軍用無人機產業鏈全景深度解析

紅都財經資訊 發佈 2024-04-10T04:41:21.776030+00:00

《第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中指出,我軍在「十四五」期間要全面加強練兵備戰、確定2027年建軍目標新節點、加快武器升級換代,同時加快智能化武器發展、加速戰略性顛覆性武器裝備發展、加快機械化、信息化、智能化融合發展。

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政策驅動


進入「十四五」階段,行業進入國防裝備更新換代關鍵期,同時也是銜接2035實現國防和軍隊現代化以及到本世紀中葉把人民軍隊全面建設成世界一流軍隊長期目標的關鍵時期。

《第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中指出,我軍在「十四五」期間要全面加強練兵備戰、確定2027年建軍目標新節點、加快武器升級換代,同時加快智能化武器發展、加速戰略性顛覆性武器裝備發展、加快機械化、信息化、智能化融合發展。

本次五年計劃中提出的趨勢性目標(智能化武器,戰略性發展)或為2035年遠期目標,此方向為遠期行業方向。


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軍用無人機行業研究背景


當前軍用無人機已成為現代戰場中不可或缺的重要裝備和制空的作戰主體。

軍用無人機本質上是促進殺傷鏈閉環時間的極限壓縮,其作戰效能經歷了阿富汗戰爭、伊拉克戰爭、葉門衝突、利比亞衝突、加沙衝突以及最近的俄烏衝突的實戰檢驗,深度應用有望帶來軍事領域劃時代的深刻變革。

隨著各國積極投入軍用無人機採購、部署與研發,無人機軍貿或迎爆發式增長。

TrendForce預計2022年-2025年全球軍用無人機市場規模有望自165億美元增長至343億美元,年複合增長率達27.6%。

2022E/2030E全球各大洲無人機市場規模增速:

資料來源:DRONE INDUSTRY INSIGH

軍用無人機發展有望推動產業鏈重點領域放量增長,無人機裝備的批量列裝和更新換代也將為當前以載人戰鬥機為主的軍用航空製造產業鏈帶來革新。

軍用無人機產業鏈分布面廣、涉及領域多,各環節蘊含著眾多投資熱點,本文對產業鏈高價值核心環節進行梳理。


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軍用無人機行業概覽

無人機是不攜載操作人員,由動力驅動、可重複使用、利用空氣動力承載飛行、可攜帶有效載荷、在遠程控制或自主規劃的情況下完成指定任務的航空器。

相對有人駕駛飛機,軍用無人機的本質優勢在於減少人員損失風險,降低使用成本。在戰爭中後期,無人機能極大地發揮作戰效能。

我國軍用無人機起步於1964年,1980年代開始批量使用無人機,最初主要作為防空系統的靶機和干擾誘餌等。

進入21世紀後,我國軍用無人機開始爆發式發展。我國相關科研院所、高等院校積極合作,開發出了多型的無人機設備。尤其是彩虹系列、翼龍系列的研製成功,標誌著我國軍用無人機部分產品已經達到同類無人機的國際先進水平。

無人機現代戰場應用滲透率提升具體體現在國內列裝、國際軍貿兩大市場。

國內列裝方面,2022年珠海航展大量無人機已經公開對外展示,預計目前部分軍兵種已經開始進行無人機的招投標採購,國內軍用無人機市場滲透率將迎來快速提升階段。

國際軍貿方面來看,各國加大軍費投入鞏固國防安全,預計我國軍貿無人機出口將大幅增長。


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軍用無人機產業鏈


軍用飛機的研製是一項多單位協作的系統性工程,設計單位根據國防需要安排整機交付計劃,整機總裝企業經營主管部門制訂整體經營計劃、採購主管部門據此制訂主要原材料的採購計劃並向供應商組織採購。最後整機總裝企業根據計劃安排進行軍用飛機的試飛、總裝、部裝、零件等全部環節,調試試飛完成後交付軍方用戶。

軍用無人機產業鏈主要包括上游原材料、元器件/零部件,中遊動力裝置和飛行平台分系統、有效載荷分系統和地面控制分系統,下游整機製造廠三個部分。

無人機是複雜的系統產品,技術門檻較高。從競爭格局來看,上游高端原材料產品需求旺盛競爭格局穩定,結構件加工行業壁壘低,競爭激烈;中遊動力系統、地面系統、飛控導航系統附加值較高;下游整機製造商位於產業鏈核心位置。

無人機高技術壁壘的核心在於動力技術,光電、雷達等傳感器技術,通信數據鏈以及人工智慧等技術,這些領域的發展將帶來顯著的價值拉動效果。

軍用無人機「微笑曲線」:



1. 軍用無人機原材料及結構件

上游原材料和零部件包括電池、電機、晶片、螺旋儀、結構件和複合材料等。

軍用無人機上游主要廠商中,有提供碳纖維複合材料的光威復材、中簡科技和中復神鷹;提供機體結構件和電線電纜的通達股份;提供無人機零部件加工裝配的立航科技和廣聯航空;提供精確制導產品系統、智能感知、特種電機、高端智能裝備等的航天電子;提供紅外熱成像設備的高德紅外和大立科技等。

軍用無人機產業鏈及代表廠商:

資料來源:公開資料、光大證券、行行查整理


2. 軍用無人機動力系統


動力系統是無人機的「心臟」,決定無人裝備的載荷能力、升限、續航、飛行速度、機動性等總體性能。

主要包含發動機、發動控制和螺旋槳,發動機研製是無人機產業鏈中的重要環節之一。

航空發動機將充分受益於軍機加速列裝、實戰訓練損耗和國產民機突破等多重利好驅動,從產業鏈維度建議重點關注原材料、零部件、控制系統和整機的投資機會。

上游原材料是發動機的基礎,也最能反映航發產業鏈的高景氣度,特別是高溫合金、鈦合金和複合材料等,相關廠商包括撫順特鋼、鋼研高納、寶鈦股份、西部超導和華秦科技;航發機加環節主要涉及鍛造、鑄造和鈑金,主要廠商包括三角防務、中航重機和航宇科技等。

無人機廣泛採用的動力裝置類型各異,渦扇發動機、渦槳發動機和重油活塞發動機是無人機動力裝置的發展的重要方向。

其中,渦扇發動機推進效率較高,是當前主流發展方向。航發動力是國內唯一能夠研製渦噴、渦扇、渦軸、渦槳、活塞等全譜系軍用航空發動機的企業。

愛樂達從事飛機零部件及發動機零件的生產。其中業務領域以無人機大部件裝配為基礎,完成其複雜中心段部件裝配外,機身段整體交付。此外產品涉及中航工業下屬企業的多種機型,以及中國商飛C919/ARJ21,波音B737/B747-8/B767/B787-9、空客A320/A340/A350、以色列G280公務機等機型。

我國發動機主要研製企業包括航發動力、宗申動力、航瑞動力等。

國內航發製造產業鏈主要參與者:

資料來源:中航證券

3. 軍用無人機飛行控制系統


飛行控制系統是無人機的「大腦」,對無人機的穩定性、數據傳輸的可靠性、精確度、實時性等產生重要影響,對其飛行性能起決定性的作用。

第三代飛控系統加入了集群飛行、圖像識別、自主避障、自動跟蹤飛行等高級飛行功能,向機器視覺、集群化、開發過程平台化的方向發展。

美國國防部《2009-2034財年無人系統綜合路線圖》指出,無人機系統自主能力和穩健性的提高,能夠改進對戰場的感知,提高目標定位的速度和精度,增強生命力,擴大任務的靈活性,美國計劃到2034年實現在線態勢感知,使得無人機具備完全自主能力。

軍用無人機飛控系統目前主要由航空618所、中航機電和航天電子負責研製生產。

國內無人機飛行控制系統企業還包括大疆、廣為海洋、麥克普特、威海廣泰、華科爾、零度智控、億航等。

慣性導航系統(INS)是一種不依賴於外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統,是無人機的「小腦」。

目前中國較為成熟的包括MEMS加速度計和石英撓性加速度計,主要供應商有陝西航晶微電子有限公司、航天慣性、開拓精密等;國內主要GNSS板卡廠商為合眾思壯等。


4. 軍用無人機通信系統

造成無人機墜毀的最常見故障是飛機與地面站之間的通信中斷。

無人機的通信鏈路和地面控制站也稱有效載荷通信(CNPC)鏈路,對於無人機的生存能力至關重要。

無人機通信系統主要分為三大部分:地面站、飛控以及無線通信鏈路。

鏈路系統是重要組成部分,建立一個空地雙向數據傳輸通道,完成地面控制站對無人機遙控、遙測和任務信息傳輸。

軍用無人機的數據鏈系統主要負責目標、環境和協同三個方面信息的傳遞和交換。

Ku波段衛星通信數據鏈系統:


通信系統主要由航空615所、中電科54所和航天發展進行生產研製。

國內無人機通信系統及裝備系統廠商中,星網宇達點對點衛星通信網絡系統採用經典SCPC組網方式,衛星載波效率高,系統簡單,帶寬獨享。可通過衛星鏈路,實現視頻、語音、圖像等IP業務的接入,可支持數據加密、系統備份等定製化開發。

中海達碟狀天線具有寬帶較寬、相位中心穩定和低噪聲等特點,屬有源天線,支持多星多頻(L1/B1/G1、L2/B2/B3/G2、E1/E5b)衛星信號接收,可用於無人機、車載、可攜式高精度測量行業等領域。

