不再只是“中国制造”：乌克兰向FPV无人机自给自足制造迈进
不再只是“中国制造”：乌克兰向FPV无人机自给自足制造迈进
Vyriy FPV无人机完全由乌克兰零部件组装而成。图片来源：Militarnyi
2024年底，乌克兰国防军将接收约200万架FPV无人机。这将使其在战场上的影响和作用堪比传统火炮。然而，它们的供应可能面临危险，因为中国已开始限制无人机零部件的出口，这可能会削弱乌克兰的国防生产能力。
乌克兰主要制造商已经感受到这些限制的影响，并正在寻求其他解决方案来维持采购。与此同时，彭博社报道称¹，中国政府的行动可能只是开始，更广泛的无人机零部件出口限制可能会最早在新年实施。
鉴于乌克兰军队的严重依赖和巨大需求，建立本地生产的问题变得越来越紧迫。这不仅可以确保可预测的供应链，还可以减少对中国不稳定伙伴关系的依赖。然而，问题仍然存在：乌克兰是否有能力在国内生产电子产品和其他必要部件？
FPV无人机由什么组成？
要完全理解这个问题，首先必须了解传统无人机的组成。任何FPV无人机的核心都是其框架，它是所有关键系统组件的基础：带螺旋桨的电机、摄像头、天线、信号发射器和接收器、飞行控制器和速度控制器。
基本FPV直升机方案
飞行控制器是无人机的“大脑”。它执行操作员的命令并让直升机保持在空中。借助内置气压计和加速度计，它确定无人机的位置，确定其因大气现象而发生的变化，并通过调整每个电动机的速度来稳定平台，以补偿其影响。
无人机控制是通过模块的协调操作实现的，如下所示：来自操作员控制台的无线电信号被传输到接收天线，接收天线将接收到的命令发送到控制器。后者将其发送到速度控制器，速度控制器将信号转换为提供给电机的电压变化。
摄像机捕获的视频图像通过控制器（添加有关飞行高度和电池电量的信息）传输到信号发射器，信号发射器通过天线将图像传输给操作员。
目前，所有这些零部件主要都来自中国，但乌克兰市场并没有停滞不前，而是加入了竞争，逐步增加供应和交付量。
生产本地化
从事本地化无人机生产的领先公司之一是乌克兰公司Vyriy Drone。如今，该公司批量生产的10英寸FPV直升机由70%的乌克兰零部件组成！
2023年春季，该公司向当地制造商订购了一批碳纤维车架（最简单的部件之一），由此开启了乌克兰化生产的征程。事实证明，合同制造是最佳解决方案，既可以利用现有设施和经验丰富的专家，又无需花费巨额资金建立专门企业。
事实证明，在乌克兰生产比采购中国零部件成本更高，但可以确保零部件的一致性和高质量。当一批中国螺旋桨于深秋运抵时，这一决定很快就得到了回报，结果发现缺陷率高达90%！如果不及时用乌克兰制造的螺旋桨替换这些螺旋桨，无人机向军方的交付可能会受到严重干扰。
该公司与数十家其他FPV无人机供应商不同的一个关键里程碑是，该公司在乌克兰工厂启动了自己的电子产品生产。Vyriy Drone最初开发飞行控制器和速度调节器，与通信接收器(ERLS)不同，尽管技术不断进步，但其设计仍然具有现实意义。该公司创建了生产满足军事需求的控制器和调节器的技术文档，将它们集成到称为“飞行堆栈”的统一双板设计中。
乌克兰制造的VYRIY F405V2飞行控制器。每个控制器都带有国家象征。照片：Militarnyi
2023年秋末，该公司订购了数百套测试套件和接收器。这一测试阶段有助于发现问题并改进设计以提高性能。2024年初，开发人员收到了首批5000套生产套件。
“生产自己的接收器解放了我们的双手，并提供了更好的通信。中国系统只能在900 MHz下运行。是的，您可以通过编程将频率转移到那里，但由于输出级设计为在900 MHz下传输信号效果最佳，因此用我们自己的模块替换它是最佳解决方案，”Vyriy Drone开发人员说。
生产接收机为该公司带来了一项关键的军事优势：它现在可以在一天之内更改一批新接收机的工作频率，从而能够快速适应俄罗斯新电子战系统的出现。因此，在前线大规模抑制700-1000 MHz基本通信频率后，该公司率先批量生产了采用500 MHz通信频率的无人机。
第一批电子元件的价格明显高于中国产品，但随着时间的推移，Vyriy Drones通过优化工艺和电子设计成功降低了成本。例如，飞行组件的市场价格已达到每件40美元。
该公司表示，他们设法在不影响质量的情况下实现了具有竞争力的价格，而本地生产使他们能够将缺陷率保持在1-3%的极低水平，并能快速解决问题。与此同时，中国电子产品也面临同样的长期问题：供应缺乏可预测性，缺陷数量众多。
“例如，当中国庆祝新年时，许多客户没有收到他们的零部件，但我们没事，有足够的订单。从那时起，我们就完全转向生产自己的电子产品，并继续努力，”Oleksiy说。
