一、無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統被譽(yù)為無(wú)人機的“心臟”,處于無(wú)人機產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節
根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統行業(yè)現狀深度研究與投資前景預測報告(2025-2032)》顯示,無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統是無(wú)人機的核心子系統,被譽(yù)為無(wú)人機的“心臟”,其承擔著(zhù)為無(wú)人機提供動(dòng)力輸出的重任。無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統處于無(wú)人機產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節,其上游主要為設備制造、電子元器件制造、原材料生產(chǎn)等行業(yè),這些領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和供應鏈穩定性直接影響動(dòng)力系統的性能與成本。目前上述這些上游行業(yè)基本處于充分競爭狀態(tài),市場(chǎng)供應充足,產(chǎn)品質(zhì)量、供給狀況均能滿(mǎn)足本行業(yè)需求。
下游則廣泛應用于工業(yè)級無(wú)人機、消費級無(wú)人機、電動(dòng)垂直起降飛行器(eVTOL)等領(lǐng)域。這些下游行業(yè)的發(fā)展前景和市場(chǎng)規模將直接影響對無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統產(chǎn)品的需求,同時(shí),大載重和載人電動(dòng)航空等下游新興領(lǐng)域對動(dòng)力系統的效率、安全冗余及智能控制能力等提出嚴苛技術(shù)指標,牽引無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統行業(yè)加速技術(shù)升級。
總體來(lái)看,近年隨著(zhù)下游無(wú)人機在農業(yè)、物流、測繪、安防、巡檢、娛樂(lè )、交通等應用領(lǐng)域的快速普及,動(dòng)力系統作為無(wú)人機的“心臟”,其技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)品升級對下游整機行業(yè)的競爭力提升日益重要。同時(shí),上下游的協(xié)同發(fā)展推動(dòng)了無(wú)人機產(chǎn)業(yè)鏈的完善與壯大,進(jìn)一步促進(jìn)了民用無(wú)人機及無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統行業(yè)的規?;?、智能化發(fā)展。
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二、無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統主要由電機、電子調速器、螺旋槳和電池等關(guān)鍵部件組成
無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統主要由電機、電子調速器、螺旋槳和電池等關(guān)鍵部件組成,這些部件緊密協(xié)作,共同確保無(wú)人機的穩定飛行與高效作業(yè)。其中電機是無(wú)人機動(dòng)力系統的核心組件之一,負責將電能轉化為機械能,驅動(dòng)螺旋槳旋轉產(chǎn)生推力;電調則精準控制電機轉速,實(shí)現無(wú)人機的速度調節與姿態(tài)控制;螺旋槳將旋轉動(dòng)力轉化為推力,支撐無(wú)人機升空與前進(jìn);而電池作為能量源泉,為整個(gè)動(dòng)力系統提供持續的電能供應。
無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統主要由電機、電子調速器、螺旋槳和電池等關(guān)鍵部件組成
項目 | 定義及功能 |
電機 | 電機是無(wú)人機動(dòng)力系統的核心組件之一,負責將電能轉化為機械能,驅動(dòng)螺旋槳旋轉產(chǎn)生推力。?無(wú)刷直流電機因其高效性而占據主導地位?,它們通過(guò)電磁作用將電池電能轉化為螺旋槳的機械動(dòng)能,直接影響無(wú)人機的載重能力、爬升速率和續航時(shí)長(cháng)?。 |
電子調速器 | 電子調速器的主要功能是將無(wú)人機飛控系統的控制信號進(jìn)行功率放大,并向各開(kāi)關(guān)管送去能使其飽和導通和可靠關(guān)斷的驅動(dòng)信號,以控制電機的轉速。 |
