“无人机已经不再是过去高端、高科技、昂贵的代名词,而是变成了各行各业的实用工具,也成为了大众消费市场的新宠。”2024年11月12日至17日,第十五届中国国际航空航天博览会在广东珠海举行。11月13日,在由凤凰卫视集团、珠海航展有限公司主办,凤凰网资讯、凤凰网公益承办的“2024与世界对话·中国航展论坛暨2024航天公益盛典”上,俄罗斯工程院外籍院士、青岛大学智能无人系统研究院院长李小光如是说。李院士表示,中国从无人机的设计、研发到组装和生产、批量交付能力,在国际上都处于引领位置。中国技术创新能力和产业化的配套能力都比较强,这在国际上具有很重要的优势。此外,中国的飞行控制技术,无论是开源的还是自主研发的,都能够满足无人机的需求。
李院士也指出,在芯片技术和人工智能AI技术方面,我们可能还落后于发达国家。现在新一代新兴技术通感一体化,包括空天地一体化的网络,基础设施虽然相对很多国家比较完善,但是和发达国家相比可能还存在差距,仍需要大力建设。特别是尖端的行业科技军事应用,需要继续努力发展。
以下是李小光院士发言实录:
主持人蔡紫:我想请教一下李院士,2023年,中国民用无人机产业规模达到1174.3亿元,同比增长32%,无人机为什么会有如此巨大的市场潜力?另外,智能无人机技术的发展对低空经济的推动作用主要体现在哪里?
李小光:无人机在各行各业的应用是大家有目共睹的,在地理测绘、巡逻巡检及安防方面具有非常广泛的应用,作业灵活、高效、精准,能够满足行业需求,同时在物流运输和救援方面具有不可替代的作用。在这种情况下,市场客户有迫切需求,而且是刚需。中国产业链发展得比较完善,某种程度上,民用无人机是中国引领世界潮流的,所以无人机已经不再是过去高端、高科技、昂贵的代名词,而是变成了各行各业的实用工具,也是大众消费级的新宠。在这种情况下,无人机市场爆发式增长,确实是非常符合逻辑的。智能无人机与传统行业结合,助力航空的转型升级,创造新的商业模式,提出新的需求。在构建现代化物流体系、提升智慧城市和数字化治理水平、优化低空空域资源管理等方面发挥了重要作用,为低空经济的健康、有序发展奠定了坚实基础。
我们知道新一代信息技术、人工智能无人机正在进入低空经济,这样就从单体智能化向网联化群体智能转型,从单一的行业作业向高度协同的作业发展,显著推动了低空经济的发展,为未来打造全空域智慧低空经济奠定了良好的基础。
主持人蔡紫:不仅仅是之前探讨的国际外太空的探索、航空航天的探索需要国际合作,低空经济也是可以有国际之间的合作。您在国际领域有非常多深厚的研究合作经验,能否请您分享一下,您认为中国无人机产业在技术输出和国际合作方面,优势和竞争力在哪里?
李小光:中国在民用和军事无人机方面已经在国际上起到引领作用,无人机产业公司非常多。据不完全统计,3万家以上应该有。民航局备案的无人机运营公司超过1.5万家,这是过去的统计数据,最近超过2万家都有可能。中国无人机从设计研发到组装生产、批量交付,在国际上还是引领的,技术创新能力、产业化配套能力也比较强,这在国际上具有很重要的优势。中国政府又把低空经济、无人机作为战略新兴产业引导推动,各地也制定了政策进行扶持,所以中国比较早地参与了国际无人机标准的制定,这些良性发展不光是刺激了中国客户的需求,国际客户也到中国采购,市场需求还是有相当广阔的增长空间的。目前中国在各个行业都有很多应用范例,包括农业领域、智能巡检、安防、智慧城市等等都有很多先例,给其他国家提供了良好的借鉴作用。中国的无人机创新性很强,产业链完善,成本价格低廉,具有很强的竞争力和吸引力。
主持人蔡紫:除了吸引力和竞争力,目前我们还有哪些不足?
