一、國防需求催動高新技術(shù)實裝，是產(chǎn)業(yè)化的基石
國防需求長期以來是牽引重要前沿技術(shù)落地的主要推動力量。美國在其現(xiàn)行的《國防戰(zhàn)略》中提到，要在大國競爭的軍事對抗中取得絕對優(yōu)勢，其追求的是：以高新技術(shù)應用實現(xiàn)軍隊建設質(zhì)變， 從而取得與對手之間的代際優(yōu)勢。憑借先進技術(shù)獲取軍事優(yōu)勢并形成戰(zhàn)略威懾，是美國在大國博弈中主要的軍事手段。通過先進技術(shù)應用帶來的代際優(yōu)勢和生產(chǎn)效率，我們認為是軍備競賽中的上策。
沒有國防需求
1.1 民用航空產(chǎn)業(yè)，誕生于二戰(zhàn)遺產(chǎn)
民用航空是高科技高附加值產(chǎn)業(yè)，具有高資本投入、高風險回報、高技術(shù)密集、高安全性等特點， 是先進制造業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)的高度融合。
民用航空的發(fā)展受益于戰(zhàn)后相關(guān)產(chǎn)能的剩余。飛機自誕生以來，便一直被應用于軍事領(lǐng)域，鮮少民用。1914年，第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，各國傾全力將飛機力量展現(xiàn)在軍事活動中。戰(zhàn)后，隨著軍事需要的大幅減少，大量剩余飛機被歐美各國政府以低價拋售求現(xiàn)，數(shù)以千計的飛行或技術(shù)人員急需謀求軍事以外的出路，飛機才開始被應用于民間的郵政及交通運輸，造就了第一次“軍轉(zhuǎn)民” 的浪潮。同樣的情況再度發(fā)生于第二次世界大戰(zhàn)。
第二次世界大戰(zhàn)極大地刺激了航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。二戰(zhàn)中，美國工業(yè)界爆發(fā)出巨大生產(chǎn)力，為反法西斯盟國的軍隊提供了巨量裝備，成為抗擊法西斯的世界“兵工廠”。從1940年7月到1945年8月累計生產(chǎn)了262524架各式飛機，平均每年52505架。其中，1944年為最高年份，當年產(chǎn)量達96300架，創(chuàng)歷史之最。另一超級大國蘇聯(lián)的航空產(chǎn)業(yè)也在二戰(zhàn)期間取得了巨大的發(fā)展。蘇聯(lián)在極其困難的情況下，邊東撤、邊恢復、邊生產(chǎn)，維持了巨大而頑強的產(chǎn)業(yè)能力。戰(zhàn)爭期間， 除了從美國得到的14000架飛機外，其他航空裝備均由本國生產(chǎn)；1941-1945年間，共生產(chǎn)142775架飛機。后三年年均超過40000架。1945年當年年產(chǎn)49000臺發(fā)動機。當時極受歡 迎、被稱為“像空氣和面包一樣重要”的伊爾-2強擊機的日產(chǎn)量達40架。
二戰(zhàn)后強大的軍用航空產(chǎn)能促使民航大發(fā)展。二戰(zhàn)后，強大的軍用航空工業(yè)產(chǎn)能與大量軍事飛行人員，直接促成了世界民機研制生產(chǎn)能力的提高和民用航空運輸業(yè)的成長，使之成為經(jīng)濟發(fā)展的引擎，成為與人民生活息息相關(guān)的主要遠程客貨運輸工具。噴氣技術(shù)的誕生帶來了民用航空的新時代，經(jīng)濟、安全、舒適的噴氣式客機成為民用運輸?shù)闹髁?，改變了現(xiàn)代交通運輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。1945年到1950年，美國國內(nèi)航空公司的客運量從600萬增加到1700萬，短短5年增長了183%。1945年，美國民用航空局廢除了泛美航空對國際航線長達20年的壟斷經(jīng)營權(quán)，多家航空公司開始提供國際航空服務。
1944年，國際民用航空組織在芝加哥成立。國際民航組織（ICAO）是協(xié)調(diào)各國有關(guān)民航經(jīng)濟和法律義務，并制定各種民航技術(shù)標準和航行規(guī)則的國際組織。第二次世界大戰(zhàn)后，為解決戰(zhàn)后民用航空發(fā)展中的國際性問題，1944年11月1日至12月7日在美國芝加哥召開了有52個國家參加的國際民航會議，簽訂了《國際民用航空公約》（簡稱《芝加哥公約》），并按國際民用航空臨時協(xié)定設立了“臨時國際民航組織”。1947年4月4日公約生效，“國際民航組織”正式成 立。同年5月成為“聯(lián)合國”的一個專門機構(gòu)。
1990年,已有161個締約國。1944 年12月9日，當時的中國政府在《芝加哥公約》上簽字，并于1946年2月20日批準該公約。1971年11月19日國際民航組織第74屆理事會通過決議，承認中華人民共和國政府為中國唯一合法的政府。中國從1974 年起連續(xù)當選為理事國。1974年2月我國承認《國際民用航空公約》。1949年11月2日，中國民用航空局成立，揭開了我國民航事業(yè)發(fā)展的新篇章。1951年4月17日，中央人民政府革命軍事委員會和政務院頒發(fā)《關(guān)于航空工業(yè)建設的決定》，就此新中國航空工業(yè)開始建設和發(fā)展，開啟了一個嶄新的歷史階段。
1.2 5G 多項核心技術(shù)起源于軍用雷達和通信應用
5G技術(shù)早期主要應用于軍用通信。在以計算機化和網(wǎng)絡集中為核心的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，軍事通信技術(shù)高效、穩(wěn)定、可靠地分配、共享和指揮信息，同時，把戰(zhàn)場的不同平臺連接到一個戰(zhàn)網(wǎng)系統(tǒng)中， 進而保證其正常運行。軍事通信作為一種融合技術(shù)，是當前5G通信中多項核心技術(shù)的早期應用起源，比如相控陣技術(shù)、大規(guī)模MIMO天線陣列，超高密度網(wǎng)絡，高頻帶通信和非正交多址 (NOMA)技術(shù)，來為戰(zhàn)場士兵通信和人機交流提供技術(shù)支持。
相控陣技術(shù)最早被應用于軍用雷達領(lǐng)域。二十一世紀初，我國雷達行業(yè)主要以機械雷達為主，機械雷達集中一個位置發(fā)射信號波，通過機械轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，讓信號波發(fā)射到不同的方向，探測不同目標，但其機械轉(zhuǎn)動效率低，探測區(qū)域和探測目標有限，不再適應日趨復雜的電磁場發(fā)展方向。而相控陣雷達通過饋電控制電磁波束電子掃描，實現(xiàn)多波束快速掃描探測，還可以根據(jù)實際環(huán)境靈活的控制波束形狀，在反應速度、目標更新速率、多目標追蹤能力、電子對抗能力等方面都遠優(yōu)于機械雷達，因此目前高性能軍用雷達已全面使用相控陣技術(shù)。
相控陣技術(shù)已開始逐步應用于民用5G通信。隨著相控陣雷達在國防科技工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和應用成熟，相控陣技術(shù)已在5G、低軌衛(wèi)星、智能駕駛等眾多領(lǐng)域也逐步得到推廣應用，5G基站、 低軌衛(wèi)星和汽車毫米波雷達均通過采用相控陣天線體制提升其性能。相控陣天線是由許多陣列單元通過一定的排列規(guī)律所形成的一種特有陣列天線，通過每個陣列單元背后的饋源設備提供特定的電流幅度和相位。其有如下特點：
實現(xiàn)波束快速空間掃描。傳統(tǒng)陣列天線無法對波束指向進行快速控制，要實現(xiàn)波束的轉(zhuǎn)變需要
提高天線增益。單個天線的增益是有限的，單個標準對稱偶極子天線的增益為2.15dBi左右，通過多個陣列天線單元按規(guī)律組合，可以實現(xiàn)更高的增益。
精確定向和良好的抗干擾特性。5G天線采用相控陣的設計思路，為滿足大信道容量， 信號的頻率會比4G網(wǎng)絡更高，相比于一般的陣列天線，相控陣天線的波束特性是由計算機控制，能夠精確定向，這使得天線具有良好的功耗。通過能量的集中釋放，讓天線形成的波束能夠輻射更遠距離。通過特定的加權(quán)方法，讓波束形狀得到快速反應，讓相控陣天線波束具有捷變能力，使得相控陣天線能夠在不同的工作環(huán)境中達到自適應。如在惡劣的電磁環(huán)境下，快速改變其工作狀態(tài)，提高抗干擾能力。
多波束形成能力。5G通信的天線設計中往往需要5G天線具有空分復用，增大通信容量，要在一定的時間內(nèi)形成多個不同指向的波束，可在一定范圍內(nèi)劃分不同區(qū)域。而相控陣天線通過轉(zhuǎn)換波控信號，可以實現(xiàn)這一需求。
5G基站天線采用相控陣體制，利用相控陣天線的波束賦形、空間復用和空間分集等技術(shù)，從而顯著提升頻譜效率、系統(tǒng)容量、覆蓋效果和抗干擾能力，以滿足萬物互聯(lián)的巨量用戶需求，從而實現(xiàn)高速率、大容量等特性。
