出品：科普中國
制作：繆子文化 荊博
監制：中國科學院計算機網絡信息中心
在京東年度例行的618促銷下單額再創1600億新高之后，京東董事局主席劉強東宣布，今年618最讓他高興的，是京東第一架重型無人機正式下線！
劉強東在6.18發表關于京東無人機的微博截圖
無人重型運輸機是京東首創的技術嗎？
當然不是。
在劉強東發布微博后，立即引爆網絡輿論，大量留言表示懷疑和否定，可謂嘲諷戲謔之聲此起彼伏。而在此之前，順豐也成功研發過類似體量的無人運輸機，并在今年5月拿到商業牌照。只是因曝光度較低，影響遠比此次小得多。
實際上，順豐的無人機物流布局開始很早，幾乎與亞馬遜的'Prime Air'和Alphabet的'Project Wing'同步開始。兩家中國企業在無人固定翼飛機的研發上均取得不俗的的成績，應該說這是中國企業在高端制造業上的高光時刻之一。
雖然參與無人機研發的公司以物流公司和網絡購物公司為主，但也有不少像Google這種科技或者IT企業參與其中。這是因為無人飛行器其實核心技術除了飛行器本身的技術，也是人工智能技術的一部分。
無人飛行器同無人汽車一樣，都是在當下設備技術發展成熟后，依靠人工智能技術代替人類進行操作的技術理念。只不過無人飛行器由于設備本身的技術門檻就非常高，當下主流技術多針對多旋翼飛行器進行研發。這一方面是因為多旋翼飛行器研發制造技術簡單；此外，多旋翼飛行器飛速慢，體量小，對社會公共安全威脅小，管制程度低，便于小公司或初創公司入手。
東哥的無人機夢想很快就能實現嗎？
那么，京東是不是就沒有發展大型無人航空設備的必要了？目前京東將自己的無人機研發目標設定為降低偏遠地區的物流運輸費用，那么不妨考慮運力更大，研發難度更低的大型無人飛艇。
在上世紀20、30年代紅極一時的飛艇最終被民航擊敗，主要原因是雖然當時的飛艇在舒適性和運力上都能甩出客機好幾條街，但限于技術條件只能充氫氣，常因易燃易爆而造成極為嚴重的后果性。
而現今在技術能力允許的條件下，使用氦氣硬質飛艇，可以極大降低危險系數。此外，飛艇節能高效運力大，飛行空域也可控制在3000米甚至更低從而降低整個空管體系的運營難度，這些都是巨大的發展潛力；再加上對起降場地要求遠低于固定翼飛機，只此一項，就可以節約大筆機場建設費用和用地，也使得京東免受利用無人機項目跑馬圈地的指責。
現代飛艇Zeppelin NT D-LZZF in 2010
去年8月31日，全國第一張覆蓋全省空域的無人機空域批文由陜西省頒發，頒發對象就是京東。京東的無人機項目也已經獲得了一定的成果，不管是否實現了經濟性，但確實為中國企業在商用航空方面進行了有益的探索，這些都是值得稱贊的。
然而，技術發展的客觀規律是誰都不能逾越的。一架飛機從前期論證到方案設計再到工程研制最后定型試飛并投入生產，至少要生產概念機、全尺寸樣機、原型機三個階段的飛機才能夠批量生產機，而這些研發階段難免會出現波折和反復，所以京東的無人機運輸夢想任重而道遠。
無人運輸機的發展前景如何？
拋開那些我們目前無法驗證的飛機性能指數，不去考慮無人運輸機是否有經濟效益上的可行性，只討論其技術的合理性，那么無人運輸機將如何發展呢？
在空動布局上：
現階段的多旋翼無人機可以說談不上空氣動力學布局，為什么這么說？
常規的固定翼飛行器，其自身的形狀，尤其是機翼，都是為飛行器增加升力而設計的。而多數的旋翼飛行器，旋翼既提供升力，又提供動力，其布局主要是為了在飛行過程中減少阻力。
固定翼飛行器飛行動力原理
舉一個簡單的例子，紙飛機的吉尼斯世界紀錄飛行時長可以達到接近30秒，而飛行距離可以超過60米，這是使用木質或者竹質材料制作的竹蜻蜓難以達到的。其根本原因就是因為旋翼飛行器如果需要前進后退，需要改變自身姿態，這使旋翼的動力一部分維持豎直方向的升力同重力平衡，一部分承擔前進動力。
