中國無人機產業從跟跑到並跑的技術跨越_風聞

來源：清華大學互聯網產業研究院

作者：歐陽桃花—北京航空航天大學經濟管理學院工商管理學科責任教授、博士生導師

麻強、鄭舒文—北京航空航天大學經濟管理學院博士生

伴隨着全球經濟格局的整合變遷、信息技術的革命演化，無人機作為高性能複雜產品，不僅正在成為引領未來經濟社會發展的重要力量，更是受到世界軍事強國的高度重視，對落實國家安全戰略起着重要作用。

中國無人機開發雖起步較晚，但卻在不到二十年時間突破關鍵卡脖子技術難關的同時，在全球出口市場份額中佔有一席之地。因此本研究致力於通過覆盤中國三大無人機型號的發展歷程，基於正向開發的特徵，回應中國無人機產業如何實現從跟跑到並跑的技術跨越。

從跟跑到並跑的技術跨越

無人機的概念源於 20 世紀 20 年代，是無人駕駛飛機(Unmanned Aerial Vehicle)的簡稱，它是一種基於無線電遙控及自備的程序控制裝置實現自主飛行並能執行多種任務的無人駕駛飛行器。經過跨越一個世紀的發展，伴隨着自動控制、電子信息、航空航天等各項技術的進步，無人機從偵察為主向察打一體轉變，並逐步形成了軍用和民用兩大應用領域，以美國、以色列等國為代表的航空強國率先意識到無人機在經濟競爭、軍事競爭、科技競爭中扮演的重要角色。

中國對無人機的研發起步於 20 世紀 50 年代，雖 80 年代開始於軍隊試點，但直至 20 世紀末仍然與上述強國存在較大差距。中國無人機發展經歷了三個階段：第一階段，技術引進階段——從以色列購買先鋒無人機，用於炮兵定位和校射偵察。第二階段，“改型”之路——嘗試將原來的高空高速靶機改進為偵察無人機。然而這類無人偵察機活動時間較短、飛行速度低，無法適應對我國遼闊國土、綿長邊境海防線的偵察需要。此時再想比照美國捕食者無人機、以色列蒼鷺無人機等國際先進型號的性能指標進行改型，不僅因機會窗口期有限缺乏一定技術積累和應用經驗，更重要的是在技術封鎖的背景下無法獲得相關型號的一張工程圖紙、一個系統數據。在被動的國際環境下，在迫切的國防需求下，自 21 世紀以來，中國無人機產業應技術和市場而生，憑藉一系列較成熟的無人機產品，用短短不到 20 年時間，在國際出口市場份額中形成了與美國、以色列並駕齊驅的局面，實現了從跟跑到並跑的技術跨越第三階段。

具體表現在以下三個方面：

1、長鷹無人機基於正向開發突破卡脖子技術，形成了可與捕食者、蒼鷺比肩的 40 小時長航時性能，為我國關鍵核心部件國產化奠定了重要技術基礎。

2、彩虹無人機作為我國首個實現無人機批量出口且出口量最大的型號，憑藉覆蓋小型、中近程及大型高端無人機全型譜產品線和研製體系的優勢，近十年銷售額累計已處於全球軍貿市場前列。

3、翼龍無人機在 2021 年 7 月的中原暴雨時，臨危受命、恢復通信，由此展現出中國中大型無人機在物流運輸、應急救援等民用領域的廣闊市場。其原身“翼龍”-2 察打一體無人機更是憑藉在起飛重量、載彈量、飛行時速等方面的優勢，縮短了軍用無人機出口市場份額與世界霸主美國的差距。

一般來説，技術的進步往往是以產品的形式實現的，因此這一系列無人機產品的問世與迭代，其一反映出我國無人機開發在關鍵技術方面從跟跑到並跑的跨越；其二也反映出我國無人機產業伴隨着技術能力積累在國際市場競爭中地位的提升。“察勢者智，善弈者明。”雖然在世界航空工業史上，中國只是一名後來者。但通過自主創新，攻克關鍵卡脖子技術，投入市場基於用户反饋促進產品迭代，中國無人機產業在國際市場上已具備突出的核心競爭力，由此逐步實現從跟跑到並跑的技術跨越。

