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京东立项超重型无人机商业噱头,没能力引领

来源:自动化 时间:2023/2/28
图:目前亮相的是小型样机,不到1吨

京东近期搞了个大新闻,首架被称为“京鸿”的“重型”运输无人机的样机亮相,并且宣称远期还要打造与运20相当的战略级无人运输大飞机。甚至很多人宣称,京东的远期战略,甚至将引领解放军的后勤模式也出现革命性的颠覆和突破。

这使得很多人无法理解:京东一个网络销售为主业的商业集团,怎么突然就有了这么强的航空研制实力?事实上,并没有。

一:京东的战略无人运输机计划靠不靠谱?技术上完全造的出来

1.京东本身没有足够强的航空研制能力,造大型无人机必须依靠专业厂商合作

实际上民用无人机研制难度并不高,非常类似于手机的研制模式。无论是多旋翼的小型垂直起降无人机,还是常规起降的低速无人机;其核心功能的机载设备和分系统——包括通讯、导航、自动化控制等等,都有着上游企业提供成熟的货架硬件产品,以及可供定制的系统构架方案。

事实上非得京东自己去做、也只有京东自己才做得好的,是根据自身的物流战略规划,对无人机的一些总体设计进行牵引。而大量的细节设计和制造工作,都外包给传统的专业航空厂商和基础科研机构——尤其是很多牵涉到大型专有设备、设施的方面。

AAAAAA

现代飞机设计软件的自动化程度非常高,相关的规范标准非常严密,只要跟着限制走,出一份中规中矩的设计是没有问题的

特别是现在计算机辅助设计制造技术非常发达,除非去追求前沿的新气动外形和飞控技术,以及前所未见的材料使用和结构设计方式,尺寸和吨位范围接近、超出工程技术的极限;针对各种传统、成熟的设计方向,只要很少的人力投入,就能得到一个性能中上、无明显缺陷的平台(气动、飞行控制、结构)方案——京鸿无人机就是这样的典型。

图:有限元软件进行的结构力学设计分析

京东只要只要从传统航空企业高薪挖走一些技术能力强、经验丰富的设计师作为技术骨干领导和人脉节点,然后在航空专业高校中进行招聘,就足以拉起足够的团队人员构架;而对应的场地、设备采购投入,实际上也不会很高。

图:大飞机

图:当飞机越来越大,设计和制造难度也会越来越高。京东的经济体量,收购或者建立一个小型航空企业,造10-15吨的小型飞机或许还有可能,大型飞机绝无可能。

这种工作模式对专业航空研制能力的要求,无论是基础研究深度还是团队规模又或者涉及领域的数量,都远远低于多数人的想象——特别是在小型无人机上。

但是随着无人机越做越大,设计和制造上的难度也会越来越高;小型无人机——特别是几公斤到几十公斤的多轴旋翼无人机,京东还有可能自己设厂生产,大型无人机是没有可能的。

2.运输机无人化起降、完成任务没有较大技术困难

在京东的无人机战略规划中,无人机本身的技术问题其实是最小的。电传技术的普及化,使得无人机的研制难度、有人机无人化改造的难度急剧降低了。

除了非常廉价的小型飞机以外,现在各种追求较好性能的新型飞机,其本身的特性都是过度灵活而非常难以控制的——也就是飞机设计中经常提及的“放宽静稳定”或者“静不稳定”。

这个物理上的概念其实在生活中是可以找到很多例子的:比如推自行车前进,双手扶着车头往前拖着车身走,车身方向是跟着车头变化、趋向于收敛的,这就是静稳定;而扶着座椅推自行车往前走,车头方向就会左摇右摆,趋于发散,这就是静不稳定。

现代电传结构

图:现代电传飞机的底层控制,都是靠计算机来计算并给出指令,改无人机非常方便

又要灵活精确又要稳定的矛盾要求,使得主流飞机在演化过程中,计算机自动控制姿态成为主流设计。实际上,现在主流的飞机设计,鸭翼、水平尾翼、副翼、方向舵这些东西怎么偏转,早就是%的底层权限都在计算机手上了,飞行员正常情况下反而是无法直接干预的,从F-16到F22、F35、歼20、运20无不如此。

特别是数字化计算机时代来临以后,飞控计算机的计算能力突飞猛进,而且修改功能不需要连电路硬件一起改的特性,使得它能运行特别复杂的控制功能:能够很容易的从火控雷达、导航定位系统中提取任务信息,然后根据这些信息自动控制飞机如何飞行。比如美国部分战机(必须是全数字电传飞控的)现在装备的防撞山系统,就是基于这一原理基础。

