分析師 | 邱世梁 王華君
研究助理 | 陳晨 ? ?
無人機較載人機優(yōu)勢突出,演變?yōu)楝F(xiàn)代戰(zhàn)爭的利器,易消耗屬性不斷加強。
1. 無人機的概念:無人機系統(tǒng)由飛行平臺、動力裝置、航電系統(tǒng)、任務載荷系統(tǒng)、地面系統(tǒng)、綜合保障系統(tǒng)等組成,其中飛行平臺是無人機系統(tǒng)中的主體。
2. 較載人機優(yōu)點突出:相比傳統(tǒng)的載人飛機,無人機具有體積小質(zhì)量輕、造價便宜、編組靈活、對作戰(zhàn)環(huán)境要求低等優(yōu)點,在反恐戰(zhàn)爭、納卡戰(zhàn)爭、俄烏沖突等實戰(zhàn)中展現(xiàn)出了巨大的軍事價值,已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的重要角色。
3. 無人機用途變化:無人機在戰(zhàn)場上的功能呈現(xiàn)出多樣化趨勢,從最初靶機和自殺式投放炸彈,逐漸拓展出偵察、情報收集、跟蹤、通訊以及自主攻擊用途。
4. 易耗屬性不斷強化:據(jù)央視新聞報道,2023年1月14日摩薩德公布俄烏沖突裝備損失報告,俄羅斯累計損失無人機200架、烏克蘭損失無人機2750架。
5. 無人機國內(nèi)外發(fā)展:美軍無人機配置軍種廣,無人機裝備數(shù)量破千,以重型無人機、偵察無人機和察打一體無人機為主。我國已研發(fā)出多款察打一體的無人機產(chǎn)品,“彩虹”、“翼龍”系列代表的無人機產(chǎn)品性能優(yōu)異,軍貿(mào)市場口碑較好。
無人機作為新域新質(zhì)裝備,高新技術聚集、產(chǎn)業(yè)鏈完整性強。
1. 新域新質(zhì)裝備:隨著軍事戰(zhàn)場的不斷演繹迭代,武器裝備正朝著信息化、智能化、無人化和集群化方向發(fā)展,無人作戰(zhàn)將是未來戰(zhàn)爭首選形式之一。
2. 無人機產(chǎn)業(yè)鏈:包括上游原材料和元器件/零部件、中游分系統(tǒng)集成(包括動力系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、任務載荷、地面系統(tǒng)和綜合保障系統(tǒng)等)、下游整機集成,產(chǎn)業(yè)鏈完整性強。無人機產(chǎn)業(yè)鏈央企院所、高等院校和民營企業(yè)均有參與。
3. 價值分布:以翼龍系列無人機為對象,我們測算得到各分系統(tǒng)采購金額占采購總額的比例:機載成品57%、機體16%、地面站12%、綜合保障設備2%。
軍用無人機內(nèi)需和外貿(mào)雙驅(qū)動,工業(yè)級無人機市場空間廣闊。
1. 全球軍用無人機市場:根據(jù)蒂爾集團報告,2023-2032年全球軍用無人機市場規(guī)模持續(xù)保持增長,預計2032年全球軍用無人機市場規(guī)模達到164億美元,復合增速為3.44%;2032年研發(fā)費用將達到78億美元,復合增速為2.25%。
2. 我國軍用無人機市場:假設我國軍用無人機采購費對標美國占國防預算比例約0.4%,預計2023年我國軍用無人機市場需求約60億元。
3. 我國無人機軍貿(mào)市場:根據(jù)SIPRI數(shù)據(jù),中國2010-2020年全球軍用無人機市場規(guī)模占比為17%,排名第三,主要出口機型為“彩虹”和“翼龍”無人機。
4. 我國民用無人機市場:根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù),中國工業(yè)無人機市場規(guī)模在2024年將達到3208億元,預計2020-2024年復合增速為56%。
無人機:戰(zhàn)爭角色轉(zhuǎn)變、現(xiàn)代戰(zhàn)爭的利器
1.1 ?項目歷程:堅定自主創(chuàng)新之路
1.1 無人機的概念,軍民用應用場景不斷拓展
無人機是指沒有駕駛?cè)藛T、可攜帶任務載荷、可重復使用、以無線電遙控或者自身程序控制為主的新型航空器。相比傳統(tǒng)的載人飛機,無人機具有體積小質(zhì)量輕、造價便宜、編組靈活、對作戰(zhàn)環(huán)境要求低等優(yōu)點,在反恐戰(zhàn)爭、納卡戰(zhàn)爭、俄烏沖突等實戰(zhàn)中展現(xiàn)出了巨大的軍事價值,已經(jīng)成為21世紀陸戰(zhàn)、海戰(zhàn)、空戰(zhàn)舞臺的重要角色。根據(jù)《無人機系統(tǒng)概論》,無人機系統(tǒng)由飛行平臺、動力裝置、航電系統(tǒng)、任務載荷系統(tǒng)、地面系統(tǒng)、綜合保障系統(tǒng)等組成,其中飛行平臺是無人機系統(tǒng)中的主體。
按照無人機用途劃分,可分為軍用無人機和民用無人機。
(1)軍用無人機按照作戰(zhàn)用途可以分為單用途無人機和多用途無人機,單用途無人機按照任務又可以劃分偵察機、戰(zhàn)斗機、電子干擾機、通信中繼無人機等,多用途無人機主要指察打一體無人機。
(2)民用無人機可分為工業(yè)級無人機和消費級無人機,工業(yè)級無人機可在氣象、監(jiān)測、農(nóng)用、通信、治安管理等多個領域應用,消費無人機主要用于航拍等娛樂消費領域。
