼只需控制每個軸的轉速，就能夠完成一系列動作（更多理論內容詳見百度文庫資料）。
這樣一來，多旋翼飛行器就無需設計其他飛行器上，用來控制飛行姿態的活動部件和機械結構（直升機的旋翼傾斜機構、固定翼的各種舵面和襟翼）。雖然看似簡單，但背後同樣也有一個必須先完成的前提：如何對多個螺旋槳進行精準的控制。
這也是為什麼早在 1960 年前後，美國軍方就進行了多旋翼飛行器的試驗，但因為內燃發動機作為動力，四軸的動力傳輸，以及如何同時控制多旋翼的發動機狀態，一直沒能解決。
這個問題在電池、電機和飛控（無人機飛行控制的大腦）技術逐步提升之後，才得以解決。結果，在 2010 年，我們終於看到了 Parrot 帶來的 AR.Drone，也預示著以四軸為主多旋翼無人機，真正浪潮的來臨。
其後就是產業和資本的雙重力量，越來越多的無人機廠家浮現，多旋翼無人機也愈發呈現多樣化。雖然絕大部分型號，依舊以航拍為主要功能，但也衍生出了農保、訓查、運輸、近距自拍等多種用途。但真正能夠投入商業運行，並且獲得收益的實屬鳳毛麟角。
1、所以多旋翼無人機優勢在哪裡？
正如我們上文提到的那樣，多旋翼無人機擁有相對較高的穩定性，而且對於起飛場地也沒有什麼要求，還讓很多新手快速掌握入門。
這些特性，在與無人機所必須的影像技術相結合之後，就演變出了多旋翼無人機最大的用途：航拍。
結合多旋翼的穩定能力，再加上 2 軸甚至以上雲台的配合，多旋翼無人機能夠拍攝出非常平穩的畫面。同時又因為多旋翼無人機，實際上提供了一個，人類平時無法輕易觸及的視角（直升機可以代替的只佔一小部分），讓無人機的成像功能愈發重要。
在無人機本體和成像功能之上，隨著應用場景的不同，自然也就衍生出了各種各樣的終端產品，但是在本質上他們並無差別。
作為理論上非常簡單的一個結構，多旋翼無人機升空的動力，完全來自多個螺旋槳，帶動氣流之後的反作用力。哪怕是在水平行進，也只是將機身傾斜一定角度，在水平方向上產生一個推進的力量。
同時多旋翼的結構，也讓飛行器能夠直接從各種平面起飛，讓起飛場地的限制降到最低。
另外一方面，多旋翼飛行器具備極強的「懸停」能力，多個螺旋槳能夠不斷進行調整，讓機身在空中保持穩定。這對於很多並不掌握飛行器，操縱經驗的新手來說相當重要：不會飛、害怕，直接放手就是，反正無人機也不會因為放開遙控，就直接掉下來。
2、說完了優勢，我們再來看看多旋翼無人機的劣勢
排在首位的就是續航問題，這一點的根源，就在無人機多螺旋槳的工作方式。而我們一般常見的飛機（固定翼、直升機均在內），實際上都是利用的翼面上下氣流速度差，所產生的壓強差來提供升力。對於他們來說，動力就應該全部放在前進的速度上。只要飛得足夠快，就能擁有足夠的升力。
而多旋翼無人機，都是依靠螺旋槳帶動空氣之後，產生的反作用力留空，需要時刻提供垂直方向升力這個要求，消耗了多旋翼無人機相當多的電量，也讓其一直無法達到較遠的航程。
第二個是運載能力，多旋翼無人機的運載能力，都只能達到接近多旋翼推力的水平，相比之下利用翼面升力的固定翼飛機，完全能夠實現十數倍於自身推力（美國 C-17 運輸機的推力和最大起飛重量分別為 18 噸、285 噸）。
看到這裡你也許已經發現，以多旋翼無人機為主體的無人機市場，之所以會出現開篇中的「怪圈」，並不是因為企業自身、以及市場需求的選擇，而是多旋翼無人機先天所具有的「無形枷鎖」。
而想要破解這道「枷鎖」，需要電池和電機技術翻倍，甚至以上的性能提升，而這在中短期內明顯是不可能的。
二、既然不是多旋翼，無人機下一波「革新」應該是啥樣？
既然多旋翼飛行器的路子，已經來到了瓶頸，那麼順其自然的，就是飛行器基礎構型的改變。參考目前「大飛機」的情況，我們基本可以將他們劃分為三種：固定翼、直升機、混合式。
- ‧固定翼：載重大、續航長、速度快、高度高、飛行效率最高、擁有最遠的航程；但是需要起飛需要條件，達到一定初速度或者較長起飛場地；並且他們理論上無法「懸停」。‧直升機：載重和續航比多旋翼無人機略大，同樣能夠在大部分場地實現垂直起降；但是旋翼的控制機構相對複雜，故障率高。‧混合式：通過巧妙的融合，將固定翼、直升機、甚至是多旋翼飛行器的特點結合到一起。
