（原標(biāo)題：【深度】對(duì)于“無人機(jī)”的下一波革新，我們應(yīng)該期待些什么？）
提起無人機(jī)，就會(huì)想到多旋翼飛行器；提起多旋翼飛行器，就會(huì)想到航拍。——這已經(jīng)成為了無人機(jī)行業(yè)的一個(gè)“怪圈”。
在我看來，這實(shí)際上只是無人機(jī)發(fā)展到一個(gè)“瓶頸”的標(biāo)志。
雖然我確定自己沒有在“危言聳聽”，但肯定還有人并不這樣認(rèn)為。沒問題，我們還有閱讀一篇文章所需的時(shí)間進(jìn)行“討論”。
（本文共5481字，且文中內(nèi)容僅代表個(gè)人觀點(diǎn)。）
一、消費(fèi)級(jí)無人機(jī)的“盛世”之下，是工業(yè)無人機(jī)的缺位
圖片來自 Youtube
根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院制作的相關(guān)報(bào)告，2015年中國(guó)無人機(jī)市場(chǎng)總體規(guī)模約為67億元人民幣，同比增長(zhǎng)48%，約占全球市場(chǎng)規(guī)模的15%。
從 2013年到 2015 年間，全球民用無人機(jī)的銷量依次為 15 萬、37.8 萬、57 萬架，其中更為關(guān)鍵數(shù)據(jù)是是專業(yè)級(jí)無人機(jī)的數(shù)量達(dá)到了消費(fèi)級(jí)無人機(jī)的兩倍左右。
而根據(jù)艾瑞咨詢今年 5 月中旬制作的《2016 年中國(guó)無人機(jī)行業(yè)研究報(bào)告簡(jiǎn)版》，2025 年中國(guó)民用無人機(jī)細(xì)分領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模的布局中仍然以“航拍及娛樂”為主，占據(jù)的總比例將達(dá)到 40% 左右。
但在這張未來市場(chǎng)蛋糕圖中，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(bào)告中的細(xì)分領(lǐng)域分析中寫出了原因：
目前多旋翼無人機(jī)負(fù)載較差，不適應(yīng)物流行業(yè)應(yīng)用，同時(shí)各國(guó)在低空域管制嚴(yán)格，政策前景尚不明朗，因此物流領(lǐng)域應(yīng)用還無法規(guī)?；瘧?yīng)用。
另外在航拍及娛樂之外的無人機(jī)市場(chǎng)實(shí)際上有著很多相同的要求，其中最為關(guān)鍵的就是續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、載重能力強(qiáng)。而這恰恰是現(xiàn)在多旋翼無人機(jī)所無法做到的事情。
而基于多旋翼無人機(jī)，乃至現(xiàn)在的消費(fèi)級(jí)無人機(jī)去預(yù)測(cè)未來，這很明顯是一個(gè)誤區(qū)。
二、為什么無人機(jī)會(huì)進(jìn)入“多旋翼時(shí)代”？
圖片來自 Capturethemomentum
“頭頂”四個(gè)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(shù)人對(duì)于無人機(jī)的印象。
但這些真的能代表“無人機(jī)”么？
愛范兒主筆兼資深無人機(jī)大神 Odin 就曾在其文章《無人機(jī)呀無人機(jī)，你為什么要叫無人機(jī)？》中提到了美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）對(duì)于無人機(jī)的定義：
一種不需要人類從內(nèi)里直接介入的飛行器……這種操作包括現(xiàn)代飛行器、綁住了的氣球、風(fēng)箏、業(yè)馀級(jí)火箭、以及無人而自由的氣球。
而我們現(xiàn)在最常見的無人機(jī)又應(yīng)該如何歸類呢？標(biāo)準(zhǔn)來說，他們都屬于多旋翼飛行器。那為什么這種構(gòu)型能夠大放光彩呢？
兩個(gè)字，簡(jiǎn)單。
圖片來自 百度文庫
在理論環(huán)境中，多旋翼只需控制每個(gè)軸的轉(zhuǎn)速就能夠完成一系列動(dòng)作（更多理論內(nèi)容詳見百度文庫資料）。
這樣一來，多旋翼飛行器就無需設(shè)計(jì)其他飛行器上用來控制飛行姿態(tài)的活動(dòng)部件和機(jī)械結(jié)構(gòu)（直升機(jī)的旋翼傾斜機(jī)構(gòu)、固定翼的各種舵面和襟翼）。雖然看似簡(jiǎn)單，但背后同樣也有一個(gè)必須先完成的前提：如何對(duì)多個(gè)螺旋槳進(jìn)行精準(zhǔn)的控制。
