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无人机行业研究报告:现代战场利器,内需外贸双驱动
来源:尖兵之翼 | 作者:佚名 | 发布时间: 632天前 | 10988 次浏览 | 分享到:
根据 Frost&Sullivan 数据,中国工业 无人机市场规模在 2024 年将达到 3208 亿元,预计 2020-2024 年复合增速为 56%…...

 

二、飞控系统技术。飞控系统是无人机的大脑,属于无人机航电系统的分支。飞控系统 是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务、返场着陆全过程的核心系统,可以控制无人机的 飞行姿态、航向、速度、高度等参数,对无人机的功能和性能起决定性作用,是无人机实现 智能化控制的基础。

三、动力系统。动力系统由发动机和辅助系统构成。动力系统的核心是发动机,被誉为 飞机的心脏。军用无人机常具有高空、长航时等任务特点。为应对无人机的作战场景不断拓 展,无人机发动机也在逐步升级。无人机目前使用的有活塞发动机、涡轮发动机等。

四、通讯与探测技术。提高无人机通信能力,需要解决天线尺寸与功率等方面存在问题。侦察是无人机最基本的作战功能之一,多数无人机需要携带侦察装备,如生化探测器、摄像 机与红外探测器等;通讯中继、应急保障是无人机重要的作战应用,涉及到的高精度加密通 讯与传感器微型化等技术是通讯和探测技术重要研发方向。

五,电磁干扰与防护等安全技术。电磁干扰也是电子战的主要方式,独立完成电磁干扰 任务,或配合其他装备协同完成复杂作战任务,这是美军等西方国家重要的无人机应用方向 之一,利用无人机干扰敌人电子设备已在“斩首”军事行动中得以应用。同时,电磁干扰是 无人机失事主要原因之一,加强电磁干扰屏蔽技术,保障控制基站与无人机的通讯不受干扰,将有效保证无人机执行任务安全性。无人机的电磁防护系统包括轻质机载防护机箱、接口和 脉冲防护模块、FSS 天线罩、射频前端防护器、机体防护等。

六,复合材料技术。无人机因其低成本、轻结构、高机动、大过载、长航程、高隐身的 鲜明技术特点,有着减轻机体结构重量的迫切需求。为了尽可能减重,无人机大量应用了复 材,且用量普遍高于有人战斗机,一般在 60%~80%之间。复合材料在无人机机体上的应用 发展经历了从整流罩,到承载小的部件,到主承力结构,进而到翼面盒段、翼身融合等整体 一体化成型的发展历程。

2.1.2 无人机作战功能逐渐完善,向智能化、无人化和集群化转变

无人作战是未来战争首选形式之一。随着军事战场的不断演绎迭代,武器装备正朝着信 息化、智能化、无人化和集群化方向发展。高新技术支撑下的新型作战模式也逐步登上历史 舞台,采用相对较低成本、装配综合类载荷、功能异构的无人飞行器进行集群分布式作战将 是未来战争与非战争对抗的主要形式。

军用无人机发展主要沿着“靶机—ISR—察打一体化—无人作战飞机—空天一体化”的轨 迹发展,已形成了如下四个发展轨迹:1)从低空侦察向高空长航时发展;2)从单一侦察向 察打一体、无人作战飞机发展;3)战飞机从对地攻击向制空型无人战斗机发展;4)从低空 低速向高空高速、临近空间高超声速发展。

具体来看,军用无人机发展趋势主要体现在作战功能和作战方式两大方面。未来战争网 络作战、体系化作战程度越来越高,围绕信息支援和火力打击两大功能,无人机在抵近侦察、 电子对抗、火力突防等方面将扮演越来越活跃的角色,作战功能逐渐完善。从作战方式来看, 超视距攻击、长航时侦察、有人/无人机协同作战、蜂群作战等方式出现,丰富了无人机的作 战理念,也对无人机微型化、智能化等功能提出了更高的要求。

 