1.3 風機碳梁及光伏熱場材料，是碳纖維的低成本化應用
軍事及航空應用使碳纖維真正從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化。碳纖維是由聚丙烯腈（PAN）（或瀝青、粘膠）等有機母體纖維采用高溫分解法在1,000攝氏度以上高溫的惰性氣體下碳化（其結(jié)果是去除 除碳以外絕大多數(shù)元素）制成的，是一種含碳量在90%以上的無機高分子纖維。碳纖維具有出色的力學性能和化學穩(wěn)定性，密度比鋁低，強度比鋼高，是目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有最高的比強度和最高的比模量的纖維。碳纖維雖然紙面數(shù)據(jù)亮眼，但由于其高昂的生產(chǎn)成本，在誕生之初僅僅停留于實驗室及少量奢侈品和競技體育領(lǐng)域，直到上世紀70年代，洛馬和波音將其應用于航空裝備領(lǐng)域才真正帶來了其規(guī)模化的生產(chǎn)。
隨著低成本生產(chǎn)技術(shù)的打通，碳纖維開始被應用于風電葉片。風力作為一種清潔能源，先于光伏發(fā)電受到全球各國的青睞，近十幾年以來經(jīng)歷了全球化的高速增長。當前，隨著風力發(fā)電機率增大，特別是在海上風機的需求刺激下，全球風機大型化的趨勢日益明顯。當風機變大后，全玻璃鋼葉片已無法滿足葉片大型化、輕量化的要求，而密度、剛性方面更出色的碳纖維材料則成為了更理想的選擇。在滿足剛度和強度的前提下，碳纖維比玻璃鋼葉片質(zhì)量輕30%以上。當前風輪直徑已突破120m，葉片重量達18噸。采用碳纖維的120m風輪葉片可以有效減少總體自重達38%，成本下降 14%。2015年Vestas首次將碳纖維應用于整條風電梁，并取得了極為優(yōu)秀的商業(yè)回報，此后僅僅3年，風電領(lǐng)域的碳纖維用量一舉超過航空航天，成為全球碳纖維消耗量最大的單一領(lǐng)域。
風電行業(yè)的快速發(fā)展帶動了碳纖維需求量的不斷增加。2020年全球新增風電裝機容量93GW，較2019年增長了53%，中國新增風電裝機容量52GW，占同期全球新增裝機容量超一半的比例，是全球風電增長引擎。在風機大型化以及碳纖維成本的降低和葉片復合材料工業(yè)創(chuàng)新的刺激下，2020年風電葉片碳纖維需求量激增，2019年全球風電葉片碳纖維需求量為2.55萬噸，2020年需求量達到3.06萬噸， 同比增長20.00%；風電葉片碳纖維需求量占全球需求總量的比例由2019年的24.59%增長至2020年的28.64%。
以碳纖維為增強體的先進碳基復合材料開始廣泛應用于單晶拉制爐、多晶鑄錠爐熱場系統(tǒng)。光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)，其產(chǎn)業(yè)鏈上游主要由光伏電池相關(guān)原材料組成，由硅料經(jīng)單晶拉制爐、多晶鑄錠爐熱場系統(tǒng)處理形成硅棒和硅錠進而形成硅片。在這個過程中，單晶拉制爐、多晶鑄錠爐熱場系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的設備。先進碳基復合材料是指以碳纖維為增強體、以碳或碳化硅等為基體、以化學氣相沉積或浸漬等工藝形成的復合材料，其較傳統(tǒng)石墨材料相比性價比更高、安全性更高、可設計性更強，近年來被廣泛用于光伏、半導體等領(lǐng)域，在光伏領(lǐng)域其主要應用場景為晶硅制造熱場系統(tǒng)，主要包括單晶拉制爐、多晶鑄錠爐熱場系統(tǒng)及部件。
2020年，全球光伏新增裝機規(guī)模達127GW，創(chuàng)歷史新高。在光伏發(fā)電成本持續(xù)下降和新興市場拉動等有利因素的推動下，全球光伏市場仍將保持快速增長。據(jù)國際能源署（IEA）預測，到2030年全球光伏累計裝機量有望達到1,721GW，到2050年將進一步增加至4,670GW，發(fā)展?jié)摿薮?。在光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展推動下，預計熱場用碳纖維的需求前景可觀。
碳纖維被應用于壓力容器。目前壓力容器主要用于天然氣和氫氣儲罐、高壓儲氣罐、壓縮天然氣燃料罐、火箭發(fā)動機等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)容器用鋼等金屬材料相比，碳纖維具有高比強度及模量、高疲勞強度、高剛度、高壓承受能力、較低的熱膨脹系數(shù)、耐腐蝕性和其他優(yōu)異特性，在壓力容器領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。2020年全球需求量為8,800噸，國內(nèi)需求量為2,000噸，市場整體處于起步階段。目前，壓力容器領(lǐng)域用碳纖維最具發(fā)展前景的方向為儲氫氣瓶領(lǐng)域的使用。
氫能應用的儲運環(huán)節(jié)可能成為后續(xù)碳纖維氣瓶大規(guī)模應用的方向之一。氫能儲運要求安全高效， 特別是在各類交通工具上的應用。我國目前儲存氫能主要采用高壓氣態(tài)儲運氫技術(shù)，其特點在于利用氣瓶作為儲存容器，通過高壓壓縮方式儲存氣態(tài)氫。通過幾十年的發(fā)展，儲氫氣瓶已經(jīng)由最初的鋼瓶發(fā)展到目前的復合材料氣瓶。復合材料纖維纏繞成型的儲氫氣瓶不僅結(jié)構(gòu)合理、重量輕， 而且具有良好的工藝性和可設計性，碳纖維纏繞復合材料儲氫氣瓶具有安全可靠和儲存效率高等優(yōu)點，被視為氫能儲運的重要技術(shù)。
1.4 智能駕駛的毫米波雷達技術(shù)廣泛應用于國防領(lǐng)域
毫米波雷達，是工作在毫米波波段探測的雷達。毫米波是介于微波與光波之間的電磁波，其頻段為30～300GHz，波長為1～10mm。與微波相比，毫米波受惡劣氣候條件影響大，但分辨力高， 結(jié)構(gòu)輕小；與紅外和可見光比，毫米波系統(tǒng)雖沒有那樣高的分辨力，但通過煙霧灰塵的傳輸特性好。
毫米波雷達被廣泛應用于國防領(lǐng)域。毫米波雷達的優(yōu)點是角分辨率高、頻帶寬、多普勒頻移大和系統(tǒng)的體積小。缺點是作用距離受功率器件限制。目前大多數(shù)火控系統(tǒng)和地空導彈制導系統(tǒng)中的跟蹤雷達均已工作在毫米波頻段。當需要大作用距離時所需的發(fā)射功率及天線增益都比微波系統(tǒng)高。其典型的應用實例有：
（1）空間目標識別雷達：其特點是使用大型天線以得到成像所需的角分辨率和足夠高的天線增益，使用大功率發(fā)射機以保證作用距離。例如一部工作于35GHz的空間目標識別雷達其天線直徑達36m。用行波管提供10kW的發(fā)射功率，可以拍攝遠在16000km處的衛(wèi)星的照片。一部工作于94GHz 的空間目標識別雷達的天線直徑為13.5m。使用行波管提供20kW的發(fā)射功率 時，可對14400km遠處的目標進行高分辨率攝像。
（2）直升飛機防撞雷達：現(xiàn)代直升飛機的空難事故中，飛機與高壓架空電纜相撞造成的事故占了相當高的比率。因此直升飛機防撞雷達必須能發(fā)現(xiàn)線徑較細的高壓架空電纜，需要采用分辨率較高的短波長雷達，實際多用3mm雷達。這種雷達技術(shù)還可用于車輛防障。
（3）精密跟蹤雷達：實際的精密跟蹤雷達多是雙頻系統(tǒng)，即一部雷達可同時工作于微波頻段 （作用距離遠而跟蹤精度較差）和毫米波頻段（跟蹤精度高而作用距離較短），兩者互補取得較好的效果。例如美國海軍研制的雙頻精密跟蹤雷達即有一部9GHz、300kW的發(fā)射機和一部35GHz、13kW的發(fā)射機及相應的接收系統(tǒng)，共用2.4m拋物面天線，已成功地跟蹤了距水面30m高的目標，作用距離可達27km。雙頻還帶來了一個附加的好處：毫米波頻率可作為隱蔽頻率使用，提高雷達的抗干擾能力。
（4）其他軍用雷達：炮位偵察雷達用于精確測定敵方炮彈的軌跡，從而推算出敵方炮兵陣地的位置。由于雷達體積小（可人背、馬馱）、角跟蹤精度高，抗干擾和低截獲，常采用3mm波段的雷達，發(fā)射機平均輸出功率在20W左右。為了有效跟蹤掠海飛行的小型高速導彈（巡航導 彈），艦炮火控系統(tǒng)的跟蹤雷達也有使用毫米波段的趨勢，如：美國挑戰(zhàn)者SA-2艦載火控跟蹤雷達采用M（20～40GHz）波段，英國30型艦載火控跟蹤雷達也使用了毫米波段。
毫米波雷達是汽車智能駕駛不可或缺的環(huán)境傳感器，具有廣闊的應用前景。智能駕駛代表著現(xiàn)代汽車技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢，而環(huán)境感知則是汽車智能駕駛的關(guān)鍵核心技術(shù)。毫米波雷達具有波長短、頻段寬、波束窄，抗天氣干擾能力強等特點，可實現(xiàn)對被測目標的檢測以及距離、速度和方位角等的高精度測量，具有技術(shù)成熟、應用廣泛、成本低廉等優(yōu)勢因此，毫米波雷達已經(jīng)成為汽車智能駕駛不可或缺的環(huán)境傳感器，具有廣闊的應用前景。
