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政策驱动
进入“十四五”阶段,行业进入国防装备更新换代关键期,同时也是衔接2035实现国防和军队现代化以及到本世纪中叶把人民军队全面建设成世界一流军队长期目标的关键时期。《第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中指出,我军在“十四五”期间要全面加强练兵备战、确定2027年建军目标新节点、加快武器升级换代,同时加快智能化武器发展、加速战略性颠覆性武器装备发展、加快机械化、信息化、智能化融合发展。本次五年计划中提出的趋势性目标(智能化武器,战略性发展)或为2035年远期目标,此方向为远期行业方向。
军用无人机行业研究背景
当前军用无人机已成为现代战场中不可或缺的重要装备和制空的作战主体。军用无人机本质上是促进杀伤链闭环时间的极限压缩,其作战效能经历了阿富汗战争、伊拉克战争、也门冲突、利比亚冲突、加沙冲突以及最近的俄乌冲突的实战检验,深度应用有望带来军事领域划时代的深刻变革。随着各国积极投入军用无人机采购、部署与研发,无人机军贸或迎爆发式增长。TrendForce预计2022年-2025年全球军用无人机市场规模有望自165亿美元增长至343亿美元,年复合增长率达27.6%。2022E/2030E全球各大洲无人机市场规模增速: 资料来源:DRONE INDUSTRY INSIGH军用无人机发展有望推动产业链重点领域放量增长,无人机装备的批量列装和更新换代也将为当前以载人战斗机为主的军用航空制造产业链带来革新。军用无人机产业链分布面广、涉及领域多,各环节蕴含着众多投资热点,本文对产业链高价值核心环节进行梳理。03
军用无人机行业概览
无人机是不携载操作人员,由动力驱动、可重复使用、利用空气动力承载飞行、可携带有效载荷、在远程控制或自主规划的情况下完成指定任务的航空器。相对有人驾驶飞机,军用无人机的本质优势在于减少人员损失风险,降低使用成本。在战争中后期,无人机能极大地发挥作战效能。我国军用无人机起步于1964年,1980年代开始批量使用无人机,最初主要作为防空系统的靶机和干扰诱饵等。进入21世纪后,我国军用无人机开始爆发式发展。我国相关科研院所、高等院校积极合作,开发出了多型的无人机设备。尤其是彩虹系列、翼龙系列的研制成功,标志着我国军用无人机部分产品已经达到同类无人机的国际先进水平。无人机现代战场应用渗透率提升具体体现在国内列装、国际军贸两大市场。国内列装方面,2022年珠海航展大量无人机已经公开对外展示,预计目前部分军兵种已经开始进行无人机的招投标采购,国内军用无人机市场渗透率将迎来快速提升阶段。国际军贸方面来看,各国加大军费投入巩固国防安全,预计我国军贸无人机出口将大幅增长。
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军用无人机产业链
军用飞机的研制是一项多单位协作的系统性工程,设计单位根据国防需要安排整机交付计划,整机总装企业经营主管部门制订整体经营计划、采购主管部门据此制订主要原材料的采购计划并向供应商组织采购。最后整机总装企业根据计划安排进行军用飞机的试飞、总装、部装、零件等全部环节,调试试飞完成后交付军方用户。军用无人机产业链主要包括上游原材料、元器件/零部件,中游动力装置和飞行平台分系统、有效载荷分系统和地面控制分系统,下游整机制造厂三个部分。无人机是复杂的系统产品,技术门槛较高。从竞争格局来看,上游高端原材料产品需求旺盛竞争格局稳定,结构件加工行业壁垒低,竞争激烈;中游动力系统、地面系统、飞控导航系统附加值较高;下游整机制造商位于产业链核心位置。无人机高技术壁垒的核心在于动力技术,光电、雷达等传感器技术,通信数据链以及人工智能等技术,这些领域的发展将带来显著的价值拉动效果。
1. 军用无人机原材料及结构件