螺旋槳 | 螺旋槳安裝在電機上,通過(guò)電機旋轉帶動(dòng)螺旋槳旋轉,將電機的轉動(dòng)功率轉化為推進(jìn)力或升力。 |
電池 | 電池為無(wú)人機提供動(dòng)力支持。?高能量密度的鋰聚合物電池是主流選擇?,因其能量密度大、重量輕和耐電流數值高,能夠為無(wú)人機提供穩定的動(dòng)力支持?。電池的電壓、容量和放電倍率直接影響無(wú)人機的續航和動(dòng)力輸出?。 |
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三、國家政策持續加碼,為無(wú)人機動(dòng)力系統行業(yè)發(fā)展提供支持與助力
近年來(lái),國家政策持續加碼,為我國民用無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統行業(yè)發(fā)展提供支持和助力。例如《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要(2023-2035 年)》明確重點(diǎn)發(fā)展電動(dòng)航空器產(chǎn)業(yè)鏈,推動(dòng)電機、電池等核心部件技術(shù)突破;《通用航空裝備創(chuàng )新應用實(shí)施方案》提出“打造一批低空經(jīng)濟應用示范基地,形成一批品牌產(chǎn)品;加快關(guān)鍵核心技術(shù)突破,瞄準無(wú)人化、智能化方向;以電動(dòng)化為主攻方向”。
近兩年國家產(chǎn)業(yè)政策及發(fā)展規劃
時(shí)間 |
相關(guān)單位 |
政策文件名稱(chēng) |
主要內容 |
2022年 |
工信部、發(fā)改委等六部門(mén) |
工業(yè)能效提升行動(dòng)計劃 |
圍繞電機、變壓器、鍋爐等通用能設備,持續開(kāi)展能效提升專(zhuān)項行動(dòng),加大高效用能設備應用力度,加強重點(diǎn)用能設備系統匹配性節能改造和運行控制優(yōu)化。 |
民航局 |
“十四五”航空物流發(fā)展專(zhuān)項規劃 |
探索構建通用航空物流網(wǎng)絡(luò ),充分發(fā)揮無(wú)人機物流成本、效率優(yōu)勢,擴大交通不便地區無(wú)人機干支-通配送網(wǎng)絡(luò ),提升區域快捷配送、即時(shí)服務(wù),在適宜地區,探索推動(dòng)通用航空物流試點(diǎn),助力“快遞進(jìn)村”,延伸鄉村物流服務(wù)網(wǎng)絡(luò ),推進(jìn)通用航空物流網(wǎng)絡(luò )省際互通、市縣互達、城鄉兼顧 |
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民航局 |
《“十四五”通用航空發(fā)展專(zhuān)項規劃》 |
大力發(fā)展無(wú)人機廣泛應用,到2025年,無(wú)人機企業(yè)、無(wú)人機飛行小時(shí)數、無(wú)人機駕駛員執照持有數均大幅增長(cháng)。其中,“無(wú)人機廣泛應用”領(lǐng)域要求堅持包容審慎、創(chuàng )新引領(lǐng),拓展無(wú)人機應用領(lǐng)域,引導建立市場(chǎng)化、社會(huì )化服務(wù)保障體系,大力發(fā)展新型智能無(wú)人駕駛航空器驅動(dòng)的低空新經(jīng)濟,具體包括深化農業(yè)服務(wù)、拓展工業(yè)應用、支持物流配送、推動(dòng)跨界融合等領(lǐng)域。 |
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科技部等六部門(mén) |
關(guān)于加快場(chǎng)景創(chuàng )新以人工智能高水平應用促進(jìn)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的指導意見(jiàn) |
圍繞高端高效智能經(jīng)濟培育打造重大場(chǎng)景。鼓勵在制造、農業(yè)、物流、金融、商務(wù)、家居等重點(diǎn)行業(yè)深入挖掘人工智能技術(shù)應用場(chǎng)景,促進(jìn)智能經(jīng)濟高端高效發(fā)展……制造領(lǐng)域有限探索工業(yè)大腦、機器人協(xié)同制造、機器視覺(jué)工業(yè)檢測、設備互聯(lián)管理等智能場(chǎng)景。 |
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2023年 |
工信部 |
人形機器人創(chuàng )新發(fā)展指導意見(jiàn) |
到2025年,初步建立人形機器人創(chuàng )新體系,整機達到世界先進(jìn)水平,量產(chǎn)落地;到2027年,提升科技水平和創(chuàng )新能力,突出安全性和可靠性,依靠產(chǎn)業(yè)鏈和供應鏈,實(shí)現全球綜合實(shí)力領(lǐng)先。 |
