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【亞太日報 虞超】上周末，深圳某航空科技有限公司發布了一款產品化氫燃料電池無人機，各大媒體都對此爭相報道。不想一石激起千層浪，一場業內關于無人機能源的大論戰就此展開，有人為氫燃料電池叫好，有人認為它不穩定，更有人覺得使用氫燃料是無稽之談，用好最根本的鋰電池才是正道。那么問題來了：無人機能源哪家好？
無人機的分類
軍用級無人機大多使用化石燃料
眾所周知，無人機被分為三個應用層級：消費級，工業級和軍用級。軍用級無人機的研發時間最早，從無人機的雛形，第二次世界大戰時期轟炸倫敦的德國V-1火箭上，就能看見些許當代無人機的特點：航程遠，使用燃料為能源，具備一定的軍事打擊能力，有較大載重量等。現代無人機也大多如此，例如美國的"捕食者"、"全球鷹"，以色列的"哈比"，俄羅斯的"海釣"等。此外，軍用級無人機多采用固定翼或單旋翼設計，具有較高的機動性。
為玩而生的消費級無人機
消費級和工業級無人機則主要針對民用市場，多以電池為能源，靠電機驅動，具有四個以上旋翼。這種設計的原因主要是電機所能產生的升力有限，不及使用化石燃料的內燃機，采用多個旋翼能夠有效提升無人機升力。消費級無人機問世較早，從能夠用手機APP控制的玩具無人機，到助力汪峰求婚，為子怡送來婚戒的精靈2，均屬于消費級。消費級無人機主要使用技術成熟的鋰電池，市面上常見的此類產品大多需要充電數小時，飛行時間為15~30分鐘不等。
工業級無人機立足于完成任務
工業級無人機脫胎自消費級無人機，當然也有少數軍用轉民用產品，和消費級無人機僅僅是"為了玩"不同，工業級無人機必須具備完成相應任務的能力，因此對續航能力、載重能力、克服極端環境的能力均有著較高要求。最初使用工業級無人機的是電力行業，電力工程師們利用無人機較好的滯空能力完成日常的電力巡線作業。隨后，工業級無人機又轉戰公安、消防、農業、石化等領域，搭載的設備越來越重，飛行時間越來越長，原先使用的鋰電池已漸漸無法滿足各種應用環境的需求
能源瓶頸亟待打破
時至今日，依舊有不少人固執的認為，多旋翼工業級無人機就應該繼續使用鋰電池而不是玩些"華而不實"的新能源，但更多的人意識到無人機需要新的能源來打破性能提升的瓶頸。就現階段而言，石墨烯、太陽能、燃料電池是人們研究無人機新能源的主要方向。
石墨烯：從之前的資料來看，石墨烯更像是一種"黑科技"，被很多人喻為最接近科幻小說《三體》中"二向箔"的物質，它具有高導電性、高強度、超輕薄等特點，備受矚目的可彎曲屏幕就是以石墨烯為基礎材料制成的。
石墨烯能制成可彎曲的手機屏幕
但目前石墨烯電池僅僅是"看上去很美"，在這種產品中，石墨烯只起到輔助作用，也就是原有的電池，如鋰電池，借助了石墨烯高導電性的特點，實現了快速充電功能，但電池本身的性能并未提升，因此更長的續航時間也便無從說起了。至于以石墨烯為主要材料制作新型電池，部分國內外從事該領域研究的學者表示，這種想法暫時還不太現實，而制作出來的電池比起現在的鋰電池是否會有性能方面的提升也是個未知數。一言蔽之，現在談石墨烯電池還為時尚早。
太陽能：為解決無人機高效收集太陽能的問題，太陽能無人機就必須載有體積較大的收集裝置，所以此類無人機目前大多是固定翼結構，以便在機翼上安裝大量太陽能面板。此舉的直接結果就是太陽能無人機大多自身體積較大，需要借助固定的場地才能飛行。固定機翼限制了無人機的靈活性，也不具備多旋翼無人機垂直起降和懸停的能力，無法到達許多特定地點。而最為重要的是，目前研究的太陽能無人機均無法解決夜間飛行問題，因此需要搭載燃料電池為飛機的夜間飛行供能。
太陽能無人機的翼展較大
于是，我們回到了一開始就備受爭議的燃料電池。燃料電池是一種將存在于燃料和氧化劑中的化學能轉化為電能的發電裝置，因此嚴格意義上講，它并不是真正能存儲電能的"電池"，而是產生電能的"發電廠"。在無人機領域，研究和使用最為頻繁的是氫燃料電池。
對氫燃料電池的疑惑
早在20世紀60年代，氫燃料電池就已經應用于航天領域。著名的"阿波羅"號飛船就安裝了氫燃料電池。有人曾質疑氫燃料電池的穩定性，認為氫氣是易燃易爆氣體，使用氫燃料電池的無人機無異于轟炸機。這種觀點，是只知其一不知其二。氫氣爆炸的先決條件有兩個：