目前，乌克兰约有五家公司拥有生产所需尺寸和用途的电子元件的专业知识。这些公司仍然依赖一些中国制造的零部件，例如微芯片和晶体管等其他基本元件。制造商表示，鉴于中国零部件在消费领域广泛使用且质量足够好，没有必要完全放弃这一领域的中国零部件。事实上，这些零部件的销售不可能被禁止。
用于制造飞行控制器的STM32F405芯片是FPV无人机电子产品元件库可用性的一个很好的例子。其生产部署在中国、日本和美国。由于应用范围广泛，从冰箱、洗衣机到儿童玩具，其销量不会受到限制。
STM32F405芯片应用于FPV无人机飞行控制器
Vyriy Drones的生产政策实例表明，无人机自主生产是现实。然而，一些乌克兰制造商对当前的零部件市场有不同的看法。
其中一家公司是Wild Hornets，该公司向国防军大规模供应多条FPV无人机生产线。在其生产的10英寸直升机中，只有15%的零部件来自乌克兰，主要由最简单的机械零件组成。
该公司联合创始人尤里表示，据他估计，乌克兰目前的解决方案不符合要求的标准，特别是由于性能和质量低下。他提到的另一个因素是产量小，无法完全过渡到使用。
尽管受到批评，但他仍将本地化视为当务之急，并承认对中国产品的严重依赖。由于中国对无人机零部件进口的限制，该公司已经面临供应问题。
“未来我们肯定会提高国产化水平。我们严重依赖发动机、视频发射器、摄像头和堆栈的供应。我们在调节器和飞行控制器领域取得了良好的进展，我不排除明年我们将与中国制造的零部件展开激烈竞争的可能性，”尤里说。
在其最新研发成果之一——15英寸的“野黄蜂”无人机中，该公司已经使用了当地生产的飞行控制器和速度控制器。据开发人员介绍，这款无人机中乌克兰零部件的数量已达到65%，部分原因是中国缺乏必要的解决方案。
完全乌克兰式的无人机已经存在了吗？
乌克兰工业已迈出了本土化的第一步，但无人机生产仍然严重依赖中国制造的以下零部件：电动机、通信模块和摄像头。这种情况在可预见的未来可能会改变，因为Vyriy Drone最近完全用乌克兰制造的零部件组装了其第一架原型FPV直升机。
组装好的原型机配备了一台由Odd Systems生产的Kurbas-256热成像摄像机、一台D1的视频发射器和一台Motor-G电机。其技术规格与中国同类产品相当，但在通信稳定性和视频质量方面具有显著优势。
开发人员表示，原型机的成本为21,000乌克兰格里夫纳，但如果大批量生产，成本会更低。例如，10英寸“Vyriy-10”无人机的批发价不超过17,000乌克兰格里夫纳。
还必须了解，乌克兰生产的无人机是专门为军方设计的，中国市场无法完全满足这些需求。这既关系到反应时间，也关系到设计：作战直升机对通信系统和摄像头有特殊要求，需要用于附加设备的连接器，例如起爆器、炸药引信和自动目标捕获系统。
本土生产关键零部件的公司才刚刚开始量产，乌克兰无人机的普及只是时间问题。
Vyriy FPV无人机完全由乌克兰零部件组装而成。图片来源：Militarnyi
关键领域的发展
米利塔内联系了乌克兰汽车和相机开发商，以评估目前和中期消除该领域对中国依赖的可行性。
从事电动机生产的消息人士称，中国目前是无人机和无人驾驶飞机产品的主要供应商，实际上也是唯一供应商。乌克兰制造商Motor-G是该领域的先驱，目前正准备推出自己的发动机系列。
Motor-G团队已经完成了投产准备，成功测试了原型机，并选定了生产设备和必要的人员。目前，该公司每月的交付量相当适中，最多为20,000台电机，随着订单的增长，交付量可能增加到60,000台。这些数字应该除以四，才能了解潜在的“乌克兰化”FPV无人机的数量。
Motor-G首席执行官Oleksiy Hrebin表示：“这些发动机在乌克兰设计和制造。在本土化方面，乌克兰零部件占70%，其余部分从国外进口。主要中国零部件是钕磁铁，全球钕磁铁生产垄断权属于中国。但这并不重要，因为它们在民用工业中得到广泛应用。”
乌克兰Motor-G公司生产的FPV直升机的电动机。照片：Militarnyi
无人机摄像头的情况则更为复杂。乌克兰有两家热成像模块制造商——SeekUAV和Odd Systems——在设计中依赖中国制造的镜头和矩阵。如今，在这个需要高质量且尽可能便宜的组件的细分市场中，他们别无选择。产品的特性使得在全球制裁的情况下真正限制其出口成为可能。
两家公司的产品组合中各有一款产品，即分辨率为256×192像素的模拟热成像摄像机：SeekUAV-256和Kurbas-256。两款产品均由上述镜头矩阵单元组成，该单元在微处理器板的控制下运行，并配有相应的软件。