上游原材料和零部件包括电池、电机、芯片、螺旋仪、结构件和复合材料等。军用无人机上游主要厂商中,有提供碳纤维复合材料的光威复材、中简科技和中复神鹰;提供机体结构件和电线电缆的通达股份;提供无人机零部件加工装配的立航科技和广联航空;提供精确制导产品系统、智能感知、特种电机、高端智能装备等的航天电子;提供红外热成像设备的高德红外和大立科技等。 资料来源:公开资料、光大证券、行行查整理
2. 军用无人机动力系统
动力系统是无人机的“心脏”,决定无人装备的载荷能力、升限、续航、飞行速度、机动性等总体性能。主要包含发动机、发动控制和螺旋桨,发动机研制是无人机产业链中的重要环节之一。
航空发动机将充分受益于军机加速列装、实战训练损耗和国产民机突破等多重利好驱动,从产业链维度建议重点关注原材料、零部件、控制系统和整机的投资机会。上游原材料是发动机的基础,也最能反映航发产业链的高景气度,特别是高温合金、钛合金和复合材料等,相关厂商包括抚顺特钢、钢研高纳、宝钛股份、西部超导和华秦科技;航发机加环节主要涉及锻造、铸造和钣金,主要厂商包括三角防务、中航重机和航宇科技等。无人机广泛采用的动力装置类型各异,涡扇发动机、涡桨发动机和重油活塞发动机是无人机动力装置的发展的重要方向。其中,涡扇发动机推进效率较高,是当前主流发展方向。航发动力是国内唯一能够研制涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、活塞等全谱系军用航空发动机的企业。爱乐达从事飞机零部件及发动机零件的生产。其中业务领域以无人机大部件装配为基础,完成其复杂中心段部件装配外,机身段整体交付。此外产品涉及中航工业下属企业的多种机型,以及中国商飞C919/ARJ21,波音B737/B747-8/B767/B787-9、空客A320/A340/A350、以色列G280公务机等机型。我国发动机主要研制企业包括航发动力、宗申动力、航瑞动力等。 资料来源:中航证券3. 军用无人机飞行控制系统
飞行控制系统是无人机的“大脑”,对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等产生重要影响,对其飞行性能起决定性的作用。第三代飞控系统加入了集群飞行、图像识别、自主避障、自动跟踪飞行等高级飞行功能,向机器视觉、集群化、开发过程平台化的方向发展。美国国防部《2009-2034财年无人系统综合路线图》指出,无人机系统自主能力和稳健性的提高,能够改进对战场的感知,提高目标定位的速度和精度,增强生命力,扩大任务的灵活性,美国计划到2034年实现在线态势感知,使得无人机具备完全自主能力。军用无人机飞控系统目前主要由航空618所、中航机电和航天电子负责研制生产。国内无人机飞行控制系统企业还包括大疆、广为海洋、麦克普特、威海广泰、华科尔、零度智控、亿航等。惯性导航系统(INS)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统,是无人机的“小脑”。目前中国较为成熟的包括MEMS加速度计和石英挠性加速度计,主要供应商有陕西航晶微电子有限公司、航天惯性、开拓精密等;国内主要GNSS板卡厂商为合众思壮等。4. 军用无人机通信系统
造成无人机坠毁的最常见故障是飞机与地面站之间的通信中断。无人机的通信链路和地面控制站也称有效载荷通信(CNPC)链路,对于无人机的生存能力至关重要。无人机通信系统主要分为三大部分:地面站、飞控以及无线通信链路。链路系统是重要组成部分,建立一个空地双向数据传输通道,完成地面控制站对无人机遥控、遥测和任务信息传输。军用无人机的数据链系统主要负责目标、环境和协同三个方面信息的传递和交换。通信系统主要由航空615所、中电科54所和航天发展进行生产研制。国内无人机通信系统及装备系统厂商中,星网宇达点对点卫星通信网络系统采用经典SCPC组网方式,卫星载波效率高,系统简单,带宽独享。可通过卫星链路,实现视频、语音、图像等IP业务的接入,可支持数据加密、系统备份等定制化开发。中海达碟状天线具有宽带较宽、相位中心稳定和低噪声等特点,属有源天线,支持多星多频(L1/B1/G1、L2/B2/B3/G2、E1/E5b)卫星信号接收,可用于无人机、车载、便携式高精度测量行业等领域。观典防务开发的通信链路系统是一种多通道复合数据传输系统,与传统数据通信相比,该系统能够同时传输多路异频异构数据(数据结构和刷新频率不同),包括遥控信号、遥测数据、无人机状态数据、任务载荷控制信号和图像视频数据等。5. 军用无人机任务载荷分系统
