《无人机行业报告》word版.doc

无人机行业深度报告一、无人机行业：未来1020 年将进入黄金发展轨道1、无人机是未来航空之星，新技术装备掀起的新一轮革命无人机性能优越，航空装备发展进入全新转型期无人机（UAV，unmanned aerial vehicle），即无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机没有驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。无人机相对有人机拥有不受载人限制、尺寸小、成本低等一系列优点。世界武器资深专家斯蒂芬泽罗格认为，当前航空装备发展面临着一个全新的转型期，传统有人作战飞机注定会走进历史，未来属于装备有灵敏侦察设备和精确武器的无人机系统，这一趋势就如100年前飞机、坦克等新技术装备掀起的机械化战争革命一样。无人机近百年缓慢发展，未来1020 年将进入黄金增长期无人机近百年发展缓慢靶机起步，奠定基础。世界上第一架无人机1917 年诞生于美国，斯佩里等人在军方支持下，将一架有人驾驶飞机改装成无人机并进行试飞，虽然当年实验都失败，但取得的经验和资料为16 年后第一架无人靶机的研制成功奠定了基础；20 世纪20、30 年代欧洲一些军事强国在空军致胜理论的基础上，大力发展无人驾驶作战飞机；1933 年英国在吸取斯佩里等人经验的基础上，成功研制出著名的“蜂后”靶机，随即投入批量生产。随着英国靶机的投入使用，无人机作为靶机开始被人们认识和发展；二战结束前后陆续有30 多家公司投入无人机研制，较有名的包括全球生产最多的“火蜂”系列靶机、“石鸡”系列靶机、CT-20和CT-22 靶机。初步参战，崭露头角。二战后各国开始尝试在靶机上安装一些传感装置，使其具有战场侦测、目标探测能力，并开始应用于实战。20世纪60-70 年代的越南战争、70-80年代的中东战争时无人机开始在战场上崭露头角，也促使无人机性能和技术进一步拓展。越南战争中瑞安公司的“火蜂”-147D表现出色，先后出动3400 多架次，获取情报占当时总情报量80%，而坠毁率仅16%。但越战后美国并没进一步发展无人机，无人机技术发展又一次放缓。直到中东战争以色列通过综合使用侦察、诱饵和电子干扰等多种无人机与有人作战机配合使用，使叙利亚各种防空武器系统遭到毁灭性打击，在战争初期就消灭了叙军80%精锐武装，最取得了战争胜利。以色列成功运用无人机的经验使得无人机声名鹊起，进入了迅速崛起阶段。战场牵引，迅速崛起。20 世纪80 年代以来，各国军方深刻认识到利用无人机在战时执行侦察、干扰、欺骗和电子支援等任务非常有效，不仅可降低人员损失的风险，且作战成本比有人驾驶飞机低很多。20 世纪90 年代后，海湾战争、科索沃战争、阿富汗反恐战争、伊拉克战争、阿以冲突这些局部战争，又给无人机提供了进一步展示其作战能力的舞台。在面向现代和未来战场作战需求的牵引下，无人机进入快速发展阶段，出现了“捕食者”、“猎人”、“先锋”、“全球鹰”等著名机型，各国在无人机研制和投入方面的支出也越来越大。以美国为例，美国专家认为到2025 年美军90%战机将是无人机。逐渐运用到非军事领域。无人机相关技术不断成熟，成本也快速下降，民用市场开始发酵。应用领域包括航拍、农用植保、地质勘探、电力巡检、油气管路巡查、高速公路事故管理、森林防火巡查、污染环境勘察、反恐维稳、公安执法、应急救援与救护、抢险救灾、海岸线巡查等。无人机未来1020 年即将进入黄金发展轨道随着无人机导航飞行控制和发动机技术的快速提升，无人机性能越来越优越，对有人机的替代动力越来越强。军机市场预测机构蒂尔集团在2013 年无人系统国际协会（AUVSI）会议上公布最新全球预测：未来10 年全球无人机花费将翻番，由2014 年52 亿美元增至2023 年116 亿美元，总规模达840 亿元，年均复合增长10.8%。其中，无人航空系统研发投入将从2014 年19 亿美元增至2023 年40 亿美元，采办费用从33 亿美元增至76亿美元。