全球中遠程貨運無人機發展態勢分析

目前，全球中遠程貨運無人機已有一些機型實現商業運行，國內部分機型也已實現試點運行?？偟膩碚f，該領域發展態勢良好，但未來仍面臨一系列挑戰。

隨著無人機技術的日趨成熟以及全球航空貨運市場的增長，航空貨運無人化進程逐步加速。據咨詢機構羅蘭貝格2022年預測，貨運無人機市場價值預計將從2022年的5.34億美元增長到2030年的179億美元，復合年增長率為 55.1% 。當前，小型貨運無人機已在“最后1英里”末端配送環節得到廣泛應用，服務于貨運“中間1英里”（指將產品從物流樞紐運送到區域配送中心的運輸）中段配送環節的中遠程無人貨運需求日趨增多，全球中遠程貨運無人機發展迅速，部分機型已開始進入常態化商業運營。

驅動因素

受國際局勢變化等多方因素影響，新冠疫情期間暴露出來的全球供應鏈問題仍在繼續，但航空貨運保持了快速增長趨勢?！爸虚g1英里”是航空貨運最易出現瓶頸和低效率的環節，同時面臨著更為迫切的本地化和更高效的服務需求，因此航空貨運無人化成為解決“中間1英里”航空貨運難題的重要選擇，其驅動因素主要體現在以下四個方面。

一是降低運輸成本。貨運飛機無人化后減少了機組人員自身高昂的人工和與人相關的各類保障設備的成本，還因無需考慮機組人員相關的限制，可選擇優化的巡航速度，在成本和貨物運輸速度之間實現最佳平衡。

二是提高作業效率。貨運無人機最大的優勢之一是不再需要機組調度，可按需執行計劃外的航班任務，有效應對“中間1英里”航空運輸貨物流不對稱的問題，并降低起降機場的基礎設施保障要求。

三是監管障礙較少。適用于“中間1英里”運輸的貨運無人機通常具有較遠的航程，在飛行過程中可視為遵循空中交通管制系統相關邏輯進行認證，而無須遵循無人機超視距控制相關規章，同時由于運輸貨物不涉及人員，因而認證流程更快、更簡單。

四是應對飛行員不足問題。隨著全球航空貨運的發展和機隊規模的擴大，特別是考慮貨運飛機飛行員的退休、培訓、許可成本和生活質量的問題，飛行員不足的問題逐漸出現。貨運飛機無人化可以有效解決這些問題。

國內外主要物流企業均加快了“中間1英里”無人化布局，國內順豐正形成“大型貨運飛機 + 大型支線貨機無人機 + 末端投送無人機”共同構建的三段式航空運輸網絡；聯合包裹服務公司（UPS）、聯邦快遞（FedEx）、敦豪速運（DHL）和美國7500Ib（3405kg）以下最大航空運輸商Ameriflight等企業在現有飛機無人化改裝、垂直起降貨運無人機和噸級以上貨運無人機上均已展開布局；德國赫爾曼環球物流（HWL）和DHL都已與貨運無人機主制造商簽署協議，提供時間敏感型貨物的“中間一英里”配送服務。

發展態勢

目前，全球中遠程貨運無人機已實現商業運行，越來越多的初創公司和傳統企業加入這一行業。國內得益于低空經濟發展導向和物流運輸業的強勁需求，出現了多種類型的貨運無人機，部分已實現試點運行。

從研發模式和構型上看，一是基于既有貨運飛機進行無人化改裝；二是全新研制常規動力、常規構型的貨運無人機；三是研制新能源新構型的創新型貨運無人機；從動力能源形式看，自前中遠程貨運無人機仍主要采用傳統活塞/渦槳發動機，但均將可采用可持續航空燃料或換裝氫電系統，部分垂直或短距起降飛機則采用了不同類型的混合動力裝置；從貨物裝載方式看，各型貨運無人機根據人工裝卸或機械裝卸的預設場景，采用了不同形式而各有針對性的大開口艙門設計，充分考慮散裝和集裝箱裝載的需要。