如何實現從跟跑到並跑的技術跨越

從跟跑到並跑的技術跨越本質上是技術追趕的一種表現形式，現有的技術追趕研究一般將後發國家產業技術能力的形成過程劃分為逆向工程和自主創新兩個階段，正向開發能力是促進兩個階段過渡的黑箱。逆向工程與正向開發是製造業產品開發的兩種經典模式，而唯有基於後者才能設計出真正的自主創新產品，才能以標準化的產品滿足更多用户和市場的需求，然而後者卻因為高門檻、高投入、高風險的特點而不被眾多企業選擇。

首先正向開發要求企業具備一支全套人才隊伍並積累了一定的自主開發實踐經驗，才能自主實現頂層設計，細化產品功能和結構，生產、匹配、調校，開發適用於不同需求的商業化產品系列。其次正向開發需要企業投入大量時間和資金，以一款車型的正向開發為例，從立項到市場調研，到確定車型，再到開發、驗證等環節，往往需要 5-10 年，其中市場調研和車型的驗證、修改、再驗證、再修改等環節的費用更是遠高於逆向工程。然而，企業即使邁過了高門檻，資金鍊挺過了高投入，正向開發的高風險依舊讓其望而卻步，因為逆向工程好比練字時的描紅，其設計可參照經過市場驗證的產品，而正向開發好比臨摹，更有甚者連臨帖都不完整，加之瞄準的用户需求不一定準確，使得產品從外觀到性能的選擇等都存在風險。

正向開發的難度之大由此可見，但是，中國自 21 世紀以來依然出現了一批從事無人機正向開發的單位，正是因為他們在技術封鎖、沒有產品頂層設計可循的背景下，堅持正向開發能力的培養，中國無人機產業才能在短短 20 年時間實現從跟跑到並跑的技術跨越。

那麼，他們是如何化解正向開發的難關，以最大程度發揮出正向開發在技術跨越中的價值呢？主要表現在以下三個方面：① 從頂層設計出發突破無人機關鍵卡脖子技術；② 基於市場反饋適時調整產品性能、形成完備的產品譜系；③ 遵循技術與市場的相互作用規律，以聯合設計提升產品載荷的可拓展性，以滿足國內外、軍用民用不同市場需求，深度嵌入全球產業鏈的開放環境中形成國際核心競爭力。

01、長鷹頂層設計突破關鍵卡脖子技術

2000 年，為破解無人機關鍵核心技術受制於他國的困境、開創具有國際話語權的無人機劃時代新局面，國家圍繞自主研發“中高空遠程長航時”無人機進行立項招標，最終北京航空航天大學競標成功，牽頭 60 餘家配套單位共同研製出了長鷹無人機。該型號的問世在技術上實現了我國無人機由近中程、短航時，向遠程、長航時的歷史性跨越，也使我國成為繼美國、以色列之後，第三個自主研製出遠程長航時無人機的國家，產品新研率超過 50%（一般航空型號新研產品不超過 30%），可以説是完全實現了基於正向開發的自主創新。

特別是 40 小時長航時的實現，在遠超國際領先水平的同時，也為實現遠程、高空、載荷大等一系列性能優化奠定了技術基礎。事實上，對於像無人機這樣高度複雜的產品，其正向開發的關鍵不是對某種單項技術的掌握，而是綜合各種技術的能力，這種“綜合”集中體現在總體方案設計上。因此圍繞“長航時”，既需要氣動外形在設計上考慮提高飛機的升阻比以節約動力燃料，也需要創新採用數字信號，設計飛行器控制管理計算機系統以減輕飛機重量。基於此，長鷹獲得國家科技進步一等獎，作為我國無人機產業從跟跑到並跑的技術起點，從頂層設計突破了關鍵卡脖子技術。