世界主要軍事強國高度重視體系化推進新域新質(zhì)作戰(zhàn)力量建設,并將其作為奪取智能化高端戰(zhàn)爭主導權的重要抓手。世界各國軍隊面臨的作戰(zhàn)場景復雜多樣,單一的偵察機、偵察衛(wèi)星系統(tǒng)難以滿足偵察需求,并且隨著各國愈發(fā)重視人員傷亡、有人飛機的生存環(huán)境越來越差,各國軍隊急需有效完成高風險性任務、人員零傷亡、高重復利用率的裝備。
軍用無人機相比載人機在隱蔽性、造價成本、平臺適應性、飛行環(huán)境適應性、人員傷亡、續(xù)航時間等方面具備較大優(yōu)勢。軍用無人機由于不需要考慮飛行員影響因素,在設計上可以完全為任務導向,速度、高度、航程、機動性、續(xù)航時間均可以突破人的生理極限。自從早在越南戰(zhàn)爭首次應用到戰(zhàn)爭后,在阿富汗戰(zhàn)爭、海灣戰(zhàn)爭、俄烏沖突均表現(xiàn)出色,受到軍方青睞。
1.2 無人機的演變,從靶機成為新型軍事作戰(zhàn)裝備
無人機最初用途是靶機。無人機概念于1914年一戰(zhàn)時期由英國人卡德爾和皮切爾提出,1917年首次研發(fā)獲得成功,但直至20世紀50年代初才獲得了真正的應用。當時無人機主要作為靶機使用。(靶機是一種作為射擊訓練目標的軍用飛行器。這種飛行器利用遙控或者是預先設定好的飛行路徑與模式,于軍事演習或武器試射時模擬敵軍之航空器或來襲導彈,為各類型火炮或是導彈系統(tǒng)提供假想的目標與射擊的機會。)
無人機逐步拓展軍事用途。二戰(zhàn)以后,美國使無人機從訓練擴展到了實際作戰(zhàn)中,并不斷在戰(zhàn)場上嶄露頭角;以色列在中東戰(zhàn)場成功應用無人機完成軍事任務,讓世界對無人機戰(zhàn)爭地位的認識發(fā)生改變。隨著電子信息技術和動力裝置技術的進步,無人機在戰(zhàn)場上的功能呈現(xiàn)出多樣化的趨勢,從最初的靶機和自殺式投放炸彈,逐漸拓展出偵察、情報收集、跟蹤、通訊以及自主攻擊等軍事功能。
無人機戰(zhàn)場角色逐漸豐富。無人機衍生出包括靶機、偵察無人機、攻擊無人機、通信中繼無人機、察打一體無人機等多類。無人機的種類增加,具有專業(yè)化、多功能、智能化、高可靠性、使用簡便等特性機型相繼投入戰(zhàn)場,滿足更多的作戰(zhàn)需求,無人機的戰(zhàn)場角色逐漸豐富。
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無人機易耗屬性不斷強化。根據(jù)央視新聞報道,2023年1月14日以色列情報機構(gòu)摩薩德公布的俄烏沖突裝備損失報告,俄羅斯累計損失無人機200架、烏克蘭損失無人機2750架。另根據(jù)烏克蘭新聞報道,2022年2月24日-2023年8月7日,期間俄羅斯損失無人機4154架,單日損失新增28架。以俄烏沖突為代表的現(xiàn)代戰(zhàn)爭下,無人機成為主要裝備力量,同時消耗遠遠大于固定翼飛機和直升機,易耗屬性突出。
1.3 國外無人機發(fā)展:美軍裝備數(shù)量多,歐洲產(chǎn)業(yè)體系先進
美軍無人機配置軍種廣,無人機裝備數(shù)量破千。根據(jù)英國國際戰(zhàn)略研究所《The Military Balance 2023》報告披露,美軍裝備無人機超過1000架,其中陸軍裝備416架、空軍教練與訓練部裝備237架,空軍裝備114架、海軍陸戰(zhàn)隊裝備100架。
美軍無人機以重型無人機、偵察無人機和察打一體無人機為主。1)按重量維度統(tǒng)計,無人機可分為重型(大于600kg)、中型(150-600kg)和輕型(20-150kg)三類,美軍重型無人機比例達57%,中型無人機26%,小型無人機17%;2)按作戰(zhàn)功能維度統(tǒng)計,美軍裝備偵察(ISR)無人機546架,察打一體(CISR)無人機490架,運輸(TPT)無人機28架。
美軍裝備無人機型號達20余款,MQ-9A無人機裝備最多。按機型統(tǒng)計,美軍主要無人機裝備有MQ-9A重型察打一體無人機286架,RQ-7B中型偵察無人機236架,MQ-1C重型察打一體無人機204架,BQM-147輕型偵察無人機100架。
MQ-9無人機由美國通用原子公司研發(fā),系長航時中高空大型“察打一體”無人機,可以執(zhí)行攻擊、情報搜集、監(jiān)視與偵察任務。
美國是世界上最早研制并使用ISR(Intelligence, Surveillance & Reconnaissance)無人機系統(tǒng)的國家,現(xiàn)有無人機已構(gòu)建覆蓋高、中、低空,遠、中、近程,大、中、小型,戰(zhàn)略、戰(zhàn)術,攻擊、對抗等多層面、多種類的無人機裝備技術體系,擁有超過200個型號的軍用無人機,其研發(fā)和采購經(jīng)費超過了世界無人機領域經(jīng)費總支出的三分之二。
美軍制定了中長期無人機發(fā)展規(guī)劃,維持全球優(yōu)勢。2018年,美國國防部發(fā)布了《無人機系統(tǒng)綜合路線圖》(2017-2042年)。美國國防部的無人機發(fā)展愿景可概括為互操作性、自主性、網(wǎng)絡安全和人機協(xié)作四大方面。預計到2042年,美國將整合無人機系統(tǒng),建立新的作戰(zhàn)模式與理念,立足未來體系作戰(zhàn)的支撐能力。