觀典防務開發的通信鏈路系統是一種多通道複合數據傳輸系統,與傳統數據通信相比,該系統能夠同時傳輸多路異頻異構數據(數據結構和刷新頻率不同),包括遙控信號、遙測數據、無人機狀態數據、任務載荷控制信號和圖像視頻數據等。


5. 軍用無人機任務載荷分系統


偵察載荷分系統包括光電傳感器,合成孔徑雷達等,可以在戰場上空進行高速掃描,也可控制無人機低速飛行或者懸停凝視,為部隊提供實時情報支持。

光電吊艙

光電吊艙是飛行器在空中完成對目標的探測和跟蹤任務時配備的硬體系統,通常由機載穩定平台和探測設備組成。

國內從事研究和生產航空光電吊艙的企業主要有:613所(中航光電研究所)、205所、波譜華光、晶品特裝、久之洋、彼岸科技、貫中精儀、長春通視、星網智控(星網宇達子公司)、大立科技、上博智像、重慶億飛、成都浩孚、雲漢通航、天盈光電、科盾科技、伊貝基科技、武漢天進科技、航天數維等。

光電傳感器

光電傳感器方面,我國典型的無人機機載光電產品有中航工業光電研究所(613所)推出的龍之眼系列吊艙在無人機上大量使用,其中最高端的YY-12HD光電球可支持15公里射程的雷射制導武器。彩虹-4無人機光電吊艙部分採用星網宇達的SCA350型設備。

大立科技為翼龍無人機和大疆無人機供貨的紅外熱成像吊艙。睿創微納提供無人機吊艙和車載光鏈系統等。

合成孔徑雷達

合成孔徑雷達(SAR)是一種脈衝雷達技術,其工作原理為使用小天線作為輻射單元,此單元沿一直線不斷移動,在不同位置接收同一地物的回波信號進行相關解調壓縮處理。

國內無人機孔徑雷達企業包括中國電子科技集團、中航電子、天津薩瑞德、中科宇達等。

6. 軍用無人機地面測控分系統


地面測控分系統是無人機系統的指揮和控制中心,由地面塔控系統、地面通信系統、地面測控系統三部分組成。

如要有效地對無人機實施指揮控制,還需要先進的無線數據鏈來保持控制站與無人機之間的持續聯通。

目前,世界各國研發的大中型軍用無人機基本上都由綜合地面控制站進行指揮和操控。

我國地面控制系統的主要企業有中國電科54所54所、恆宇信通、航天通信等。

中國電科54所(簡稱「網通院」)針對各種無人飛行平台研製出了多種規格、多種型號的數據鏈、測控車和地面控制站。

7. 軍用無人機製造及總裝


在中大型無人機製造中無人機和航天彩虹均處於國內領先地位,在軍貿市場及國內市場均品牌效應;在中小型無人機製造領域,航天電子背靠航天工業集團具技術優勢和渠道優勢。

航天彩虹無人機主業依託十一院空氣動力技術傳統優勢,「遠、中、近」程相銜接的無人機產品體系,包括彩虹-6大型雙發高速多用途無人機、彩虹-7隱身無人機、彩虹-10無人傾轉旋翼機、彩虹-101無人自轉旋翼機、彩虹-817微型攻擊無人機、智能集群無人機系統以及巡飛彈等有國際領先水平、填補國內空白的系統。

在「十四五」開局之年,航天電子生產的飛鴻98大商載無人運輸系統完成從陝西至寧夏航線的首次飛行任務,驗證了飛鴻98無人運輸系統實際運營任務執行能力,,為飛鴻98大商載無人運輸系統產業化生產和銷售創造了條件。

民參軍企業主要為軍工科研單位提供武器裝備配套產品及服務。

騰盾股份主要從事以高端無人飛行器為代表的智能裝備的全壽命期運維、全價值鏈經營和全產業鏈發展。

天宇長鷹曾為長鷹信質的子公司,天宇長鷹主要業務為專業級無人機,其中長鷹無人機是國內海軍最早裝備的無人偵察機產品。

我國軍用無人機主要研製單位:


軍用飛機機體製造以及總裝主要是由航空工業集團旗下的幾大傳統的主機廠承擔,中航沈飛主要承擔殲擊機和艦載機的整機總裝和飛機部組件研製;中航西飛主要承擔轟炸機、軍用運輸機、特種飛機等的整機總裝和飛機部組件研製。

航空工業成飛主要承擔殲-10和殲-20等新型多用途戰鬥機的整機總裝和飛機部組件研製;洪都航空和航空工業貴飛主要承擔教練機的整機總裝和飛機部組件研製;中直股份主要承擔直升機的整機總裝和飛機部組件研製。

