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1月27日，一架白色小型四軸無人機(jī)落到了白宮院內(nèi)。一石激起千層浪，人們很快發(fā)現(xiàn)，這是一架中國(guó)深圳“大疆創(chuàng)業(yè)”公司研制和生產(chǎn)的無人機(jī)。同一天，外電消息，一架中國(guó)研制的“彩虹3”無人機(jī)在尼日利亞打擊博科圣地作戰(zhàn)時(shí)墜落。

關(guān)于中國(guó)無人機(jī)的兩條新聞一出，有人感慨中國(guó)在不知不覺間占領(lǐng)了世界70%以上的四軸無人機(jī)市場(chǎng)，有人擔(dān)憂中國(guó)無人機(jī)的性能和質(zhì)量問題，也有人大談“中國(guó)威脅”。無論怎樣，中國(guó)也已經(jīng)在無人機(jī)領(lǐng)域占據(jù)一席之地了。

中國(guó)無人機(jī)闖入白宮空域

無人機(jī)早已飛入千家萬戶

其實(shí)“無人機(jī)”成為熱議話題兩年前在美國(guó)就開始了，問題的核心有兩個(gè)，一個(gè)是美國(guó)對(duì)外戰(zhàn)爭(zhēng)使用無人機(jī)損失率遠(yuǎn)高于常規(guī)飛機(jī)，而打擊效果似乎不顯著，是否得不償失？美國(guó)正努力發(fā)展的下一代軍用無人機(jī)會(huì)不會(huì)重蹈當(dāng)年英國(guó)單純重視導(dǎo)彈，導(dǎo)致整個(gè)航空工業(yè)垮臺(tái)的覆轍？另一個(gè)話題則是無人機(jī)在美國(guó)國(guó)內(nèi)的濫用問題，美國(guó)政府會(huì)不會(huì)用它來監(jiān)控本國(guó)公民，“壞人”是否會(huì)濫用無人機(jī)給別人帶來麻煩？這些話題長(zhǎng)期占據(jù)美國(guó)各大新聞媒體的顯要位置，各路政治人物不斷發(fā)表與之相關(guān)的言論。

而在中國(guó)，無人機(jī)似乎還是個(gè)新鮮話題，除了國(guó)內(nèi)大型航空企業(yè)研制軍用無人機(jī)的相關(guān)科技報(bào)道外，“無人機(jī)”這個(gè)詞首次與中國(guó)的重大新聞事件聯(lián)系在一起可能要追溯到兩年多前，在追捕緬甸毒梟糯康時(shí)中國(guó)警方曾一度想到用無人機(jī)搭載炸彈將其直接擊斃。而在昨天這次事件前“無人機(jī)”上次引起中國(guó)民眾廣泛關(guān)注，則是北京一家私營(yíng)企業(yè)用無人機(jī)進(jìn)行空中測(cè)繪時(shí)侵犯軍事禁區(qū)被追究法律責(zé)任。

然而，在中國(guó)，無人機(jī)早已被廣泛運(yùn)用。早在2008年的汶川地震中，就已經(jīng)有無人機(jī)執(zhí)行了航空拍攝震區(qū)圖像的任務(wù)，2013、2014年的多次地震救災(zāi)行動(dòng)中，多旋翼無人機(jī)已經(jīng)開始廣泛承擔(dān)拍攝任務(wù)。

不過這還只是無人機(jī)在極端條件下的一種運(yùn)用，可能讀者會(huì)覺得它還不夠“生活”。

那么電影、電視是不是夠生活了呢？從2012年前后開始，許多電視節(jié)目已經(jīng)在使用多軸無人機(jī)進(jìn)行航空拍攝，這種技術(shù)不僅在很多場(chǎng)合取代了傳統(tǒng)的航空拍攝，甚至開始取代軌道和吊臂?？梢哉f，我們每天看到的電視節(jié)目里，無人機(jī)都功不可沒。

另一方面，無人機(jī)被用在農(nóng)業(yè)方面并非新聞，國(guó)家已將無人機(jī)列為農(nóng)機(jī)加以補(bǔ)助，我們每天所吃的蔬菜糧食里也都已經(jīng)有無人機(jī)的功勞。

目前國(guó)內(nèi)很多城市商場(chǎng)里都已經(jīng)出現(xiàn)了無人機(jī)玩具，以手機(jī)或平板電腦通過3G網(wǎng)絡(luò)遙控操作，并且能夠攜帶一個(gè)攝像頭，有些拍攝效果已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)。在國(guó)內(nèi)也已經(jīng)有了無人機(jī)愛好者群體，互相交流購(gòu)買零件DIY無人機(jī)，對(duì)市面上銷售的無人機(jī)進(jìn)行控制軟件升級(jí)的更高端愛好者群體也有不少。

筆者所知，已經(jīng)有人在試驗(yàn)用無人機(jī)進(jìn)行送貨、送餐，雖然以目前無人機(jī)的軟硬件水平，這個(gè)任務(wù)似乎難度還有點(diǎn)高——但筆者不敢把話說太死，要知道，現(xiàn)在我們所熟知的四軸無人機(jī)，可是2011年才誕生的真正“新科技”呢，誰能預(yù)言它在未來10年、20年中會(huì)發(fā)展成什么水平？