以色列已經(jīng)形成從長航時無人機、戰(zhàn)術無人機到攻擊無人機的較為完整的無人機體系,代表機型是蒼鷺和搜索者無人機。以色列是無人機技術發(fā)達國家。以色列的無人機發(fā)展從20世紀80年代起,以色列政府對國內(nèi)的研發(fā)資源進行整合,進一步增強了無人機的研發(fā)力量,由此開始,以色列逐步向無人機發(fā)展強國邁進。以色列無人機注重實際和實用性,完全根據(jù)以色列本國的需求來確定。強調(diào)創(chuàng)新性,突出裝備的優(yōu)勢。
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無人機行業(yè)是俄羅斯最重要的活動方向,將投資1萬億盧布。2012年,普京宣布“必須從戰(zhàn)略高度重視無人機的研發(fā)和生產(chǎn)”。在政策扶植下,俄羅斯無人機產(chǎn)業(yè)啟動了爆發(fā)性增長。2009至2015年期間,俄羅斯研制成功了一批微小型偵察無人機;2015年起,中型無人機開始試飛,突破了俄軍無人機有偵察能力而無攻擊能力的被動局面,2021年俄軍首次披露了俄羅斯“獵戶座”無人機在敘利亞實戰(zhàn)的畫面。
2023年4月?lián)砹_斯衛(wèi)星社報道,普京表示,無人機領域有發(fā)展?jié)摿Γ瑧I先競爭對手一步,應該流水線生產(chǎn)具有前景的無人機。無人機行業(yè)是俄羅斯最重要的活動方向,非常有前景,未來對該領域的投資額將達到1萬億盧布。俄羅斯計劃到2026年底每年生產(chǎn)1.8萬架無人機,到2030年生產(chǎn)3.2萬架,滿足俄國內(nèi)約70%需求的水平。
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英國雷神無人機是目前英國無人機的最高水平。雷神無人機采用飛翼布局及低探測性復合材料設計,以降低長距離作戰(zhàn)中遭敵軍雷達偵測的機會。其用途集持續(xù)偵測、情報共享、鎖定目標及打擊任務為一身。
法國聯(lián)合歐盟國家發(fā)展先進無人機。神經(jīng)元無人機是是由法國領導,瑞典、意大利、西班牙、希臘和瑞士參與的無人戰(zhàn)斗機(UCAV)技術演示驗證項目。該機將具有低可探測性,采用飛翼布局,大量使用復合材料。
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總體上,西方國家的無人機發(fā)展早,產(chǎn)業(yè)體系成熟。美國的無人機技術領先其他國家,無人機型號眾多、性能位于世界前列。以色列已經(jīng)形成長航時無人機、戰(zhàn)術無人機、攻擊無人機的完整體系。俄羅斯2012年后大力發(fā)展無人機。英國的技術仍然處在世界前列,法國選擇獨立發(fā)展與其他歐洲國家聯(lián)合研制無人機的產(chǎn)業(yè)模式。
1.4 我國無人機發(fā)展:察打一體無人機打造中國制造名片
起步階段:建立無人靶機研制生產(chǎn)能力。中國的軍用無人機建設始于上世紀50年代,從蘇聯(lián)引進了20架拉-17和10架更新版米格-15無人靶機。60年代中國開始了獨立無人機研發(fā)工作,1962年研發(fā)出中國第一代無人機B-1,1976年南京航空航天大學研發(fā)出長空一號無人靶機,北京航空航天大學于1979年研發(fā)出長虹一號無人機。七十年代末我國開始批量使用無人機,主要作為防空系統(tǒng)的靶機和干擾誘餌等。
成長階段:形成無人偵察機研制生產(chǎn)能力。八十年代初,無偵5無人機開始陸續(xù)裝備部隊;八十年代末,由以色列進口先鋒無人機,用于炮兵定位和校射偵察。我國逐漸具備了偵察無人機的研發(fā)和制造能力,在高等院校研發(fā)無人機的同時,成立了一系列由大型軍工企業(yè)牽頭的科研院所針對無人機技術開展開發(fā),主要包括航空工業(yè)集團、航天科技集團、航天科工集團和中國電子科技集團等。
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全面發(fā)展階段:構(gòu)建察打一體無人機研制生產(chǎn)能力。當前,我國軍用無人機性能已比肩國際先進水平。軍用無人機是高科技系統(tǒng)化、密集型的典型代表,我國已研發(fā)出多款察打一體的無人機產(chǎn)品,“彩虹”、“翼龍”系列代表的無人機產(chǎn)品性能優(yōu)異,受到海外市場的歡迎,成為無人機軍貿(mào)的明星產(chǎn)品。
? 無人機產(chǎn)業(yè)鏈:新域新質(zhì)裝備領域,產(chǎn)業(yè)鏈完整性強
2.1 無人機高新技術聚集,作戰(zhàn)功能不斷升級
2.1.1 無人機匯集眾多高新技術,技術壁壘高
軍用無人機系統(tǒng)融合了眾多高新技術。作為最先進裝備之一,軍用無人機應用了大量應用了最新科技成果,具體體現(xiàn)在以下六個方面。