2.2 无人机产业链:产业链完整性强,我国已打通无人机产业链

无人机产业链环节从原材料到总装集成,产业链完整性强。产业链上游主要由原材料、 元器件、零部件供应商构成;中游为无人机分系统集成供应商,包括动力系统、航电系统、 任务载荷、地面系统和综合保障系统等;下游主要为整机集成,央企院所、高等院校和民企 共同参与。

2.2.1 复合材料:对结构轻质化、小型化和高性能化起关键作用

复合材料是由两种或两种以上不同性能、形态的材料,通过复合工艺组合而成的新型材 料。复合材料在继承原有材料的主要特征的基础上,也能够通过复合效应克服单一材料缺陷, 提升整体性能。目前无人机上使用以碳纤维为主的复合材料,约占结构总质量的 60%~80%,对无人机 结构轻质化、小型化和高性能化起到了至关重要的作用。无人机主要应用的复合材料包括碳 纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和树脂复合材料。采用碳纤维复合材料开发的吸波涂层, 以及对采用碳纤维复合材料的机身外形进行减少电磁波反射的优化设计。

国内从事复合材料研制生产的上市公司主要包括中航高科、光威复材、中简科技、中复 神鹰等,其复合材料产品增强材料均以碳纤维为主。

2.2.2 动力系统:无人机的心脏,军工央企和民营企业共发展

动力系统指的是发动机和辅助装置,此处对发动机展开论述。无人机发动机可分为涡扇 发动机、涡喷发动机、活塞发动机、涡轴发动机及电动机几大类。目前,我国无人机推进装 置主要以活塞和燃气涡轮发动机为主,低油耗大推力的涡扇发动机可适应长航时高过载的需 求,是未来无人机发动机的主要发展趋势。

国内无人机推进装置的供应商包括航发动力、宗申动力、北京动力机械研究所等。航发动力是我国军用发动机领军上市公司,下属公司生产的 AEF50E 涡扇发动机用于国 产双发云影无人机和彩虹-6 无人机,AEF50E 涡扇发动机、AEP50E 涡桨发动机、AEF20E 涡 喷发动机可应用于三款出口型无人机。宗申动力是国内专业热动力机械龙头企业,子公司宗申航发为旋翼、固定翼的通航飞机 和无人机提供动力装备,产品 C115 发动机、C145 发动机、航空变距螺旋桨等产品已在翼龙 -1、翼龙-1D、彩虹 3 等 15 款无人机和多款自旋翼有人机上试飞使用,填补了国产航空活塞 发动机空白。北京动力机械研究所是我国最大的冲压发动机及弹用涡轮发动机研制生产单位,研制的 多款涡扇和涡喷发动机,应用于小型飞航导弹及无人机。

2.2.3 航电系统:无人机的大脑,由飞控系统、导航系统等系统组成

航电系统由飞控系统、导航系统等系统组成。飞控系统是无人机完成作战任务的基础,包含硬件和软件两方面。1)硬件方面,一般包括控制计算机、传感器、导航设备、执行机构等设备构成。功能 包括发动机控制、高精度飞行姿态控制、地面操控平台、数据链通信及导航、载荷控制等。2)软件方面,可以分为程序控制(时间程序控制)、遥控(通过地面站遥控指令控制) 和自主飞行控制(二维、三维或四维)。前二种控制方式常用作靶机、观测等类型无人机的 飞行控制,遥控方式下,地面操作手控制无人机;第三种常用于侦察机、攻击机等类型无人 机的飞行控制,飞行控制系统可自动控制无人机。导航系统是无人机的“眼睛”,多技术结合是未来发展的方向。无人机载导航系统主要分 非自主(卫星制导)和自主(惯性制导)两种,但分别有易受干扰和误差积累增大的缺点, 而无人机需要高精度、高可靠性、高抗干扰等导航能力,多种导航技术结合的导航系统将是 未来发展的方向。

从事无人机航电系统业务的上市公司主要有中航电子、星网宇达、晨曦航空等。其中中 航电子经营业务涵盖机载航空电子系统、飞行控制系统、机电系统及设备,是我国航空机载 领域的龙头企业。