QF16QF16

图:F16改装的无人靶机,不仅可以起降,而且仍然能在空中飞行时完成高机动的特技飞行。图中这架飞机,就在防空导弹测试中,依靠释放干扰和剧烈机动,甩开了防空导弹

早在80年代,美国就在全数字电传的F18战斗机上实现了不需要飞行员参与操纵的全自动着舰——这是人类最困难的飞机起降,而在地面上要完成着陆就更简单了,在机械飞控时代就能做到。

图:X47无人机空中加油

这种精密降落技术经过不断进化,现在已经足以让无人机完成自主空中软管加油。与这些需要考虑恶劣气候作战、强电磁干扰等战场因素相比的军用无人机相比,单纯的民用空中运输无人机,在技术难度上根本不值一提。

3.哪怕吨无人机京东都能做——足够有钱你也可以,改装现成飞机就行

理解了前述的技术基础,就很容易发现这么一个事实:假设京东足够有钱有魄力,那么别说是与运20这样最大起飞重量吨级相当的无人机,他们说要推出吨级的无人机也不是不行——直接找空客,要求开发无人货运的A改型就可以了。

这些本来就具备自动驾驶、特别是能够自动降落(在机场具备对应条件的前提下)能力的型号,简单改装为无人驾驶飞机,没有任何技术上的难题。

图:A

唯一的缺点,就是原始设计是有人飞机,大量设计和设备是为了人类的生命维持和舒适性考虑的;直接改成无人机,在载荷效率和成本效益等方面要差一点。但要指出的是,额外研制和生产一种同等吨位的飞机,本身也需要极为昂贵的开支。

考虑到A交付到现在不过11年,就因为卖不出去而被搞的几近停产、项目几乎中止,如果京东真的下这样的订单,空客绝对会抱着京东的大腿表示欢迎——当然换成是阿里也没有不同,只要足够有钱,换成是你都没有问题。

很有意思的问题是:欧洲、美国在前沿的自动控制和无人机技术上都很先进,为什么欧洲人、美国人没有上心去发展远程的大型、重型无人机运输?特别是欧洲人在这方面的态度长期都是全球最为激进的——在美国都还没放弃有人战机的时候,法国等国家就开始试图直接从三代机过渡到神经元无人机。

图:通用机场

这个问题的答案,就在于重型和大型无人机运输对于西方来说,项目本身在可见未来内都是没法赚钱的;但是在中国,这样的项目有可能带来土地和航空资源上的巨大收益;特别是后者,潜在的升值价值,很可能不低于改革开放时的国有资产改制。

基于这一点来说,重型和大型无人机运输,欧美主流态度和京东都不傻,而是国情环境的区别,导致商业策略上出现了完全不同的选择——对于京东来说,重型和大型无人机是可以用来画饼并真能充饥、明修栈道暗渡陈仓的。

二:干线、支线、末端,京东战略构架,三级有两级是画饼充饥

相比民航,军队特别热衷于无人机的根本原因是训练和战争状态下飞行员死亡率远高于民航;一旦人员受伤、致残、殉职或者阵亡,乃至于被俘,包括治疗抚恤等经济损失、政治影响,都会代价高昂。

图:军队青睐无人机是因为高伤亡

而如果不考虑这些因素的话,中大型无人飞机,相比同级别、同功能的传统载人飞机,到底能省多少钱?答案是只有10%左右。所以除了小型的多旋翼无人机以外,京东的重型无人机和远期的战略无人机,实际上并不会比有人飞机便宜太多。

飞机的相关使用费用中,19%要用于各种油料;13%来自于直接接触和支持飞机运作的地面人员,20%来自于提供外围服务的人员,机组人员只占10%。此外飞机的维护检修(包括备件)要占用16%,用于机场的运行要占到15%,剩下7%用于维护工作的相关支持工作等等。

换句话说,京东的无人机战略号称要在全国开花;那么它的运营成本,实际上就和在全国中小城市普建机场,用15-20吨级小型运输机、甚至吨级大飞机去做运输没有本质的差别。即使是民用航空空前发达、快递运费一向比较贵的美国,也做不到以这种方式为主流的物流方式。

1.开发专用干线战略无人机平台,与客机展开竞争只能死无葬身之地

世界航空运输的主流货物运输,实际上都是依靠中国人眼中的“客机”完成的。

这其中又分为两个部分,一部分是客机的腹部货舱,在履行载客飞行任务的同时,在乘客行李以外,利用多余的运力来运送货物。而另一部分,则是专门定制的纯运货用客机,或者改造客机为货运用途。