有人運輸機無人化改裝

利用現有有人駕駛貨運飛機進行無人化改裝，是形成無人貨運能力最便捷的途徑，既可以節省設計、生產和測試階段的成本，又能夠利用現有的備件和維修保障資源基礎，縮短無人機項目開發和批量生產啟動時間，進而更容易獲得監管機構的許可。

國內天域航通、航天時代飛鵬公司均以運-5B為原型進行無人化改進，研制HY100、FP-98貨運無人機。朗貨運無人機，采用上單翼布局，商載能力提高至2t。

美國UPS、FedEx等大型物流集團及其支線航空貨運合作伙伴均聚焦于對現有主力支線貨機（如賽斯納208B“大篷車”等）的無人化改裝。可靠機器人（ReliableRobotics）和Xwing等自動駕駛技術領先企業，已推出適用于賽斯納208B等機型的自動化飛行駕駛系統，并均已獲得美空軍軍用適航許可，正在加緊取得FAA的補充型號合格證（STC），并希望將其自主飛行產品拓展到更大的ATR系列平臺。

ReliableRobotics提供的自動飛行能力包括高完整性導航和自動滑行、自動起飛和自動降落功能等。2023年6月，FAA正式批準了其自動化系統的補充型號合格證認證計劃，并于2024年8月在美空軍敏捷旗幟演習中展示了支線貨運飛機門到門的全自動操作。

Xwing成立于2016年，自2020年以來一直在使用內部開發的Superpilot軟件駕駛自動駕駛飛機。Superpilot可以實現安全的無人操作，并在地面進行監督，是世界上第一個完全自主的門到門飛行技術。截至目前，Xwing完成了250余次全自主飛行和500多次自動著陸，成為首家于2023年4月獲得FAA大型無人機系統（UAS）認證的官方項目指定的公司，并于2024年成為首家獲得空軍軍用飛行許可證的公司。

星無人機選擇以新西蘭P750XL小型運輸機為原型研制了AT200，實現了1.5t以上載荷、1000km以上航程、貨艙容量10m3以上的無人貨運能力。其中HY100于2022年11月取得型號合格證，FP-98于2024年4月取得型號合格證。航天時代飛鵬在其原有FP-98無人機基礎上，改進研制FP-985型貨運

新研常規動力貨運無人機

盡管現有運輸機的無人化改進已具諸多優點，但毫無疑問，針對新需求和新運行模式全新研制的飛機將更為高效。近年來，大量新研貨運無人機問世，基于目標市場需求的不同，國內外貨運無人機發展也呈現差異化，國內主要是發展噸級以上載重能力產品，國外則更多的發展遠航程類產品。

總部位于保加利亞的Dronamics研制的“黑天鵝”貨運無人機，預計將成為最早投入常態化商業運營的飛機。該機采用了常規的下單翼布局、常規起降、側艙門裝載，最大商載350kg時航程 2500km ，采用Rotax912發動機，旨在為制藥、食品、電子商務和備件在內的一系列企業提供當日達貨物運輸。Dronamics稱與包括空運等傳統運輸方式相比，其貨運速度提高了 80% 成本降低了 50% ，二氧化碳排放量降低了 60% 。Dronamics也在積極推動“黑天鵝”的商業化，于2022年成為歐洲第一家獲得完全許可的貨運無人機航空公司，于2023年獲得了國際航空運輸協會（IATA）和國際民航組織（ICAO）的官方指定代碼。此外Dronamics還與希臘郵政、DHL、沙特簽署合作協議，并計劃與HWL合作，在整個歐盟推出時間敏感型貨物的“中間1英里”配送服務，在13個歐盟國家至少39個機場間飛行60架“黑天鵝”貨運無人機。