有趣的是，在大家還在「圍觀」多旋翼無人機市場的時候，幾大網路巨頭卻將目光不約而同的投向了更加「未來」的無人機。
1、Google Project Wing
結構佈局：多旋翼 + 固定翼（飛翼佈局）
Project Wing 是 Google 秘密實驗室 Google X 所開發的項目之一，後者還曾開發過數個具備「顛覆性」的創新與發明：其中包括 Google Glass、Google 無人車等。這也間接為 Project Wing 打下了基礎。
第一眼看到 Project Wing，你就能發現它與普通多旋翼無人機的不同之處：整個機體採用飛翼佈局、非正方 X 型的四軸佈局。而這樣佈局的目的也非常明顯：讓 Project Wing 同時擁有垂直起飛，和高航程兩種特性。
垂直起飛的時候，利用與普通四軸無人機一樣的原理起飛，之後再在空中通過二次水平加速（變換過程仍不清楚），最終改成平飛狀態。再之後就能夠充分利用整體機身的飛翼造型獲得升力。因為升力面積巨大，所以在合適的速度下， Project Wing 就將擁有遠超一般無人機的續航能力。
在到達目的地上空之後，Project Wing 就會從平飛狀態再次轉換為懸停狀態，並且通過釋放繩索將物品送到地面（這一步看起來似乎有點雞肋。）
運送的包裹由繩子與機體連接，飛行至目的地時繩子會鬆開並放下將包裹，在拋下包裹時，連接包裹的「Egg」裝置可以探測到物品與地面的距離，並自動減緩包裹下降速度到 2 米/秒，從 Google 公佈的影片看，包裹墜地的一瞬間甚至沒有揚塵。Google 的這種無人機機身重量不超過 19 磅，最大負荷重量為 22 磅，這意味著它無法攜帶 Xbox 遊戲主機。
除此之外 Project Wing 的宣傳影片中，也沒有詳細的「垂直轉平飛」、「平飛轉垂直」的經過。它將如何解決降落時，較大迎風面帶來的控制問題，同樣值得關注。
就在今年 8 月 3 日，FAA 批准了 Project Wing 的實測計劃，並且將在 FAA 管制的 6 個無人機，測試地點中的一個進行測試。
2、Facebook Aquila
結構佈局：飛翼（滑翔翼）佈局+四下掛發動機
圖片來自：The Verge
上個月正式試飛的 Aquila 是 Facebook Connectivity Lab 的傑作。它的商業化目標，也與普通無人機有所不同：為世界 16 億無法上網的人，提供廉價的網路接入。
圖片來自：The Verge
在再三權衡了地面基站、無人機、低軌衛星、高軌（地球同步軌道）衛星的覆蓋範圍和成本差距之後，Facebook 決定採用無線光通信+無人機的解決方案。
圖片來自：The Verge
為了實現「連續飛行三個月」的目標，Aquila 採用了最大效率，利用空氣升力的滑翔機造型（展弦比盡可能大：機翼非常長，但是很「窄」）。同時還在機翼上方，全部覆蓋了太陽能電池。白天利用太陽能充電，晚上利用儲備的電能繼續飛行。
這種方案由於要追求極限的留空時間，需要在其他方面做非常多的犧牲（起降性能、操縱的靈敏度等等），這也將其限制了在高空的通信、監視、繪圖等應用之上。
3、Amazon Prime Air（最新版）
結構佈局：旋翼機（多旋翼+水平推進動力）
首先需要區分清楚的是 Prime Air ，實際上有著兩代產品，第一代產品，就是在尋常四軸無人機的基礎上，再增加了四個軸，最終形成了每邊兩個軸的正方形結構。而貨物就被直接裝在標準的小盒子裡，然後掛在無人機下方運輸。
很快，Amazon 自己應該也意識到了，多旋翼並不是出路，於是在去年年底拿出了全新一代 Prime Air 無人機。這一回他們採用的是一個在航空業中，都相當少見的結構佈局——旋翼機。
在普通四旋翼（每個旋翼位由兩個螺旋槳組合，目的在於提升升力）無人機的基礎上，增加了一個水平軸向的螺旋槳，同時機身前後，還佈置有多個橫向和竪向機翼，用以在飛行過程中提供升力和控制力。