在這一正向開發過程中哪些因素起到了較為重要的促進作用呢？首先，一個完整的、成體系的隊伍是正向開發的基礎，不同於一般企業雖然擁有一批具備開發經驗的人才，但是人才隊伍不夠全面，研製長鷹的國家隊不僅覆蓋無人機的飛行器分系統、任務設備分系統、測控與信息傳輸分系統、保障與維修分系統等各系統的設計人才，也包含工程研製階段各零部件供應商，以及統籌整個軍品研製流程的質量管理師、可靠性分析專家等。其次，高校的多學科交叉理論積累則是建設這樣一支隊伍的攻堅力量，同時高校中科研人員一方面基於實驗善於對未知進行理性推理驗證，另一方面基於空天報國情懷，勇於迎難而上、不懼失敗，這正是克服正向設計高門檻、高風險、高投入的關鍵。另外由國家牽頭，賦予北航聯合攻關、集中力量辦大事的權力，統籌協調配套單位的新型舉國體制，也為正向開發保駕護航。

02、彩虹投入應用促進型譜迭代

航天十一院依託空氣動力技術的專業核心優勢，潛心培育彩虹無人機，經過近二十年的持續奮鬥，實現了彩虹無人機產品化和產業化的快速健康發展，形成了從軍貿、民用到國內軍用市場的系列化產品型譜，察打一體無人機成為我國高新裝備軍貿出口的一面旗幟，在國內外市場上打響了“彩虹”品牌。作為中國中高端無人機發展的核心力量，彩虹勇於實踐、砥礪創新，走出了一條有特色的發展道路。彩虹將無人機定位於“航空航天有交集”的產品，堅持自主開發。2002 年試飛成功後，憑藉比肩美國、以色列無人機基於長航時性能的偵察能力以及極高性價比優勢，備受巴基斯坦青睞，因此於 2003 年首次走出國門，實現了國內無人機出口市場“零的突破”。之後多次受邀參加外方軍事演習，用不到十年時間實現了平台系列化、型譜化，載荷系統化、集成化，應用體系化、實戰化的全面發展，已能在國際市場上與美國、以色列、歐洲等航空強國同台競技。

彩虹無人機之所以能在短時間內實現從跟跑到並跑的跨越，究其根本，源於其積極投入應用，沿着“邊研邊產邊交”的路線，基於第三世界用户需求反饋調整產品性能、促進型譜迭代。一方面在起飛重量、航時、載荷能力等方面進行優化；另一方面以“遊戲界面”的設計形式推動無人機智能化操作；同時以雙定點的形式優化供應鏈形成批量生產，交付更多用户的同時獲得更多反饋以促進產品升級、滿足更廣闊的市場需求。

推進上述歷程的關鍵因素可歸納如下：首先研發單位在空氣動力學和飛行力學方面的技術積累，以及航天系統獨特的無人化理念是其開展正向開發、自主創新的源泉。其次得益於整體軍貿政策環境的良好支持以及在此基礎上的市場化應用，技術的突破、產品的迭代需要市場這樣一個端口適時檢驗、反饋，彩虹抓住了國際市場帶來的機會窗口。另外產品型譜的建立健全也得益於“小核心、大協作”的組織形式，該形式在保證核心系統固定化的基礎上，促進其他功能系統的開放兼容，使得整體產品在正向開發階段基於不斷靠近市場的用户反饋進行設計優化，有利於加快迭代創新。

03、翼龍服務於國內國外、軍用民用不同市場需求

近年來無人機產業的國際競爭已不僅限於單一產品，越來越多的國家在捕捉未來市場發展趨勢的基礎上，根據未來市場格局的有效分割，設計異質化產品，構建無人機系統，以滿足不同市場的需求，加深國際產業鏈的嵌入。而中國無人機產業在這一階段並沒有掉隊，憑藉翼龍系列無人機實現了與航空強國的並跑。由航空工業集團研製的翼龍無人機，通過專注於高端無人機的產業化發展，立足“一型裝備服務國內、國外兩個市場”的要求，逐步形成了“做強軍用業務、發展民用業務、突破服務業務”的業務模式，打開了“軍用、民用、服務”國際市場新格局。