圖片來自 Uol
這也是為什么早在 1960 年前后，美國(guó)軍方就進(jìn)行了多旋翼飛行器的試驗(yàn)，但因?yàn)閮?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，四軸的動(dòng)力傳輸以及如何同時(shí)控制多旋翼的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)一直沒能解決。
這個(gè)問題在電池、電機(jī)和飛控（無人機(jī)飛行控制的大腦）技術(shù)逐步提升之后才得以解決。結(jié)果，在 2010 年，我們終于看到了 Parrot 帶來的 AR.Drone，也預(yù)示著以四軸為主多旋翼無人機(jī)真正浪潮的來臨。
圖片來自 Windowscentral
其后就是產(chǎn)業(yè)和資本的雙重力量，越來越多的無人機(jī)廠家浮現(xiàn)，多旋翼無人機(jī)也愈發(fā)呈現(xiàn)多樣化。雖然絕大部分型號(hào)依舊以航拍為主要功能，但也衍生出了農(nóng)保、訓(xùn)查、運(yùn)輸、近距自拍等多種用途。但真正能夠投入商業(yè)運(yùn)行，并且獲得收益的實(shí)屬鳳毛麟角。
1、所以多旋翼無人機(jī)優(yōu)勢(shì)在哪里？
圖片來自 大疆
正如我們上文提到的那樣，多旋翼無人機(jī)擁有相對(duì)較高的穩(wěn)定性，而且對(duì)于起飛場(chǎng)地也沒有什么要求，還讓很多新手快速掌握入門。這些特性，在與無人機(jī)所必須的視頻技術(shù)相結(jié)合之后，就演變出了多旋翼無人機(jī)最大的用途：航拍。
結(jié)合多旋翼的穩(wěn)定能力，再加上 2 軸甚至以上云臺(tái)的配合，多旋翼無人機(jī)能夠拍攝出非常平穩(wěn)的畫面。同時(shí)又因?yàn)槎嘈頍o人機(jī)實(shí)際上提供了一個(gè)人類平時(shí)無法輕易觸及的視角（直升機(jī)可以代替的只占一小部分），讓無人機(jī)的成像功能愈發(fā)重要。
在無人機(jī)本體和成像功能之上，隨著應(yīng)用場(chǎng)景的不同自然也就衍生出了各種各樣的終端產(chǎn)品，但是在本質(zhì)上他們并無差別。
作為理論上非常簡(jiǎn)單的一個(gè)結(jié)構(gòu)，多旋翼無人機(jī)升空的動(dòng)力完全來自多個(gè)螺旋槳帶動(dòng)氣流之后的反作用力。哪怕是在水平行進(jìn)，也只是將機(jī)身傾斜一定角度，在水平方向上產(chǎn)生一個(gè)推進(jìn)的力量。
同時(shí)多旋翼的結(jié)構(gòu)也讓飛行器能夠直接從各種平面起飛，讓起飛場(chǎng)地的限制降到最低。
另外一方面，多旋翼飛行器具備極強(qiáng)的“懸停”能力，多個(gè)螺旋槳能夠不斷進(jìn)行調(diào)整，讓機(jī)身在空中保持穩(wěn)定。這對(duì)于很多并不掌握飛行器操縱經(jīng)驗(yàn)的新手來說相當(dāng)重要：不會(huì)飛、害怕，直接放手就是，反正無人機(jī)也不會(huì)因?yàn)榉砰_遙控就直接掉下來。
2、說完了優(yōu)勢(shì)，我們?cè)賮砜纯炊嘈頍o人機(jī)的劣勢(shì)
圖片來自 Harmonyfwbchurch
排在首位的就是續(xù)航問題，這一點(diǎn)的根源就在無人機(jī)多螺旋槳的工作方式。而我們一般常見的飛機(jī)（固定翼、直升機(jī)均在內(nèi)）實(shí)際上都是利用的翼面上下氣流速度差所產(chǎn)生的壓強(qiáng)差來提供升力。對(duì)于他們來說，動(dòng)力就應(yīng)該全部放在前進(jìn)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(jī)都是依靠螺旋槳帶動(dòng)空氣之后產(chǎn)生的反作用力留空，需要時(shí)刻提供垂直方向升力這個(gè)要求消耗了多旋翼無人機(jī)相當(dāng)多的電量，也讓其一直無法達(dá)到較遠(yuǎn)的航程。
圖片來自 波音
第二個(gè)是運(yùn)載能力，多旋翼無人機(jī)的運(yùn)載能力都只能達(dá)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(jī)完全能夠?qū)崿F(xiàn)十?dāng)?shù)倍于自身推力（美國(guó) C-17 運(yùn)輸機(jī)的推力和最大起飛重量分別為 18 噸、285 噸）。