由于复杂性和巨大投资，乌克兰无法生产关键技术元件，因此他们专注于确保最终组装的质量和开发专有软件，以更好地发挥系统的潜力并满足军队的需求。
“其他热成像摄像机有一个令人不快的质量问题——它们会定期冻结几秒钟。显然飞行员不喜欢这种情况。这是因为所谓的校准快门会自动激活——这是所有此类热成像仪的设计特点。由于我们完全独立开发了Kurbas摄像机，我们可以控制快门的操作，让飞行员的生活更轻松，”OddSystems总经理Andriy Tagansky说道。
也就是说，专有的底层软件可以完全控制摄像机元件的操作。另一个例子是，飞行员可以在飞行过程中改变图像的对比度，从而增加发现目标的概率。
飞行中改变Kurbas 256相机的对比度。照片：Odd Systems
由于生产优化和技术解决方案，乌克兰制造商成功制造出与中国替代品具有竞争力的相机。这既具有某些技术优势，又具有更便宜的产品：
- Kurbas-256的零售价为10,000乌克兰格里夫纳（240美元），订购500台以上时，价格接近225美元。如果订购量增加到5000台，价格将降至6,000乌克兰格里夫纳（150美元）。
- 一批5台SeekUAV-256相机的价格为11,000乌克兰格里夫纳（260美元），一批500台及以上相机的价格为每台190美元。一批5000台相机的价格为每台5,900乌克兰格里夫纳（140美元）。
例如，在乌克兰，同等质量的中国相机CADDX-256的售价在170至250美元之间。
在目前的环境下，SeekUAV和Odd Systems并非竞争对手，即便满负荷生产，两家公司每月也只能联合供应1万台相机。而据无人机制造商称，仅热成像相机领域，每月的进口量就高达2万至6万台。
然而，两家公司仍然依赖中国供应商。SeekUAV正试图通过改用分辨率为320×240像素的美国组件和矩阵来改变这种情况。新相机的成本将增加50%，预计最早明年上市，但它将允许供应多样化，并将图像质量提升到更高的水平。
乌克兰生产的Kurbas-256热成像摄像机。图片来源：Odd Systems
乌克兰国防公司在无人系统领域取得了巨大的成功，今年交付的100万个FPV无人机的意义与炮兵弹药相当。但是，在如此关键的利基市场中，当今中国制造商比国家制造商更有偏好！
2023年6月，乌克兰议会通过法案，在戒严期间取消了包括中国制造的零部件在内的增值税和进口税。虽然这是支持国防工业的正确而重要的决定，但现在却对当地制造商不利，因为他们必须缴纳税款，导致产品成本立即上涨20-30%。
具体来说，今年仅6个月（3月至8月），Vyriy Drone就为采购零部件支付了约1亿乌克兰格里夫纳的税款。而中国制造商在将产品出口到国外后可获得退税，其进口商在乌克兰边境可免征入境税。
事实上，乌克兰制造商被鼓励购买现成的中国产品，因为这些产品更便宜，也不需要投资生产。结果，乌克兰作为一个国家在数百万架无人机上损失了外汇，并阻碍了其国防公司从基本组装阶段发展到更复杂的技术解决方案阶段。
Vyriy Drone的联合创始人指出，从法律上讲，制造商有机会退还已缴纳的税款，但实际上，对于私营公司来说，这几乎是不可能的。
“在目前的情况下，这是不可能的：要生产无人机，你首先要购买原材料（缴纳增值税），制造零部件（缴纳增值税），然后卖给我们进行最终组装（缴纳增值税）。要退税，税务审计必须核实所有这些交易并确认一切都正确完成。然后，如果[国家]预算有钱——很可能没有——你可能会在六个月内收到增值税退税。对于私营公司来说，这有多现实？这几乎不现实，因为即使是国有企业也不一定总能得到退税，”Oleksiy说。
然而，即使加税，一些乌克兰制造商仍设法以比中国更便宜的价格生产零部件。这其中发挥了重要作用，生产和物流的优化，以及制造商的初始质量控制和反馈，避免了中国零部件出现10-15%的大量缺陷。
鉴于政府宣布要在2025年将无人机产量翻一番，政府应该主要关注减轻税收负担并支持本地无人机生产，以实现其雄心勃勃的计划。毕竟，如果中国公开支持俄罗斯对乌克兰的侵略，本地化可能是唯一的选择。
引用
¹=https://www.bloomberg.com/news/articles/2024-12-09/china-is-cutting-off-drone-supplies-critical-to-ukraine-war-effort?srnd=homepage-europe
https://mil.in.ua/en/articles/no-more-made-in-china-ukraine-inches-closer-to-self-sufficient-fpv-drone-manufacturing/