李小光:这就涉及到国家科技前沿技术,中国的人工智能也在奋起直追,从过去的大模型到目前的智能装备,中国也是在往前走,但在芯片技术和人工智能AI技术方面,我们可能还落后于发达国家,芯片毕竟还是核心的东西。现在新一代新兴技术通感一体化,包括空天地一体化的网络,基础设施虽然相对很多国家比较完善,也还需要大力建设,和发达国家相比可能还存在差距,尤其是尖端的行业科技军事应用,还需要努力追赶。中国的飞行控制技术,无论是开源的还是自主研发的,都能够满足无人机的需求,中国在算法方面具有足够的智慧和足够的智力资源赶上,甚至超越。
主持人蔡紫:今天我们探讨低空经济,无人机肯定是主角,低空经济不仅仅是最近离我们越来越近的词汇,其实也是未来生活的一个深刻预见。四位嘉宾都提到无人机特别火,不是红海,而是血海,各种政策也在不断加码、加温、加热,这也导致很多人的担忧和警惕。就像刚才李院士说的,行业是否已经开始产生泡沫,几位业内人士怎么看待?
李小光:我也是很赞成郜总(郜春海)的意思,生物的发展不仅仅是进化,而是演化,在这个过程中可能有一些乱象,可能会让大家看不懂或者存在无序的情况。刚才李院士说的eVTOL这个事情,为什么是eVTOL?这个问题正好迎合现在的技术发展。
我想补充一下eVTOL的四旋翼历史脉络,从1909年法国人就研制出四旋翼的东西,但只飞了1.5米的高度,过了十多年,这个状态的飞行器又变成25米,40秒钟,再过了四十年,美国人的X19昙花一现。刚才说的技术成熟度1-9的过程中,这些年来通过手机技术实现微机电、电动机、单片机,导致eVTOL成为了一种可能,也是呼之欲出的过程。手机上锂电池不断发展,以前都是镍铬电池,锂离子的能量密度更高一些,所以就导致四旋翼飞机的存在。
我也一直在关注达索的发展,包括陆空两栖飞行汽车的事情。现在就是几个旋翼把飞机飞起来,未来可能会有一个新的东西。现在我们低空的飞行器还是以低速为主,不可能玩超音速飞行,仍然是低速的飞行,所以我们还是有可以学的东西。咱们可以看到鸟的羽毛和骨骼是很复杂的,但我们的飞机结构都是很规则的,一条长横走过来,一个宽板,为什么?当年我们的设计师都是靠手画,没有CATIA的时候都是手画出来的,但未来通过人工智能的生成式设计就会生成鸟的骨骼这样的东西。为什么需要这样的东西?可以充分利用空气学中的微流场,可能微流场的到来就会带来一些创新,我们设计的理念就会发生变化。现在谁还跟我说3D打印是未来工业的东西?现在我没有看到,因为比传统的CNC贵得多,但要是有微流场的设计这样的需求,3D打印就有可能,为了满足不同的需求就会有3D打印的存在。
以前飞行器行业几千号人在一个大厂房,好几个厂房的画图员,现在为什么有民间科学家制造无人机越来越容易?整个体系,包括整个CATIA体系,可能会让设计门槛降低,但有了设计门槛以后就会有更多的想法,我觉得这就是低空经济的魅力,要把所有人绑在这里去想一件事情。
主持人蔡紫:几位都觉得“没有泡沫,我们的行业非常光明”,李院士觉得呢?
李小光:目前无人机产业存在盲目跟风、同质化竞争的问题,高端的创新能力还不够。eVTOL也同样存在问题,大部分模式都是这样,四旋翼、六旋翼、八旋翼、十二旋翼、十六旋翼都有。就像刚才黄总(黄伟)说的,旋翼的效率跟蜻蜓微颤动的翅膀相比都有问题。我认为不能盲目跟风,还是要讲究科学的机理、原理,搞点创新,这样才能用小的、合理的资本创出未来的前景。我在美国待了20年,马斯克把火箭变成重复使用的载具,这就是一种创新。研究火箭技术者众,但为什么到今天只有马斯克做到了?创新的、颠覆性的科技是引领,盲目跟风存在泡沫甚至浪费的情况。我不否定低空经济和eVTOL的发展前景,但eVTOL的进步来自于电池技术等的发展,我更看好颠覆性科技。
听众:我是中山大学航空航天学院的研究生,团队其实也在做eVTOL的飞行器设计。刚才谈到目前eVTOL存在一些问题,包括多旋翼、复合翼、倾转旋翼,对于这些类型的关键技术或者核心技术,请问您是怎么看的?下一代eVTOL飞行器应该往哪个方向发展?高校可能更加关注关键技术和飞行器的研发。