把握技術與市場的相互作用規律，才能滿足異質性市場的需求，這是堅持正向開發、自主創新的核心，也是翼龍與國際並跑的關鍵。具體來看，翼龍系列軍用機能以不到美軍同型無人機五分之一的價格出口 10 餘個國家，重要原因之一就是基於用户聯合開發的產品載荷具有極高可拓展性，如傳感器，衞通設備、電子站設備以及未來將要重點開發的雷達設備，在系統設計階段都致力於兼顧國內外市場的主流需求從而提升了無人機整體的任務載荷水平，獲得更多國家青睞。同時，翼龍系列民用能在移動通信領域卓有建樹，也得益於翼龍基於對國內市場在“大氣象、大應急、大安防”等民生重點領域需求的認識，在模塊化、通用化的系統架構支持下，針對不同的無人機應用情境，調整、優化產品載荷。

保障並跑的關鍵因素，其一是在研發團隊“用户參與設計觀”的影響下，以技術能力為基礎不斷拓展產品載荷，使得翼龍能夠時刻做好“變”的準備以滿足不同市場的需求；其二在從單一產品設計向體系化建設轉變過程中，翼龍基於“牛鞭效應”關注設計前端的決策，不過分追求全面化，而是側重特色化，形成功能異質化產品；其三在強化技術專業優勢的同時，關注成本在市場競爭中的地位，合理降本增效，鞏固國際競爭中的成本優勢。

總結與啓示

**第一，從頂層設計入手，基於理論推演與密集實驗的正向開發是解決卡脖子技術的關鍵，為中國無人機產業實現技術跨越提供技術積累。**在這一過程中，結合學者提出的後發國家複雜產品技術趕超的“雙循環創新組織模式”，需要國家扮演創新引領者角色，以舉國之力的決心自上而下實現技術“冷啓動”，解決技術從無到有問題。同時如長鷹所示，高校可以發揮在技術底層邏輯突破中的理論積累優勢和試驗論證經驗。

**第二，產品的市場化應用是正向開發的目標，基於應用所收集到的用户反饋是正向開發的依據，因此抓住市場所提供的機會窗口進行正向開發以促進型譜迭代，是中國無人機產業實現技術跨越過程中重要的一環。**以彩虹為例，既需要企業發揮標準化、流程化等生產優勢，積極進行研發轉應用的戰略調整，以協調有效的合作機制完善產品應用層邏輯，也需要延續基於用户需求的正向開發設計邏輯，在批量應用中發現問題與解決問題。

**第三，基於平台化、模塊化、通用化的正向開發，在降低產品開發成本、縮短產品開發週期的同時，提升企業間、企業與供應商之間的協同性，從而能夠更好地服務於異質性市場需求，這是中國無人機產業實現技術跨越的核心和必由之路。**對於逆向工程來説，每個產品都有自己的零部件體系，隨着逆向開發的產品種類增多，零部件數量也隨之暴漲。反觀翼龍，用平台化的開發代替產品的開發以實現平台中各產品針對各自需求市場，把複雜的零部件組合成一些模塊系統，同時提升各產品零部件的通用化。由此基於通用化零部件所構建的不同產品平台和產品模塊就形成了矩陣，矩陣中的兩兩組合就可以產生數量可觀、功能各異的無人機以滿足不同市場需求。由此可見市場需要技術，技術更需要市場。因此不僅需要良好的創新政策和貿易環境鼓勵企業進入市場，更需要企業基於技術優勢和對不同市場需求的敏鋭捕捉，走平台化、模塊化和零部件通用化的正向開發之路。

（本文為北京航空航天大學經濟管理學院工商管理學科責任教授、博士生導師歐陽桃花，北京航空航天大學經濟管理學院博士生麻強、鄭舒文發表於《產業轉型研究》專刊 2021 年 第 9 期總第 325 期的文章）