1、空氣中的氫氣濃度達到4%~75%；
2、施加靜電、明火或空氣，溫度達到527攝氏度以上。
以上兩個條件必須同時滿足，才會出現爆炸，換句話說，只要從這兩個方面入手做好防護工作，氫燃料電池就不會爆炸。退一步講，如果氫氣真的如此不安全，也不會有汽車企業投入研發氫燃料電池汽車。
氫燃料電池也可以作為汽車的能源
當然也有人表示，一套氫燃料電池的造價相當昂貴，會造成無人機制造成本上升。記得中國兵器工業集團計算機應用技術研究所的一位負責人曾說，工業級無人機和軍用級無人機并不具備消費級無人機的價格優勢，工業級和軍用級無人機的每一個檢測環節的花費，就是一架消費級無人機的十幾倍乃至幾十倍，因此兩者在價格上完全不具備可比性，只能用性能來衡量之。如果它們的售價也變得便宜了，那往往意味著性能上要大打折扣。這就很好解釋為什么即使氫燃料電池造價較高，工業級無人機也要采用了。比起每飛行15~30分鐘就要充電3小時的鋰電池，使用氫燃料電池可以讓工業級無人機快速"投入戰斗"，更重要的是，鋰電池的使用壽命會不斷衰減，性能也將不斷下降，但氫燃料電池卻沒有這一特性。
已發布的產品化氫燃料電池無人機
還有人說，自從無人機新規出臺后，續航時間大于或等于30分鐘的無人機已經不能出口。許多商家也不再用續航時間作為賣點，即使飛行時間再長，航程再遠，又有何用？其實，能否出口和無人機是否需要提升飛行時間是兩個完全不同的問題，兩者之間也沒有必然聯系。
首先，看一看關于限制無人機出口的問題：
2015年6月25日，商務部、海關總署、國防科工局、總裝備部曾聯合下發公告， 7月1日起對符合條件的三類軍民兩用無人駕駛航空飛行器實施臨時出口管制措施。公告對限制出口的無人機的航程與荷載進行了明確規定：一是射/航程等于或大于300千米的無人駕駛航空飛行器系統；二是擁有20升以上容量的氣霧劑布撒系統或經設計或改進后能配備容量20升以上的氣霧劑布撒系統的具備自主飛行控制和導航能力的無人駕駛航空飛行器系統；三是擁有20升以上容量的氣霧劑布撒系統或經設計或改進后能配備容量20升以上的氣霧劑布撒系統的、具備操作員從視距外控制飛行能力的無人駕駛航空飛行器系統。
隨后，商務部及海關總署又聯合發布了《關于加強部分兩用物項出口管制的公告》，決定自2015年8月15日起，對部分無人駕駛航空飛行器實施出口管制。公告中對于無人機的出口管制技術指標提出了具體要求：首先是可在15420米(50000英尺)以上高空飛行的無人駕駛航空飛行器；其次是在操作人員自然視距以外，能夠可控飛行，最大續航時間大于等于30分鐘，以及在大于等于46.3千米/小時(25節)的陣風條件下，具有起飛能力和穩定可控飛行能力的飛行器；最后是最大續航時間大于等于1小時的飛行器。
不難看出，6月的聯合公告主要針對軍用無人機，因為其中列舉的性能參數消費級和工業級無人機均很難企及；而8月的公告除針對軍用無人機外，也涉及了少量無人機。如此看來，這款續航時間高達273分鐘的無人機確實被限制出口了。但從我國無人機出口的總體情況看，70%~80%的出口機型屬于消費級，工業級所占比重本來就相當小；此外，這款無人機是針對國內的公安、消防、農業、電力、石化等部門和行業的實際需求而開發的，并沒有定位于國際市場，是否出口尚且不得而知。再者，該機型據稱是全球首款產品化氫燃料電池無人機，核心技術據信已處于行業領先水平，從技術保護和國家安全層面考慮，應該不會出口。
國外團隊用于實驗的氫燃料電池無人機
其次，是工業級無人機是否應該提高續航時間的問題。國內無人機行業資深專家，哈爾濱工業大學信息與電氣工程學院副院長孫明健教授曾說，航時是工業級無人機解決一切作業難題的先決條件。他認為，一旦解決了航時問題，將會極大擴展工業級無人機的應用場景和用途。由此可見，航時的提高能夠對工業級無人機，乃至整個無人機行業帶來巨大變化。有了更長的航時，無人機的工作半徑更大，可完成任務種類更多，工作效率更高。從整個行業來看，提高續航時間有百利而無一害，許多廠家之所以不拿航時當賣點，或許是因為在這方面尚不具備明顯優勢。
人們總是喜歡對已有的事物表示贊許而對新生事物持懷疑甚至反對的態度。氫燃料電池在工業級無人機上的應用之所以遭到質疑，其實也是人們的這種思維定式在作祟。然而在社會歷史的發展中，新生事物必然戰勝舊事物，假以時日，無人機行業將迎來一次新的技術變革。