我们认为，蒂尔集团的预测基本忽略了民用无人机的发展潜力，推测其预测以国防开支增速为基础，再添加替代有人机进行增速调节。观察全球前两大经济体：20042013 年美国GDP 由12.3万亿美元增至16.8 万亿美元，CAGR 为4.0%，军费开支2013 年6258 亿美元，占GDP 比重4%；中国同期GDP 由16.0 万亿人民币增至56.9 万亿人民币，CAGR达15%，2013 年军费开支7411 亿人民币，占GDP 比重1.3%。中美两国GDP 总和复合增速为8.1%，占世界GDP32%（中国12%，美国20%），而蒂尔集团预测未来10年无人机增速为10.8%，预测增速基本与全球军费增速相同，低估了民用市场的发展潜力。民用无人机需求广泛且经常性，潜在市场规模巨大，打破行业天花板。军用无人机投入的增长受到军费支出的制约，而军费支出的增长又由经济增长和军费支出比例决定，所以军用无人机除对有人机替代外，无法出现放量增长空间。而民用无人机需求领域广泛（如农用植保、森林防火、电力巡检、石油管道巡检、防恐救灾、地质勘探和海洋遥感），且几乎每个领域的需求都是经常性，潜在市场空间极大。据2013中国无人机系统峰会数据统计，目前全球民用无人机市场空间达1000 亿美元，中国GDP 占世界比重12%（占比在不断上升），简单地按12%比重测算，中国民用无人机潜在市场空间超100 亿美元，而当前我国民用无人机市场仅几亿人民币，增长潜力巨大。全球竞争格局：美、欧、以色列第一梯队，中国迎头赶上无人机作为军机未来发展方向，各国都很重视其研发的投入。但由于技术基础和经济基础的不同，全球无人机发展情况并不均衡。目前世界无人机技术最为先进的是美国、以色列和欧洲，处于第一梯队；而中国、俄罗斯等处于第二梯队。近10 年中国相继研发出各款尖端无人机，目前已拥有美国所有类型的尖端无人机，追赶势头强劲。技术水平决定市场份额，从全球各国无人机制造商的市场份额来看，世界无人机的主要制造商集中在美国，以色列和欧洲。其中美国份额高达69%，遥遥领先于其他国家；中国无人机由于性价比优势明显，占据约10%份额。2、发动机、飞控和有效载荷铸造技术壁垒，各类无人机对技术要求迥异发动机、飞控和有效载荷铸造无人机技术壁垒飞机应用领域包括民用和军用，民用飞机又分为公共飞机（客机）和通用飞机。无人机作为有人机的替代，主要有军用无人机和通用无人机（后面称为“民用无人机”）。完整的无人机系统包括：地面系统、飞机飞行系统、任务载荷和使用保障人员。其中有效载荷系统和飞机飞行系统最为重要。无人机系统涉及到的技术主要包括：发动机技术、飞行控制技术、有效载荷技术、通信技术和信息处理技术。其中，通信和信息处理相关技术较成熟，技术壁垒主要体现在发动机、飞控和有效载荷方面。军用、民用、微型无人机，不同需求决定各异核心技术壁垒按照机翼构造，无人机可分为固定翼、旋翼（直升机、多旋翼）及扑翼等。1）固定翼型无人机通过动力系统和机翼滑行实现起降和飞行，抗风能力较强，起飞方式有滑行、弹射、车载、火箭助推和飞机投放等，降落方式有滑行和伞降等。2）旋翼无人机能够定点起飞、降落，对起降场地条件要求不高，飞行通过无线电遥控或机载计算机实现程控。而固定翼无人机存在容易失速、无法空中悬停等问题，所以在民用和军用领域中对旋翼无人机需求非常大，特别是中大型旋翼无人机。3）扑翼无人机模仿鸟或昆虫翅膀，振动翅膀产生升力，一般作为微型飞行器。这是鉴于微型无人机在15 厘米时螺旋桨还可产生需要的效率，但7.62厘米以下就需要采用翅膀。而扑翼是一种可行办法，它可利用不稳定气流的空气动力学，及利用肌肉一样的驱动器代替电动机。但目前扑翼无人机相关技术还非常不成熟，几乎没有进入实用市场。故按照实用性，把无人机分为三类：1) 固定翼（fixed wing）无人机：全球鹰、捕食者无人机等都是固定翼飞机。顾名思义就是翅膀形状固定，靠流过机翼的风提供升力。