看到這里你也許已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以多旋翼無人機(jī)為主體的無人機(jī)市場(chǎng)之所以會(huì)出現(xiàn)開篇中的“怪圈”，并不是因?yàn)槠髽I(yè)自身、以及市場(chǎng)需求的選擇，而是多旋翼無人機(jī)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(jī)技術(shù)翻倍甚至以上的性能提升，而這在中短期內(nèi)明顯是不可能的。
二、既然不是多旋翼，無人機(jī)下一波“革新”應(yīng)該是啥樣？
既然多旋翼飛行器的路子已經(jīng)來到了瓶頸，那么順其自然的就是飛行器基礎(chǔ)構(gòu)型的改變。參考目前“大飛機(jī)”的情況，我們基本可以將他們劃分為三種：固定翼、直升機(jī)、混合式。
固定翼：載重大、續(xù)航長(zhǎng)、速度快、高度高、飛行效率最高、擁有最遠(yuǎn)的航程；但是需要起飛需要條件，達(dá)到一定初速度或者較長(zhǎng)起飛場(chǎng)地；并且他們理論上無法“懸停”。
直升機(jī)：載重和續(xù)航比多旋翼無人機(jī)略大，同樣能夠在大部分場(chǎng)地實(shí)現(xiàn)垂直起降；但是旋翼的控制機(jī)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，故障率高。
混合式：通過巧妙的融合，將固定翼、直升機(jī)、甚至是多旋翼飛行器的特點(diǎn)結(jié)合到一起。
有趣的是，在大家還在“圍觀”多旋翼無人機(jī)市場(chǎng)的時(shí)候，幾大互聯(lián)網(wǎng)巨頭卻將目光不約而同的投向了更加“未來”的無人機(jī)。
1、Google Project Wing
結(jié)構(gòu)布局：多旋翼 + 固定翼（飛翼布局）
圖片來自 Droneuniversities
Project Wing 是 Google 秘密實(shí)驗(yàn)室 Google X 所開發(fā)的項(xiàng)目之一，后者還曾開發(fā)過數(shù)個(gè)具備“顛覆性”的創(chuàng)新與發(fā)明：其中包括 Google Glass、Google 無人車等。這也間接為 Project Wing 打下了基礎(chǔ)。
第一眼看到 Project Wing，你就能發(fā)現(xiàn)它與普通多旋翼無人機(jī)的不同之處：整個(gè)機(jī)體采用飛翼布局、非正方 X 型的四軸布局。而這樣布局的目的也非常明顯：讓 Project Wing 同時(shí)擁有垂直起飛和高航程兩種特性。
垂直起飛的時(shí)候利用與普通四軸無人機(jī)一樣的原理起飛，之后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(tài)。再之后就能夠充分利用整體機(jī)身的飛翼造型獲得升力。因?yàn)樯γ娣e巨大，所以在合適的速度下， Project Wing 就將擁有遠(yuǎn)超一般無人機(jī)的續(xù)航能力。
在到達(dá)目的地上空之后，Project Wing 就會(huì)從平飛狀態(tài)再次轉(zhuǎn)換為懸停狀態(tài)，并且通過釋放繩索將物品送到地面（這一步看起來似乎有點(diǎn)雞肋。）
而 Google 給 Project Wing 立下的目標(biāo)就是一款高航程的貨運(yùn)無人機(jī)，在愛范兒 2014 年的相關(guān)報(bào)道中也詳細(xì)了描述其工作狀況，以及對(duì)于它的部分質(zhì)疑：
運(yùn)送的包裹由繩子與機(jī)體連接，飛行至目的地時(shí)繩子會(huì)松開并放下將包裹，在拋下包裹時(shí)，連接包裹的“Egg”裝置可以探測(cè)到物品與地面的距離，并自動(dòng)減緩包裹下降速度到 2 米/秒，從 Google 公布的視頻看，包裹墜地的一瞬間甚至沒有揚(yáng)塵。
Google 的這種無人機(jī)機(jī)身重量不超過 19 磅，最大負(fù)荷重量為 22 磅，這意味著它無法攜帶 Xbox 游戲主機(jī)。
除此之外 Project Wing 的宣傳視頻中也沒有詳細(xì)的“垂直轉(zhuǎn)平飛”、“平飛轉(zhuǎn)垂直”的經(jīng)過。它將如何解決降落時(shí)較大迎風(fēng)面帶來的控制問題同樣值得關(guān)注。
就在今年 8 月 3 日，F(xiàn)AA 批準(zhǔn)了 Project Wing 的實(shí)測(cè)計(jì)劃，并且將在 FAA 管制的 6 個(gè)無人機(jī)測(cè)試地點(diǎn)中的一個(gè)進(jìn)行測(cè)試。