國內在物流運輸企業強勁的需求下，多家初創企業和傳統制造商推出了商載能力覆蓋500＼～5000kg的多型貨運無人機。

其中，白鯨航線推出的W5000貨運無人機是全球已實現首飛商載能力最強的飛機，最大商載5t，航程2600km，采用帶翼梢小翼上單翼常規布局，方形機身，動力裝置為兩臺AEP100型渦槳發動機，采用尾部上艙裝載，能夠兼容多種貨箱貨板。山河華宇研制的SA750U是一型商載3t級的中大型貨運無人機，采用上單翼常規化布局，動力裝置為單臺AEP100渦槳發動機置于機頭，矩形截面機身、機尾大開門，最大商載 3200kg ，最大航程2200km，具備貨物快速裝卸、無人化高效空投、起降場地適應性廣等特點。

騰盾科創除已有“雙尾蝎”貨運改型外，新研商載2噸級的貨運無人機采用上單翼常規布局及與W5000相似的方形機身，最大航程2000km，動力裝置采用了使用成本更低的2臺300kW重油活塞發動機，貨物裝載方式或采取側門裝載。

至于噸級以下產品，壹通無人機的TP500采用下單翼布局，最大商載500kg ，滿載航程500km，全復材模塊化整機結構，具備特色的后機身整體式貨艙門。西飛民機研制的HH-100型無人運輸系統，商載700kg，滿載航程520km ，采用上單翼雙發雙尾撐布局。

新能源和新構型貨運無人機

在聚焦傳統構型的實用化發展同時，一批貨運無人機初創企業積極探索針對“中間1英里”需求和特殊需要的新能源、新構型貨運無人機。

在垂直起降貨運無人機方面，斯洛文尼亞Pipistrel研制的Nuuva300型飛機，商載300kg時航程300km（含30min儲備，或50kg載荷飛行2500km），采用油電混合動力，8個獨立的PipistrelE-811電動機用于起飛和降落，1臺燃油發動機用于巡航飛行，從機頭裝卸的設計，提供了很好的貨物裝載便利性。ElroyAir的ChaparralC1貨運無人機采用串聯混合動力（160kW渦槳發動機），配有8個垂直起降升力電機和4個推進電機，采用吊掛式專用貨艙，商載136kg時航程482km，已與直升機運營商和海上鉆井平臺空運服務商簽訂近千架訂單。MightyFly公司的MF-100是一型混合動力垂直起降貨運無人機，最大商載45kg，航程966km，氣動布局為下前鴨翼，上單翼，8個垂直起降螺旋槳，一個前飛推進式螺旋槳，機頭上翻式貨艙可放置212個小型USPS標準包裹。2024年，MightyFly成為第一家獲得FAA飛行走廊批準的大型自主貨運eVTOL公司，主要為商業、醫療保健和政府提供快速高效的包裹運輸。

美國Sabrewing公司研制了一款采用獨特的涵道風扇推進系統的混合動力垂直起降貨運無人機。這款名為Rhaegal-A的無人機采用基于Arriel2E渦軸發動機（后更為Ardiden3渦輪軸發動機）渦輪電動傳動系統，裝載方式采用了較為獨特的機頭入口貨艙，垂直起降/短距起降模式商載分別 360kg/450kg ，航程670km。同時，該公司還在發展更大型的Rhaegal-B，垂直起降/短距起降模式商載分別提升至 2500kg/4500kg ，并采用更大的可折疊機翼。

在新構型布局方面，美國專注翼身融合布局的Natilus正在研制大型貨運無人機Kona，該機除采用飛翼布局外，還采用獨家專利的“鉆石”貨艙，可容納LD3-45標準集裝箱，較傳統貨艙可增加 60% 貨運量，動力裝置為2臺PT6A-67D渦槳發動機，后續或換裝ZeroAvia的ZA600氫電發動機。該機商載3.8t，航程超過1700km，計劃于2025年開始交付，已收到Ameriflight價值1.34億美元的20架訂單。