动力系统包括桨和助推发动机。优点是三类飞行器里续航时间最长、飞行效率最高、载荷最大，缺点是起飞时必须要助跑，降落时必须要滑行，不能空中悬停。2) 无人直升机（helicopter）：特点是靠一个或者两个主旋翼提供升力。如只有一个主旋翼，还必须要有一个小尾翼抵消主旋翼产生的自旋力。为能往前后左右飞，主旋翼有极其复杂的机械结构，通过控制旋翼桨面的变化来调整升力的方向。动力系统包括发动机、整套复杂的桨调节系统、桨。优点是可垂直起降、空中悬停，但续航时间较中庸，载荷也较中庸。缺点是极其复杂的机械结构导致制造和后续维护费用高昂。3) 多旋翼（multi-rotor）无人机：四个或更多旋翼的直升机，也能垂直起降。机械结构非常简单，动力系统只需电机直接连桨。优点是机械简单，能垂直起降、空中悬停，缺点是续航时间相对最短，载荷也最小。综合应用领域和机翼特点，我们把无人机分为军用无人机、民用无人机和微型无人机：微型无人机指翼展1 米以下、有效载荷5kg 以下的无人机。有些六旋翼或八旋翼有效载重最大已提升到10kg（翼展也较大），可进行农业植保或遥感作业，但我们将这类无人机划分为民用无人机，这是因为这类大载重多旋翼无人机价格和固定翼无人机或无人直升机价格相近，相互替代性较强；相反，载重5kg 以下的多旋翼无人机，不仅可空中悬停、垂直起降，且价格仅几万元甚至最低时仅4000元左右，这是固定翼或直升机无法企及的高性价比（且如此体积小的固定翼或直升机制造难度很大）。也即，只有微型无人机才能占据这些低载重应用市场，所以划分出微型无人机类别十分重要。当前微型无人机主要以多旋翼航拍无人机为主（扑翼无人机技术尚未成熟）。军用、民用无人机指的是固定翼无人机、无人直升机或载荷在5kg 以上的多旋翼无人机。飞控技术要求高低排序：多旋翼直升机固定翼（微型军用民用）固定翼是自稳定系统，即飞上天、助推发动机稳定工作后，不需怎么控制就能自身抵抗气流的干扰保持稳定；飞行器姿态控制角度看，固定翼是完整驱动系统，任何姿态下可调整到任意姿态且保持住。直升机是不稳定系统，飞上天后如不施加控制，气流吹过就可能发生侧翻。但直升机也是完整驱动系统，可自由调整姿态，主要鉴于直升机的桨面不但可产生相对机身向上的推力，也可产生向下的推力。且直升机没有失速问题，何时都能调整姿态，可在天上自由运动。所以直升机虽不稳定、很难控制好，但姿态翻时完全可控制回到正常姿态。多旋翼是不稳定系统，也不是完整驱动系统（欠驱动系统）。它的桨只能产生相对机身向上的升力，不能产生相对向下的推力，所以它不稳定、很难控制好，飞行器侧翻后基本没办法控制回来，容易坠机。自稳定和驱动差异决定飞行控制难度。固定翼和直升机控制难度相对不高，其自动控制器相对容易研制，而多旋翼不稳定且欠驱动，其自动控制器性能要求极高。飞行器自动控制器通常需要惯性导航系统获取自身的姿态，但20世纪90年代前，惯性导航系统一般重达十几公斤。为把这么重放到多旋翼飞行器上，飞行器载荷必须很大，可不管是用油机还是电机做多旋翼飞行器的动力系统，都很难得到足够载荷，这使得多旋翼无人机很长一段时间内发展缓慢。直到2005年，仅几克重的MEMS（微机电系统）惯性导航系统技术才开始成熟，微型多旋翼无人机才开始进入快速发展期，也开始广泛应用于航拍。但由于还是较前沿的技术，飞行控制技术成为了微型无人机（多旋翼机）竞争的焦点，军用无人机由于对飞行器机动性要求高，飞控系统要求相对复杂，而民用无人机则不需要很高端的飞控系统。发动机性能要求排序：军用民用微型航空飞机对发动机的要求远高于汽车发动机，飞机代数的升级背后往往由发动机的升级支撑，一代发动机铸就一代战斗机（经历的四代战机背后就有四代发动机）。航空发动机主要包括活塞发动机和喷气发动机。而喷气发动机由分为涡喷、涡轴（提供轴动力，直升机）、涡桨（提供轴动力，低速大载重飞机）和涡扇发动机。从发动机推重比（推力和自身重量比重）、耗油量等角度考虑，活塞发动机劣于喷气发动机，而喷气发动机中，以涡扇发动机性能最好，这也符合发动机的发展历程。