工信部等十七部門(mén) |
“機器人+”應用行動(dòng)實(shí)施方案 |
提出到2025年,制造業(yè)機器人密度較2020年實(shí)現翻番,服務(wù)機器人、特種機器人行業(yè)應用深度和廣度顯著(zhù)提升,機器人促進(jìn)經(jīng)濟社會(huì )高質(zhì)量發(fā)展的能力明顯增強 |
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工信部等四部門(mén) |
綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要(2023-2035年) |
按照技術(shù)成熟度,穩步推進(jìn)技術(shù)攻關(guān),“十四五”期間,小型航空器以電動(dòng)為主攻方向。面向城市空運、應急救援、物流運輸等應用場(chǎng)景,加快eVTOL、輕小型固定翼電動(dòng)飛機、新能源無(wú)人機等創(chuàng )新產(chǎn)品應用,形成以典型場(chǎng)景為導向的電動(dòng)航空器供給能力、運營(yíng)支持能力和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展能力,打造新經(jīng)濟增長(cháng)極。重點(diǎn)圍繞電動(dòng)航空器,加快形成安全高效的電機、電池、飛控、材料等現代化產(chǎn)業(yè)鏈,不斷提升產(chǎn)業(yè)鏈韌性和安全水平。 |
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國家發(fā)改委 |
產(chǎn)業(yè)結構調整指導目錄(2024年本) |
鼓勵類(lèi)產(chǎn)業(yè)機械部分包括“關(guān)鍵電機”,智能制造部分包括“機器人用高精密減速器”、“智能一體化關(guān)節”等關(guān)鍵零部件。 |
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2024年 |
工信部等四部門(mén)
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新產(chǎn)業(yè)標準化領(lǐng)航工程實(shí)施方案 |
推動(dòng)機器人產(chǎn)業(yè)各類(lèi)型標準研制。組織編制工業(yè)機器人術(shù)語(yǔ)、分類(lèi)、結構等基礎共性標準,質(zhì)量檢測、性能評估、安全通信、智能化分級、云服務(wù)平臺等關(guān)鍵技術(shù)標準;編制重點(diǎn)行業(yè)機器人應用工藝流程和專(zhuān)用算法模型、應用數據安全、人機交互安全等標準,機器人新產(chǎn)品通用技術(shù)規范、模塊化設計與制造、應用安全與可靠性等行業(yè)標準。 |
工信部、民航局等四部門(mén) |
通用航空裝備創(chuàng )新應用實(shí)施方案(2024-2030年) |
打造一批低空經(jīng)濟應用示范基地,形成一批品牌產(chǎn)品;加快關(guān)鍵核心技術(shù)突破,瞄準無(wú)人化、智能化方向;以電動(dòng)化為主攻方向,兼顧混合動(dòng)力、氫動(dòng)力、可持續燃料動(dòng)力等技術(shù)路線(xiàn);2027年實(shí)現通用航空裝備產(chǎn)業(yè)完整體系初步建立和多領(lǐng)域商業(yè)應用;2030年通用航空裝備產(chǎn)業(yè)完整體系形成萬(wàn)億市場(chǎng)規模,深度融合生產(chǎn)生活各領(lǐng)域。 |
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國務(wù)院 |
2024年政府工作報告 |
大力推進(jìn)現代化產(chǎn)業(yè)體系建設,加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力;積極培育新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè);積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟等新增長(cháng)引擎。 |
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工信部等七部門(mén) |
關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn) |