一、隱身技術。新一代多用途、隱身無人機的研制,已經(jīng)成為世界各國空軍新的研究和發(fā)展之重點。現(xiàn)代隱身技術和無人機技術結(jié)合而形成的新型隱身無人機,在隱身性能、生存能力、作戰(zhàn)主動權方面正在不斷提高。無人機隱形技術主要包括雷達隱身、光電隱身與聲隱身技術。
二、飛控系統(tǒng)技術。飛控系統(tǒng)是無人機的大腦,屬于無人機航電系統(tǒng)的分支。飛控系統(tǒng)是無人機完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務、返場著陸全過程的核心系統(tǒng),可以控制無人機的飛行姿態(tài)、航向、速度、高度等參數(shù),對無人機的功能和性能起決定性作用,是無人機實現(xiàn)智能化控制的基礎。
三、動力系統(tǒng)。動力系統(tǒng)由發(fā)動機和輔助系統(tǒng)構(gòu)成。動力系統(tǒng)的核心是發(fā)動機,被譽為飛機的心臟。軍用無人機常具有高空、長航時等任務特點。為應對無人機的作戰(zhàn)場景不斷拓展,無人機發(fā)動機也在逐步升級。無人機目前使用的有活塞發(fā)動機、渦輪發(fā)動機等。
四、通訊與探測技術。提高無人機通信能力,需要解決天線尺寸與功率等方面存在問題。偵察是無人機最基本的作戰(zhàn)功能之一,多數(shù)無人機需要攜帶偵察裝備,如生化探測器、攝像機與紅外探測器等;通訊中繼、應急保障是無人機重要的作戰(zhàn)應用,涉及到的高精度加密通訊與傳感器微型化等技術是通訊和探測技術重要研發(fā)方向。
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五,電磁干擾與防護等安全技術。電磁干擾也是電子戰(zhàn)的主要方式,獨立完成電磁干擾任務,或配合其他裝備協(xié)同完成復雜作戰(zhàn)任務,這是美軍等西方國家重要的無人機應用方向之一,利用無人機干擾敵人電子設備已在“斬首”軍事行動中得以應用。同時,電磁干擾是無人機失事主要原因之一,加強電磁干擾屏蔽技術,保障控制基站與無人機的通訊不受干擾,將有效保證無人機執(zhí)行任務安全性。無人機的電磁防護系統(tǒng)包括輕質(zhì)機載防護機箱、接口和脈沖防護模塊、FSS天線罩、射頻前端防護器、機體防護等。
六,復合材料技術。無人機因其低成本、輕結(jié)構(gòu)、高機動、大過載、長航程、高隱身的鮮明技術特點,有著減輕機體結(jié)構(gòu)重量的迫切需求。為了盡可能減重,無人機大量應用了復材,且用量普遍高于有人戰(zhàn)斗機,一般在60%~80%之間。復合材料在無人機機體上的應用發(fā)展經(jīng)歷了從整流罩,到承載小的部件,到主承力結(jié)構(gòu),進而到翼面盒段、翼身融合等整體一體化成型的發(fā)展歷程。
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2.1.2 無人機作戰(zhàn)功能逐漸完善,向智能化、無人化和集群化轉(zhuǎn)變
無人作戰(zhàn)是未來戰(zhàn)爭首選形式之一。隨著軍事戰(zhàn)場的不斷演繹迭代,武器裝備正朝著信息化、智能化、無人化和集群化方向發(fā)展。高新技術支撐下的新型作戰(zhàn)模式也逐步登上歷史舞臺,采用相對較低成本、裝配綜合類載荷、功能異構(gòu)的無人飛行器進行集群分布式作戰(zhàn)將是未來戰(zhàn)爭與非戰(zhàn)爭對抗的主要形式。
軍用無人機發(fā)展主要沿著“靶機—ISR—察打一體化—無人作戰(zhàn)飛機—空天一體化”的軌跡發(fā)展,已形成了如下四個發(fā)展軌跡:
(1)從低空偵察向高空長航時發(fā)展;
(2)從單一偵察向察打一體、無人作戰(zhàn)飛機發(fā)展;
(3)戰(zhàn)飛機從對地攻擊向制空型無人戰(zhàn)斗機發(fā)展;
(4)從低空低速向高空高速、臨近空間高超聲速發(fā)展。
具體來看,軍用無人機發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在作戰(zhàn)功能和作戰(zhàn)方式兩大方面。未來戰(zhàn)爭網(wǎng)絡作戰(zhàn)、體系化作戰(zhàn)程度越來越高,圍繞信息支援和火力打擊兩大功能,無人機在抵近偵察、電子對抗、火力突防等方面將扮演越來越活躍的角色,作戰(zhàn)功能逐漸完善。從作戰(zhàn)方式來看,超視距攻擊、長航時偵察、有人/無人機協(xié)同作戰(zhàn)、蜂群作戰(zhàn)等方式出現(xiàn),豐富了無人機的作戰(zhàn)理念,也對無人機微型化、智能化等功能提出了更高的要求。
2.2 無人機產(chǎn)業(yè)鏈:產(chǎn)業(yè)鏈完整性強,我國已打通無人機產(chǎn)業(yè)鏈
無人機產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)從原材料到總裝集成,產(chǎn)業(yè)鏈完整性強。產(chǎn)業(yè)鏈上游主要由原材料、元器件、零部件供應商構(gòu)成;中游為無人機分系統(tǒng)集成供應商,包括動力系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、任務載荷、地面系統(tǒng)和綜合保障系統(tǒng)等;下游主要為整機集成,央企院所、高等院校和民企共同參與。