军用无人机高空、大载重、长航时、高机动特性，需高性能发动机。军用无人机性能要求很高，对发动机品质要求十分苛刻。美国的捕食者、全球鹰和X-47B等高端无人机用的都是原有人机的四代发动机改造而来，中国的CH-4、翔龙和利剑无人机用的都是俄罗斯的四代发动机（全文发动机代际划分采用俄罗斯分类）。民用无人机本质为“空中货车”，飞行载重为主要功能，低端发动机就可满足需求。中科院工程热物理所专家认为，航空活塞发动机或一代二代涡喷发动机就可完全满足民用无人机需求。而我国活塞发动机或中低端涡喷发动机相关技术已经很成熟，故民用无人机在推进动力方面不存在发展瓶颈。微型无人机的发动机多为电力驱动。由于微型多旋翼无人机体积小、载荷下，不适合安装体积大量重的内燃发动机，目前多使用电力发动机，使用锂电池，续航时间大多小于30分钟。而小型电力发动机技术也较成熟，需要突破的是电池蓄电技术（如增加电池能量密度、发展高效太阳能电池）。总结来说，只有军用无人机需要高代际（四代甚至未来的五代）高性能的发动机，这些高品质发动机是中国技术薄弱之处。有效载荷技术：军用、微型无人机要求高，民用低军用无人机高空、高速、高机动、长航时飞行，还要执行侦察、通信中继和精确武力打击等功能，这必然对其载荷技术有很高要求。微型多旋翼无人机体积小、载荷小，如要承载相对体积庞大的相机进行工作，必然对载荷的科学设计要求很高。相反，民用无人机只是充当“空中货车”，所以对其如何高效载荷要求并不特别高。二、军用无人机：未来15 年内迎来千亿级批量列装需求1、市场规模：静态27亿元，未来1020年军用无人机市场有望千亿级别据军用无人机功能，军事无人机可分为靶机、战术无人机、战略无人机和无人战斗机。目前中国无人机产值约为30 亿人民币，军用：民用=9：1据军机市场预测机构蒂尔集团报告，当前全球无人机市场规模约52 亿美元。而中国已成为无人机第二梯队，且正迎头赶上，全球最尖端的无人机类型中国都有配备。我们认为，中国无人机规模占比能够跟其经济实力匹配。2013 年中国GDP 占世界GDP12%。保守估计，我们认为中国无人机产值占世界无人机市场10%，即5 亿美元，简单以1:6 美元和人民币兑换比率计算，中国无人机当前产值已达30 亿人民币。按照英国简式防务周刊预测：和国际市场相似，军用和出口（出口基本是军用无人机）这2个市场是中国无人机行业最主要的两个市场，合计贡献行业90% 收入来源。即军用无人机和民用无人机产值=9:1。总结各方信息，我们预计中国当前军用无人机产值约27亿人民币，民用无人机产值约3亿人民币（中航科工第三研究院院长魏毅寅在接受瞭望周刊采访时也指出，中国当前民用无人机市场已有小几亿人民币。这与我们上述预测相符）。未来1020年军用无人机市场过千亿元无人战斗机：未来15年诞生3000亿市场，预计10年后批量列装据英国国际飞行杂志统计，2013年中国拥有作战飞机（战斗机、攻击机、轰炸机和战斗轰炸机）1453架，约占全球总量10%，排名第二（美国拥有2740架）；其中，中国拥有200架歼-10战斗机和272架歼-11和苏-27系列战斗机，三代机（全文战机按西方战机代际划分标准）总数为472架，占作战飞机32.5%。我们预计20152030年，几乎所有的一代、二代战机都将被三代、四代战机替换掉，逻辑如下：我国作战飞机在代际上落后美国1520年，当前美国的作战飞机基本都是三代或四代机，而我国列装的飞机中有1000架是二代或一代机，占比2/3。目前中国三代机设计基本成熟，已批量生产。2011年开始，四代原型机歼-20和歼-35相继实现首飞。随着我国军机设计和航空发动机技术水平的快速发展，我们判断，我国有望在2030年前达到甚至超过美国当前的空军水平。即2030年中国有望列装约2800架（美国2013年列装2740架）三代、四代作战飞机，20152030年间新列装2300架左右的三、四代战机，同时所有低代际战机均退役。无人战斗机更适合高代际机，未来15年估计装备1000架。