在分布式電推進構型方面，國內翊飛航空正在研制ES1000大型超短距起降無人運輸機，該機采用上單翼、T形尾翼布局，采用渦輪混合動力，8臺分布式電機可提供推力升力使起降距離縮短至100m內，顯著降低對傳統機場的依賴，商載1.5t，航程1200km。天目空卡研制的天目山3號（TMS-3）采用分布式推進、吹翼增升、混合動力和飛發一體化綜合控制等技術，采用8臺分布式電動機和1臺主發動機，帶翼稍小翼上單翼布局，最大商載 630kg ，最大航程1800km。

主要挑戰

隨著多型貨運無人機投入常態化運行，貨運無人機在成本效益、安全性、時間敏感需求以及全球物流運輸需求增加等多維因素下實現了快速增長，但仍面臨一系列的挑戰，主要包括自主飛行能力的提升、更好的運營環境適應性、可持續運輸需要和運行模式的常規化等。

自主飛行能力仍舊是影響貨運無人機廣泛應用的關鍵因素。自前已投入使用和在研貨運無人機均具備一定的自主/自動飛行能力（通常由地面控制站進行監督控制），但一站控制多機能力還不到10架的水平?？紤]未來更高頻次的飛行，提升機上自主飛行能力、增強地面控制站智能管控能力將是實現貨運無人機經濟、高效運行的必要因素。

運營環境適應性影響著貨運無人機未來可能觸及的細分市場。貨運無人機預計將更多用于點對點運輸，特別是在“瘦航線”上更具競爭優勢，因而貨運無人機通常會選擇在基礎設施相對簡陋的通用機場或簡易機場起降。為適應更多航線使用需要，貨運無人機需要解決起降跑道、貨物周轉方式及時間等方面帶來的一系列挑戰。

隨著航空運輸業凈零排放需求的日益迫切，貨運無人機也面臨環保需求。國外新研貨運無人機多已采用混動或電動方案，或已考慮采用SAF及換裝氫燃料電池的解決途徑。動力裝置電動化將帶來更好的可靠性和維修性，但能否實現現有水平的經濟性將成為新的挑戰。

實現空域融合飛行是貨運無人機面對的最大挑戰。目前，貨運無人機仍僅限于在專用空域飛行，這將對日常運行頻次與任務滿足度產生限制和影響。盡管各國空管機構正積極推進有人一無人空域融合運行，但貨運無人機在全球普遍認可的標準化“感知與規避”設備解決方案、完善的無人機地面操作員與空中交通管制員交互程序與支撐技術等方面，仍不完善。

未來展望

中遠程貨運無人機發展目前仍處于起步階段。未來，隨著試點運行的廣泛化和先鋒型號的持續運行，中遠程貨運無人機憑借其成本、效率及可擴展優勢，有望在贏得特定細分市場的基礎上，逐步前瞻目前客機機腹貨運市場。從當前中遠程貨運無人機發展態勢上看，未來將呈現以下發展趨勢：

一是擴大運輸能力和范圍，中遠程貨運無人機將在加速常態化運行的基礎上，根據細分市場需求拓展重載運輸和遠程運輸能力，依托其運輸靈活性優勢，進一步搶占全貨機運輸市場，例如，英國Droneliner已提出發展百噸級運載能力的超大型混合動力貨運無人機設想。

二是適應可持續航空發展需要，積極探索SAF等清潔燃料應用，加快混合動力、純電動力等新型動力技術的應用，充分利用電動航空技術創新優勢，進一步提升運輸經濟性水平。

三是聚焦細分市場優勢實現特色化發展，根據目標市場不同，或將呈現遠程輕載、遠程重載、中程重載、軍民融合等不同解決方案的發展路徑。此外，智能化發展將始終是中遠程貨運無人機的關鍵驅動力，將在提高作業效率、減低運營成本、增強安全性等多個方面發揮重要作用。