京东立项超重型无人机:商业噱头,没能力引领真正的物流体系突破

图:目前亮相的是小型样机,不到1吨京东近期搞了个大新闻,首架被称为“京鸿”的“重型”运输无人机的样机亮相,并且宣称远期还要打造与运20相当的战略级无人运输大飞机。甚至很多人宣称,京东的远期战略,甚至将引领解放军的后勤模式也出现革命性的颠覆和突破。
这使得很多人无法理解:京东一个网络销售为主业的商业集团,怎么突然就有了这么强的航空研制实力?事实上,并没有。
一:京东的战略无人运输机计划靠不靠谱?技术上完全造的出来
1.京东本身没有足够强的航空研制能力,造大型无人机必须依靠专业厂商合作
实际上民用无人机研制难度并不高,非常类似于手机的研制模式。无论是多旋翼的小型垂直起降无人机,还是常规起降的低速无人机;其核心功能的机载设备和分系统——包括通讯、导航、自动化控制等等,都有着上游企业提供成熟的货架硬件产品,以及可供定制的系统构架方案。
事实上非得京东自己去做、也只有京东自己才做得好的,是根据自身的物流战略规划,对无人机的一些总体设计进行牵引。而大量的细节设计和制造工作,都外包给传统的专业航空厂商和基础科研机构——尤其是很多牵涉到大型专有设备、设施的方面。
aaaaaa现代飞机设计软件的自动化程度非常高,相关的规范标准非常严密,只要跟着限制走,出一份中规中矩的设计是没有问题的
特别是现在计算机辅助设计制造技术非常发达,除非去追求前沿的新气动外形和飞控技术,以及前所未见的材料使用和结构设计方式,尺寸和吨位范围接近、超出工程技术的极限;针对各种传统、成熟的设计方向,只要很少的人力投入,就能得到一个性能中上、无明显缺陷的平台(气动、飞行控制、结构)方案——京鸿无人机就是这样的典型。
图:有限元软件进行的结构力学设计分析京东只要只要从传统航空企业高薪挖走一些技术能力强、经验丰富的设计师作为技术骨干领导和人脉节点,然后在航空专业高校中进行招聘,就足以拉起足够的团队人员构架;而对应的场地、设备采购投入,实际上也不会很高。
图:大飞机图:当飞机越来越大,设计和制造难度也会越来越高。京东的经济体量,收购或者建立一个小型航空企业,造10-15吨的小型飞机或许还有可能,大型飞机绝无可能。
这种工作模式对专业航空研制能力的要求,无论是基础研究深度还是团队规模又或者涉及领域的数量,都远远低于多数人的想象——特别是在小型无人机上。
但是随着无人机越做越大,设计和制造上的难度也会越来越高;小型无人机——特别是几公斤到几十公斤的多轴旋翼无人机,京东还有可能自己设厂生产,大型无人机是没有可能的。
2.运输机无人化起降、完成任务没有较大技术困难
在京东的无人机战略规划中,无人机本身的技术问题其实是最小的。电传技术的普及化,使得无人机的研制难度、有人机无人化改造的难度急剧降低了。
除了非常廉价的小型飞机以外,现在各种追求较好性能的新型飞机,其本身的特性都是过度灵活而非常难以控制的——也就是飞机设计中经常提及的“放宽静稳定”或者“静不稳定”。
这个物理上的概念其实在生活中是可以找到很多例子的:比如推自行车前进,双手扶着车头往前拖着车身走,车身方向是跟着车头变化、趋向于收敛的,这就是静稳定;而扶着座椅推自行车往前走,车头方向就会左摇右摆,趋于发散,这就是静不稳定。
现代电传结构图:现代电传飞机的底层控制,都是靠计算机来计算并给出指令,改无人机非常方便
又要灵活精确又要稳定的矛盾要求,使得主流飞机在演化过程中,计算机自动控制姿态成为主流设计。实际上,现在主流的飞机设计,鸭翼、水平尾翼、副翼、方向舵这些东西怎么偏转,早就是100%的底层权限都在计算机手上了,飞行员正常情况下反而是无法直接干预的,从f-16到f22、f35、歼20、运20无不如此。
特别是数字化计算机时代来临以后,飞控计算机的计算能力突飞猛进,而且修改功能不需要连电路硬件一起改的特性,使得它能运行特别复杂的控制功能:能够很容易的从火控雷达、导航定位系统中提取任务信息,然后根据这些信息自动控制飞机如何飞行。比如美国部分战机(必须是全数字电传飞控的)现在装备的防撞山系统,就是基于这一原理基础。