李小光:我不太同意核心关键技术这个词,做工程的话,除非是完全做学术的,那就会去想关键技术和核心技术,但我认为从做工程的角度,最好是去考虑怎么求新求变。因为做工程相当于做一盘菜,能用上好的肉料或者菜料,但是放了不好的佐料,可能就整个毁掉了。eVTOL包括复合翼、四旋翼和倾转旋翼都在赌一个事情,就是在赌能源密度的问题,这不是这个行业能够解决的,而是另外一个行业需要解决的问题。咱们可以考虑去做佐料,包括怎样控制,怎样通过无界面的指控。现在操作都很复杂,手机拿出来APP打开有些很复杂的设置,能不能通过无界面的方式,比如语音控制,因为这样上手的速度更快,真正的操作员可能会在另外一个地方,不是完全像现在的遥感方式,而是介入一些应急操作。
比如可能我告诉它去哪个地方,到时候什么地方需要拍照、广州小蛮腰在哪里等等,我觉得这一块会有一些很有意思的东西。
此外,现在eVTOL运行的过程中有些天气的问题,飞控怎么去做?天气本身是一个很复杂的东西,自然界就是很复杂的,飞行就是靠天吃饭,怎么能够让你的飞行控制更加鲁棒(编者注:计算机等领域的名词,指在异常和危险情况下系统生存的能力)。
eVTOL不是什么新鲜的东西,垂直起降电动飞行器,只是把动力系统换了。目前eVTOL有三大件,过去的飞行器有飞控、结构、整体,包括地面控制系统都存在。三大件就是电机、电池、电条和电控,目前主要存在的短板就是能源密度不够。刚才黄总也说颠覆不在这个行业,而在其它行业,就是动力系统。航空就是一代动力一代产品,动力决定了产品性能。eVTOL如果死磕这个东西可能要四十年,也有可能是十年,我不太知道,因为诺贝尔获得者,美国98岁的飞行员教授说,希望有生之年能看到超级电池,是目前能量密度的两三倍以上。马斯克也说电池密度翻1倍、2倍他也可以做出eVTOL。我觉得eVTOL目前存在的最大问题不在于行业,而在于行业之外的电池能量密度,可能不一定是锂电池、刀片电池、固态电池,氢动力电池都有可能。
刚才说到eVTOL有几种款式,多旋翼、四旋翼、倾转旋翼机、混合旋翼机(固定翼+垂直起降旋翼),但还有一款直升机,就是单旋翼或者双旋翼。现在主打的是双旋翼,这样就很好,双发的,双旋翼的,1.5吨至15吨都可以做出来,这样就适配成功了。
飞行器本身的设计不单纯取决于电动和电池,而是取决于整个系统工程,搞航运的一定要学习系统工程。刚才王总(王刚)谈的是CATIA,现在已经变成高端的设计工具,不懂全生命周期的话,产品一定没有出路。有需求是对的,但下一步走不好也不行。eVTOL的成功除了需求导引以外,选型不能离开航空器其它的一些系统,包括空气动力学、升力系统,要是搞不明白,多旋翼效率很低,需要综合旋翼机和固定翼飞机的优点,可能造成产品的复杂性。美军这么强大的后勤保障体系都是这样。作为学生应该先做多旋翼练手,经典的直升机模式,混合翼我也并不太看好,你可以做,因为中国机场跟美国、欧洲比不了,记住一句话,条条大路通罗马,不是在于什么路径,而是在于人,人强了,事情就做成了。
听众:我也是来自中山大学航空航天的研究生,这次航展上也出现了很多低空经济的产物,我们课题组目前是在做空海跨界的两栖无人机,采用纵列式双旋翼的形式,现在技术创新还是低空经济发展的核心驱动力,空域、海域、设备巡检、空中物流和出行等等方面还有哪些关键技术的突破值得我们期待?
李小光:方向没有问题,关键的技术涵盖飞控、网络化的智能无人系统。抛开传统的航空器来讲,飞控肯定是无人机系统中的第一大核心技术。无人机智能化飞控系统非常关键,不要盲目认为无人机是无人的,是有人的,只是人在地下,无人机的背后一定有人,这里的地面操作控制系统还是非常关键。如果只打造一个可视化的3公里、5公里的飞机本体,就像大疆小飞机那样的航模肯定是不行的。结构的轻量化、新的动力系统的考虑,可能是有各种管理的要求,包括噪声污染等等一系列要求,再加上整体的集成,这些都需要有核心技术。