图:注意客机机身的上下分隔,下面是货

这类飞机占据了空运的绝对主流,因为用客机来飞是最省钱的。这其中多种因素影响,但最致命的一点是,典型如波音和空客A等主流客机型号,本身的产能和订单,都始终保持在供过于求的状态。为了保证安全性和竞争力,大量客机在机龄还处于中年甚至还是青年阶段,就会退出客运任务,被改装成全职货机,投入空运物流中去。

图:波音改货机

这些二手货运飞机除了后来者无法企及的直观成本优势以外,还有另一个巨大的优势:它们是现有航空运输体系的支撑者和垄断者,一方面占据了最为优良的地理优势和配套设施,另一方面专用的大型无人运输机,挤不进这个现有的体系。

现有的航空货运和民航客运在地面设施、航线上都是高度重合的。客机和货机共用空港和跑道是极其普遍的现象,特别是大型的航空枢纽;而这套体系对于无人驾驶的大型飞机,将基于安全和法律责任等因素,在非常长时间内采取抵制的态度。

图:伊朗劫持的美国RQ无人机

因为现在中大型无人机最为致命的问题之一,就在于通信指挥的可靠性。美国中情局此前最先进的情报无人机,就有被伊朗进行强电磁干扰欺骗而诱骗降落的先例。对于特别注重安全的民航来讲,这种潜在的风险是很难接受的。

事件

特别是历史上已经出现过大量劫持民航飞机的先例,而纯粹的无人民用运输机,无疑会大大降低劫持者的行动门槛——他们甚至都不用进机场安检大门。

京东如果真开发40-60吨载重,航程0公里的大型无人运输机,结局一定是投入多少赔光多少,不会有意外。

2.支线重型无人机,运营成本上得不偿失

相较于其它电商,京东在国内很多中大型城市的发货速度都很快,上午下单下午五点之前送到实际上很常见。

这种速度实际上不是京东的物流卡车、飞机开起来就比别人家的快;而是整个商业系统建设带来的结果——京东在很多城市周边都建设了自己的仓储基地,销量较高的各类常见商品都有库存;实际上客户下单的时候,真正的发货和收货地址之间的距离只有十几到几十公里。

图:常规起降需要很长的跑道

而京东的重型无人机,考虑到经济等各方面因素,实际上只能选择常规起降方式——这意味着至少需要0-1米长的跑道。而避开现有机场空域航线、避开建筑超高危险区域以后,京东可以选择的无人机机场建设地址,将会大大的远于现有的城市周边仓储基地。因此对于国内的大中型城市来说,重型无人机的使用,并不能提升京东的送货速度。

因此真正能发挥这类重型无人机速度优势的场合,在于较为偏远、特别是道路条件非常恶劣的山区小型城市和区县——这些地方的市郊土地也更为便宜。但是在这样的地方,客户对运费的容忍程度也更低,京东一年的总销售利润也较少,根本撑不起一座小型机场和其附属的无人机队运作。

3.仅有末端无人机配送靠谱,但也绝非京东首创

京东的三级无人机战略,最终靠谱的只有能垂直起降、直接将货物送到收货人手上的小型多旋翼无人机。这种空中运输方式能够有效的避开城市道路交通中的曲折弯绕、红绿灯放行,以及无法避免的堵车、缓行问题。

图:多旋翼无人机

在京东这样的公司运营过程中,把货物送到顾客手上的最后一站,需要的人手最多、耗时比例也非常高。在电商的销售订单中,有非常高比例的订单都是尺寸小、重量轻的货物;有时候往往要为了一两个很小的包裹,连人带车赶到很远的地方,这无疑造成了巨大的成本浪费。

长远来看,如果末端无人机配送模式,能够成熟普及起来;不仅客户得到的体验更好,而且可以显著减少一线快递员工的数量——这对于削减京东的人力成本意义非常重要。

三:无人机只是战略噱头,京东真正目的在于吸引投资和瓜分空域资源

现代经济在本质上是一种信用经济,在这个奇妙的时代,一个能唤起投资人热情的项目,可以获得海量的资金投入——换句话说,纸上画饼画的好看,虽然不一定最后能成功喂饱所有人,但确实可以在短时间内喂饱一部分人。

图:股市和投资,画饼真的可以充饥

在这一点上,京东的无人机战略就是画了一个商业策划上很出色的大饼,无论无人机货运本身的营运是不是赔钱,但在近期和远期它都有较高的概率带来足够的收益。

从近期来说,京东高调宣传无人机战略,最大的意义就是刺激股市和投资人,为京东提供更多的资金来发展壮大,这一点实际上没有出奇之处,海外海内这方面的例子都不甚枚举。但是在远期上,京东的无人机战略,却有着一个至关重要的国情特色在里面;这必然是很多人并不信任京东无人机战略,却仍然愿意投钱的关键所在:瓜分中国的空域资源。