由于无人战斗机相对有人战斗机价格优势显著，且更适合高端战机长航时和高机动（加速度常常会大于10g，人体承受极限约8g左右），世界各国把无人战斗机作为重点发展。据蒂尔集团信息，美军预计到2030前超90%作战飞机都是无人机。在我国保守估计未来15年无人机占全部战斗机将超40%，因此预计2015-2030年我国军用无人机新增约1000架。而我国“利剑”系列无人机的最低配置、性能可与美国X47B无人机相当，业内人士估计X47B售价约0.5亿美元，折合人民币约3亿元，因此据配置高低，利剑系列无人机售价将3-5亿人民币，按3亿元计算，未来13年，中国无人战斗机市场规模至少3000亿元。由于利剑是顶尖的四代机设计（美国X-47B也才在2011年首飞），批量生产预计在2023年后，即高端无人战斗机市场成熟进程较缓慢。战术、战略无人机：未来10年数量将达作战飞机数量的1/3，市场高达100亿元。据美国国防部信息，2012年美国军方装备的战术、战略无人机和无人战斗机达922架（除小体积、电力驱动的大乌鸦无人机），约达到其作战飞机数量（2013年2740架）的1/3。战略、战术无人机10年左右可批量列装。在这922架战略、战术无人机中，大概有3/4是在2000年之后才实现的首飞，即大部分战略、战术无人机能在10内实现批量列装。10 年列装周期+技术模仿+相对较低发动机要求，共促我国战略、战术无人机在未来510 年内占作战飞机数量1/3 规模。1）在我国，与美国捕食者（MQ-1）或收割者（MQ-9）性能相似的战术无人机有翼龙、WJ600 和CH-4 三种，其中翼龙无人机早在2007 年就已实现首飞，CH-4 在2011年也已实现首飞。按美军此类无人机的10 年列装周期，预计到2019年中国可大批量列装类“捕食者”高端无人机。2）由于美国相关战略、战术无人机已研发出来15 年左右，中国可借鉴相关经验，具有后发优势。3）区别与利剑无人机战斗机，战略战术无人机不需要最顶尖的四代发动机，国产相关发动机的批量生产难度也相对更小。按前面估算，2030 年中国作战飞机达2800 架，按照美国战略、战术无人机列装数量规律，则中国可能会列装各类战略、战术无人机1000 架左右。而据上表中各类无人机数量和价格，922 架无人机平均每架214 万美元，但随着时间推移，高性能高造价的战略、战术无人机占比将更高（比如5000 万美元造价的全球鹰）。综合考虑中国制造的成本优势和通货膨胀，我们假定中国每架平均成本180万美元，即平均约1000万/架，则未来1015年，中国战略、战术无人机市场空间高达100亿元。靶机：为耗材，市场广阔，小型涡喷靶机快速提高市场占比靶机属于无人机一种，利用遥控或者预先设定好的飞行路径与模式，在军事演习或武器试射时模拟敌军航机或来袭导弹，为各类型火炮或是导弹系统提供假想的目标与射击的机会，从而对火炮或导弹等放空武器进行鉴定、训练和改进。小型涡喷靶机正成为主流。我国早期靶机是活塞发动机为动力输出的低速靶机，随着武器的发展，这些属于20 世纪的老式靶机已无法胜任高速，高机动性等针对新型武器的技术要求，靶机急需改进。2012 年珠海航展，中航工业展出涡轮喷气发动机动力的“蓝狐”靶机，是我国首款涡喷动力的小型靶机，性能达到国际先进水平。预计这类以涡喷发动机为动力的小型靶机将逐渐占据我国的靶机市场。此外，还有一类靶机是经过靶机改造的退役战机。退役军机改装后的靶机是最接近一般军用机的型态，提供与真实环境非常接近的模拟环境，且这些靶机因为内部空间较大，足以负担较多复杂的电子设备，也可进行较为复杂的模拟，譬如多机编队。但这类靶机取决于战机的退役规模，成本也高。靶机为耗材，市场空间广阔。中科院工程热物理所专家介绍，靶机属于耗材，空军、二炮和陆军航空等每年训练消耗量都很大，同时像沙特等国外贸出口需求也不小。且蓝狐这种高性能涡喷靶机单价可达150万元，总市场规模很大。军用出口：高性价比支撑出口稳定增长高性价比持续支撑出口稳定增长。