侦察载荷分系统包括光电传感器,合成孔径雷达等,可以在战场上空进行高速扫描,也可控制无人机低速飞行或者悬停凝视,为部队提供实时情报支持。光电吊舱是飞行器在空中完成对目标的探测和跟踪任务时配备的硬件系统,通常由机载稳定平台和探测设备组成。国内从事研究和生产航空光电吊舱的企业主要有:613所(中航光电研究所)、205所、波谱华光、晶品特装、久之洋、彼岸科技、贯中精仪、长春通视、星网智控(星网宇达子公司)、大立科技、上博智像、重庆亿飞、成都浩孚、云汉通航、天盈光电、科盾科技、伊贝基科技、武汉天进科技、航天数维等。光电传感器方面,我国典型的无人机机载光电产品有中航工业光电研究所(613所)推出的龙之眼系列吊舱在无人机上大量使用,其中最高端的YY-12HD光电球可支持15公里射程的激光制导武器。彩虹-4无人机光电吊舱部分采用星网宇达的SCA350型设备。大立科技为翼龙无人机和大疆无人机供货的红外热成像吊舱。睿创微纳提供无人机吊舱和车载光链系统等。合成孔径雷达(SAR)是一种脉冲雷达技术,其工作原理为使用小天线作为辐射单元,此单元沿一直线不断移动,在不同位置接收同一地物的回波信号进行相关解调压缩处理。国内无人机孔径雷达企业包括中国电子科技集团、中航电子、天津萨瑞德、中科宇达等。
6. 军用无人机地面测控分系统
地面测控分系统是无人机系统的指挥和控制中心,由地面塔控系统、地面通信系统、地面测控系统三部分组成。如要有效地对无人机实施指挥控制,还需要先进的无线数据链来保持控制站与无人机之间的持续联通。目前,世界各国研发的大中型军用无人机基本上都由综合地面控制站进行指挥和操控。我国地面控制系统的主要企业有中国电科54所54所、恒宇信通、航天通信等。中国电科54所(简称“网通院”)针对各种无人飞行平台研制出了多种规格、多种型号的数据链、测控车和地面控制站。
7. 军用无人机制造及总装
在中大型无人机制造中无人机和航天彩虹均处于国内领先地位,在军贸市场及国内市场均品牌效应;在中小型无人机制造领域,航天电子背靠航天工业集团具技术优势和渠道优势。航天彩虹无人机主业依托十一院空气动力技术传统优势,“远、中、近”程相衔接的无人机产品体系,包括彩虹-6大型双发高速多用途无人机、彩虹-7隐身无人机、彩虹-10无人倾转旋翼机、彩虹-101无人自转旋翼机、彩虹-817微型攻击无人机、智能集群无人机系统以及巡飞弹等有国际领先水平、填补国内空白的系统。在“十四五”开局之年,航天电子生产的飞鸿98大商载无人运输系统完成从陕西至宁夏航线的首次飞行任务,验证了飞鸿98无人运输系统实际运营任务执行能力,,为飞鸿98大商载无人运输系统产业化生产和销售创造了条件。民参军企业主要为军工科研单位提供武器装备配套产品及服务。腾盾股份主要从事以高端无人飞行器为代表的智能装备的全寿命期运维、全价值链经营和全产业链发展。天宇长鹰曾为长鹰信质的子公司,天宇长鹰主要业务为专业级无人机,其中长鹰无人机是国内海军最早装备的无人侦察机产品。军用飞机机体制造以及总装主要是由航空工业集团旗下的几大传统的主机厂承担,中航沈飞主要承担歼击机和舰载机的整机总装和飞机部组件研制;中航西飞主要承担轰炸机、军用运输机、特种飞机等的整机总装和飞机部组件研制。航空工业成飞主要承担歼-10和歼-20等新型多用途战斗机的整机总装和飞机部组件研制;洪都航空和航空工业贵飞主要承担教练机的整机总装和飞机部组件研制;中直股份主要承担直升机的整机总装和飞机部组件研制。
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全球军用无人机市场格局