2.2.1 復合材料:對結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、小型化和高性能化起關鍵作用
復合材料是由兩種或兩種以上不同性能、形態(tài)的材料,通過復合工藝組合而成的新型材料。復合材料在繼承原有材料的主要特征的基礎上,也能夠通過復合效應克服單一材料缺陷,提升整體性能。
目前無人機上使用以碳纖維為主的復合材料,約占結(jié)構(gòu)總質(zhì)量的60%~80%,對無人機結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、小型化和高性能化起到了至關重要的作用。無人機主要應用的復合材料包括碳纖維復合材料、玻璃纖維復合材料和樹脂復合材料。采用碳纖維復合材料開發(fā)的吸波涂層,以及對采用碳纖維復合材料的機身外形進行減少電磁波反射的優(yōu)化設計。
國內(nèi)從事復合材料研制生產(chǎn)的上市公司主要包括中航高科、光威復材、中簡科技、中復神鷹等,其復合材料產(chǎn)品增強材料均以碳纖維為主。
2.2.2 動力系統(tǒng):無人機的心臟,軍工央企和民營企業(yè)共發(fā)展
動力系統(tǒng)指的是發(fā)動機和輔助裝置,此處對發(fā)動機展開論述。無人機發(fā)動機可分為渦扇發(fā)動機、渦噴發(fā)動機、活塞發(fā)動機、渦軸發(fā)動機及電動機幾大類。目前,我國無人機推進裝置主要以活塞和燃氣渦輪發(fā)動機為主,低油耗大推力的渦扇發(fā)動機可適應長航時高過載的需求,是未來無人機發(fā)動機的主要發(fā)展趨勢。
國內(nèi)無人機推進裝置的供應商包括航發(fā)動力、宗申動力、北京動力機械研究所等。
航發(fā)動力是我國軍用發(fā)動機領軍上市公司,下屬公司生產(chǎn)的AEF50E渦扇發(fā)動機用于國產(chǎn)雙發(fā)云影無人機和彩虹-6無人機,AEF50E渦扇發(fā)動機、AEP50E渦槳發(fā)動機、AEF20E渦噴發(fā)動機可應用于三款出口型無人機。
宗申動力是國內(nèi)專業(yè)熱動力機械龍頭企業(yè),子公司宗申航發(fā)為旋翼、固定翼的通航飛機和無人機提供動力裝備,產(chǎn)品C115發(fā)動機、C145發(fā)動機、航空變距螺旋槳等產(chǎn)品已在翼龍-1、翼龍-1D、彩虹3等15款無人機和多款自旋翼有人機上試飛使用,填補了國產(chǎn)航空活塞發(fā)動機空白。
北京動力機械研究所是我國最大的沖壓發(fā)動機及彈用渦輪發(fā)動機研制生產(chǎn)單位,研制的多款渦扇和渦噴發(fā)動機,應用于小型飛航導彈及無人機。
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2.2.3 航電系統(tǒng):無人機的大腦,由飛控系統(tǒng)、導航系統(tǒng)等系統(tǒng)組成
航電系統(tǒng)由飛控系統(tǒng)、導航系統(tǒng)等系統(tǒng)組成。
飛控系統(tǒng)是無人機完成作戰(zhàn)任務的基礎,包含硬件和軟件兩方面。
(1)硬件方面,一般包括控制計算機、傳感器、導航設備、執(zhí)行機構(gòu)等設備構(gòu)成。功能包括發(fā)動機控制、高精度飛行姿態(tài)控制、地面操控平臺、數(shù)據(jù)鏈通信及導航、載荷控制等。
(2)軟件方面,可以分為程序控制(時間程序控制)、遙控(通過地面站遙控指令控制)和自主飛行控制(二維、三維或四維)。前二種控制方式常用作靶機、觀測等類型無人機的飛行控制,遙控方式下,地面操作手控制無人機;第三種常用于偵察機、攻擊機等類型無人機的飛行控制,飛行控制系統(tǒng)可自動控制無人機。
導航系統(tǒng)是無人機的“眼睛”,多技術結(jié)合是未來發(fā)展的方向。無人機載導航系統(tǒng)主要分非自主(衛(wèi)星制導)和自主(慣性制導)兩種,但分別有易受干擾和誤差積累增大的缺點,而無人機需要高精度、高可靠性、高抗干擾等導航能力,多種導航技術結(jié)合的導航系統(tǒng)將是未來發(fā)展的方向。
從事無人機航電系統(tǒng)業(yè)務的上市公司主要有中航電子、星網(wǎng)宇達、晨曦航空等。其中中航電子經(jīng)營業(yè)務涵蓋機載航空電子系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、機電系統(tǒng)及設備,是我國航空機載領域的龍頭企業(yè)。
2.2.4 任務載荷:無人機作戰(zhàn)裝備的重要一環(huán)
軍用無人機的任務載荷系統(tǒng)通過與地面控制站信息交互,可實現(xiàn)目標信息獲取、協(xié)同指揮/控制,完成偵察、空空作戰(zhàn)、精確打擊等作戰(zhàn)任務。任務載荷系統(tǒng)包括偵察監(jiān)視類載荷、通信類載荷、電子對抗類載荷、靶標設備類載荷、武器彈藥類載荷等,呈現(xiàn)出復雜化、多任務、智能化等發(fā)展趨勢。
經(jīng)營無人機任務載荷系統(tǒng)業(yè)務的上市公司主要有大立科技、廣東宏大、航天彩虹等。