与美国、以色列相比，我国军备产品价格低，性能不差，性价比高。和我国其他军事装备一样，国产无人机也将会是同类产品价格更低。需要无人机进口的国家往往是经济实力一般，或想通过无人机来降低国防预算，所以相对低廉的价格是我国无人机出口国际市场最大优势。中国无人机产品已经开始出口国外，中国无人机生产商面对的是国内国外两个市场。近些年高性价比及需求匹配，陆续有国家从我国进口无人机，同时越来越多国家表示对中国无人机很感兴趣。预计随着我国无人机产业的发展，伴随着不同种功能和类型的无人机推出，及无人机系统技术的进一步发展，国际市场会更加青睐我国无人机。2004 年，航天科技十一院彩虹系列无人机开创了国产无人机批量出口先河。2010 年前后，国内无人机生产商所签出口协议陆续进入批量交付阶段，国际市场开始成为近年引领国内无人机行业快速增长的引擎力量。陆续有中航工业成飞、航天科技十一院等企业成功将所产无人机销往海外。此外，中航工业贵航、沈飞所等单位无人机产品已取得或正在申请出口许可证，中国的无人机已开始在世界无人机市场上呈现集团优势。目前我国无人机年出口交付量已占全球无人机军贸市场近10%份额。预计未来我国军用出口将稳定增长。2、产业链和竞争分析：高端作战无人机首需突破发动机制约，靶机看好高性价比民企制造我们把翼龙、CH-4、翔龙、利剑等战术、战略无人机和无人战斗机归类高端作战无人机，因为这些无人机要实现预定性能需配备三代或四代航空发动机（当然有些低端相关无人机配备涡喷或活塞发动机即可，但这不是现代军事的主流发展方向）。靶机方面，当前我国最先进的“蓝狐”靶机使用涡喷发动机就可满足需求，而我国中小型涡喷发动机相关技术已很成熟，所以靶机更看重靶机结构设计和成本控制。综上，我们把军用无人机划分为：高端作战无人机和靶机。军方或高校相关单位垄断高端作战无人机研发和制造市场。当前，我国无人机研究经费主要来自于国家资金投入，研制工作以北航、南航和西北工业大学为主导，总参第60 研究所、中国航天科工集团、中国航天科技集团公司、中国航空工业集团公司下属的贵州航空工业有限公司、成都飞机设计研究所、沈阳飞机设计研究所、西安爱生科技集团公司等研究所和单位积极参与研发工作。未来5-10 年后这些高端作战无人机研发单位下属的制造企业有望分享批量列装市场。高端作战无人机量产需等510 年，发动机零部件未来13 年率先突破航空发动机成我国航空紧箍咒。按前面逻辑，CH-4 和翔龙等战术、战略无人机能在2019年左右实现批量列装，而利剑等隐形无人战斗机则需2023 年左右才能实现批量列装。510年的列装周期，是高端军用机设计方案的成熟化和批量生产性能稳定测试所必须的。但对中国而言，发动机技术的落后是相对美国、俄罗斯特有的难题。像翼龙、翔龙、CH-4、利剑等高端战机都使用的是俄罗斯的三代或四代航空发动机。据中科院工厂热物理所专家介绍，目前中国航空发动机以二代为主，三代尚未成熟，四代还处于研制阶段。而上述高端作战无人机均需要性能优良的三代、四代航空发动机。材料落后是我国航空发动机“短板”。我国军方早就认识到航空发动机落后难题，通过仿制和自主研发双路径，21 世纪以来，陆续一批国产三代或四代航空发动机被研制出来：2002 年以来，WP14（2002 年，昆山发动机）、WS9（2003 年，秦岭涡扇发动机）、WS（2007年，太行发动）、WS13（天山发动机）WS15（2011 年，四代发动机，峨眉发动机）等系列三代、四代航空发动机通过定型审核。但2011 年以来相继研制成功的高端无人作战飞机都选择配备俄罗斯发动机，这是因为中国研制的三代、四代航空发动机虽然性能指标与美国和俄罗斯等国发动机已相近，其寿命、质量稳定性却相距甚远，叶片使用寿命很短，有的甚至运行一两百小时左右就会发生叶片断裂。有缺陷或冷却不充分的涡轮单晶叶片会使得发动机寿命大打折扣，这是因为一台典型的涡喷发动机大概需要500 片叶片，总体稳定性成指数递减。