王维陶 王甜田
航天神舟飞行器有限公司 天津市 300300
摘要：在无人机企业渐渐兴起的今天，无人机模块化一直处于无人机及其相关产业的新兴领域，而作为支撑无人机飞行的动力装置，因其设计难度大，维修拆卸不方便，制作成本大等困难，跻身成为了无人机产业发展的制约因素。为此，许多科研团队提出了将无人机动力装置模块化的设想，以期找寻无人机研发的新思路。本文就无人机模块化自身特征，对无人机动力装置模块化的优势进行了分析，并对其发展中存在的问题提供了参考性的解决方案。
关键词：无人机；动力装置；模块化研究
1前言
随着无人机行业的兴起，无人机及模块化也逐渐成为新兴领域，其中，无人机动力装置的开发更是热点问题。为推动其发展壮大，本文在明确了无人机及模块化概念的同时，从生产、研发、维修三方面分别阐述了无人机动力装置模块化的优势，并根据目前无人机动力模块化发展遇到的困难，提出了推动无人机动力装置模块化发展的建议，以供政府和相关企业借鉴参考。
2无人机动力装置模块化的概念
在传统的无人机生产制造中，通常情况下，无人机从设计、制造、生产、装配都是采用整机制造的方法，以保证无人机装配无误，可以正常运作。但在科技日益发展的当下，模块化无人机渐渐兴起。模块化是一种处理复杂系统分解为更好的可管理模块的方式。将其应用于无人机动力装置中，便表现为将无人机动力装置按照各个组成部分进行有效拆分，将其分解形成许多模块，
例如：气动模块、能源动力模块等，分别对每个进行设计和制造，由此形成模块化的无人机设计制造手段。在这种形式之下，每个无人机模块便可以送往不同的研发和生产制造企业进行设计和制造，其优势也逐渐显现出来。
3无人机动力装置模块化的优势
3.1无人机动力装置模块化在生产中的优势
常见的无人机动力装置均有其各自的生产和研发场所。一个新的无人机生产公司的成立，便要新建厂区来承担无人机动力装置的全部生产任务，但这种厂区再建是极其耗费财力的，且根据无人机动力装置的不同，对应的设备也要进行更新等操作，便会存在生产机器利用不充分的现象。将无人机动力装置模块化，便消除了新厂再建所消耗的人力物力资源带来的成本，也提高了各个加工生产商的机器利用率，提高各厂之间的合作共赢。
3.2无人机动力装置模块化在研发中的优势
在无人机动力装置的研发当中，根据研发团队综合素质的不同，其研发的侧重点也会有所差异，但每个科研团队所负担的研究对象均为整体的无人机动力装置，其研发成果的整体性能便很难做到处处卓越。但是，无人机动力装置模块化恰好可以解决这个问题。利用模块化的手段，将研发成果依据各个研发团队的侧重标准分成模块，既可以让各个科研团队各尽所长，提高科研效率，也使得无人机动力装置的整体质量得到提升。
3.3无人机动力装置模块化在维修中的优势
无人机动力装置作为无人机作业的核心装置，要在无人机的使用期限中经历多次的拆卸和维修，无论是什么部件发生了故障，整体的动力装置都要被拆卸下来，这样一来，在拆卸时便需要花费大量的时间，且由于动力装置的整体性，一旦有部分区域发生破坏，整个动力装置都需要改进，而无人机动力装置模块化正因其可拆分的特性，解决了这一弊端，同时也从经济的角度省去了许多成本。
4无人机动力装置模块化发展遇到的问题
4.1接口统一性难以保证
由于模块化的无人机动力装置具有可拆卸的性质，在对其不同模块进行设计的同时，必须考虑模块间的接头设计，要保证其接口的标准化、统一化，才能实现不同模块之间的匹配使用，提高无人机的设计和使用效率，而现有的无人机模块化设计只能提供接线式的接口，如：香蕉头、xt60、杜邦线接口等。