做強未來(lái)高端裝備:突破人形機器人、量子計算機、超高速列車(chē)、下一代大飛機、綠色智能船舶、無(wú)人船艇等高端裝備產(chǎn)品,以整機帶動(dòng)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地,打造全球領(lǐng)先的高端裝備體系;深入實(shí)施產(chǎn)業(yè)基礎再造工程,補齊基礎元器件、基礎零部件、基礎材料、基礎工藝和基礎軟件等短板,夯實(shí)未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展根基。 先進(jìn)高效航空裝備:圍繞未來(lái)智慧空中交通需求,加快電動(dòng)垂直起降航空器、智能高效航空物流裝備等研制及應用。 人形機器人:突破機器人高轉矩密度伺服電機、高動(dòng)態(tài)運動(dòng)規劃與控制、仿生感知與認知、智能靈巧手、電子皮膚等核心技術(shù),重點(diǎn)推進(jìn)智能制造、家庭服務(wù)、特殊環(huán)境作業(yè)等領(lǐng)域產(chǎn)品的研制及應用。 |
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中國共產(chǎn)黨第二十屆中央委員會(huì ) |
中共中央關(guān)于進(jìn)一步全面深化改革推進(jìn)中國式現代化的決定 |
深化綜合交通運輸體系改革,推進(jìn)鐵路體制改革,發(fā)展通用航空和低空經(jīng)濟,推動(dòng)收費公路政策優(yōu)化。 |
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四、下游需求與技術(shù)突破協(xié)同驅動(dòng),我國無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統市場(chǎng)持續擴容
近年來(lái)我國無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統市場(chǎng)持續擴容。數據顯示,2019-2024年我國民用無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統(不含動(dòng)力電池)行業(yè)的市場(chǎng)規模從 16.79 億元增長(cháng)至 46.19 億元,年復合增長(cháng)率為 22.43%。預計到2029年我國民用無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統(不含動(dòng)力電池)行業(yè)的市場(chǎng)規模將達到110.19億元左右。
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根據市場(chǎng)分析,近年推動(dòng)我國無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統市場(chǎng)持續擴容的因素主要是下游需求與技術(shù)突破協(xié)同驅動(dòng),具體如下:
下游需求方面:近年來(lái),隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、新一代移動(dòng)通信、儲能等技術(shù)的不斷革新與進(jìn)步,使民用無(wú)人機行業(yè)的應用場(chǎng)景更加豐富多元。例如,在人工難以接觸、涉足的作業(yè)環(huán)境中,無(wú)人機憑借其精準高效的能力,在高清航拍、農林植保、設施巡檢、安防監控、測繪與地理信息收集、應急救援和快遞物流等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用,展現出極強的環(huán)境適應能力。因此,其在各行業(yè)中的滲透率和認可度不斷提升,應用范圍和應用比例日益擴大,并展現出更加精細化與多元化的發(fā)展趨勢。而這為上游動(dòng)力系統行業(yè)企業(yè)提供了廣闊的發(fā)展機遇與市場(chǎng)空間。
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,目前我國已是全球民用無(wú)人機第一大國,這為無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統帶來(lái)廣闊的發(fā)展空間。有數據顯示,2024 年全球民用無(wú)人機市場(chǎng)規模為的 1938.33 億元。其中我國民用無(wú)人機市場(chǎng)規模1108.49億元,占比達到57.2%。
數據來(lái)源:弗若斯特沙利文,觀(guān)研天下整理
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技術(shù)方面:近年,隨著(zhù)材料科學(xué)和生產(chǎn)工藝的進(jìn)步,大量新技術(shù)和新工藝被廣泛應用于動(dòng)力系統零部件的設計和制造流程中,顯著(zhù)增強了各部件間的協(xié)同效率與兼容性,進(jìn)而全面提升了無(wú)人機的綜合性能,并極大豐富了其下游應用領(lǐng)域。在抗電磁干擾、延長(cháng)使用壽命以及提升能量密度比等關(guān)鍵性能上取得的持續突破,為無(wú)人機在執行任務(wù)時(shí)的安全穩定性與環(huán)境適應性奠定了堅實(shí)基礎。