qf16qf16图:f16改装的无人靶机,不仅可以起降,而且仍然能在空中飞行时完成高机动的特技飞行。图中这架飞机,就在防空导弹测试中,依靠释放干扰和剧烈机动,甩开了防空导弹
早在80年代,美国就在全数字电传的f18战斗机上实现了不需要飞行员参与操纵的全自动着舰——这是人类最困难的飞机起降,而在地面上要完成着陆就更简单了,在机械飞控时代就能做到。
图:x47无人机空中加油这种精密降落技术经过不断进化,现在已经足以让无人机完成自主空中软管加油。与这些需要考虑恶劣气候作战、强电磁干扰等战场因素相比的军用无人机相比,单纯的民用空中运输无人机,在技术难度上根本不值一提。
3.哪怕600吨无人机京东都能做——足够有钱你也可以,改装现成飞机就行
理解了前述的技术基础,就很容易发现这么一个事实:假设京东足够有钱有魄力,那么别说是与运20这样最大起飞重量200吨级相当的无人机,他们说要推出600吨级的无人机也不是不行——直接找空客,要求开发无人货运的a380改型就可以了。
这些本来就具备自动驾驶、特别是能够自动降落(在机场具备对应条件的前提下)能力的型号,简单改装为无人驾驶飞机,没有任何技术上的难题。
图:a380
唯一的缺点,就是原始设计是有人飞机,大量设计和设备是为了人类的生命维持和舒适性考虑的;直接改成无人机,在载荷效率和成本效益等方面要差一点。但要指出的是,额外研制和生产一种同等吨位的飞机,本身也需要极为昂贵的开支。
考虑到a380交付到现在不过11年,就因为卖不出去而被搞的几近停产、项目几乎中止,如果京东真的下这样的订单,空客绝对会抱着京东的大腿表示欢迎——当然换成是阿里也没有不同,只要足够有钱,换成是你都没有问题。
很有意思的问题是:欧洲、美国在前沿的自动控制和无人机技术上都很先进,为什么欧洲人、美国人没有上心去发展远程的大型、重型无人机运输?特别是欧洲人在这方面的态度长期都是全球最为激进的——在美国都还没放弃有人战机的时候,法国等国家就开始试图直接从三代机过渡到神经元无人机。
图:通用机场这个问题的答案,就在于重型和大型无人机运输对于西方来说,项目本身在可见未来内都是没法赚钱的;但是在中国,这样的项目有可能带来土地和航空资源上的巨大收益;特别是后者,潜在的升值价值,很可能不低于改革开放时的国有资产改制。
基于这一点来说,重型和大型无人机运输,欧美主流态度和京东都不傻,而是国情环境的区别,导致商业策略上出现了完全不同的选择——对于京东来说,重型和大型无人机是可以用来画饼并真能充饥、明修栈道暗渡陈仓的。
二:干线、支线、末端,京东战略构架,三级有两级是画饼充饥
相比民航,军队特别热衷于无人机的根本原因是训练和战争状态下飞行员死亡率远高于民航;一旦人员受伤、致残、殉职或者阵亡,乃至于被俘,包括治疗抚恤等经济损失、政治影响,都会代价高昂。
图:军队青睐无人机是因为高伤亡而如果不考虑这些因素的话,中大型无人飞机,相比同级别、同功能的传统载人飞机,到底能省多少钱?答案是只有10%左右。所以除了小型的多旋翼无人机以外,京东的重型无人机和远期的战略无人机,实际上并不会比有人飞机便宜太多。
飞机的相关使用费用中,19%要用于各种油料;13%来自于直接接触和支持飞机运作的地面人员,20%来自于提供外围服务的人员,机组人员只占10%。此外飞机的维护检修(包括备件)要占用16%,用于机场的运行要占到15%,剩下7%用于维护工作的相关支持工作等等。
换句话说,京东的无人机战略号称要在全国开花;那么它的运营成本,实际上就和在全国中小城市普建机场,用15-20吨级小型运输机、甚至200吨级大飞机去做运输没有本质的差别。即使是民用航空空前发达、快递运费一向比较贵的美国,也做不到以这种方式为主流的物流方式。
1.开发专用干线战略无人机平台,与客机展开竞争只能死无葬身之地
世界航空运输的主流货物运输,实际上都是依靠中国人眼中的“客机”完成的。