1.抢夺中国尚未对民间开放的空域和航线,奇货可居

中国和欧美在国情上有极大的一点差异,就在于空域的管理。

在建国以后,国内的空域使用完全是以军事用途为主的,在很长时间内,民航也主要以军、政为主要服务目标;而且在技术上讲,国内直到90年代,空中目标监视能力、通信指挥调度能力也都一直非常有限,要同时协调多架军、民飞机在一片空域中活动,难度非常高。

图:航线

这使得中国在建国几十年以来,全国所有空域都是管制空域,而管理和使用权限一直都交给军方所掌握。中国空域的管理模式,是空军代表国家承担空域管辖权,而空军作战部起到核心决策作用。只有京沪、京广、沪广等30条左右航线,以及非常有限的空域,由民航管理并负责交通管制和指挥。

而西方国家,以美国为例,空域管理不是军方代管,而是直接由联邦航空局等政府机构部门管理,并协调军民需求,大部分空域在正常情况下都是开放给民用航空的。比如美国85%空域属于民用空域。

图:中国空军

在0年以后,国内一方面出于经济发展的需求,另一方面也是航空指挥调度能力有了长足的进步,释放空域资源的迫切性、可行性都开始变得十分明显。这也意味着,中国将会有40-50%的空域,会在将来不断的开放给民用航空。

在中央不断试图推动空域管理改革,为民航、特别是通用航空的发展解放束缚的背景下;中国的空域未来大量向民间开放已经是大势所趋,这个时候优先抢占空域和航线资源,就好像炒地皮一样,其潜在的商业利益非常重大。

在这种情况下,只要机场土地、空域、航线能够带来足够的投资回报,无人机本身的运营赔钱根本不算是问题。

2.新兴城市近郊圈地造机场,期待未来升值变现

近些年来,中国在国家决策层面上,一直在试图推动民用航空、特别是通用航空的发展。这是因为欧美的经验证明,民用航空、通用航空,能够有效的带动地方的经济发展。

所以从3年开始,就一直有来自中央高层的新闻、正式文件,在不断推动相关民用和通用航空产业的发展。在这其中,以大量中小型飞机为主的通用航空,是国内的主要发展方向。尤其是年国务院、中央军委的《关于深化我国低空空域管理改革的意见》,更是放出了非常强烈的型号。

图:以小型飞机为主的通用机场

京东的重型送货无人机战略,宣称要在全国大量兴建无人机机场。能适用与1-5吨的无人运输机起飞,这样的机场也必定可以接受多数通用飞机起飞——实际上绝大多数有人驾驶的通用飞机,整个起飞重量都不到1吨。

因此就算是无人机本身不赚钱,京东依然可以通过向其它的通用航空企业、私有飞机业主提供机库租赁、跑道有偿使用等一系列方式获得补偿甚至盈利;在时机合适以后,把整个机场转卖出去也是相当可能的操作。

四:京东颠覆不了物流体系格局,对解放军没有参照意义

1.京东没有能力引领真正的物流体系突破

真正的物流体系突破,始终要建立在基础技术层面的跨越式更新上。而京东无论在物质技术基础上,又或者整个运营系统的构架上,都不具备引领新时代物流体系突破的能力。

现代物流的高度发达,建立在高性能的运载平台和与之相关的信息收发处理上。包括京东现在推出的京鸿无人机在内,其平台技术都是基于传统技术的成熟产品组合,见不到关键性的、不可取代的功能突破,或者性能上足以称为革命性的进步之处。

图:锂电池

这些平台将来要获得真正的突破,必须要在基础技术层面上的大飞跃作为基础——比如能量密度接近燃油、充电速度极快的电力储存技术等等。这显然不可能是京东能引领的任务——全世界为这个目标一年烧的钱都是天文数字,把整个京东的体量砸进去都不够零头。

甚至就是再低一点难度的进步,比如电动机能彻底取代液压系统——这对机器人、尤其是适合建筑内活动的足类机器人,以及高性能外骨骼机器人意义极为关键,也不是京东可能做到的。因为这等同于现有体积重量的电动机,功率要提升20-30倍;背后涉及到的材料科学等领域之广,技术跨度之大,同样不是京东能撑得住场面的。