隨著(zhù)下游農業(yè)植保、物流配送、電力巡檢、安防監控等各類(lèi)工業(yè)級無(wú)人機應用場(chǎng)景需求不斷增加且加速滲透,多元化需求倒逼動(dòng)力系統向高性能、高適配性方向升級,當前技術(shù)趨勢聚焦集成化與一體化、高效率與輕量化發(fā)展。
集成化與一體化、高效率與輕量化是用無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統的未來(lái)技術(shù)趨勢
技術(shù) |
具體情況 |
集成化與一體化 |
動(dòng)力系統是無(wú)人機的核心零部件,也是成本的主要組成部分之一。當前技術(shù)趨勢聚焦電機、電調等部件的一體化集成。一體集成化設計通過(guò)物理防護與電氣優(yōu)化提升系統可靠性,多層密封防護提升沙塵或暴雨等極端環(huán)境下的穩定性,精簡(jiǎn)線(xiàn)纜可降低線(xiàn)纜磨損與接頭故障風(fēng)險,同時(shí)提升維護效率。目前,行業(yè)內的廠(chǎng)商已積極布局并加大一體化、集成化動(dòng)力系統技術(shù)方面的研發(fā)投入,已形成各自的集成化動(dòng)力系統產(chǎn)品(極個(gè)別廠(chǎng)商已推出一體化動(dòng)力系統產(chǎn)品),并逐步在工業(yè)級和消費級無(wú)人機領(lǐng)域實(shí)現了越來(lái)越廣泛的應用。 |
高效率與輕量化 |
無(wú)人機動(dòng)力系統的高效率與輕量化發(fā)展是當前技術(shù)升級的重點(diǎn)方向,主要通過(guò)材料革新、結構優(yōu)化和能源技術(shù)三方面協(xié)同創(chuàng )新提升性能。在材料革新方面,隨著(zhù)碳纖維復合材料和鎂鋁合金的廣泛應用,動(dòng)力系統外殼在保持原有強度的前提下重量大幅降低,使單個(gè)動(dòng)力單元整體減重明顯,進(jìn)而提升無(wú)人機在爬升階段的動(dòng)力輸出和懸停狀態(tài)下的續航表現。在結構優(yōu)化方面,采用新型軸向磁通電機等配合空心軸設計,磁路布局更緊湊,有效降低傳統徑向磁通的漏磁損耗,同時(shí)提升功率密度。通過(guò)智能電控系統實(shí)時(shí)監測飛行姿態(tài)與速度參數,動(dòng)態(tài)調節電機輸出功率,有效延長(cháng)單次任務(wù)續航時(shí)長(cháng)。在能源技術(shù)創(chuàng )新方面,采用碳化硅等功率器件有效提高電能轉化效率,結合結構優(yōu)化釋放的電池艙空間,搭載體積更大、能量密度更高的新型電池組,可顯著(zhù)提升無(wú)人機的續航能力。 |
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預計未來(lái),在前沿設計理念與制造工藝的持續驅動(dòng)下,動(dòng)力系統零部件的性能將進(jìn)一步優(yōu)化升級,為開(kāi)拓更多新興應用場(chǎng)景創(chuàng )造有利條件,為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的穩健發(fā)展奠定堅實(shí)基礎。
五、未來(lái),工業(yè)級無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統將成為無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統整體發(fā)展主要推動(dòng)力
展望未來(lái),工業(yè)級無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統將成為無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統整體發(fā)展的主要推動(dòng)力。近年來(lái),工業(yè)級無(wú)人機動(dòng)力系統隨著(zhù)下游應用場(chǎng)景的拓展實(shí)現快速發(fā)展,在 2023 年市場(chǎng)占比首次超過(guò)消費級應用領(lǐng)域,且占比逐年提高。數據顯示,2019 年至 2024 年,我國工業(yè)級無(wú)人機電動(dòng)動(dòng)力系統(不含動(dòng)力電池)占中國無(wú)人機動(dòng)力系統的比例由約33.47%增長(cháng)至 55.29%,市場(chǎng)規模由的 5.62 億元增長(cháng)至25.54億元,年復合增長(cháng)率高達 35.36%。
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