这其中又分为两个部分,一部分是客机的腹部货舱,在履行载客飞行任务的同时,在乘客行李以外,利用多余的运力来运送货物。而另一部分,则是专门定制的纯运货用客机,或者改造客机为货运用途。
图:注意客机机身的上下分隔,下面是货这类飞机占据了空运的绝对主流,因为用客机来飞是最省钱的。这其中多种因素影响,但最致命的一点是,典型如波音737和空客a320等主流客机型号,本身的产能和订单,都始终保持在供过于求的状态。为了保证安全性和竞争力,大量客机在机龄还处于中年甚至还是青年阶段,就会退出客运任务,被改装成全职货机,投入空运物流中去。
图:波音737改货机这些二手货运飞机除了后来者无法企及的直观成本优势以外,还有另一个巨大的优势:它们是现有航空运输体系的支撑者和垄断者,一方面占据了最为优良的地理优势和配套设施,另一方面专用的大型无人运输机,挤不进这个现有的体系。
现有的航空货运和民航客运在地面设施、航线上都是高度重合的。客机和货机共用空港和跑道是极其普遍的现象,特别是大型的航空枢纽;而这套体系对于无人驾驶的大型飞机,将基于安全和法律责任等因素,在非常长时间内采取抵制的态度。
图:伊朗劫持的美国rq170无人机因为现在中大型无人机最为致命的问题之一,就在于通信指挥的可靠性。美国中情局此前最先进的情报无人机,就有被伊朗进行强电磁干扰欺骗而诱骗降落的先例。对于特别注重安全的民航来讲,这种潜在的风险是很难接受的。
911事件特别是历史上已经出现过大量劫持民航飞机的先例,而纯粹的无人民用运输机,无疑会大大降低劫持者的行动门槛——他们甚至都不用进机场安检大门。
京东如果真开发40-60吨载重,航程6000公里的大型无人运输机,结局一定是投入多少赔光多少,不会有意外。
2.支线重型无人机,运营成本上得不偿失
相较于其它电商,京东在国内很多中大型城市的发货速度都很快,上午下单下午五点之前送到实际上很常见。
这种速度实际上不是京东的物流卡车、飞机开起来就比别人家的快;而是整个商业系统建设带来的结果——京东在很多城市周边都建设了自己的仓储基地,销量较高的各类常见商品都有库存;实际上客户下单的时候,真正的发货和收货地址之间的距离只有十几到几十公里。
图:常规起降需要很长的跑道而京东的重型无人机,考虑到经济等各方面因素,实际上只能选择常规起降方式——这意味着至少需要1000-1200米长的跑道。而避开现有机场空域航线、避开建筑超高危险区域以后,京东可以选择的无人机机场建设地址,将会大大的远于现有的城市周边仓储基地。因此对于国内的大中型城市来说,重型无人机的使用,并不能提升京东的送货速度。
因此真正能发挥这类重型无人机速度优势的场合,在于较为偏远、特别是道路条件非常恶劣的山区小型城市和区县——这些地方的市郊土地也更为便宜。但是在这样的地方,客户对运费的容忍程度也更低,京东一年的总销售利润也较少,根本撑不起一座小型机场和其附属的无人机队运作。
3.仅有末端无人机配送靠谱,但也绝非京东首创
京东的三级无人机战略,最终靠谱的只有能垂直起降、直接将货物送到收货人手上的小型多旋翼无人机。这种空中运输方式能够有效的避开城市道路交通中的曲折弯绕、红绿灯放行,以及无法避免的堵车、缓行问题。
图:多旋翼无人机在京东这样的公司运营过程中,把货物送到顾客手上的最后一站,需要的人手最多、耗时比例也非常高。在电商的销售订单中,有非常高比例的订单都是尺寸小、重量轻的货物;有时候往往要为了一两个很小的包裹,连人带车赶到很远的地方,这无疑造成了巨大的成本浪费。
长远来看,如果末端无人机配送模式,能够成熟普及起来;不仅客户得到的体验更好,而且可以显著减少一线快递员工的数量——这对于削减京东的人力成本意义非常重要。
三:无人机只是战略噱头,京东真正目的在于吸引投资和瓜分空域资源
现代经济在本质上是一种信用经济,在这个奇妙的时代,一个能唤起投资人热情的项目,可以获得海量的资金投入——换句话说,纸上画饼画的好看,虽然不一定最后能成功喂饱所有人,但确实可以在短时间内喂饱一部分人。
图:股市和投资,画饼真的可以�...