中國(guó)公司何以稱霸四軸無人機(jī)市場(chǎng)？

四軸直升機(jī)，這個(gè)概念其實(shí)在20世紀(jì)初就已經(jīng)有人提出，1907年，法國(guó)航空先驅(qū)布雷蓋制造出世界上第一架成功將飛行員帶離地面的直升機(jī)，那家伙看起來就是一架放大的現(xiàn)代四旋翼無人機(jī)——是不是覺得很驚奇？也別太奇怪，航空科技發(fā)展到今天也不過100多年，很多早年被證明不實(shí)用的技術(shù)到了現(xiàn)代，都因?yàn)槟承┨貏e的優(yōu)勢(shì)而被復(fù)活——萊特兄弟的“飛行者一號(hào)”所采用的鴨式布局就被現(xiàn)代世界最先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)之一的殲-20所沿用。

世界上首架四軸直升機(jī)，也是世界上最早的直升機(jī)

不過布雷蓋制造的四軸直升機(jī)遇到了嚴(yán)重麻煩，雖然它確實(shí)能夠通過讓旋翼兩兩對(duì)轉(zhuǎn)抵消旋翼高速旋轉(zhuǎn)所帶來的陀螺效應(yīng)，但其控制卻極為麻煩。他不得不用四個(gè)大漢用手拽住構(gòu)成直升機(jī)的鐵架才能讓它穩(wěn)定飛行。其飛行高度只有1.6米，而整個(gè)過程中除了控制油門外，駕駛員什么也做不了。

布雷蓋兄弟的Gyroplane I（旋翼機(jī)1號(hào)）

對(duì)于人類和機(jī)械控制裝置來說，控制4具旋翼同時(shí)工作時(shí)的種種細(xì)微擾動(dòng)過于麻煩，尤其是對(duì)于大型飛行器而言，巨大的體型還會(huì)抵消微調(diào)旋翼轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的控制力。

因此在博格特的直升機(jī)誕生以后100多年時(shí)間里，雖然幾經(jīng)嘗試——例如貝爾直升機(jī)公司就曾試圖為美國(guó)空軍制造一架C-130“大力神”運(yùn)輸機(jī)大小的四發(fā)動(dòng)機(jī)的傾轉(zhuǎn)翼運(yùn)輸機(jī)——但都無一例外先后失敗。

貝爾X-22A驗(yàn)證機(jī)，該機(jī)的四個(gè)涵道風(fēng)扇在起飛時(shí)構(gòu)成四軸直升機(jī)布局

四旋翼帶來的控制麻煩實(shí)在是過于巨大，難以克服。

順便說一句，有俄羅斯網(wǎng)友去年制作了一個(gè)巨型四旋翼無人機(jī)搭載大炮火箭打沉美國(guó)航母的CG視頻——那種尺寸的四旋翼機(jī)即使在可預(yù)見的將來仍然只是個(gè)夢(mèng)。不過中美在發(fā)展未來傾轉(zhuǎn)翼飛機(jī)項(xiàng)目時(shí)，不約而同地提出了新一代四旋翼傾轉(zhuǎn)翼機(jī)方案，或許這正是受到了2011年以來四軸傾轉(zhuǎn)翼無人機(jī)爆發(fā)式發(fā)展的激勵(lì)吧，不過即使是最樂觀的方案，也只計(jì)劃在2020年以后取得成功。

正如剛才所說，在大型商用/軍用飛機(jī)方面，四軸直升機(jī)方案可以說是100年來尚未看到“翻身”的前景。但“天生我材必有用”，四旋翼無人機(jī)的一些特點(diǎn)讓它成為現(xiàn)代小型低空無人機(jī)的首選方案也正是由于這種布局形式的優(yōu)點(diǎn)。比如——通過微調(diào)四個(gè)旋翼的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，這種直升機(jī)飛行非常穩(wěn)定，并且可以極為精確地按照控制者的意圖飛行。由于它“主動(dòng)穩(wěn)定”，所以只要在風(fēng)速不超過它自動(dòng)協(xié)調(diào)能力范圍的前提下，體積再小的四軸直升機(jī)也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。穩(wěn)定、精確飛行、適合小型化，這三點(diǎn)給四軸無人機(jī)在小型無人機(jī)上的運(yùn)用帶來了優(yōu)勢(shì)。

意大利Anteos是世界上第一個(gè)得到批準(zhǔn)投入商業(yè)運(yùn)用的四軸無人機(jī)

不過，實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)勢(shì)的前提是——軟硬件。首先有一套成熟的控制軟件，其次要有價(jià)格低廉性能優(yōu)越的電子設(shè)備。這其中，控制軟件曾是一個(gè)重要的難點(diǎn)，因?yàn)槿祟愃芾斫獾目刂苿?dòng)作無法直接作為四旋翼直升機(jī)的信號(hào)——這和飛機(jī)或者普通直升機(jī)都不一樣，而且人類的反應(yīng)速度也遠(yuǎn)不能滿足它飛行的需要。而機(jī)電設(shè)備方面，四旋翼無人機(jī)的基礎(chǔ)在21世紀(jì)初就已經(jīng)基本具備了。

四軸無人機(jī)控制軟硬件的問題基本得到解決，有一個(gè)詞不得不提，這就是Arduino，這是一個(gè)用來開發(fā)小型電子設(shè)備的可編程電子原型平臺(tái)，也可以說它就是一部簡(jiǎn)單的單片機(jī)。四軸無人機(jī)的很多控制軟硬件方面的發(fā)展都是由基于這款平臺(tái)的幾個(gè)開源項(xiàng)目完成的。