科技是軍工的第一屬性，軍工投資應著眼當下，更應放眼未來。本輪國防建設的大浪潮下，讓許多優(yōu)質(zhì)的國防配套企業(yè)脫穎而出，但我們認為在關(guān)注財務數(shù)據(jù)、跟蹤訂單產(chǎn)能的同時，也應適當跳出景氣度投資的框架，尋找一些在核心技術(shù)上有雄厚底蘊，致力于新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品的應用推廣，有望從供給端推動迭代，在未來整個中國高端制造業(yè)的某一領(lǐng)域成為中流砥柱的優(yōu)質(zhì) 企業(yè)。
二、海外宇航巨頭積極投資前沿技術(shù)領(lǐng)域強化產(chǎn)業(yè)鏈
宇航產(chǎn)業(yè)天然具有與新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的本質(zhì)要求。宇航產(chǎn)業(yè)科技含量高，技術(shù)難度大， 需要集先進科技之大成；產(chǎn)業(yè)鏈條長、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度強，需要集先進工業(yè)之大成；投資規(guī)模大、回 報周期長、投資風險高，需要聚集各類可以利用的優(yōu)質(zhì)資源。近年來，通過股權(quán)投資或兼并重組方式取得更加強大的綜合競爭力已經(jīng)成為世界宇航產(chǎn)業(yè)的一股重要潮流。一方面，大型宇航集團通過兼并收購補全產(chǎn)業(yè)鏈短板，擴大業(yè)務范圍，占據(jù)更多市場份額，以形成協(xié)同效應并提升產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)；另一方面，這些宇航巨頭也積極關(guān)注新興技術(shù)領(lǐng)域的投資與合作，推動高科技產(chǎn)品在 航空制造業(yè)的應用，從根本上提高生產(chǎn)效率或研發(fā)新產(chǎn)品，從而確保技術(shù)領(lǐng)先地位避免被顛覆的可能。
空客、波音、洛馬、賽峰等宇航制造巨頭近年來明確加大了股權(quán)投資的力度。波音、空客、洛馬等國際宇航巨頭在2015年后密集開展對新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)的探索，力圖打造發(fā)展新動力，以繼續(xù)保持其在世界航空技術(shù)和航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的領(lǐng)先地位。
波音于2017年4月成立了風險投資公司HorizonX，負責波音公司對新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的探索。HorizonX有三個部門：風險投資部門、市場開發(fā)部門和技術(shù)培育部門，分別負責尋找初創(chuàng)企業(yè)并提供資金、向現(xiàn)有市場引入新的能力和向新市場引入現(xiàn)有能力、尋找傳統(tǒng)商業(yè)之外的機遇。HorizonX成立三年內(nèi)共向30余家公司投資了近10億美元，主要投資領(lǐng)域包括高超聲速、先進材料、增材制造、智能制造、增強/虛擬現(xiàn)實、人工智能、自主系統(tǒng)、空間技術(shù)、新能源、貨運無人機等。
以HorizonX在3D打印領(lǐng)域投資的Digital Alloys公司為例，其在獲得HorizonX等機構(gòu)1290萬美元投資后的一年時間內(nèi)，將金屬3D打印技術(shù)的速度提高了4倍，達到每小時510kg，同時還保證了該速度下的能耗小于1kW h/kg。該項投資以實際應用為牽引，針對3D打印在批產(chǎn)中效率低和成本高的弊端，進行優(yōu)化改進，有效推動了航空制造中3D打印應用滲透率的提升。
洛馬公司早在2007年就設立了風險投資基金，2018年6月受美國政府減稅政策的利好影響， 洛馬公司將風投基金規(guī)模由1億美元增至2億美元。2016年至今，洛馬風險投資基金已經(jīng)向8家公司投資4000萬美元。與HorizonX類似，洛馬風險投資基金主要投資在與公司業(yè)務緊密關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵領(lǐng)域與新市場上，主要包括自主系統(tǒng)與機器人、數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡安全、人工智能、空間技術(shù)、下一代電子技術(shù)、先進通信與傳感器、先進材料與制造、海底技術(shù)、能源與電力系統(tǒng)等。
空客集團于2015年5月成立了空客風投Airbus Ventures，初始投資規(guī)模為1.5億美元。空客風投負責在全球范圍內(nèi)投資于“顛覆性創(chuàng)新”的技術(shù)，但從實踐案例來看，空客風投專注于投資那些決定或影響航空航天發(fā)展方向的核心技術(shù)以及新興產(chǎn)業(yè)，主要包括自動駕駛、人工智能、城市空中交通及自動飛行器、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)、量子計算、網(wǎng)絡安全、新能源與推進技術(shù)、外層空間技術(shù)等。
我國宇航制造技術(shù)較歐美發(fā)達國家仍有一定差距，應抓住新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的機遇，爭取在未來的航空產(chǎn)業(yè)新格局中占據(jù)一席之地。以C919為例, 其核心部件供應商大部分為歐美外企， 國內(nèi)系統(tǒng)提供商大部分集中于生產(chǎn)附加值較低的部件，尤其是發(fā)動機完全依賴進口。過去國內(nèi)尚可通過投資或收購海外核心供應商來追趕技術(shù)差距，但近年來美國、加拿大、英國、德國、澳大利亞和俄羅斯紛紛出臺各種外資投資監(jiān)管法規(guī)，加強對高端制造技術(shù)的封鎖，通過并購國外航空產(chǎn)業(yè)鏈核心企業(yè)獲取尖端技術(shù)越來越困難，培育增強我國自身航空產(chǎn)業(yè)鏈勢在必行。
從逆向仿制到獨立研發(fā)，從追趕縮短代差到未來爭取領(lǐng)先，我國航空產(chǎn)業(yè)正面臨角色定位的轉(zhuǎn)變。因此必須認清航空工業(yè)與新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的本質(zhì)要求，抓住新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的機遇，重視對新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)的探索，加強對新技術(shù)的識別、獲取和轉(zhuǎn)化，尋求技術(shù)或商業(yè)模式的顛銜性創(chuàng)新機會。唯有如此，才能搶占發(fā)展先機，在未來的航空產(chǎn)業(yè)新格局中占據(jù)一席之地。
三、值得重點關(guān)注的前沿領(lǐng)域
前沿技術(shù)產(chǎn)業(yè)化帶來的高性能產(chǎn)品、生產(chǎn)效率提升乃至顛覆性的創(chuàng)新，是未來大國博弈的制高點， 應重視相關(guān)領(lǐng)域的研究和優(yōu)質(zhì)標的的投資。前沿技術(shù)的產(chǎn)品化、客戶推廣和規(guī)?；y度較成熟業(yè)務明顯更大，研究難度和投資風險也更大，但相應的戰(zhàn)略價值和投資回報也會更大，具備這一特征的產(chǎn)業(yè)或公司依然是目前國內(nèi)資本市場的研究洼地。下述幾個領(lǐng)域是目前國內(nèi)外高度聚焦且持續(xù)投入的方向，值得重點關(guān)注。
3.1 數(shù)字孿生及軍工元宇宙
3.1.1 元宇宙在軍工領(lǐng)域的應用
各維度的科技進步是元宇宙進入現(xiàn)實的內(nèi)生動力。元宇宙的一般定義是，通過虛擬增強的物理現(xiàn)實，呈現(xiàn)收斂性和物理持久性特征的，基于未來互聯(lián)網(wǎng)，具有鏈接感知和共享特征的3D虛擬空間。進入數(shù)字經(jīng)濟時代以來，以線上購物、網(wǎng)絡游戲為主要表征的實體世界數(shù)字化和虛擬世界構(gòu)建兩個維度不斷迭代。元宇宙在虛擬世界構(gòu)建更進一步，通過整合虛擬現(xiàn)實VR/AR技術(shù)以實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的鏈接，5G、物聯(lián)網(wǎng)等實現(xiàn)信息快速交互，區(qū)塊鏈實現(xiàn)流通貨幣去中心化，從而構(gòu)建一個與現(xiàn)實世界平行的虛擬世界。在元宇宙中，每個人都在虛擬世界中控制自己的虛擬分身娛樂、 工作、社交，從而實現(xiàn)身份認同、貨幣交易，滿足人的精神需求。