旋翼飛行器飛行動力原理
在研發無人運輸機的時候，如果單純考慮運輸成本的問題，那么固定翼一定優于旋翼，大展弦比一定優于小展弦比，大型一定優于中型更優于小型。所以無論是京東還是順豐在研發階段的飛行器基本上都遵從了這樣的標準，只不過順豐選擇了水陸兩棲飛機。
雖然目前沒有官宣和具體的聲明解釋，但感覺順豐的路線是一個不錯的想法，利用水面作為機場，無疑可以降低固定翼飛機的機場建設費用，而且可送達的區域一下子就覆蓋了中國人口最為密集的東部沿海地區。而西部也有相當數量的高原湖泊，這些都是比較理想的起降場所，既提高東部地區的運輸效率，又降低了西部高原地區（當然只是一部分有高原湖泊的地區然后進行周邊輻射）的運輸成本。
我國最近研制成功的大型水陸兩棲飛機AG600
在體量上：
雖然是越大越好，但越大所需要的技術也就越高，尤其是在材料上，大型飛機在結構上也需要更高的強度，所以依舊需要按部就班地將起飛重量和載重慢慢提高上去。
在動力系統上：
現在的多旋翼無人機多采用電能作為動力，電動力系統固然有自己的優點，但由于需要配備相應的電池組，且能量密度有限，運力和運輸成本無疑成為其短板。
對于小型飛行器或微型飛行器來說，電力是一個不錯的動力選擇，能夠驅動小型飛行器的電力裝置遠比其他的動力裝置更輕，而且還可以使用太陽能等方式增加續航。
不過，如前所述，電力驅動飛行器最關鍵的問題就是電力動力裝載的功率和續航都達不到經濟性要求，使用電力驅動，既飛不遠，也載不重。
也就是說，如果想飛得遠、運得多就一定需要燃料驅動。現在很多無人機公司也開始研發燃油動力無人機，很多動力引擎也是使用進口發動機或依此改裝而來。由于其飛行驅動方式多是旋翼，所以經常使用活塞發動機。
然而，活塞發動機主要使用在汽車上，在現今主流的飛行器上已經非常少見了，取其代之的則是噴氣式發動機。最初使用噴氣式發動機的目的有兩個，一個是飛得高，一個是飛得快。飛得快是因為渦噴發動機的拉瓦爾噴管可以突破音速；而飛得高則更加關鍵——隨著高度上升，空氣越發稀薄，在超過6000米后活塞發動機就不能保證提供足夠的動力，而噴氣式引擎則可以較大程度上克服這個問題。
飛得高的好處顯而易見，對于軍用飛機，升限會直接決定戰場的高度，如果你達不到，根本不配跟我戰斗。而隨著飛行器進入萬米高空后的平流層空間，在能見度、氣流穩定性以及空氣阻力等方面都較下層的對流層有明顯優勢，這能大幅度提高飛行安全系數，降低飛行成本。
適合做大型客機和運輸機推進器的高涵道比渦扇發動機
在飛控和導航上：
在飛控上，要做的工作依然很多，首先是載人飛行變成無人飛行，需要非常深厚的技術積累才能將包括電子設備、航空儀表、導航系統等整個飛行控制系統集成到遠端遙控。實現遠程起降等操作，要比左手油門方向舵，右手升降和副翼的人工控制要困難得多，而我們最終的目標是將所有操作都簡化到只需設置好起點和終點，就能完成整段飛行。
如果進行遠距離飛行，還需要相當數量的地面站進行配合，這部分雖然可以使用國家相應的配套設施，但能否滿足無人運輸機的需求還需要探討，前路依然漫漫。
現代飛機飛行控制系統的一部分——導流板，結構極為復雜
筆者相信，未來的某一天，人工智能會逐漸取代人類做大多數的工作：到那時，只要輸入你的需求，無需進行其他的工作，人工智能便會依照輕重緩急，調配所需的貨物，安排所有的運輸流程。而無人運輸機只是將這批貨物從甲地運輸到乙地中間的一個環節，全程無需操作，沒有任何因為人類疏忽而導致的問題，運輸高效而節能……但眼下，距離這個夢想，我們還有非常多的困難要攻克……