 

2.2.4 任务载荷:无人机作战装备的重要一环

军用无人机的任务载荷系统通过与地面控制站信息交互,可实现目标信息获取、协同指 挥/控制,完成侦察、空空作战、精确打击等作战任务。任务载荷系统包括侦察监视类载荷、 通信类载荷、电子对抗类载荷、靶标设备类载荷、武器弹药类载荷等,呈现出复杂化、多任 务、智能化等发展趋势。

经营无人机任务载荷系统业务的上市公司主要有大立科技、广东宏大、航天彩虹等。大立科技是国内少数拥有完全自主知识产权,能够独立研发、生产热成像技术相关核心 器件、机芯组件到整机系统全产业链完整的高新技术企业。公司已有多款吊舱热像仪系列产 品配套用于工业无人机、察打一体无人机和直升机等装备平台,是无人机和导弹红外热像仪 的重要供应商。广东宏大是国内矿山民爆一体化服务商,产品包含传统弹药产品、智能弹药产品、单兵 智能装备等,在无人机领域,广东宏大开展了机载导弹的研制。2021 年 1 月,公司 JK 系列 某产品在某靶场顺利完成无人机挂飞试验。航天彩虹在无人机整机研发的基础上同步研制出以射手-1、射手-2 等为代表的小型空 地导弹,发挥出无人机和弹药的最大协同效能,无人机可为智能弹药研制提供飞行验证平 台,弹药的大量应用亦可快速提升无人机的改进研制和性能提升。

2.2.5 总装集成:军工央企为无人机产业链链长

无人机总装集成组装环节主要由军工央企下属的科研院所、高等院校、民营企业多方参 与。军工企业和科研院所已形成各具特色的系列产品,成为我国军用无人机总体设计和集成 组装的主导单位,承担军用无人机产业链链长职责。高校依托科研优势和专业特色,成立专 业开展无人机业务的公司,实现了产学研融合发展。民营企业从系统供应商加入无人机产业 链,系统业务成熟后延拓至整机业务。央企上市公司有中无人机、航天彩虹、航天电子,民 企上市公司有纵横股份、星网宇达、观典防务等。

中无人机是国内大型固定翼长航时无人机领域的领军企业。公司的翼龙系列无人机系统 已成为“中国制造”的一张名片,公司主要产品翼龙系列无人机系统产品及其相关技术曾获 得第五届中国工业大奖表彰奖、国防科技进步奖一等奖、二等奖、三等奖等奖项。航天彩虹是国内中大型无人机领域的领军企业。公司以智能无人体系化作战为牵引,发 展以隐身、高速、高空、超长航时为特征的中高端无人装备,自主研发彩虹系列无人机、射 手系列空地导弹等 20 余种产品,性能指标达到国际一流水平。航天电子是中国航天科技集团有限公司关于航天技术应用产业重点领域打造的现代产 业链链长单位,是全军无人机型谱项目研制总体单位及无人机系统集中采购合格供应商名录 单位;“飞腾”系列精确制导产品是航天科技集团唯一总体单位。

腾盾科创主要从事以无人飞行器为代表的智能装备研发、制造,销售和运营服务业务, 其产品主要为“双尾蝎”、“扑天雕”等系列无人机。海鹰航空系中国航天科工飞航技术研究院控股子公司,是中国航天科工集团有限公司唯 一的无人机总体单位和无人机产业平台,重点负责无人机预研创新以及无人机产品研制、生 产、试验和服务等业务。海鹰航空主营业务为军用无人机、靶机、民用无人机以及无人机商 业运营服务,专注于高空高速、察打一体、飞翼布局等高端无人机研制与应用方面。其中中无人机、航天彩虹和航天电子是我国军用无人机主要央企上市公司。依托央企优 质平台,分别研制出了“翼龙”、“彩虹”、“飞鸿”系列无人机。2022 年无人机业务营业 收入分别为 27.7、26.1、4.9 亿元。