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全球軍用無人機市場格局

按照軍用無人機生產研發技術水平、產品譜系完整性以及對外依賴度,全球軍用無人機競爭梯隊可以分為三級:

第一梯隊為全球擁有軍用無人機數量多、研發技術水平高、產業鏈完整、產品譜系多元、無人機重度參與武裝力量建設的美國、以色列和中國。

其中,我國「彩虹」系和「翼龍」系部分無人機的性能已經趕超國外,中國已經成為真正意義上的軍用無人機行業強國。「翼龍」系列、「彩虹」系列均屬於中高空長航時無人機,與美國的MQ-9「收割者」系列在技術水平上基本相當。

第二梯隊為土耳其、英國、法國、俄羅斯等國家。這些國家具有一定的軍用無人機研發能力,軍用無人機行業處於快速上升期,但產業鏈條尚不完整,產品豐富度仍待提升。

第三梯隊為伊朗、巴基斯坦等部分亞非發展中國家。這些國家的軍用無人機主要源自進口,受制於技術和資金等的限制,目前自主研製能力相對較低,仍處於研製、試驗和小批量生產階段。

全球軍用無人機競爭梯隊:


全球知名度較高的軍用無人機研製企業有美國的通用原子公司和諾斯羅普·格魯曼公司、以色列的以色列航空工業集團和埃爾比特系統公司、土耳其的土耳其航空工業集團和Baykar Makina 公司,英國BAE系統公司以及中國的航天彩虹和中無人機。

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軍用無人機發展趨勢


未來軍用無人機行業將朝著低價高效、多極化、智能化、綜合化和空間化方向發展。

航空工業集團作為我國航空裝備型號的主要設計及生產單位,其發布《無人機系統發展白皮書》對我國無人機裝備產業發展具有重要的指向性意義,我國軍用無人機進入加速發展發展階段,或可分為以下三個發展方向:

方向一:中高空長航時察打一體無人機

中高空長航時察打一體無人機:集高空、高速、長航時和大載重能力於一身,具備空對面精確打擊作戰和廣域偵察監視作戰能力,可在高威脅戰場環境下遂行多樣化作戰任務。

經過幾十年的發展,國內一批優秀的中高空、長航時無人機進入國際先進行列,例如「暗劍」、「彩虹」、「翼龍」、「BZK」等系列無人機,而在中低空、小型、輕型無人機領域我國能力相對薄弱。

2022年7月,航空工業集團直升機所研製的「旋戈」-500BJ艦載無人機直升機順利完成了艦面起降等飛行科目的試驗,標誌著我國無人機技術取得新突破,為輕小型無人機走向深入夯實了技術基礎。

長航時無人機主要廠商包括中航成飛、中航沈飛、中無人機、騰盾科創等。星網宇達擁有「長航時固定翼無人機的姿態穩定算法」技術。

方向二:無人僚機

無人僚機是可與載人作戰飛機密集編隊、高效協同、遂行制空作戰、防空壓制、空中護航等作戰任務的無人機系統,其主要優勢一方面在於低成本,;另一方面在於操作便捷,無人僚機可從戰場前線的分散地點進行發射和回收,不受機場限制,提高快速部署能力和突防能力。

僚機主機主要參與廠商包括中航成飛、中航沈飛等;部組件裝配包括愛樂達、廣聯航空等。

方向三:分布式蜂群無人機

分布式蜂群無人機利用分布式作戰概念。

無人機蜂群具備明顯的數量優勢、作戰靈活性強、抗毀能力強成為當前發展熱點之一。

該類系統將高價值多用途平台的能力分散部署到多個平台上,在作戰時,無人機蜂群通常由轟炸機、戰鬥機、偵察機、運輸機等在目標區防空火力範圍外釋放,基於集群技術共同完成複雜任務。此類型無人機未來或具備明顯發展空間。

未來軍用無人機飛行高度將有所突破,臨近空間將成為可能,使之與衛星軌道相接近,達到距地表30-120km 的高度,發揮潛在的軍事價值。比起傳統的預警、導航任務,臨近空間成為太空中轉平台將徹底改變傳統無人機的軍事作用,使之成為空間無人機。

美國、俄羅斯以及歐洲一些國家已經制定了太空開發計劃,爭奪太空的戰爭席位,部分技術研究已經投入實驗,技術進步將促使無人飛行器發揮空間信息作戰價值,實現海陸空一體化。

短期看,在國際動盪局勢延續以及2027年實現建軍百年奮鬥目標催化下,我國軍用無人機裝備列裝需求持續增長;中期來看,2035年我國基本實現國防和軍隊現代化規劃保障需求確定性。在現代化作戰趨勢下,我國裝備採購呈現結構性特徵;長期來看,2050年我國全面建成世界一流軍隊願景為無人機產業長期增長蓄力,我國軍用無人機行業增速有望進一步提升。

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