图:电机

而在组织调度工人、仓库、汽车、飞机,把这些人员、设施、设备整合成一个高效完整系统的方面,京东确实更有优势——这些才是它的核心业务能力;但放眼在整个物流行业来说,京东的能力同样有限。

因为现代物流最核心的突破源自于两点,其一,是美军在二战中通过线性规划、排队论等运筹学的运用,从整个全局上把后勤工作进行了严密的数学工程管理,这是今天一切高效物流的基础。其二,是现代电子技术——特别是计算机网络的运用;使得整个物流系统的信息传递、组织调度过程,特别的及时、灵活、快速。

图:人工智能

在这一领域,可见未来的发展不可能跳出这两个方面构成的基本框架;突破主要将来自于通信、计算能力的优化。这些技术的突破,将来自于上游的电子电气和计算机科学企业,而不是京东。

3.中国现阶段军用运输能力短板明显,但改善方向均与京东无关

特别是对于中国的军用运输、特别是空中运输能力来说,目前存在的最大短板,主要是在于前线恶劣环境、高原山地的常规/垂直降落、以及远程垂直降落能力运输能力很差。这方面的能力涉及到多个作战领域,特别是后两者直接决定了边境军事争端和境外特种作战能力的好坏。

中国目前最需要的,是两种平台机种。一种是起降速度能做到非常低、能在非常恶劣的条件下——比如高温高湿或者高海拔导致飞机性能严重下降时,依然能在只经过简单平整、有限距离的土质跑道上降落的中型运输机。

图:中国不知道还要多少年才能具备

该类机种的代表,是美国的C运输机系列。年4月4日,洛克希德马丁公司的展示飞行中,CJ用不到米的滑跑距离,以不到公里/小时的速度完成起飞。而国内现有的运8/9系列,是基于前苏联的安-12运输机,最小起飞速度达到公里/小时以上,需要米的滑跑距离。

而中国另一种最急需、但可以肯定完全不符合京东发展方向的,就是重型直升机。国内现在海军反潜能力孱弱、高原山地重火力和后勤补给能力等一系列问题,都受制于这一点。

图:重型直升机

比如舰载直升机携带的搜潜反潜设备和武器数量有限,航程、滞空时间严重不足;研制了超轻型火炮,但是现有直20、直8F等现有直升机,不能完成高原山地下的吊运任务等等。

另一方面,直升机本身由于旋翼飞行器动力效率低下的特点,带的少、飞不快、飞不远、飞不久;因此是否能进行空中加油,对直升机的使用效能具备天壤之别的特点。而只有C-这样可以飞的足够慢的运输机,才能安全给绝大多数飞公里/小时都已相当吃力的直升机进行加油——而这是跨境远程特种作战的基础所在。

4.垂直起降中大型运输机和足类机器人,才是颠覆未来军用运输的关键

就未来的作战形式来看,军用运输获得革命性突破的方向;地面上在于足类(或者基于足类的足/轮组合结构)机器人载具实用化,能够在脱离公路的复杂的山地作战环境中,或者大量建筑残骸的城市战环境中,为步兵提供各种服务,甚至直接作为搭载机枪、火炮、简易导弹的火力平台作为无人装甲车使用。

图:美国足类机器人

而在空中运输上,是否是有人驾驶根本不涉及核心问题。核心问题在于,如何在不需要跑道——哪怕只是3、百米的土质野战跑道的情况下,也能实现快速、大重量的垂直起降运输。这对于前线部队作战能力的解放与提升,将会是至关重要的一点。

从目前来看,美国的V-22和V-倾转旋翼飞机,虽然本身的吨位还不足以取代C一级的运输机,但已经证实了一条成功的技术方向——现有技术能力下,这甚至是唯一可行的方向。

图:v22

而在从现阶段到远期的这四类载具平台中,类似C的低速常规中型运输机,研发成本和技术难度最低;但是其性能优势要用很大的经济成本——比如制造更费钱、油耗更高来换取,对于宣称要打造大量机场的京东来说,这种飞机不会是他们的选择。

而重型直升机、足类机器人、倾转旋翼飞机,则无论是技术难度还是开发成本上,都更不是京东所能承担、所愿意去承担的。

比起京东那些画在纸面上的大饼;京东眼下真正的核心能力——在激烈的电商竞争中成熟起来的,一个总体上效率很高的物资需求变动管理、并与储存、运输管理紧密衔接的运营体系,对中国解放军反而更有参照意义的多。

结语:

京东的无人机战略,除了末端较为有现实意义以外,其余更多是针对土地、航空资源商业价值做的商业噱头,并不值得过高的评价。

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