按照军用无人机生产研发技术水平、产品谱系完整性以及对外依赖度,全球军用无人机竞争梯队可以分为三级:第一梯队为全球拥有军用无人机数量多、研发技术水平高、产业链完整、产品谱系多元、无人机重度参与武装力量建设的美国、以色列和中国。其中,我国“彩虹”系和“翼龙”系部分无人机的性能已经赶超国外,中国已经成为真正意义上的军用无人机行业强国。“翼龙”系列、“彩虹”系列均属于中高空长航时无人机,与美国的MQ-9“收割者”系列在技术水平上基本相当。第二梯队为土耳其、英国、法国、俄罗斯等国家。这些国家具有一定的军用无人机研发能力,军用无人机行业处于快速上升期,但产业链条尚不完整,产品丰富度仍待提升。第三梯队为伊朗、巴基斯坦等部分亚非发展中国家。这些国家的军用无人机主要源自进口,受制于技术和资金等的限制,目前自主研制能力相对较低,仍处于研制、试验和小批量生产阶段。全球知名度较高的军用无人机研制企业有美国的通用原子公司和诺斯罗普·格鲁曼公司、以色列的以色列航空工业集团和埃尔比特系统公司、土耳其的土耳其航空工业集团和Baykar Makina 公司,英国BAE系统公司以及中国的航天彩虹和中无人机。
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军用无人机发展趋势
未来军用无人机行业将朝着低价高效、多极化、智能化、综合化和空间化方向发展。航空工业集团作为我国航空装备型号的主要设计及生产单位,其发布《无人机系统发展白皮书》对我国无人机装备产业发展具有重要的指向性意义,我国军用无人机进入加速发展发展阶段,或可分为以下三个发展方向:中高空长航时察打一体无人机:集高空、高速、长航时和大载重能力于一身,具备空对面精确打击作战和广域侦察监视作战能力,可在高威胁战场环境下遂行多样化作战任务。经过几十年的发展,国内一批优秀的中高空、长航时无人机进入国际先进行列,例如“暗剑”、“彩虹”、“翼龙”、“BZK”等系列无人机,而在中低空、小型、轻型无人机领域我国能力相对薄弱。2022年7月,航空工业集团直升机所研制的“旋戈”-500BJ舰载无人机直升机顺利完成了舰面起降等飞行科目的试验,标志着我国无人机技术取得新突破,为轻小型无人机走向深入夯实了技术基础。长航时无人机主要厂商包括中航成飞、中航沈飞、中无人机、腾盾科创等。星网宇达拥有“长航时固定翼无人机的姿态稳定算法”技术。无人僚机是可与载人作战飞机密集编队、高效协同、遂行制空作战、防空压制、空中护航等作战任务的无人机系统,其主要优势一方面在于低成本,;另一方面在于操作便捷,无人僚机可从战场前线的分散地点进行发射和回收,不受机场限制,提高快速部署能力和突防能力。僚机主机主要参与厂商包括中航成飞、中航沈飞等;部组件装配包括爱乐达、广联航空等。无人机蜂群具备明显的数量优势、作战灵活性强、抗毁能力强成为当前发展热点之一。该类系统将高价值多用途平台的能力分散部署到多个平台上,在作战时,无人机蜂群通常由轰炸机、战斗机、侦察机、运输机等在目标区防空火力范围外释放,基于集群技术共同完成复杂任务。此类型无人机未来或具备明显发展空间。未来军用无人机飞行高度将有所突破,临近空间将成为可能,使之与卫星轨道相接近,达到距地表30-120km 的高度,发挥潜在的军事价值。比起传统的预警、导航任务,临近空间成为太空中转平台将彻底改变传统无人机的军事作用,使之成为空间无人机。美国、俄罗斯以及欧洲一些国家已经制定了太空开发计划,争夺太空的战争席位,部分技术研究已经投入实验,技术进步将促使无人飞行器发挥空间信息作战价值,实现海陆空一体化。短期看,在国际动荡局势延续以及2027年实现建军百年奋斗目标催化下,我国军用无人机装备列装需求持续增长;中期来看,2035年我国基本实现国防和军队现代化规划保障需求确定性。在现代化作战趋势下,我国装备采购呈现结构性特征;长期来看,2050年我国全面建成世界一流军队愿景为无人机产业长期增长蓄力,我国军用无人机行业增速有望进一步提升。
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