2、Facebook Aquila
結(jié)構(gòu)布局：飛翼（滑翔翼）布局+四下掛發(fā)動(dòng)機(jī)
圖片來自：The Verge
上個(gè)月正式試飛的 Aquila 是 Facebook Connectivity Lab 的杰作。它的商業(yè)化目標(biāo)也與普通無人機(jī)有所不同：為世界 16 億無法上網(wǎng)的人提供廉價(jià)的網(wǎng)絡(luò)接入。
圖片來自：The Verge
在再三權(quán)衡了地面基站、無人機(jī)、低軌衛(wèi)星、高軌（地球同步軌道）衛(wèi)星的覆蓋范圍和成本差距之后，F(xiàn)acebook 決定采用無線光通信+無人機(jī)的解決方案。
圖片來自：The Verge
為了實(shí)現(xiàn)“連續(xù)飛行三個(gè)月”的目標(biāo)，Aquila 采用了最大效率利用空氣升力的滑翔機(jī)造型（展弦比盡可能大：機(jī)翼非常長(zhǎng)，但是很“窄”）。同時(shí)還在機(jī)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(chǔ)備的電能繼續(xù)飛行。
這種方案由于要追求極限的留空時(shí)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(jiān)視、繪圖等應(yīng)用之上。
3、Amazon Prime Air（最新版）
結(jié)構(gòu)布局：旋翼機(jī)（多旋翼+水平推進(jìn)動(dòng)力）
圖片來自 Eurotransport
首先需要區(qū)分清楚的是 Prime Air 實(shí)際上有著兩代產(chǎn)品，第一代產(chǎn)品就是在尋常四軸無人機(jī)的基礎(chǔ)上再增加了四個(gè)軸，最終形成了每邊兩個(gè)軸的正方形結(jié)構(gòu)。而貨物就被直接裝在標(biāo)準(zhǔn)的小盒子里，然后掛在無人機(jī)下方運(yùn)輸。
很快，Amazon 自己應(yīng)該也意識(shí)到了多旋翼并不是出路，于是在去年年底拿出了全新一代 Prime Air 無人機(jī)。這一回他們采用的是一個(gè)在航空業(yè)中都相當(dāng)少見的結(jié)構(gòu)布局——旋翼機(jī)。
在普通四旋翼（每個(gè)旋翼位由兩個(gè)螺旋槳組合，目的在于提升升力）無人機(jī)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)水平軸向的螺旋槳，同時(shí)機(jī)身前后還布置有多個(gè)橫向和豎向機(jī)翼，用以在飛行過程中提供升力和控制力。
這種結(jié)構(gòu)的好處是兩個(gè)方向上的旋翼各司其職，分別提供升力和推進(jìn)力，這樣一來機(jī)身可以一直保持水平狀態(tài)。同時(shí)還能獲得相對(duì)較快的水平飛行速度，水平方向上的機(jī)翼還能在飛行時(shí)提供額外的升力。
但 Prime Air 的缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯，復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)占據(jù)了寶貴的載重能力（死重過大），同時(shí)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(jié)
看完 3 個(gè)互聯(lián)網(wǎng)巨頭的例子，不難發(fā)現(xiàn)他們的無人機(jī)同樣是千差萬別，唯一的共同點(diǎn)是在于他們都在嘗試跳出“多旋翼”的圈子，利用更加適合的結(jié)構(gòu)布局來完成自己的目標(biāo)。
這也算從一個(gè)側(cè)面說明了多旋翼無人機(jī)目前所面臨的“瓶頸”。
三、無人機(jī)變革，同樣是無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的變革
無人機(jī)之所以能夠如此迅速發(fā)展，自然也與產(chǎn)業(yè)有“千絲萬縷”的關(guān)系。
圖片來自 淘寶
之前多旋翼時(shí)代無人機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一——飛控，也被稱作無人機(jī)的“大腦”。實(shí)際上是能夠直接向開源飛控平臺(tái)購買的，而成本僅有幾百元。硬件方面同樣是如此，各種配件隨處可得：機(jī)身結(jié)構(gòu)、電機(jī)、飛控、電調(diào)、電池等等都不是問題。
