中国无人机产业从跟跑到并跑的技术跨越_风闻

来源：清华大学互联网产业研究院

作者：欧阳桃花—北京航空航天大学经济管理学院工商管理学科责任教授、博士生导师

麻强、郑舒文—北京航空航天大学经济管理学院博士生

伴随着全球经济格局的整合变迁、信息技术的革命演化，无人机作为高性能复杂产品，不仅正在成为引领未来经济社会发展的重要力量，更是受到世界军事强国的高度重视，对落实国家安全战略起着重要作用。

中国无人机开发虽起步较晚，但却在不到二十年时间突破关键卡脖子技术难关的同时，在全球出口市场份额中占有一席之地。因此本研究致力于通过复盘中国三大无人机型号的发展历程，基于正向开发的特征，回应中国无人机产业如何实现从跟跑到并跑的技术跨越。

从跟跑到并跑的技术跨越

无人机的概念源于 20 世纪 20 年代，是无人驾驶飞机(Unmanned Aerial Vehicle)的简称，它是一种基于无线电遥控及自备的程序控制装置实现自主飞行并能执行多种任务的无人驾驶飞行器。经过跨越一个世纪的发展，伴随着自动控制、电子信息、航空航天等各项技术的进步，无人机从侦察为主向察打一体转变，并逐步形成了军用和民用两大应用领域，以美国、以色列等国为代表的航空强国率先意识到无人机在经济竞争、军事竞争、科技竞争中扮演的重要角色。

中国对无人机的研发起步于 20 世纪 50 年代，虽 80 年代开始于军队试点，但直至 20 世纪末仍然与上述强国存在较大差距。中国无人机发展经历了三个阶段：第一阶段，技术引进阶段——从以色列购买先锋无人机，用于炮兵定位和校射侦察。第二阶段，“改型”之路——尝试将原来的高空高速靶机改进为侦察无人机。然而这类无人侦察机活动时间较短、飞行速度低，无法适应对我国辽阔国土、绵长边境海防线的侦察需要。此时再想比照美国捕食者无人机、以色列苍鹭无人机等国际先进型号的性能指标进行改型，不仅因机会窗口期有限缺乏一定技术积累和应用经验，更重要的是在技术封锁的背景下无法获得相关型号的一张工程图纸、一个系统数据。在被动的国际环境下，在迫切的国防需求下，自 21 世纪以来，中国无人机产业应技术和市场而生，凭借一系列较成熟的无人机产品，用短短不到 20 年时间，在国际出口市场份额中形成了与美国、以色列并驾齐驱的局面，实现了从跟跑到并跑的技术跨越第三阶段。

具体表现在以下三个方面：

1、长鹰无人机基于正向开发突破卡脖子技术，形成了可与捕食者、苍鹭比肩的 40 小时长航时性能，为我国关键核心部件国产化奠定了重要技术基础。

2、彩虹无人机作为我国首个实现无人机批量出口且出口量最大的型号，凭借覆盖小型、中近程及大型高端无人机全型谱产品线和研制体系的优势，近十年销售额累计已处于全球军贸市场前列。

3、翼龙无人机在 2021 年 7 月的中原暴雨时，临危受命、恢复通信，由此展现出中国中大型无人机在物流运输、应急救援等民用领域的广阔市场。其原身“翼龙”-2 察打一体无人机更是凭借在起飞重量、载弹量、飞行时速等方面的优势，缩短了军用无人机出口市场份额与世界霸主美国的差距。

一般来说，技术的进步往往是以产品的形式实现的，因此这一系列无人机产品的问世与迭代，其一反映出我国无人机开发在关键技术方面从跟跑到并跑的跨越；其二也反映出我国无人机产业伴随着技术能力积累在国际市场竞争中地位的提升。“察势者智，善弈者明。”虽然在世界航空工业史上，中国只是一名后来者。但通过自主创新，攻克关键卡脖子技术，投入市场基于用户反馈促进产品迭代，中国无人机产业在国际市场上已具备突出的核心竞争力，由此逐步实现从跟跑到并跑的技术跨越。

如何实现从跟跑到并跑的技术跨越

从跟跑到并跑的技术跨越本质上是技术追赶的一种表现形式，现有的技术追赶研究一般将后发国家产业技术能力的形成过程划分为逆向工程和自主创新两个阶段，正向开发能力是促进两个阶段过渡的黑箱。逆向工程与正向开发是制造业产品开发的两种经典模式，而唯有基于后者才能设计出真正的自主创新产品，才能以标准化的产品满足更多用户和市场的需求，然而后者却因为高门槛、高投入、高风险的特点而不被众多企业选择。

首先正向开发要求企业具备一支全套人才队伍并积累了一定的自主开发实践经验，才能自主实现顶层设计，细化产品功能和结构，生产、匹配、调校，开发适用于不同需求的商业化产品系列。其次正向开发需要企业投入大量时间和资金，以一款车型的正向开发为例，从立项到市场调研，到确定车型，再到开发、验证等环节，往往需要 5-10 年，其中市场调研和车型的验证、修改、再验证、再修改等环节的费用更是远高于逆向工程。然而，企业即使迈过了高门槛，资金链挺过了高投入，正向开发的高风险依旧让其望而却步，因为逆向工程好比练字时的描红，其设计可参照经过市场验证的产品，而正向开发好比临摹，更有甚者连临帖都不完整，加之瞄准的用户需求不一定准确，使得产品从外观到性能的选择等都存在风险。

