垂直起降固定翼无人机行业深度研究报告
来源:AUVSC
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作者:东方证券
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发布时间: 2021-03-15
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垂直起降固定翼飞行器凭借独特的构型，是近年来无人机乃至有人机领域最具活力的细分赛道之一......
除了关键部件已实现国产化之外，产能方面也有大幅提升，脉动生产线可年产 200 架彩虹无人机。不同于固定站位的传统生产线，脉动生产线是一种不间断快速流动的自动化生产线，是目前航空制 造中效率最高的总装生产线，能保障现代战机的批量生产交付。2020 年 1 月，由中国彩虹无人机 科技公司新建设的彩虹无人机脉动生产线首次亮相。该条彩虹无人机生产线总体设置了 6 个站位， 每个站位都对应着细致精准的工序内容。6 个站位之间的联系是通过一条导轨，如此脉动生产线不 仅有着传统站位的装配特征，也可以实现装备生产的快速流动性。彩虹无人机科技除了这条位于浙 江台州的脉动生产线，在河北固安同样建有多条脉动生产线，所有脉动生产线一年彩虹-4、彩虹-5 的合计产量可以保持在 200 架左右。
同时，我国军用无人机也备受国际市场青睐，市场份额仅次于美国，翼龙系列为出口主力机型。2000-2019 年，全球无人机共出口 1609 架。2000-2004 年，全球无人机出口年均仅 33 架；而 2005- 2019 年，全球无人机出口数量显著提升，年均高达 97 架。按出口国家分，2010-2019 年美国共出 口 474 架无人机，占据全球无人机 48.0%的出口市场。我国紧随其后，以 25.3%的市场份额居于 全球第二。从机型看，翼龙系列无人机为我国出口主力机型，占比高达 64%；彩虹系列无人机占 比 28%，仅次于翼龙系列。
无人机生产线跨出国门，占据中东无人机的主要市场。2017 年 3 月，沙特阿拉伯引进彩虹无人机 生产线，引进的“彩虹-4”配备了卫星通信天线，挂载的武器主要是 AR-1 激光制导近程空对地导 弹以及 FT-9 制导炸弹。在此前，“彩虹”无人机生产线已经出口到了巴基斯坦和缅甸。目前，中 国以翼龙与彩虹为代表的企业已经占据了中东无人机的主要市场。按照出口国分，2010-2019 年沙 特阿拉伯、埃及、阿拉伯联合酋长国合计购买了我国 68%的出口无人机。 2.3 未来：垂直起降（VTOL）是无人机的发展趋势之一 2.3.1 垂直起降——美军十大未来关键装备之首 因不受起降场地限制，能适应航海、山地等复杂地形环境，美国将垂直起降飞行器列为美军十大未 来关键装备之首。垂直起降固定翼无人机主要有两条技术路线。1）倾转旋翼无人机：通过旋转发 动机方向分别提供垂直起降和前飞两个阶段所需的升力和推力，代表型号有美国 V-22 鱼鹰的舰载 无人机版“鹰眼”和我国的彩虹-10 等。2）旋翼固定翼复合式：采取两套动力系统，旋翼提供垂直 升力，固定翼模式下由推进发动机提供动力，代表型号有纵横股份“CW 大鹏”系列，彩虹 CH804D 等。 电推进系统可替代复杂机械传动组件，优化倾转旋翼构型。倾转旋翼构型能够在确保良好垂直起降 性能的前提下提高平飞效率，从而兼顾垂直起降能力与巡航经济性，相较于旋翼构型能够大幅提升 航程。倾转旋翼技术的研发与应用已有数十年历史，V-22 等型号已经在特种作战等场景下获得了 广泛应用，但采用传统动力系统的倾转旋翼机，其发动机功率输出机构与旋翼之间需要极为复杂的 机械传动组件，显著增加了平台复杂性和重量，对可靠性带来了一定影响。电推进系统的应用有效 规避了上述风险，电机可直接安置于倾转翼组件处，通过线缆传输电能驱动电机，无需动力传动组 件，大幅降低了机械结构的复杂度，其维护特性能够得到保证。 相较于倾转旋翼构型，旋翼固定翼混合构型简化了结构，避免了倾转部件的影响。旋翼固定翼复合 无人机在两侧机翼中部的前后方各设置一个定距螺旋桨，提供垂直起降所需升力，机身尾部设置一 个推进螺旋桨，提供平飞巡航阶段的推力。在平飞巡航阶段，机翼位置的 4 个螺旋桨将停转并固定 在最小阻力位置，从而降低平飞阶段的阻力。混合构型在兼顾了多旋翼飞行器的垂直起降性能与固 定翼飞行器的平飞高效特性，相较于倾转旋翼构型，混合构型结构简单、无倾转部件。其次，固定 翼与旋翼结构并存实际是一种妥协，两者会互相影响，一方面结构质量大，另一方面效率受限，在 垂直起降阶段，大面积的机翼会增大起降阻力；在平飞阶段，旋翼会增大阻力。为了平衡这种影响， 可以在平飞阶段停转螺旋桨并固定位置。
2.3.2“敏捷至上”项目——2020 美军极力推进 eVTOL 军事化
