摘要：无人机机身是无人机的核心部分，它承载着无人机的所有关键组件，包括动力系统、飞控系统、传感器、通信设备等。机身的材料和结构设计对无人机的性能、稳定性和耐久性具有重要影响。

本文将对无人机机身概念、材料、选择原则、动力系统、飞控系统等进行梳理，以供参考。

一、概念

无人机机身是无人机的核心部分，它承载着无人机的所有关键组件，包括动力系统、飞控系统、传感器、通信设备等。机身的材料和结构设计对无人机的性能、稳定性和耐久性具有重要影响。

二、无人机机身材料

（一）碳纤维复合材料

1、特点：碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、耐疲劳、耐腐蚀等优异性能其比强度和比模量高，能够在保证结构强度的同时减轻机身重量，从而提升无人机的续航能力和机动性能。

2、应用：碳纤维复合材料广泛应用于高端无人机机身的制造，特别是在对重量和性能要求较高的场合。例如，全球鹰等著名无人机的机身大量采用碳纤维复合材料。

（二）铝合金、钛合金

1、特点：铝合金、钛合金具备良好的抗腐蚀性、加工性和可焊性，适合用于制造复杂结构件。其密度相对较低，也是减轻无人机重量的重要材料之一。

2、应用：铝合金、钛合金在无人机制造中广泛使用，特别是在对结构性要求较高的部位，如机身骨架等。

（三）玻璃纤维复合材料

1、特点：玻璃纤维复合材料同样具有轻质、高强度的特点，但其性能略逊于碳纤维复合材料。然而，其成本相对较低，适合用于一些对成本有要求的场合。

2、应用：玻璃纤维复合材料在轻型无人机和某些对成本敏感的无人机部件中应用

三、无人机机身材料选择原则

（一）轻质高强

无人机机身材料应尽可能轻，以减轻整体重量，提高飞行性能。同时，材料应具有较高的强度，以保证机身的承载能力和耐久性。

（二）耐腐蚀

无人机可能需要在各种恶劣环境下工作，因此机身材料应具备良好的耐腐蚀性能，以延长无人机的使用寿命。

（三）可加工性

机身材料应易于加工成所需的形状和尺寸，以降低制造成本和提高生产效率。

（四）成本效益

在满足性能要求的前提下，应尽可能选择成本较低的材料，以降低无人机的制造成本。

四、动力系统分析

（一）组成

无人机动力系统主要由电机、电子调速器、螺旋桨和电池四个部分组成，每个部分都有其独特的功能和作用，共同协作使得无人机能够稳定、高效地飞行。

（二）市场规模

无人机动力系统市场规模预计到2024年为61.7亿美元，预计到2029年将达到81.9亿美元，在预测期内（2024-2029 年）复合年增长率为5.84%。

（三）无人机动力系统的发展趋势

➢ 提升续航能力：随着电池技术的不断进步，更高能量密度的电池如固态电池、锂硫电池等被研发出来，这些电池能够显著提升无人机的续航能力。例如，固态电池具有更高的能量密度和更好的安全性，是未来无人机动力系统的重要发展方向。

➢ 可再生能源应用：探索太阳能、风能等可再生能源在无人机上的应用，通过集成太阳能板或风力发电装置，实现无人机在飞行过程中的能量补充，从而延长飞行时间和距离。

➢ 涡轮发动机的应用：涡轮发动机相较于传统的活塞式发动机具有更高的推重比和更好的性能表现，有望逐步取代活塞式发动机成为无人机动力系统的主流选择。

五、飞控系统分析

（一）无人机与无人直升机飞控系统构成

无人机飞控系统和无人直升机飞控系统虽然在功能上都扮演着飞行器的“大脑”角色，但它们在实现方式和面临的技术挑战上存在一些差异。无人机飞控系统和无人直升机飞控系统在构成上的不同点主要体现在以下几个方面：

➢ 操纵系统复杂性：无人直升机飞控系统具有更复杂的操纵机构，包括自动倾斜器、变距舵机和拉杆组件，这些机构专门用于控制旋翼的飞行姿态，而无人机飞控系统通常不需要这些组件。

➢ 航向与油门控制：无人直升机飞控系统具有专门的航向操纵机构和油门操纵机构，用于控制尾桨距角和发动机油门，而多旋翼无人机的飞控系统通常通过整体调整电机转速来控制飞行姿态。

➢ 飞行控制算法：无人直升机的飞控计算机需要处理更复杂的飞行控制算法，特别是涉及旋翼周期变距的控制，而无人机的飞控算法更侧重于多旋翼的转速调整。

（二）市场规模

飞控系统在国内无人机领域中具有重要应用，预计2030年市场规模将达到50亿元以上。无人机在航拍、测量、农业、物流配送、建筑监测、安全监控等领域的应用需要高性能的飞控系统来支持。据航空产业网测算，2023年中国军用无人机市场规模约为百亿级，其中飞控系统市场规模约为36亿元，预计到2030年将达到50亿元以上；工业级无人机市场规模约为20亿元量级，其中飞控系统市场规模约为4.49亿元，预计到2030年将超过11亿元。

（三）发展趋势

➢ 智能化与自主化：随着人工智能、大数据等技术的发展，无人机飞控系统正逐步实现智能化和自动化。这包括自适应控制算法，使无人机能够自主判断飞行状态并相应调整控制策略，从而提高系统的稳定性和可靠性 。

➢ 软件模块化：硬件SoC化将带来软件结构的标准化，不同功能的软件模块可以通过标准化的底层驱动和通信协议进行共享和升级，形成飞控软件的商业模式，降低新功能开发的难度。

➢ 星链技术：美国太空探索技术公司提出的星链（Starlink）计划，是一种低轨互联网星座计划。它的目标是建设一个全球覆盖、大容量、低时延的天基通信系统，在全球范围内提供高速互联网服务。这种技术可以有效推动军事通信网络与商业通信网络之间的无缝切换。

（四）分类

飞控按照是否公开源代码的方式分为开源飞控和商品飞控：开源飞控的代表有：APM、AutoQuad、PX4/Pixhawk等，商品飞控主要有大疆公司的A3系列、零度智控的X4-V2无人机飞控、极飞科技SUPERX2等。评价飞控的好坏主要考虑四个方面：适配、稳定、功能、服务。

昂际航电凭借中美技术转让和专业背景，在国产飞控系统领域占据领先地位；而其他企业则在续航、取证、安全性等方面面临挑战。国内飞控系统领域，昂际航电和电科航电表现突出，分别专注于民用和军用市场。昂际航电得益于中美技术转让，拥有波音787的核心技术，成为C919飞控系统的核心供应商，并已启动针对EVTOL的高集成化项目。

在国产飞控系统厂商排序中，昂际航电和电科航电位于T1级别。T2级别是军工企业，面临续航和取证挑战。T3级别包括车企，尽管智能驾驶技术先进，但与航天航空相比仍有较大差距。T4级别则是从无人机领域转型的企业，其安全性和体系支撑尚需加强。

来源：sxzcc