正向开发的难度之大由此可见，但是，中国自 21 世纪以来依然出现了一批从事无人机正向开发的单位，正是因为他们在技术封锁、没有产品顶层设计可循的背景下，坚持正向开发能力的培养，中国无人机产业才能在短短 20 年时间实现从跟跑到并跑的技术跨越。

那么，他们是如何化解正向开发的难关，以最大程度发挥出正向开发在技术跨越中的价值呢？主要表现在以下三个方面：① 从顶层设计出发突破无人机关键卡脖子技术；② 基于市场反馈适时调整产品性能、形成完备的产品谱系；③ 遵循技术与市场的相互作用规律，以联合设计提升产品载荷的可拓展性，以满足国内外、军用民用不同市场需求，深度嵌入全球产业链的开放环境中形成国际核心竞争力。

01、长鹰顶层设计突破关键卡脖子技术

2000 年，为破解无人机关键核心技术受制于他国的困境、开创具有国际话语权的无人机划时代新局面，国家围绕自主研发“中高空远程长航时”无人机进行立项招标，最终北京航空航天大学竞标成功，牵头 60 余家配套单位共同研制出了长鹰无人机。该型号的问世在技术上实现了我国无人机由近中程、短航时，向远程、长航时的历史性跨越，也使我国成为继美国、以色列之后，第三个自主研制出远程长航时无人机的国家，产品新研率超过 50%（一般航空型号新研产品不超过 30%），可以说是完全实现了基于正向开发的自主创新。

特别是 40 小时长航时的实现，在远超国际领先水平的同时，也为实现远程、高空、载荷大等一系列性能优化奠定了技术基础。事实上，对于像无人机这样高度复杂的产品，其正向开发的关键不是对某种单项技术的掌握，而是综合各种技术的能力，这种“综合”集中体现在总体方案设计上。因此围绕“长航时”，既需要气动外形在设计上考虑提高飞机的升阻比以节约动力燃料，也需要创新采用数字信号，设计飞行器控制管理计算机系统以减轻飞机重量。基于此，长鹰获得国家科技进步一等奖，作为我国无人机产业从跟跑到并跑的技术起点，从顶层设计突破了关键卡脖子技术。

在这一正向开发过程中哪些因素起到了较为重要的促进作用呢？首先，一个完整的、成体系的队伍是正向开发的基础，不同于一般企业虽然拥有一批具备开发经验的人才，但是人才队伍不够全面，研制长鹰的国家队不仅覆盖无人机的飞行器分系统、任务设备分系统、测控与信息传输分系统、保障与维修分系统等各系统的设计人才，也包含工程研制阶段各零部件供应商，以及统筹整个军品研制流程的质量管理师、可靠性分析专家等。其次，高校的多学科交叉理论积累则是建设这样一支队伍的攻坚力量，同时高校中科研人员一方面基于实验善于对未知进行理性推理验证，另一方面基于空天报国情怀，勇于迎难而上、不惧失败，这正是克服正向设计高门槛、高风险、高投入的关键。另外由国家牵头，赋予北航联合攻关、集中力量办大事的权力，统筹协调配套单位的新型举国体制，也为正向开发保驾护航。

02、彩虹投入应用促进型谱迭代

航天十一院依托空气动力技术的专业核心优势，潜心培育彩虹无人机，经过近二十年的持续奋斗，实现了彩虹无人机产品化和产业化的快速健康发展，形成了从军贸、民用到国内军用市场的系列化产品型谱，察打一体无人机成为我国高新装备军贸出口的一面旗帜，在国内外市场上打响了“彩虹”品牌。作为中国中高端无人机发展的核心力量，彩虹勇于实践、砥砺创新，走出了一条有特色的发展道路。彩虹将无人机定位于“航空航天有交集”的产品，坚持自主开发。2002 年试飞成功后，凭借比肩美国、以色列无人机基于长航时性能的侦察能力以及极高性价比优势，备受巴基斯坦青睐，因此于 2003 年首次走出国门，实现了国内无人机出口市场“零的突破”。之后多次受邀参加外方军事演习，用不到十年时间实现了平台系列化、型谱化，载荷系统化、集成化，应用体系化、实战化的全面发展，已能在国际市场上与美国、以色列、欧洲等航空强国同台竞技。

彩虹无人机之所以能在短时间内实现从跟跑到并跑的跨越，究其根本，源于其积极投入应用，沿着“边研边产边交”的路线，基于第三世界用户需求反馈调整产品性能、促进型谱迭代。一方面在起飞重量、航时、载荷能力等方面进行优化；另一方面以“游戏界面”的设计形式推动无人机智能化操作；同时以双定点的形式优化供应链形成批量生产，交付更多用户的同时获得更多反馈以促进产品升级、满足更广阔的市场需求。