大立科技是國內(nèi)少數(shù)擁有完全自主知識產(chǎn)權,能夠獨立研發(fā)、生產(chǎn)熱成像技術相關核心器件、機芯組件到整機系統(tǒng)全產(chǎn)業(yè)鏈完整的高新技術企業(yè)。公司已有多款吊艙熱像儀系列產(chǎn)品配套用于工業(yè)無人機、察打一體無人機和直升機等裝備平臺,是無人機和導彈紅外熱像儀的重要供應商。
廣東宏大是國內(nèi)礦山民爆一體化服務商,產(chǎn)品包含傳統(tǒng)彈藥產(chǎn)品、智能彈藥產(chǎn)品、單兵智能裝備等,在無人機領域,廣東宏大開展了機載導彈的研制。2021年1月,公司JK系列某產(chǎn)品在某靶場順利完成無人機掛飛試驗。
航天彩虹在無人機整機研發(fā)的基礎上同步研制出以射手-1、射手-2等為代表的小型空地導彈,發(fā)揮出無人機和彈藥的最大協(xié)同效能,無人機可為智能彈藥研制提供飛行驗證平臺,彈藥的大量應用亦可快速提升無人機的改進研制和性能提升。
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2.2.5 總裝集成:軍工央企為無人機產(chǎn)業(yè)鏈鏈長
無人機總裝集成組裝環(huán)節(jié)主要由軍工央企下屬的科研院所、高等院校、民營企業(yè)多方參與。軍工企業(yè)和科研院所已形成各具特色的系列產(chǎn)品,成為我國軍用無人機總體設計和集成組裝的主導單位,承擔軍用無人機產(chǎn)業(yè)鏈鏈長職責。高校依托科研優(yōu)勢和專業(yè)特色,成立專業(yè)開展無人機業(yè)務的公司,實現(xiàn)了產(chǎn)學研融合發(fā)展。民營企業(yè)從系統(tǒng)供應商加入無人機產(chǎn)業(yè)鏈,系統(tǒng)業(yè)務成熟后延拓至整機業(yè)務。央企上市公司有中無人機、航天彩虹、航天電子,民企上市公司有縱橫股份、星網(wǎng)宇達、觀典防務等。
中無人機是國內(nèi)大型固定翼長航時無人機領域的領軍企業(yè)。公司的翼龍系列無人機系統(tǒng)已成為“中國制造”的一張名片,公司主要產(chǎn)品翼龍系列無人機系統(tǒng)產(chǎn)品及其相關技術曾獲得第五屆中國工業(yè)大獎表彰獎、國防科技進步獎一等獎、二等獎、三等獎等獎項。
航天彩虹是國內(nèi)中大型無人機領域的領軍企業(yè)。公司以智能無人體系化作戰(zhàn)為牽引,發(fā)展以隱身、高速、高空、超長航時為特征的中高端無人裝備,自主研發(fā)彩虹系列無人機、射手系列空地導彈等20余種產(chǎn)品,性能指標達到國際一流水平。
航天電子是中國航天科技集團有限公司關于航天技術應用產(chǎn)業(yè)重點領域打造的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈鏈長單位,是全軍無人機型譜項目研制總體單位及無人機系統(tǒng)集中采購合格供應商名錄單位;“飛騰”系列精確制導產(chǎn)品是航天科技集團唯一總體單位。
騰盾科創(chuàng)主要從事以無人飛行器為代表的智能裝備研發(fā)、制造,銷售和運營服務業(yè)務,其產(chǎn)品主要為“雙尾蝎”、“撲天雕”等系列無人機。
海鷹航空系中國航天科工飛航技術研究院控股子公司,是中國航天科工集團有限公司唯一的無人機總體單位和無人機產(chǎn)業(yè)平臺,重點負責無人機預研創(chuàng)新以及無人機產(chǎn)品研制、生產(chǎn)、試驗和服務等業(yè)務。海鷹航空主營業(yè)務為軍用無人機、靶機、民用無人機以及無人機商業(yè)運營服務,專注于高空高速、察打一體、飛翼布局等高端無人機研制與應用方面。
其中中無人機、航天彩虹和航天電子是我國軍用無人機主要央企上市公司。依托央企優(yōu)質(zhì)平臺,分別研制出了“翼龍”、“彩虹”、“飛鴻”系列無人機。2022年無人機業(yè)務營業(yè)收入分別為27.7、26.1、4.9億元。
2.2.6 價值分布:無人機機載成品、機體采購金額占比高
無人機生產(chǎn)模式與載人機類似。無人機整機廠一般負責無人機系統(tǒng)的設計研發(fā)、生產(chǎn)制造,不開展機體、配件成品等原材料的生產(chǎn)活動,因此需向供應商采購機載成品、機體、地面站、綜合保障設備等無人機系統(tǒng)總裝集成所需的各類原材料。
機載成品包括發(fā)動機、合成孔徑雷達、掛架、飛機管理計算機、衛(wèi)通天線組合、光電監(jiān)視/瞄準裝置等。機體包括機身、機翼、尾翼、起落架等結(jié)構(gòu)件。地面站包括指揮控制站、視距鏈路地面站、衛(wèi)通鏈路地面站及相關產(chǎn)品等。綜合保障設備包括機體包裝箱、光軸地面檢校儀、綜合檢測設備等。
機載成品采購金額比例最高。根據(jù)中無人機招股說明書數(shù)據(jù),經(jīng)測算可得2019-2021年翼龍系列無人機各分系統(tǒng)采購金額占采購總額的比例:機載成品57%、機體16%、地面站12%、綜合保障設備2%。
無人機市場空間:軍用市場穩(wěn)定增長,工業(yè)級無人機需求旺盛
3.1 無人機作為新域新質(zhì)裝備,持續(xù)受到政策促進