新冠疫情加速元宇宙概念落地進程。2020年新冠肺炎疫情爆發(fā)促使人們在有限的物理世界中尋求精神需求的釋放，線上辦公、娛樂、購物快速普及，成為助推元宇宙加速落地的催化劑。2020年游戲《堡壘之夜》為美國歌手Travis舉辦線上虛擬演唱會，吸引超過1200萬玩家參與， 創(chuàng)造最高同時在線觀看人數(shù)記錄。2021年3月Roblox游戲公司在紐交所上市，憑借其可供個人開發(fā)者使用的游戲開發(fā)工具的 UGC（User Generated Content）模式，吸引96萬開發(fā)者 賺取可與法幣兌換的游戲代幣Robux，上市首日市值暴漲至400億美元，被稱為元宇宙第一股， “元宇宙”概念引爆互聯(lián)網(wǎng)。2021年8月字節(jié)跳動收購VR創(chuàng)業(yè)公司Pico；10月，F(xiàn)acebook宣布更名Meta，自此“元宇宙”一詞成為資本關(guān)注焦點。
仿真推演概念是軍工元宇宙的理論基礎(chǔ)。所謂軍事模擬仿真，即在軍事訓練過程中利用仿真手段對真實或假想的系統(tǒng)進行試驗，并基于試驗結(jié)果做出決策，從而達到特定的研究目的，是計算機技術(shù)、復雜系統(tǒng)理論和軍事思想相結(jié)合的產(chǎn)物。美國很早就提出軍事仿真理念并將其投入實踐。1983年美國構(gòu)建SIMNET連接260余個基于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的仿真互聯(lián)坦克和飛機模擬器， 實現(xiàn)對場景、戰(zhàn)場環(huán)境、作戰(zhàn)條件的軍事仿真，從而達到推演、訓練、評估目的。1997年美國國防部將“建模與仿真”列為有助于提升軍事能力的四大支柱（戰(zhàn)備、現(xiàn)代化、部隊結(jié)構(gòu)、持續(xù)能力）的重要技術(shù)，1996-2001年間共計投入5.4億美元。
2021年12月14日，北京電子工程總體研究所發(fā)布“虛擬孿生-元宇宙協(xié)同建模仿真方法研究”的軍工需求公告，要求各單位針對元宇宙、虛擬孿生等新型虛擬環(huán)境交互理念對作戰(zhàn)訓練帶來的新理念新啟示開展支撐虛擬孿生復雜性、動態(tài)性的元宇宙體系描述方法、物理引擎等技術(shù)研究，采購階段為預研。自此，軍工與元宇宙相結(jié)合，國內(nèi)各企業(yè)開始積極布局元宇宙在軍事方面的應用。
仿真技術(shù)應用于軍事系統(tǒng)，主要有武器平臺仿真、作戰(zhàn)指揮仿真、戰(zhàn)略決策仿真。武器平臺仿真是指對單件武器裝備平臺或多件武器裝備構(gòu)成的武器系統(tǒng)仿真，主要目的在于對新武器系統(tǒng)研究設計、武器系統(tǒng)性能評估以及對新武器的人員訓練；第二層次是作戰(zhàn)指揮仿真，利用計算機模擬戰(zhàn)場環(huán)境，用于對作戰(zhàn)指揮員進行指揮訓練、對作戰(zhàn)方案進行評估等；第三層戰(zhàn)略決策仿真是指 建立虛擬國家安全環(huán)境，對戰(zhàn)略層次決策進行研究評估、預測、模擬，著重于決策過程和行為結(jié)果的仿真。據(jù)統(tǒng)計，通過仿真技術(shù)可縮短導彈武器研制周期20%-40%、減少魚雷試航次數(shù) 50%-80%、縮短艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時間40%-60%。
軍工元宇宙嚴格保密、仿真計算、實時交互，將顯著提升各類軍事活動綜合效益。通過元宇宙， 1）教育：集中院校軍事教育，更直觀地展示教學內(nèi)容；2）訓練：滿足大規(guī)模作戰(zhàn)背景下的實戰(zhàn)化訓練，幫助積累模擬作戰(zhàn)經(jīng)驗；3）研究：基于新興裝備、戰(zhàn)術(shù)推演平臺，協(xié)調(diào)各地專家資源、 借力虛擬AI扮演作戰(zhàn)力量、集中利用算力，從而完善推演過程；4）試驗：提供等效仿真實戰(zhàn)場景，有效測算裝備參數(shù)變化，助力新型武器裝備設計。2019年，韓國OPTIMUS公司研發(fā)基于元宇宙的軍事訓練系統(tǒng)DEIMOS為專業(yè)軍事訓練創(chuàng)造各種環(huán)境，包括精確射擊訓練、戰(zhàn)術(shù)行為 訓練和觀察訓練，已經(jīng)應用于韓國武裝部隊訓練中。
軍工元宇宙以因果即現(xiàn)為最終目標。元宇宙本質(zhì)上是通過將物理世界映射到數(shù)字化平行空間，是 一種對虛擬技術(shù)的應用。通過云仿真平臺實現(xiàn)承載海量實體實時參與的仿真環(huán)境，同時記錄過去軍事模擬行動軌跡作為數(shù)字資產(chǎn)保留，是其重要應用。更進一步，在平行空間中“模擬”物理世界運行狀態(tài)，極端算力支持下甚至可以超前得到物理空間運行結(jié)果，是軍事元宇宙的理想狀態(tài)。
3.1.2 數(shù)字孿生及其軍事應用
數(shù)字孿生以數(shù)字化方式實現(xiàn)物理實體與虛擬世界的信息互通和高度融合，實時、準確地促進物理世界與信息世界的交互。2003年密歇根大學Michael Grieves教授提出數(shù)字孿生概念，即一個或一組特定裝置的數(shù)字復制品能夠抽象表達真實裝置并能以此為基礎(chǔ)進行真實條件或模擬條件下的測試。2011年美國空軍研究實驗室AFRL將這一概念引入飛機機體結(jié)構(gòu)壽命預測；2012年NASA提出數(shù)字孿生是利用模型、數(shù)據(jù)采集器、運作過程等，融合多學科和多維度的仿真過程，是對實 體對象的實時仿真，鏡像地體現(xiàn)仿真對象的全生命周期狀態(tài)，這一概念被廣泛接受。
數(shù)字孿生為元宇宙實現(xiàn)提供現(xiàn)實支持，是元宇宙的第一階段。元宇宙構(gòu)建的三個階段是數(shù)字孿生、虛擬原生、虛實融生，最終實現(xiàn)現(xiàn)實與虛擬世界的密切融合、互動、交織。數(shù)字孿生作為元宇宙的第一階段，以現(xiàn)實空間為模型，通過傳感器等外部感知元件，在將物理對象映射到元宇宙的同時分析其數(shù)字孿生體的行為并將其反映在現(xiàn)實世界中，形成現(xiàn)實與虛擬的實時交互，為元宇宙準確模擬物理空間并進行預測提供必要的技術(shù)和理論支撐。
數(shù)字孿生助力航發(fā)。航空發(fā)動機作為在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、交變負荷等極端條件下重復使用的 熱力機械，研發(fā)難度大、周期長、風險高等因素限制其進一步發(fā)展。通過應用數(shù)字孿生技術(shù)，在 真實發(fā)動機運行過程中通過傳感器測量狀態(tài)參數(shù)、性能變化、功能實現(xiàn)、結(jié)構(gòu)強度等，在虛擬空 間建立模型模擬發(fā)動機在現(xiàn)實環(huán)境中的功能、性能和演變趨勢，提前驗證性能、參數(shù)等對產(chǎn)品的影響，最優(yōu)化運行方案并使得成功可能性最大化。在此過程中，保證虛實之間高度一致性，從而 指導航空發(fā)動機的進一步研發(fā)。
目前數(shù)字孿生技術(shù)已在美俄發(fā)動機研發(fā)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。2018年，羅羅公司將發(fā)動機實體工作時的場景映射到數(shù)字孿生體，改進和調(diào)整發(fā)動機的運行狀態(tài)，實現(xiàn)發(fā)動機高效維護；通過為每個發(fā)動機的葉片創(chuàng)建數(shù)字孿生體，于2019年成功測試“超扇”發(fā)動機設計方案。俄羅斯航空發(fā)動機行業(yè)也將數(shù)字孿生技術(shù)看做未來發(fā)展的重中之重，預計在2024年完成數(shù)字孿生技術(shù)引入工作。2019年年底，俄羅斯圣彼得堡理工大學完成渦槳發(fā)動機第一階段數(shù)字孿生技術(shù)開發(fā)項目，預計可使該型發(fā)動機質(zhì)量減輕50%；同時，聯(lián)合發(fā)動機公司（UEC）下屬土星科研生產(chǎn)聯(lián)合體在進行發(fā)動機臺架試驗時建立數(shù)字孿生體，可實時了解發(fā)動機工作過程，有效查找和排除臺架試驗階段發(fā)現(xiàn)的問題。