這也讓多旋翼無人機(jī)逐漸地走向了華強(qiáng)北的“山寨手機(jī)”之路。雖然廠家越來越多，產(chǎn)品越來越多，卻仍無法撼動(dòng)大疆的統(tǒng)治地位。這也與大疆自身極其深厚的技術(shù)積累和數(shù)據(jù)積累有關(guān)系，完整的產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)研發(fā)能力+龐大數(shù)據(jù)積累改進(jìn)得出的飛控水平，讓大疆目前的確沒有對(duì)手。
面對(duì)在多旋翼市場(chǎng)占據(jù)統(tǒng)治地位的大疆，其他廠商采取的策略通常是“田忌賽馬”：既然航拍機(jī)大疆做了，那我們就做農(nóng)林；大疆開始做農(nóng)林了？我們就開始做小型無人機(jī)吧；假如有一天大疆又開始做小型無人機(jī)，那么其他廠商又該換什么路呢？
圖片來自 深藍(lán)
而其他結(jié)構(gòu)布局不失為一次機(jī)遇，雖然同為無人機(jī)，但實(shí)際的技術(shù)需求并不同。電池動(dòng)力部件能夠使用、核心的控制芯片也能通用，但是整體的氣動(dòng)布局，以及對(duì)飛控提出的需求是數(shù)倍于當(dāng)下的多旋翼無人機(jī)的。
這對(duì)于無人機(jī)企業(yè)來說必將是更大的挑戰(zhàn)，單是整機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)估計(jì)就會(huì)難倒一大批由“玩具廠”變身而來“偽無人機(jī)廠商”。也有業(yè)內(nèi)人士曾告訴愛范兒（微信號(hào)：ifanr），實(shí)際大疆一直也有在“搜刮”各種種類無人機(jī)人才。目的同樣是為“未來”鋪路。
在踏出多旋翼這個(gè)“安全區(qū)”之后，原來“背靠中上游、各種配件拿過來裝一裝然后就去調(diào)試”的模式走到盡頭，同時(shí)將拉大各家企業(yè)在多旋翼時(shí)代并不明顯的技術(shù)差距。
但需要說明的是，其他類型無人機(jī)的興起不代表著多旋翼無人機(jī)的“死亡”。在很多特定場(chǎng)景下，多旋翼的優(yōu)勢(shì)永遠(yuǎn)存在。
四、被視為難關(guān)的政策需要被“挑戰(zhàn)”
圖片來自 Drone-drone
最后，我們來談?wù)務(wù)摺Ｖ袊?guó)作為全球最嚴(yán)格的空域管理國(guó)家之一，相應(yīng)規(guī)章制度的確會(huì)極大影響無人機(jī)的應(yīng)用。
今年 1 月，中國(guó)民用航空總局發(fā)布了《輕小無人機(jī)運(yùn)行規(guī)定（試行）》，雖然已經(jīng)將 1.5 到 116 千克的無人機(jī)囊括在內(nèi)，但是規(guī)定中對(duì)于無人機(jī)的具體使用規(guī)范依舊沒有確定。而大家翹首以待的無人機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)目前仍未見到發(fā)布的跡象。
但總體來說，這個(gè)試行規(guī)定實(shí)際上針對(duì)的還是多旋翼無人機(jī)，對(duì)其他結(jié)構(gòu)布局的無人機(jī)并不完全適用。
“充分利用空域，開發(fā)空間資源”始終是一個(gè)大趨勢(shì)，但在相應(yīng)的無人機(jī)制造出來，并且展示出其性能范圍之前，政策肯定無法落地。反過來這些新的無人機(jī)也要跟空管當(dāng)局不斷交流，不斷依據(jù)政策進(jìn)行調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)無人機(jī)與其他航空器的“和平共處”。
與其因?yàn)檎邚?fù)雜而“因噎廢食”，倒不如先把無人機(jī)造出來，在探明性能的前提下共同著手制定管理方法。
總結(jié)
圖片來自 Dronefreaks
短短的今年間，無人機(jī)市場(chǎng)就刷出了一波“幾何倍數(shù)增長(zhǎng)”，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(yīng)用。
但這僅僅是個(gè)開頭，在努力開發(fā)完多旋翼無人機(jī)的市場(chǎng)之后，更多種類無人機(jī)的引入還將進(jìn)一步釋放無人機(jī)的能力，用飛行的力量為人類帶來更多實(shí)惠。
說不好哪天隨便一抬頭，你就會(huì)看到無人機(jī)大軍的身影。
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