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太阳能无人机：提升微型无人机续航能力的重大进展

无人机的续航能力是衡量其性能的重要标准，这直接关系到它的实际应用价值。利用太阳能作为能源，可以有效延长无人机的飞行时间。最近，北京航空航天大学的研究团队开发出一款仅重4.21克的太阳能驱动微型无人机，实现了依靠自然光照的长时间飞行。这一成果已在7月18日发表于《自然》杂志上。

尽管太阳能驱动大型无人机已不算新鲜事，但要让微型无人机也具备这样的能力却颇具挑战。北航能源与动力工程学院的漆明净教授提到，核心问题在于动力系统的优化。研究团队为此设计了一种新型静电驱动方案，这种方案能减少能量损耗，将太阳能电池板产生的电能高效转换为推力。此外，他们还打造了一种重量仅为1.13克的超轻型高压电能转换设备，把太阳能电池板输出的电压从4.5伏提升到9000伏，从而构建起一个高效的静电动力系统。

北航能源与动力工程学院的闫晓军教授认为，这种太阳能微型无人机未来可能在长时间飞行任务中发挥重要作用，特别是在应急救援和狭小空间探测等领域潜力巨大。

无人机产业的三大环节

无人机产业大致可分为上游、中游和下游三个部分。上游环节主要涉及产品设计与研发，以及关键原材料的生产，比如钛合金、铝合金和陶瓷基复合材料等特种材料。中游环节则是无人机整机组装，涵盖飞行系统、地面控制单元和任务载荷系统等内容。飞行系统包括动力源、导航装置、飞控模块、通信设施以及机体制造等，是无人机完成起飞、飞行、执行任务直至返回的关键组成部分。下游环节的应用场景非常丰富，包括军事侦察、军事打击、影视拍摄、灯光表演、农林业服务、灾害响应、物流配送以及电力线路检查等。

北航研究团队借助自主研发的静电电机技术，成功打造出这款仅重4.21克的太阳能动力微型无人机，实现了纯自然光照下的稳定飞行。从产业链角度看，该技术属于中游范畴。

全球无人机市场的趋势

全球无人机技术近年来快速进步。据统计，2010年至2020年间，相关专利申请数量持续增加，显示了行业蓬勃发展的态势。

无人机市场主要分为军用和民用两类。随着民用技术的不断革新，无人机在农业喷洒、电力巡检、地图绘制和航拍等方面的使用日益普及，市场份额也随之扩大。据Drone Industry Insights统计，2019年全球军用无人机市场规模约为117.45亿美元，占总市场的65.25%；民用部分约为62.55亿美元，占比34.75%。预计到2020年，这两个比例仍将保持相近水平。

中国无人机产业奋起直追

尽管全球无人机技术发展存在差异，但中国正加速追赶。根据Markets Research Report数据，2019年美国与中国共同占据了全球商用无人机市场约三分之二的份额。在军用无人机领域，美国和以色列处于领先地位，分别占有45%和24%的市场份额。

自上世纪80年代起，不少国家都将无人机视为重要战略项目加以推进。近年来，加入无人机研发行列的国家数量显著增多。目前，欧美地区在技术上处于领先地位，而中国正迅速缩小差距。

中国民用无人机的数量激增

随着人们购买力的提升和技术水平的提高，中国民用无人机的数量迅速攀升。截至2023年，全国民用无人机登记数量达到120万架，同比增幅达25%。

中国民用无人机市场的繁荣

2021年，中国民用无人机市场规模达到了869.12亿元，比前一年增加了270.08亿元，增长率高达45.09%。

中国无人机的应用分布

按用途分类，民用无人机可分为消费级和工业级两类。自2015年起，工业级无人机在中国民用无人机市场的占比逐年攀升，从最初的19%升至2020年的40%以上，预计2021年将达到48%左右。

中国无人机企业的地域布局

国内领先的无人机公司有大疆创新、中航无人机和航天彩虹等。其中，中航无人机和航天彩虹侧重军用无人机业务，而大疆创新则在民用领域占据主导地位。从区域分布来看，这些龙头企业大多聚集在广东、北京和四川等地。

中国无人机行业的未来展望

结合现有政策导向和市场需求预测，中国无人机市场将向智能化、精细化和小型化方向演进。尤其在农业领域，对无人机的需求十分旺盛。预计到2027年，中国无人机行业的市场规模将突破2500亿元。

从民用角度看，农业植保、遥感测绘、灾害评估、资源勘查等领域对无人机的需求将持续增加，消费级无人机市场也有望迎来新一轮发展机遇。