數(shù)字孿生助力產(chǎn)品全生命周期協(xié)同，能科科技數(shù)字孿生解決方案發(fā)布并投入使用。2019年，能科科技發(fā)布公告稱將其募集資金用于“基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品全生命周期協(xié)同平臺”項目，投資額1.79億元，于2021年7月進入使用狀態(tài)并達到預計效益。公司本身具有較強的制造企業(yè)數(shù)字化能力，其為北京動力機械研究所建設的數(shù)字化柔性生產(chǎn)線設備利用率提升11%，生產(chǎn)成本降低12.8%，生產(chǎn)及后勤人員減少 70%。2021年，公司陸續(xù)發(fā)布數(shù)字孿生方案在船舶海工、航空航天、 兵器軍工等方面的應用概述，可降低設計失誤風險、提升裝配可生產(chǎn)性、縮短研制周期。
元宇宙基于數(shù)字孿生技術(shù)應用于軍事戰(zhàn)場。2019年10月，美國海軍信息戰(zhàn)系統(tǒng)司令部為“林肯” 號航母構(gòu)建首個名為“數(shù)字林肯”的孿生體，提升裝備可靠性、降低作戰(zhàn)風險?，F(xiàn)代戰(zhàn)場是海陸 空天、信息、網(wǎng)絡、心理七位一體聯(lián)合作戰(zhàn)，數(shù)字特征設計和特征數(shù)據(jù)及時獲取困難較大，數(shù)字孿生技術(shù)難以完全覆蓋。元宇宙基于更全面的信息交互技術(shù)，有望構(gòu)建平行作戰(zhàn)空間、囊括戰(zhàn)爭要素，利用雷達、衛(wèi)星、無人機、電磁偵察等各類傳感器形成智能化戰(zhàn)場情報收集和自動研判體 系，實時掌握戰(zhàn)前和交戰(zhàn)過程中敵我情況及戰(zhàn)場環(huán)境變化，實現(xiàn)對多種作戰(zhàn)方案的智能化推演和評估，支撐未來虛實一體的平行戰(zhàn)爭。
3.1.3 海外進展
美國航空國防領(lǐng)域最早應用數(shù)字孿生技術(shù)。NASA早在阿波羅項目中就使用數(shù)字孿生技術(shù)，建立空間飛行器完全鏡像空間飛行器孿生體，通過對地面孿生體的仿真實驗預測正在執(zhí)行任務的空間飛行器行為和狀態(tài)。2010年NASA發(fā)布的“建模、仿真、信息技術(shù)和過程”路線圖中明確數(shù)字孿生發(fā)展愿景；到2013年，美國空軍發(fā)布《全球地平線》頂層科技規(guī)劃文件，其中將數(shù)字孿生技術(shù)視為“改變游戲規(guī)則”的顛覆性技術(shù)。
2014年起美國軍工巨頭開始推進相應技術(shù)研發(fā)，波音、洛克希德-馬丁、通用電氣、普惠等公司開展一系列應用研究項目。美國空軍與波音合作構(gòu)建F-15C機體數(shù)字孿生體，綜合利用計算機材 料學和多尺度仿真模型，實現(xiàn)材料微結(jié)構(gòu)不確定性以及結(jié)構(gòu)組件壽命預測。洛克希德-馬丁公司在F-35研制過程中，構(gòu)建了進氣道數(shù)字孿生體，支持劣品處理決策，使F-35進氣道加工缺陷的決策時間縮短了33%，獲得2016年度美國國防制造技術(shù)獎。空殼集團構(gòu)建裝備配線數(shù)字孿生體， 優(yōu)化 A350XWB飛機裝配流程，提高運行效率，提升F-35的生產(chǎn)速度，預計將每架22個月的生產(chǎn)周期縮短至17個月。達索航空公司將基于數(shù)字孿生理念建立的 3DExperience平臺應用于“陣 風”系列戰(zhàn)斗機和“隼”系列公務機的設計和改進，降低浪費25%，首次質(zhì)量改進提升15%以上。
GE公司持續(xù)推進“工業(yè)數(shù)字化”戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。2012年，GE正式提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念，次年成功開發(fā)軟件平臺“Predix”，起初作為GE飛機引擎配套軟件服務，后被定義為在工業(yè)應用中 基于云的操作系統(tǒng)，逐漸覆蓋GE旗下各大業(yè)務板塊。2015年GE成立“GE Digital”并宣布將Predix全面對外開放。2018年發(fā)布《GE 的長期數(shù)字化計劃》，重申GE將繼續(xù)數(shù)字工業(yè)化轉(zhuǎn)型之路，不斷提升企業(yè)創(chuàng)新能力。
GE航空公司將數(shù)字孿生技術(shù)應用于發(fā)動機開發(fā)領(lǐng)域。2015年，GE基于數(shù)字孿生體，實現(xiàn)對發(fā)動機的實時監(jiān)控、及時檢查和預測性維修；此外，建立波音777飛機 GE90發(fā)動機葉片數(shù)字孿生體，通過匯總設計、制造、運行各階段積累的數(shù)據(jù)及發(fā)動機實體在各階段的情況，實現(xiàn)對發(fā)動機運行過程進行精準監(jiān)測、故障診斷、性能預測和控制優(yōu)化。公司擁有120萬個數(shù)字孿生體、超330種數(shù)字孿生“藍圖”，包括噴氣式發(fā)動機、近海石油鉆機、發(fā)電設備、壓縮機等，為日常運 營和成本維護節(jié)省了15億美元。
圍繞軍工元宇宙、虛擬孿生，目前部分國內(nèi)企業(yè)可提供軟硬件、設備、系統(tǒng)支持，并圍繞相關(guān)項 目開展研發(fā)、驗證和實裝工作。硬件方面，泰豪科技和川大智勝中標軍方VR/AR項目、運達科技和航天發(fā)展可提供模擬訓練設備、海蘭信可架構(gòu)海底數(shù)據(jù)中心；軟件方面，華力創(chuàng)通具有仿真解決方案、觀想科技可提供裝備信息化、能科科技助力數(shù)字孿生建設等。當前元宇宙概念火熱背景 下，一些公司相關(guān)研發(fā)開展領(lǐng)先、已經(jīng)有成熟技術(shù)、相關(guān)產(chǎn)品投入使用，更加具有長期配置價值， 有望在軍工元宇宙、企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型下迎來新的發(fā)展機會。
3.2 商業(yè)航天
商業(yè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)是商業(yè)航天經(jīng)濟的主要構(gòu)成部分，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)前景廣闊。商業(yè)航天領(lǐng)域是軍工技術(shù)外溢的典型案例，是航天領(lǐng)域軍民融合深度發(fā)展的突破口，全球商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)可分運載火箭、人 造衛(wèi)星、載人航天、深空探測及空間站五大方向，其中載人航天、深空探測及空間站產(chǎn)業(yè)尚處于萌芽階段，整體規(guī)模較小，因此人造衛(wèi)星以及與衛(wèi)星發(fā)射相關(guān)的商業(yè)運載火箭產(chǎn)業(yè)構(gòu)成了目前太空經(jīng)濟的主體。根據(jù)Statista預測，全球航天經(jīng)濟規(guī)模到2030年將達到6000億美元，基于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的衛(wèi)星寬帶市場將增至460億美元，2020-2030年之間增長5倍，衍生應用市場將增至990億美元、2020-2030年增長約100倍，為全球商業(yè)航天及應用服務企業(yè)提供廣闊發(fā)展空間。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是地面通信手段的重要補充，能夠有效實現(xiàn)全球的覆蓋及服務。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)進入快速發(fā)展階段，國際巨頭競相布局這一新賽道，太空圈地運動如火如荼。美國、 英國、加拿大、俄羅斯等國政府、軍方、企業(yè)紛紛提出衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座發(fā)展計劃，其中“星鏈” 項目是目前發(fā)展最快的。星鏈是美國SpaceX公司計劃推出的一項通過低地軌道衛(wèi)星群，為全球任何地方的住宅用戶、商業(yè)用戶、社會公共機構(gòu)、政府以及專業(yè)用戶提供類似光纜的寬帶低時延互聯(lián)網(wǎng)接入及通信服務的項目。
該項目計劃在2019~2024年在太空搭建由約1.2萬顆衛(wèi)星組成 的“星鏈”網(wǎng)絡，并于2018年2月22日發(fā)射首批測試衛(wèi)星，在更長遠的計劃中，SpaceX 將發(fā)射4.2萬顆低軌衛(wèi)星，這些衛(wèi)星將在近地空間連點成線、織線成網(wǎng)。截至2021年11月13日首次部署第四個軌道層，“星鏈”衛(wèi)星已累計發(fā)射1844顆，在軌1719顆，空間操作1696顆， 正式運營1454顆。