這種結構的好處，是兩個方向上的旋翼各司其職，分別提供升力和推進力，這樣一來機身可以一直保持水平狀態。同時還能獲得相對較快的水平飛行速度，水平方向上的機翼，還能在飛行時提供額外的升力。
但 Prime Air 的缺點也相當明顯，複雜的整體結構，佔據了寶貴的載重能力（死重過大），同時升力依舊利用多旋翼提供，直接影響了其貨物的重量限制。
4、總結
看完 3 個網路巨頭的例子，不難發現他們的無人機，同樣是千差萬別，唯一的共同點是在於他們都在嘗試跳出「多旋翼」的圈子，利用更加適合的結構佈局，來完成自己的目標。
這也算從一個側面說明，多旋翼無人機目前所面臨的「瓶頸」。
三、無人機變革，同樣是無人機產業的變革
無人機之所以能夠如此迅速發展，自然也與產業有「千絲萬縷」的關係。
之前多旋翼時代無人機的關鍵技術之一——飛控，也被稱作無人機的「大腦」。實際上是能夠直接向開源飛控平台購買的，而成本僅有幾百元。硬體方面同樣是如此，各種配件隨處可得：機身結構、電機、飛控、電調、電池等等都不是問題。
這也讓多旋翼無人機逐漸地，走向了華強北的「山寨手機」之路。雖然廠家越來越多，產品越來越多，卻仍無法撼動大疆的統治地位。
這也與大疆自身極其深厚的技術累積，和數據累積有關係，完整的產業鏈生產研發能力+龐大數據累積改進，得出的飛控水準，讓大疆目前的確沒有對手。
面對在多旋翼市場佔據統治地位的大疆，其他廠商採取的策略通常是「田忌賽馬」：既然航拍機大疆做了，那我們就做農林；大疆開始做農林了？我們就開始做小型無人機吧；假如有一天大疆又開始做小型無人機，那麼其他廠商又該換什麼路呢？
而其他結構佈局不失為一次機遇，雖然同為無人機，但實際的技術需求並不同。電池動力部件能夠使用、核心的控制晶片也能通用，但是整體的氣動佈局，以及對飛控提出的需求，是數倍於當下的多旋翼無人機的。
這對於無人機企業來說，必將是更大的挑戰，單是整機氣動佈局設計，估計就會難倒一大批由「玩具廠」，變身而來「偽無人機廠商」。也有業內人士曾告訴小編，實際大疆一直也有在「搜刮」各種種類無人機人才。目的同樣是為「未來」鋪路。
在踏出多旋翼這個「安全區」之後，原來「背靠中上游、各種配件拿過來裝一裝，然後就去調試」的模式走到盡頭，同時將拉大各家企業，在多旋翼時代並不明顯的技術差距。
但需要說明的是，其他類型無人機的興起，不代表著多旋翼無人機的「死亡」。在很多特定場景下，多旋翼的優勢永遠存在。
四、被視為難關的政策需要被「挑戰」
圖片來自 Drone-drone
最後，我們來談談政策。中國作為全球最嚴格的空域管理國家之一，相應規章制度，的確會極大影響無人機的應用。
今年 1 月，中國民用航空總局發佈了《輕小無人機運行規定（試行）》，雖然已經將 1.5 到 116 千克的無人機囊括在內，但是規定中對於無人機的具體使用規範，依舊沒有確定。而大家翹首以待的無人機適航標準，目前仍未見到發佈的跡象。
但總體來說，這個試行規定，實際上針對的還是多旋翼無人機，對其他結構佈局的無人機，並不完全適用。
「充分利用空域，開發空間資源」始終是一個大趨勢，但在相應的無人機製造出來，並且展示出其性能範圍之前，政策肯定無法落地。
反過來這些新的無人機，也要跟空管當局不斷交流，不斷依據政策進行調整，最終實現無人機與其他航空器的「和平共處」。
與其因為政策複雜而「因噎廢食」，倒不如先把無人機造出來，在探明性能的前提下，共同著手制訂管理方法。
總結
短短的今年間，無人機市場就刷出了一波「幾何倍數增長」，提供「全新視角」這一能力，也在人類的探索下，不斷拓展出更多的應用。
但這僅僅是個開頭，在努力開發完多旋翼無人機的市場之後，更多種類無人機的引入，還將進一步釋放無人機的能力，用飛行的力量為人類帶來更多實惠。
說不好哪天隨便一抬頭，你就會看到無人機大軍的身影。
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