这些接口虽然可以满足无人机动力装置模块之间的连接，但由于其裸露在无人机动力装置外部，其稳定性并不能得到很好的保障，极易在大风天气发生突然性脱落或分离，对无人机本身的安全问题和寿命问题造成影响。
4.2前期调研和统计不够充分
无论是什么类型的科研产品，在其研究设计阶段之前，都要进行充分的调研和统计工作，但由于无人机动力装置模块化为新兴领域，在开展其前期调研和统计工作时，可提供参考的数据较少，企业支持度较低，这也是无人机动力装置模块化研究存在滞后性的成因。
4.3人才引进工作不够到位
一直以来，人才引进在无人机的发展与壮大中都占据着相当重要的地位，引进科研技术能力强、科研思路好的人才队伍，对提升无人机模块研发团队的整体研发素质，提升研发效率、提高无人机模块使用可行性、缩短研发周期，以致促进无人机模块研发和生产企业生产、盈利都有着很大的助益作用。但依照目前的无人机模块化发展状态，相关单位和企业对人才引进的重视度还不够，对人才的培养机制也不够完善，这对于当下无人机动力装置模块化的推进也存在着阻力作用。
5中国无人机动力的发展方向
5.1补足短板，完善现有发动机谱系
除了在传统的领域，如大推力高推重比涡扇发动机、大推力高涵道比商用涡扇发动机、中大功率涡轴发动机等继续夯实技术基础，追赶国际先进水平，满足目前国家的重大战略需求，以及未来大型空中无人平台的发展之外，也应重点关注我国现阶段以及未来中小型空中无人平台发展对动力装置的迫切需求，为其提供多种选项，完善我国航空发动机的型号谱系，如功率不大于 300kW 的活塞发动机配装低空低速无人机 ；功率不大于 600kW 的涡轴发动机配装旋翼无人机 ；推力范 围 为 0.4 ～ 2 kN 的 涡 喷 发 动 机，配装靶机、靶弹、高速无人机 ；推力范围为 2 ～ 50 kN 的涡扇发动机，满足中高端无人机平台多样性的动力需求等。
5.2布局未来，加强技术储备
应从长远出发，坚持动力先行的原则，积极开展无人机动力装置的预先研究和自主创新工作，为适应未来无人机发展的要求打下坚实的基础。
5.3军民融合，发挥各自优势
针对活塞发动机，由于其与通用航空发动机的通用性，应充分发挥通用航空市场发展的牵引作用，调动民营资本的积极性和灵活性，降低研发成本，减少研发周期，以民养军，以民促军。对于短寿命涡喷发动机、 小推力涡扇发动机、 小功率涡轴发动机等技术门槛相对较低、 通用航空属性明显、 制造难度相对较低的产品，应充分发挥市场优势，共享资源，引导民营资本发挥自身优势，优化产业结构，共同促进产业的健康快速发展。而对于中大推力涡扇发动机、中大功率涡轴 / 涡桨发动机等技术含量高，制造难度大的硬骨头，应该充分发挥央企单位“集中力量办大事”的体制优势，集中力量，早日攻克技术难关。
6 结语
1）无人机动力装置模块化具有生产环境广泛、研发团队可分解、维修方便等一系列优势，对无人机动力装置乃至无人机的发展均具有推进作用。
2）为了解决无人机动力装置模块接口连接较难实现的弊端，建议各生产单位在全国范围内建立起相同的接口生产配合指标，以此实现各个模块拼接的兼容性。
3）对于无人机动力装置模块化研发的前期调研工作，建议政府可以公开更多的无人机动力装置及其模块化相关数据，以供科研团队前期调研和统计工作的顺利开展。为使无人机动力装置模块化发展持续推进，仍需要使其得到普及性的认识，并吸纳更多科研人才加入到无人机动力装置模块化的设计和开发当中去。
参考文献：
[1]. 王刚，胡峪，宋笔锋，谭唱．电动无人机动力系统优化设计及航时评估．航空动力学报[J]．2015.08，30(8)：1834-1840.
[2]. 熊典，王斌，代礼弘，王强.基于SOC的无人机巡检剩余续航时间预测方法.电源技术[J].2015.01，39(1)：105-107.