除此之外，“行業(yè)龍二”英國OneWeb在經(jīng)歷破產(chǎn)重組后發(fā)展步入正軌，目前已發(fā)射322顆在軌衛(wèi)星；2021年11月5日，亞馬遜向FCC提出申請，將Kuiper網(wǎng)絡的衛(wèi)星數(shù)量增加到7774顆，從而向SpaceX發(fā)起挑戰(zhàn)；2021年11月3日，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）宣布批準了航空業(yè)巨頭波音于2017年首次提出的發(fā)射和運營147顆衛(wèi)星以提供高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入的申請。
行業(yè)龍頭關(guān)注商業(yè)衛(wèi)星投資機會。波音為了保證其在現(xiàn)代太空競爭中保持領(lǐng)先地位，近年來在商業(yè)衛(wèi)星領(lǐng)域動作不斷。先后對納米衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)公司Myriota、衛(wèi)星推進系統(tǒng)公司Accion Systems、下一代集成衛(wèi)星終端解決方案供應商Isotropic Systems Ltd和航空航天光通信公司BridgeSat等進行投資。
此前國內(nèi)國有和民營的衛(wèi)星星座計劃整體呈現(xiàn)多點開花、分兵而戰(zhàn)的格局。2018年航天科技集團宣布全球低軌衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)“鴻雁星座”計劃，分三期建設共計300余顆衛(wèi)星，目前僅于2018年底成功發(fā)射首顆“鴻雁星座”。民營低軌通信衛(wèi)星初創(chuàng)公司銀河航天規(guī)劃組建的 “銀河Galaxy”低軌寬帶衛(wèi)星星座，由上千顆自主研發(fā)的5G衛(wèi)星組成近地軌道組成網(wǎng)絡星座，2020年1月首發(fā)星成功發(fā)射。
在制造業(yè)整合和成本控制方面，我國空天通信產(chǎn)業(yè)相比Starlink等對手存在一定差距。國內(nèi)對商業(yè)航天以及小衛(wèi)星組網(wǎng)等技術(shù)的探索相對較晚，因此在星間鏈路激光通信、星群通信協(xié)議、 Ku/Ka特別是Q/V波段（頻譜資源和帶寬更具前景）的射頻器件、低成本相控陣天線、星載運算芯片、5G融合的空中接口傳輸技術(shù)、“大時延帶寬積”條件下的端到端傳輸控制和擁塞管理、 衛(wèi)星網(wǎng)絡邊緣計算技術(shù)等軟硬件技術(shù)方面，亟待提升和實踐。
發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，星網(wǎng)集團成立標志著我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也將進入快速增長期。2021年4月26日，中國衛(wèi)星網(wǎng)絡集團有限公司成立，主要承擔統(tǒng)籌中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展等任務，經(jīng)營范圍以衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為主，包括從論證到工程、運營，發(fā)射和測控，以及基礎(chǔ)和增值電信業(yè)務。星網(wǎng)集團的成立解決了國內(nèi)衛(wèi)星星座群雄逐鹿的亂局，“集中力量辦大事”，開啟我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新征程，以期滿足我國構(gòu)建全球?qū)拵l(wèi)星通信網(wǎng)絡的重任，并走向國際舞臺，滿足未來國際化通信需求重任。
3.3 無人機
無人機的應用逐步形成了軍民兩用格局，未來市場廣闊投資熱情高漲。無人機按照其應用領(lǐng)域的不同可以分為軍用無人機與民用無人機。早期，無人機行業(yè)的應用基本在軍用領(lǐng)域，無人化、智能化的未來戰(zhàn)爭趨勢，無人機作為無人作戰(zhàn)體系的重要組成部分市場空間廣闊。同時，近年來， 隨著衛(wèi)星定位系統(tǒng)的成熟、電子與無線電控制技術(shù)的改進、多旋翼無人機結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，無人機行業(yè)快速發(fā)展，其在農(nóng)林植保、電力巡檢、地理測繪、航拍等方面的應用越來越常態(tài)化，為無人機行業(yè)發(fā)展提供了產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)和市場化活力。
根據(jù)Drone Industry Insights預測，2025年國際 市場無人機市場規(guī)模預計將達到428億美元，2020年到2025年年均復合增長率達到14%。無人機市場的火熱也帶動了行業(yè)的投資熱情，根據(jù)Drone Industry Insights統(tǒng)計，2010-2020年10年間，國際市場無人機投資規(guī)模的年均復合增速達到了51.80%，投資額也從2010年的360億美元拔升到了23390億美元，增幅超過了60倍。
美國在無人機領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。無人機的發(fā)展具有悠久的歷史，1909年世界上第一架無人機在美國試飛，20世紀末，許多國家研制出新時代的軍用無人機，很大程度上改變了軍事戰(zhàn)爭和軍事調(diào)動的原始形式。目前，無人機技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平的是美國，目前，美軍已經(jīng)投入使用的新型無人機多達75種，139架。一是長航時的無人機，如“全球鷹”等。二是短、近程無人機，包括RQ-7A“影子”和“影子”600、“指針”FQM-151A無人偵察機、“龍眼”無 人偵察機等。三是微型無人機，主要包括“微星”無人機、“美鈔”無人機等。四是無人作戰(zhàn)飛 機，主要包括MQ-1“捕食者”無人偵察/ 攻擊機等。近年來，航空巨頭們積極布局無人機（及其相關(guān)技術(shù)）領(lǐng)域，力求在未來的產(chǎn)業(yè)新格局中占據(jù)發(fā)展高地。
中國無人機技術(shù)深厚，軍用無人機備受國際市場青睞，民用無人機行業(yè)發(fā)展走在世界前列。我國無人機發(fā)展起步于軍用無人機，研發(fā)無人機已有四十多年的歷史，產(chǎn)業(yè)鏈完整，關(guān)鍵部件已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，包括基體材料（碳纖維）、電子核心器件、發(fā)動機等；不僅如此，產(chǎn)能方面也有大幅提升，脈動生產(chǎn)線可年產(chǎn)200架彩虹無人機。
21世紀以來，我國研發(fā)出了一系列具有中國特色的軍用無人機，已經(jīng)形成了一些較成熟的無人機產(chǎn)品系列，例如ASN系列無人機、BZK系列 無人機等，“翼龍”、彩虹”等中大型察打一體無人機在也備受國際市場青睞，根據(jù)SIPRI統(tǒng)計， 2010-2019年我國軍用無人機占據(jù)全球無人機25.3%的出口市場市場份額，僅次于美國。同時， 我國民用無人機技術(shù)深厚，我國工信部對民用各領(lǐng)域的技術(shù)共性需求早已作出判斷，經(jīng)過多年發(fā)展，在廣東珠三角構(gòu)建了強大的無人機產(chǎn)業(yè)供應鏈，以深圳為主形成了中國乃至全球民用無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領(lǐng)頭羊，為我國無人機相關(guān)技術(shù)打下深厚基礎(chǔ)。
垂直起降固定翼飛行器憑借獨特的構(gòu)型，是近年來無人機乃至有人機領(lǐng)域最具活力的細分賽道之 一。軍用方面，因不受起降場地限制，能適應航海、山地等復雜地形環(huán)境，美將垂直起降飛行器列為美軍十大未來關(guān)鍵裝備之首。2020年，美空軍發(fā)布“敏捷至上”項目，極力推進電動垂直起降eVTOL無人機軍事化應用。多家新興eVTOL商企參與，目前Joby和Beta兩家已經(jīng)進入試飛階段。項目預計于2023年完成飛行器適航審定，2025年初具備規(guī)?；瘧玫乃剑瑢崿F(xiàn)大規(guī)模采購。民用方面，2020年垂直起降（VTOL）無人機在工業(yè)級應用領(lǐng)域不斷拓展，同 時繼續(xù)加速城市交通商業(yè)化發(fā)展。