無人機為裝備智能化、無人化、遠程化的重要一環(huán),持續(xù)受到政策促進。近年來,國家相關部門發(fā)布文件中,多次提到無人機發(fā)展。我們認為在政策促進下,我國無人機行業(yè)將步入快速發(fā)展期。
(1)2016年中央軍委發(fā)布《軍隊建設發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要》,提出要在2020年信息化建設取得重大建設;
(2)2017年國務院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,提出支撐無人系統(tǒng)應用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并將無人機列入規(guī)劃中;
(3)2018年航空工業(yè)發(fā)布《無人機系統(tǒng)發(fā)展白皮書(2018)》,到2025年將高端突破、體系完備、能力要素健全的無人機系統(tǒng)裝備體系;
(4)2019年國務院發(fā)布《新時代中國國防白皮書》,提出推動軍事化信息化高速發(fā)展,打造智能化國防軍隊;
(5)2022年10月國務院發(fā)布《二十大報告》,將加快無人智能作戰(zhàn)力量發(fā)展。政策頻繁提出實現(xiàn)武器的遠程化、智能化、無人化,為國防裝備未來發(fā)展方向做出指引,將有效促進無人機相關技術的突破和軍用無人機產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
(6)2023年7月商務部、海關總署、國家國防科工局、中央軍委裝備發(fā)展部發(fā)布關于對部分無人機實施臨時出口管制的公告,決定對特定無人駕駛航空飛行器實施臨時出口管制,自2023年9月1日起正式實施,臨時管制的實施期限不超過二年。
3.2 軍用市場規(guī)模持續(xù)增長,預計2032年全球市場達164億美元
全球軍用無人機市場規(guī)模不斷上升,我國無人機軍貿(mào)出口勢頭向好。
(1)全球軍用無人機市場:根據(jù)蒂爾集團報告預測數(shù)據(jù),2023-2032年全球軍用無人機市場規(guī)模持續(xù)保持增長,2032年全球軍用無人機市場規(guī)模達到164億美元,復合增速為3.44%;研發(fā)費用方面,預計全球軍用無人機研發(fā)費用從2023年64億美元增長至2032年78億美元,復合增速為2.25%。
(2)軍貿(mào)市場份額占比:根據(jù)斯德哥爾摩國際和平研究所SIPRI數(shù)據(jù),2010~2020年中國無人機軍貿(mào)市場份額合計占比約17%,位居全球第三,其中主要出口機型為“彩虹”和“翼龍”型號無人機。預計未來我國無人機軍貿(mào)市場份額有望進一步上升。目前世界范圍內(nèi)具有無人機完整產(chǎn)業(yè)鏈的國家僅有以色列、美國、中國。
(3)全球無人機市場增速排名:根據(jù)Drone Industry Insights數(shù)據(jù),2022年全球無人機市場增速前三的地區(qū)分別為亞洲、北美、歐洲,增速分別為11.9%、8.1%和6.8%,亞洲無人機市場持續(xù)保持高景氣。
中國國防預算穩(wěn)步上升,有望推動中國軍用無人機市場快速增長。
根據(jù)美國國防部數(shù)據(jù),近年來美國軍用無人機系統(tǒng)采購費用在經(jīng)歷21、22年低谷后,穩(wěn)定在30億美元左右,約占美國國防預算的0.3%-0.4%。中國國防預算持續(xù)保持穩(wěn)定增長,在2022年增速再次突破7%,2023年中國國防預算約15537億元。我們假設中國無人機采購費用占國防預算比例對標美國按0.4%測算,預計2023年我國軍用無人機采購費用約62億元。
3.3 民用市場應用逐步挖掘,工業(yè)級無人機市場需求旺盛
民用無人機應用場景逐步挖掘,工業(yè)級無人機市場有望快速增長。隨著技術逐漸成熟,疊加政府政策支持,民用無人機下游應用區(qū)域逐漸打開。目前工業(yè)級無人機主要應用場景有農(nóng)業(yè)植保、電力巡檢、航拍測繪、警用安防、環(huán)境監(jiān)測、鐵路建設、災害救援等,通過與大數(shù)據(jù)、云計算等技術結(jié)合,工業(yè)無人機已經(jīng)從“垂直進步”走向“水平進步”。
根據(jù)中商情報網(wǎng)數(shù)據(jù),2020年中國工業(yè)無人機應用最廣泛的領域是地理測繪,占比29%,接下來是農(nóng)林植保、巡邏巡檢等領域。中國國土面積廣袤,作為農(nóng)業(yè)大國,伴隨著城鎮(zhèn)化的提高,工業(yè)無人機的需要也逐步拉高。此外中國正在大力發(fā)展智慧城市,工業(yè)無人機有望憑借其平臺化、無人化、智能化特點提升城市管理水平。根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù),中國工業(yè)無人機市場規(guī)模在2024年將達到3208億元,預計2020-2024年復合增速為56%。
投資建議:看好無人機行業(yè)中長期發(fā)展,關注頭部公司