推进上述历程的关键因素可归纳如下：首先研发单位在空气动力学和飞行力学方面的技术积累，以及航天系统独特的无人化理念是其开展正向开发、自主创新的源泉。其次得益于整体军贸政策环境的良好支持以及在此基础上的市场化应用，技术的突破、产品的迭代需要市场这样一个端口适时检验、反馈，彩虹抓住了国际市场带来的机会窗口。另外产品型谱的建立健全也得益于“小核心、大协作”的组织形式，该形式在保证核心系统固定化的基础上，促进其他功能系统的开放兼容，使得整体产品在正向开发阶段基于不断靠近市场的用户反馈进行设计优化，有利于加快迭代创新。

03、翼龙服务于国内国外、军用民用不同市场需求

近年来无人机产业的国际竞争已不仅限于单一产品，越来越多的国家在捕捉未来市场发展趋势的基础上，根据未来市场格局的有效分割，设计异质化产品，构建无人机系统，以满足不同市场的需求，加深国际产业链的嵌入。而中国无人机产业在这一阶段并没有掉队，凭借翼龙系列无人机实现了与航空强国的并跑。由航空工业集团研制的翼龙无人机，通过专注于高端无人机的产业化发展，立足“一型装备服务国内、国外两个市场”的要求，逐步形成了“做强军用业务、发展民用业务、突破服务业务”的业务模式，打开了“军用、民用、服务”国际市场新格局。

把握技术与市场的相互作用规律，才能满足异质性市场的需求，这是坚持正向开发、自主创新的核心，也是翼龙与国际并跑的关键。具体来看，翼龙系列军用机能以不到美军同型无人机五分之一的价格出口 10 余个国家，重要原因之一就是基于用户联合开发的产品载荷具有极高可拓展性，如传感器，卫通设备、电子站设备以及未来将要重点开发的雷达设备，在系统设计阶段都致力于兼顾国内外市场的主流需求从而提升了无人机整体的任务载荷水平，获得更多国家青睐。同时，翼龙系列民用能在移动通信领域卓有建树，也得益于翼龙基于对国内市场在“大气象、大应急、大安防”等民生重点领域需求的认识，在模块化、通用化的系统架构支持下，针对不同的无人机应用情境，调整、优化产品载荷。

保障并跑的关键因素，其一是在研发团队“用户参与设计观”的影响下，以技术能力为基础不断拓展产品载荷，使得翼龙能够时刻做好“变”的准备以满足不同市场的需求；其二在从单一产品设计向体系化建设转变过程中，翼龙基于“牛鞭效应”关注设计前端的决策，不过分追求全面化，而是侧重特色化，形成功能异质化产品；其三在强化技术专业优势的同时，关注成本在市场竞争中的地位，合理降本增效，巩固国际竞争中的成本优势。

总结与启示

**第一，从顶层设计入手，基于理论推演与密集实验的正向开发是解决卡脖子技术的关键，为中国无人机产业实现技术跨越提供技术积累。**在这一过程中，结合学者提出的后发国家复杂产品技术赶超的“双循环创新组织模式”，需要国家扮演创新引领者角色，以举国之力的决心自上而下实现技术“冷启动”，解决技术从无到有问题。同时如长鹰所示，高校可以发挥在技术底层逻辑突破中的理论积累优势和试验论证经验。

**第二，产品的市场化应用是正向开发的目标，基于应用所收集到的用户反馈是正向开发的依据，因此抓住市场所提供的机会窗口进行正向开发以促进型谱迭代，是中国无人机产业实现技术跨越过程中重要的一环。**以彩虹为例，既需要企业发挥标准化、流程化等生产优势，积极进行研发转应用的战略调整，以协调有效的合作机制完善产品应用层逻辑，也需要延续基于用户需求的正向开发设计逻辑，在批量应用中发现问题与解决问题。

**第三，基于平台化、模块化、通用化的正向开发，在降低产品开发成本、缩短产品开发周期的同时，提升企业间、企业与供应商之间的协同性，从而能够更好地服务于异质性市场需求，这是中国无人机产业实现技术跨越的核心和必由之路。**对于逆向工程来说，每个产品都有自己的零部件体系，随着逆向开发的产品种类增多，零部件数量也随之暴涨。反观翼龙，用平台化的开发代替产品的开发以实现平台中各产品针对各自需求市场，把复杂的零部件组合成一些模块系统，同时提升各产品零部件的通用化。由此基于通用化零部件所构建的不同产品平台和产品模块就形成了矩阵，矩阵中的两两组合就可以产生数量可观、功能各异的无人机以满足不同市场需求。由此可见市场需要技术，技术更需要市场。因此不仅需要良好的创新政策和贸易环境鼓励企业进入市场，更需要企业基于技术优势和对不同市场需求的敏锐捕捉，走平台化、模块化和零部件通用化的正向开发之路。

（本文为北京航空航天大学经济管理学院工商管理学科责任教授、博士生导师欧阳桃花，北京航空航天大学经济管理学院博士生麻强、郑舒文发表于《产业转型研究》专刊 2021 年 第 9 期总第 325 期的文章）