1）工業(yè)級成為全球民用無人機增長新引擎，市場逐步由to C轉(zhuǎn)向to B。隨著應用場景的不斷拓展，預計2020年工業(yè)無人機市場規(guī)模將首次超過消費級無人機，成為全球民用無人機的主要市場。根據(jù)Frost & Sullivan預測，2020-2024年全球工業(yè)無人機市場CAGR高達56.43%，成為全球民用市場增長新引擎，2024年全球民用市場規(guī)模將達4157.27億元，而垂直起降（VTOL）無人機也是發(fā)展亮點之一。2）VTOL加速城市交通 （UAM）商業(yè)化。2020年，日韓率先從國家層面頂層設計UAM產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，明確了 UAM 發(fā)展 的關(guān)鍵時間點。同時，eVTOL企業(yè)受到全球資本包括產(chǎn)業(yè)資本的高度重視（豐田、優(yōu)步、騰訊等），紛紛加緊布局，助力UAM商業(yè)化進程。
3.4 金屬3D打印
航天航空領(lǐng)域給金屬3D打印帶來巨大想象空間。航空航天制造領(lǐng)域由于難加工、高復雜、小批 量、多批次、傳統(tǒng)工藝工序多、成本高等特點，能很好地發(fā)揮金屬 3D 打印優(yōu)勢，3D打印不僅能 降低成本，還能極大縮短設計和研發(fā)時間，疊加行業(yè)本身較高的規(guī)?；a(chǎn)需求，因此兼具成長性和確定性。目前GE公司通過3D打印制造的燃油噴嘴已超過3.3萬件，近年來也明顯加快了對上游3D打印企業(yè)的收購兼并力度。據(jù)Research and Markets預測，2017-2021期間全球商用航空3D打印市場將以23％的復合增速增長。此外，醫(yī)療行業(yè)尤其齒科、骨科、植入物領(lǐng)域同樣對金屬打印存在龐大的需求，未來有望形成規(guī)?；亩ㄖ剖袌?。2020年，GE證明增材制造可以在成本上與鑄造競爭的四個零件，海外巨頭重視資本市場對3D打印持續(xù)看好。
國際上金屬增材制造在航空航天領(lǐng)域已逐步轉(zhuǎn)入規(guī)模化應用階段。波音公司從1997年就開始使用3D打印技術(shù)了，在10個不同的飛機制造平臺上已經(jīng)3D打印了超過50000個金屬零部件， 在最新的波音787“夢幻飛機”上有30個打印的零件；空客公司在其飛機上使用金屬增材制造的支架和排氣管，目前正與Arconic合作量產(chǎn)大型增材制造機身組件，2017年9月首次在商用飛機上安裝鈦合金制造的支架。GE公司采納增材制造已有10年之久，每年使用金屬增材為其新型LEAP發(fā)動機制造數(shù)千個燃料噴嘴，如今GE9X等其他發(fā)動機也正在大量使用增材技術(shù)制造的零部件；俄技集團正在使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)PD-35發(fā)動機部件，這款大推力航空發(fā)動機將用于CR929俄中寬體客機；2021年7月，雷神宣布開發(fā)一款新型吸氣式高超音速武器，其中源動力超燃沖壓發(fā)動機的全部零件將采用3D打印制造。
國內(nèi)金屬3D打印在航空航天領(lǐng)域的應用近年來發(fā)展較快，但產(chǎn)業(yè)化相比國外仍有差距。2013年王華明院士以“飛機鈦合金大型復雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”獲國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎，意味著我國成為繼美國之后，世界上第二個掌握飛機鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形技術(shù)的國家。西北工業(yè)大學凝固技術(shù)國家重點實驗室制造的C919 飛機主承力梁試驗樣件長度5米，中央翼緣條試驗樣件長度超過3米。2015年成功發(fā)射浦江一號，在國內(nèi)衛(wèi)星上首次采用了3D打印鈦合金材料的天線支架。2021年8月，航天科工二院二部發(fā)布消息稱實現(xiàn)了某型飛行器產(chǎn)品復雜結(jié)構(gòu)的3D打印集成制造。
目前我國首創(chuàng)3D打印葉片技術(shù)已經(jīng)開始大規(guī)模在國產(chǎn)飛機上使用，其中包括五代隱形戰(zhàn)斗機和運-20大型運輸機。我國第一款艦載戰(zhàn)斗機殲-15、多用途戰(zhàn)斗轟炸機殲-16、第一款本土隱形戰(zhàn)斗機殲-20及第五代戰(zhàn)斗機殲-31的研發(fā)和制造均普遍使用了3D打印技術(shù)。國內(nèi)金屬打印技術(shù)雖然已得到較多應用，但目前更多是作為關(guān)鍵部位攻關(guān)、試驗件制備或者小批量產(chǎn)品應用，在產(chǎn)業(yè)化方面相比國外仍存在一定差距。伴隨供應端國產(chǎn)能力的提升以及需求端應用的 推廣，未來產(chǎn)業(yè)化或?qū)⑻崴佟?/p>
目前國內(nèi)的增材制造廠商已具備批產(chǎn)能力，導彈3D打印零部件實現(xiàn)批產(chǎn)后前景廣闊。國內(nèi)增材制造廠商中，鉑力特的增材制造零部件已經(jīng)批產(chǎn)應用于7個飛機型號，4個無人機型號，7個航空發(fā)動機型號，2個火箭型號，3個衛(wèi)星型號，5個導彈型，1個空間站型號，2個燃機型號， C919等軍民用大飛機項目；中國航天科技集團五院529廠的增材制造技術(shù)已在載人航天、深空探測、遙感、通信等多個領(lǐng)域的正樣、初樣產(chǎn)品研制中得到廣泛應用，涉及型號近20個、零件產(chǎn)品300余件；航天科工第十研究所下屬航天天馬目前已經(jīng)為導彈、火箭、衛(wèi)星配套了部分重要 零件，于2021年3月簽訂批量生產(chǎn)訂單。
3.5 陶瓷基復材
陶瓷基復合材料（CMC）是“近乎完美”的新一代高溫材料。陶瓷基復合材料憑借其低密度、 高溫抗氧化、耐腐蝕、低熱膨脹系數(shù)、低蠕變等優(yōu)點，非常適用于航空航天中的高溫高應力環(huán)境， 不僅能使結(jié)構(gòu)減重50%～70%，而且能將工作溫度提升400～500℃，顯著提高發(fā)動機推重比， 在航發(fā)、導彈等領(lǐng)域有非常廣闊的應用前景。
CMC越來越廣泛地應用于航發(fā)中，世界航發(fā)巨頭大規(guī)模擴建CMC工廠。西方發(fā)達國家生產(chǎn)商已將CMC材料應用于多個航空發(fā)動機熱端部件，主要包括發(fā)動機尾噴口、渦輪靜子葉片、噴管調(diào)節(jié)片、燃燒室火焰筒等部位。GE公司2017年時就預測，未來10年發(fā)動機中CMC的用量將增加10倍，認為能夠在航空發(fā)動機中使用CMC的零件包括燃燒室襯套、外環(huán)、導葉、工作葉片等。近年來，各大航發(fā)制造商大力布局SiC/SiC復合材料的產(chǎn)業(yè)化建設：
GE：公司除了在紐約設立的全球研發(fā)中心以外，還完成了垂直一體化CMC供應鏈的4個生產(chǎn)設施。1）GE航空集團總部負責CMC產(chǎn)品設計的CMC實驗室；2）CMC 原材料及部件的小批量生產(chǎn)廠；3）CMC部件大批量生產(chǎn)廠，生產(chǎn)包括LEAP所使用的SiC/SiC渦輪罩環(huán)等部件，其目標是在2020年實現(xiàn)年產(chǎn)能超過36000個罩環(huán)；4）CMC大批量原材料生產(chǎn)設施，該設施包括兩間工廠，分別批量生產(chǎn)碳化硅陶瓷纖維和使用碳化硅纖維生產(chǎn)單向預浸料。為了滿足航空發(fā)動機對CMC材料的需求、提高CMC零件生產(chǎn)效率，GE公司目前正在實驗室研究采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)CMC零件。
CFM：公司研發(fā)的LEAP新型航空發(fā)動機，將成為第一個廣泛應用的陶瓷基復合材料的產(chǎn)品，護罩襯最熱端采用的便是陶瓷基復合材料部件，其工作溫度高達2400°F。公司從2016年開始由CFM56的生產(chǎn)逐漸過渡到LEAP-X發(fā)動機，為實現(xiàn)LEAP放量的產(chǎn)能需求，2017年公司計劃投資7.5億美元，在美國密西西比州埃利斯維爾新建和擴建廠房，用于量產(chǎn)CMC材料部件。賽峰集團于2018年11月成立了賽峰航空陶瓷技術(shù)公司，致力于陶瓷基復合材料的基礎(chǔ)研發(fā)與生產(chǎn)，為發(fā)動機提供質(zhì)輕耐高溫的復合材料。