無人機“內(nèi)需+外貿(mào)”邏輯不斷加強。無人機在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中大放異彩,全球無人機市場規(guī)模預期持續(xù)增長。我國作為軍用無人機出口大國,通過軍貿(mào)無人機實用成果反哺國內(nèi)裝備建設,“內(nèi)需+外貿(mào)”邏輯不斷加強。看好無人機行業(yè)中長期發(fā)展,關注頭部公司。
4.1 航天彩虹:無人機和機載武器齊發(fā)力,軍民用市場兩翼齊飛
航天彩虹2010年上市,前身為浙江南洋電子薄膜有限公司,2017年完成重大資產(chǎn)重組,成為中國軍用無人機第一股,形成無人機和新材料雙主業(yè)的發(fā)展模式。
依托航天氣動院,公司是國內(nèi)唯一兼具中大型無人機和機載武器研制能力的單位。已經(jīng)構(gòu)建起遠中近程、高中低空、高速和低速相結(jié)合的無人機應用體系,旗下“彩虹”系列無人機是國內(nèi)首個實現(xiàn)批量出口的無人機品牌。
2022年公司實現(xiàn)營收38.58億元,同比增長32.4%,其中無人機業(yè)務實現(xiàn)營收24.73億元,同比增長121.2%;實現(xiàn)歸母凈利潤3.07億元,同比增34.8%。無人機業(yè)務為公司業(yè)績增長的主要驅(qū)動力。
4.2 中無人機:大型固定翼長航時無人機領軍企業(yè),翼龍打造中國制造名片
中無人機是大型固定翼長航時無人機領軍企業(yè)。2022年6月于上交所科創(chuàng)板掛牌上市。公司專注于大型固定翼長航時無人機系統(tǒng)成體系、多場景、全壽命的整體解決方案。
依托成飛集團優(yōu)質(zhì)平臺,公司的翼龍系列無人機系統(tǒng)已成為“中國制造”的一張名片,產(chǎn)品及其相關技術多次獲得國家級獎項。翼龍系列無人機系統(tǒng)已出口“一帶一路”沿線多個國家,是我國軍貿(mào)無人機出口的主力型號。
受無人機軍貿(mào)拉動,公司業(yè)績快速增長。2019-2022年公司營業(yè)收入由2.5億元增至27.7億元,復合增速為123%;歸母凈利潤由-0.1億元增加至3.7億元。
4.3 航天電子:無人系統(tǒng)裝備填補高速無人系統(tǒng)領域空白
航天電子是從事航天電子測控、航天制導、航天電子組件等專業(yè)的高科技上市公司,是中國航天科技集團有限公司關于航天技術應用產(chǎn)業(yè)重點領域打造的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈鏈長單位,是全軍無人機型譜項目研制總體單位及無人機系統(tǒng)集中采購合格供應商名錄單位;“飛騰”系列精確制導產(chǎn)品是航天科技集團唯一總體單位。
子公司航天飛鴻公司的多個型號無人系統(tǒng)裝備成功中標,并填補了高速無人系統(tǒng)領域的空白;航天飛鴻公司作為無人裝備系統(tǒng)總體單位,與東風越野、重慶308廠、兵器202、兵器207等軍工企業(yè)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,并帶領多家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)扎實推進現(xiàn)役裝備能力提升專項建設任務,以滿足復雜戰(zhàn)場需求。
4.4 宗申動力:自主研發(fā)的航空活塞發(fā)動機已在多型無人機使用
宗申動力是國內(nèi)專業(yè)化小型熱動力機械產(chǎn)品制造基地之一。公司堅持外延式發(fā)展戰(zhàn)略,現(xiàn)已基本形成了以“摩托車發(fā)動機和通用機械”為核心,覆蓋“航空動力、新能源、高端零部件”等新興業(yè)務領域的產(chǎn)業(yè)布局。
公司控股子公司宗申航發(fā)是國內(nèi)首批以民營為主體,成功自主研發(fā)航空發(fā)動機的創(chuàng)新型企業(yè)之一。目前C115發(fā)動機、C145發(fā)動機、航空變距螺旋槳等產(chǎn)品已在多型無人機和多款自旋翼有人機上使用,填補了國產(chǎn)航空活塞發(fā)動機空白。宗申航發(fā)突破了“槳-飛-發(fā)匹配”“航空活塞發(fā)動機電控技術”以及“航空電動變距螺旋槳”等核心技術,進一步夯實了在“航空活塞動力及動力集成系統(tǒng)”領域的核心競爭力。
風險提示
(1)軍品內(nèi)銷需求不及預期
軍品訂單需求與國防支出預算、軍隊采購計劃等因素相關,我國各軍種裝備現(xiàn)代化均處于快速建設階段,可能會因短期采購計劃調(diào)整導致的軍品訂單不及預期。
(2)軍貿(mào)出口訂單不及預期
軍貿(mào)出口受地緣政治、國際安全形勢影響,存在因政策變更、出口國家采購需求調(diào)整等因素導致的軍貿(mào)出口訂單不及預期。
(3)工業(yè)級無人機需求不及預期
工業(yè)級無人機應用場景主要為有農(nóng)業(yè)植保、電力巡檢、航拍測繪、警用安防等,存在下游需求不及預期的風險。
編輯:黃飛
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