作為CMC材料性能實現(xiàn)的關(guān)鍵，碳化硅/氮化硅纖維的制備難度非常大，具有極高的技術(shù)壁壘。先驅(qū)體熱解法制備SiC纖維實力最強的公司主要集中在日本和美國，目前已經(jīng)發(fā)展到第三代產(chǎn)品。具備產(chǎn)業(yè)化能力的目前有日本碳公司（Nippon Carbon）、宇部興產(chǎn)（Ube Industries）和美國道康寧（Dow Corning）。第一代產(chǎn)品以高氧碳SiC纖維為代表，采用氧化交聯(lián)，含氧量10~15%，使用溫度在 1200℃以下；第二代產(chǎn)品以低氧高碳SiC纖維為代表，采用電子束交聯(lián)， 使用溫度提高到1300℃；第三代產(chǎn)品以近化學計量比SiC纖維為代表，游離碳和雜質(zhì)氧含量明顯降低，耐溫能力大幅提升至1700℃。
目前世界上日本的聚碳硅烷（PCS）和陶瓷纖維（SiC/Si3N4）生產(chǎn)能力較強，但均對我國禁銷。日本Nippon Carbon公司和Ube Industries公司是國際市場最主要的SiC纖維生產(chǎn)廠家， 總產(chǎn)量占到全球的80%左右。目前第一代、第二代和第三代SiC纖維均實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，其中Nippon Carbon公司的純SiC纖維（牌號Nicalon）和Ube Industries公司的含鈦、含鋯、 含鋁等類型的SiC纖維（牌號 Tyranno）產(chǎn)量均達到100噸級，且基本保持穩(wěn)定。因美國將其用于多項高技術(shù)領(lǐng)域，其具體應用部件、應用方式和應用數(shù)量嚴格保密，兩類產(chǎn)品均對我國禁銷。我國要突破國外技術(shù)封鎖必須立足獨立研發(fā)，掌握陶瓷纖維制備的核心技術(shù)和工藝。
我國是繼日本和美國后又一個能實現(xiàn)連續(xù)SiC纖維產(chǎn)業(yè)化的國家，目前以第一、二代產(chǎn)品為主， 隨著技術(shù)迭代有望迎來彎道超車機遇。國內(nèi)研究單位主要有國防科技大學和廈門大學，生產(chǎn)廠家主要有福建立亞（火炬電子子公司）和蘇州賽菲。相比進口產(chǎn)品，國產(chǎn)SiC纖維綜合性能不落后于國外同代次產(chǎn)品，且具有明顯的價格優(yōu)勢。
我國目前的陶瓷基復材處于規(guī)?；瘧们捌?，預期伴隨新一代航空航天裝備的放量，有望迎來批量需求。2021年11月11日，全國首個陶瓷基復合材料智能制造園區(qū)西安鑫垚陶瓷復合材料有限公司陶瓷基復合材料智能制造園區(qū)在西安航空基地開工建設，項目建成后將極大提升中國陶瓷基復合材料產(chǎn)業(yè)智能制造水平，牽引陶瓷基復合材料產(chǎn)業(yè)鏈全面自主可控，為國家重大裝備的升級換代提供支撐。碳化硅纖維技術(shù)仍在快速發(fā)展和迭代，在技術(shù)迭代過程中，中國企業(yè)有望實現(xiàn)彎道超車。
3.6 艦船綜合電推及電磁能裝備
綜合電力系統(tǒng)是艦船動力及能源系統(tǒng)的發(fā)展主要趨勢。艦船綜合電力系統(tǒng)（IPES）將相互獨立的機械推進與電力系統(tǒng)，以電能的形式合二為一，通過電力網(wǎng)絡為船舶推進、通信導航、特種作業(yè)和日用設備等供電，實現(xiàn)全船能源的綜合利用。開展綜合電力系統(tǒng)技術(shù)的研究，對艦船的總體設計、動力系統(tǒng)的優(yōu)化、隱蔽性的提高、作戰(zhàn)方式的選擇以及高能武器上艦都具有顯著的軍事意義和經(jīng)濟價值。航母電磁彈射、潛艇泵噴推進、高能武器裝備的應用都依賴于綜合電力系統(tǒng)，船舶綜合電力系統(tǒng)首先應用于軍事領(lǐng)域，并逐步在民船中推廣。
綜合電力系統(tǒng)是電磁彈射列裝航母的必要條件。艦載機彈射裝置可大幅增加航母作戰(zhàn)效能，未來電磁彈射將逐步取代蒸汽彈射。綜電系統(tǒng)是將電磁彈射應用到常規(guī)動力航母上的關(guān)鍵，電磁彈射系統(tǒng)彈射飛機時，峰值功率超過10萬千瓦，常規(guī)動力航母通過艦上發(fā)電機直接供電是不現(xiàn)實的， 因此需要強大的綜合電力系統(tǒng)作為保障。電磁彈射系統(tǒng)必須以綜合電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過儲能分系統(tǒng)和能量管理分系統(tǒng)實現(xiàn)能量的零存整取，從而實現(xiàn)電能的瞬時大功率輸出。
泵噴推進技術(shù)能有效提升潛艇隱蔽性，無軸泵噴有望成為泵噴技術(shù)未來發(fā)展方向。潛艇泵噴推進技術(shù)由于槳葉外緣與電機轉(zhuǎn)子連接，將槳葉的高壓和低壓區(qū)隔離，不易形成渦流和空泡現(xiàn)象，能夠有效提升推進效能和降低振動噪聲。采用無軸泵推技術(shù)后，直接去掉了推進軸，由發(fā)電機發(fā)電直接驅(qū)動無軸泵推器內(nèi)部的電動機旋轉(zhuǎn)，可以節(jié)省大量艇體空間同時有效降低艇上機械噪音。
無軸泵推裝置的結(jié)構(gòu)特點是每一片槳葉都具有自己的推動部件，而裝置的外殼就相對一個電機的定 子、槳片則相當于電機的轉(zhuǎn)子，這樣只需要提供電力就能夠使得槳葉轉(zhuǎn)動起來，進而產(chǎn)生推進力。由于減少了中間的傳動環(huán)節(jié)，不僅簡化了驅(qū)動機構(gòu)組成，而且更重要的是減少了一個機械噪音源， 對于提升潛艇靜音性能有極大幫助。該技術(shù)的關(guān)鍵就是電機，一定程度上依賴綜合電力控制技術(shù)對艇上的電能進行更精確、更有效率的分配，從而確保無軸泵噴推進裝置的高效運作。
電磁軌道炮能夠大幅突破傳統(tǒng)艦炮的炮口初速，是提升現(xiàn)代海軍作戰(zhàn)能力的重要手段。冷戰(zhàn)后， 美國海軍提出了“由海向陸”戰(zhàn)略，對陸火力支援能力需要大幅提高，電磁軌道炮的全新發(fā)射機理使其能有效突破傳統(tǒng)艦炮的炮口初速，從而能夠顯著增大射程，成為滿足美國海軍作戰(zhàn)需求的有效解決方案。美海軍對電磁軌道炮的性能要求主要包括：早期炮口動能20～32兆焦，后期達到64兆焦，炮口初速大于2500米/秒，射程200～370千米，射速6～10發(fā)/分，導軌壽命1000發(fā)。而一般艦炮速度只有1公里/秒，因此其攔截和攻擊能力要大大優(yōu)于現(xiàn)有的艦載導彈和火炮。
與電磁彈射類似，電能武器依靠電磁場產(chǎn)生的安培力獲得動力，歸屬電磁發(fā)射技術(shù)大類。電磁軌道炮由兩條平行軌道和沿軌道滑動的電樞構(gòu)成，兩條軌道與電源相連，電樞位于兩根軌道之間,傳導電流并推動炮彈運動。當大功率脈沖電源快速放電時，瞬間強電流從一根導軌流入，經(jīng)電樞后從另一根導軌流出，同時在兩根導軌間形成強磁場，磁場與流經(jīng)電樞的電流相互作用，產(chǎn)生強大的洛倫茲力，推動電樞和彈丸運動。電磁軌道炮同樣以艦船上儲存的電能為動力來源，利用電磁力沿導軌將彈頭加速發(fā)射出去，基本原理與電磁彈射一致，但使用的是直流電。除此電磁炮外， 以船舶綜合電力系統(tǒng)為核心的高能裝備還包括電磁阻攔、激光炮、粒子束武器、微波武器等。
綜合電力系統(tǒng)及電磁能技術(shù)是中國與美國并駕齊驅(qū)的重大技術(shù)領(lǐng)域。雖然美國最早在其主戰(zhàn)艦艇上完成綜電系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)的實用化，但由于設計時間均在20世紀80~90年代，因此其電制均采用研制難度不大的交流低頻電制，無法滿足現(xiàn)代高能武器和設備的裝配應用。因此美軍在《海 軍電力與能源系統(tǒng)技術(shù)路線圖》規(guī)劃中，提出由低頻交流電制逐漸向中壓直流電制過渡的發(fā)展路線。我國的艦船綜電技術(shù)起步雖然晚于美國，但在2003年首先提出中壓直流綜合電力技術(shù)路線， 并在馬偉明院士的帶領(lǐng)下用10年時間成功解決一世界公認的重大核心技術(shù)難題，使我國全電化 艦船技術(shù)一舉達到世界領(lǐng)先水平。
合電力系統(tǒng)及電磁能技術(shù)成果轉(zhuǎn)化加速產(chǎn)業(yè)化進程，市場空間巨大。國內(nèi)軍用市場方面，按照2030年以前我國建設4個航母作戰(zhàn)群，對標“尼米茲”級航母作戰(zhàn)群造價，以及DDG1000綜合電力系統(tǒng)價值量占比，預計我國艦船綜合電力系統(tǒng)平均每年產(chǎn)生64億元市場需求，航母電磁彈射每年產(chǎn)生18億元市場需求。全球市場方面，全球船用電力推進系統(tǒng)市場規(guī)模將由2013年的26億美元增加至2024年73億美元，且民用市場占比會逐步增加。國內(nèi)生產(chǎn)的電力推進船舶在發(fā)展初期（2008-2011年）國產(chǎn)化率不到15%，隨著我國相關(guān)領(lǐng)域研發(fā)水平的不斷提高，2018年國產(chǎn)化率達到了60%，預計未來幾年國產(chǎn)化率還會持續(xù)增長，并進入國際市場。
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