综上，高性能的单晶叶片（当前性能最好的航空发动机叶片）是中国高端航空发动机实现量产的关键。“两机专项”加速发动机材料制作商盈利业绩爆发。面对我国航空发动机长期落后的局面，预计我国即将披露“两机专项” 计划（国家航空发动机和燃气轮机科技重大专项）投资规模有望达1000 亿元，其拉动的社会投资可达3000 亿元。作为我国航空业率先需要解决的难题，该计划将直接利好航空发动机叶片制造商，预计未来13 年业绩可放量。重点推荐炼石有色。我国目前生产航空发动机叶片的主要有5 家企业，包括航材院（621所）、中科院金属所、钢研高纳、无锡永瀚和炼石有色，其中钢研高纳和炼石有色是上市公司。炼石有色在含铼高温单晶叶片上将具备独有优势。公司之前主营钼矿采选，其钼矿中伴生稀有金属铼储量176 吨，占全球探明铼储量7%以上；目前公司聘请GE（四大航空发动机整机巨头之一）供应链专家，拟建设一条80 吨/年含铼高温合金生产线和一条55,000 片/年航空发动机涡轮单晶叶片生产线，明后年投产后将迅速占领国内外单晶叶片供应市场。当前日本石川岛播磨重工垄断亚洲涡轮叶片供应，每月产量55000 片，加权平均价约人民币5 万元/片。而炼石有色有望生产出同质量的叶片，价格仅为1.8 万元/片。靶机看好军民共参与，民企成本优势更佳靶机为耗材，市场稳定。小型涡喷靶机正成为主流，而目前市场上此类靶机主要是2012年洪都航空在珠海航展上展出的“蓝狐”靶机。但事实上，靶机是相对技术门槛最低的一种军用无人机，其当前最先进的小型涡喷发动机技术在我国军方也已非常成熟。我们认为，非军方企业有望进入靶机领域，凭借更优秀的成本控制能力赢得市场。看好山东矿机发展军用靶机潜力。山东矿机是我国煤炭机械制造业骨干企业，企业规模、市占率、产品技术水平均处于行业领先地位，2013年营收14.5 亿元，归母净利润4582 万元。2013 年3 月公司开始涉足无人机领域。我们认为，山东矿机是最有可能进入军方靶机供应的民营上市公司，原因有四个：1）合作方珠海星宇已自主研发多款系列无人机飞行平台，总经理张涪生任国家航模队F1主教练十年，是我国第一架军用靶机设计者之一，即山东矿机合作方为具备丰富的靶机研发生产能力；2）2014年8月研发成功的机型具有留空时间长、有效载荷大及突出的短距起降性能，如果仅为民用，不需要如此高性能；3）和中国科学院工程热物理研究所合作研制的发动机正是当前先进靶机所需的涡喷发动机；4）公司2013年3月公告称，其合作研制的无人机和发动机有广泛的军事用途。三、民用无人机：未来510年迎来产业化浪潮1、市场规模：农业400亿+电力巡检10亿+油气管道18亿+警用60亿+其他百亿量级民用无人机下游应用行业广泛，包括农业植保、电力巡检、油气管道巡检、森林防火、公安执法&反恐维稳、地质勘探和海洋遥感等，预计潜在市场规模远超军用无人机市场。农业植保无人机：远胜人工植保，政策渐成熟催生年均400 亿市场市场政策环境逐渐成熟。农业植保无人机指用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人机由飞行平台（固定翼、单旋翼、多旋翼）、GPS 飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或GPS 飞控实现喷洒作业，可喷洒药剂、种子、粉剂等。2013 年农业部出台关于加快推进现代植物保护体系建设的意见，提出鼓励有条件地区发展无人机防治病虫害。山东、河南省农业厅和省财政厅拨付专款，或为地方植保站直接购置农用无人机，或为农用无人机提供购机补贴。无人机农业植保市场政策环境在未来35 年或迎来成熟。高效率+规避农药中毒，促植保无人机替代人工作业。中国作为农业大国，拥有18 亿亩基本农田，每年需大量的农业植保作业，而我国每年农药中毒人数有10 万之众，致死率约20%。农药残留和污染造成的病死人数至今尚无官方统计，若统计在内，人数料将大幅上升。所以人工喷洒农药对作业人员的危害性很大且效率低下。相反，植保无人机作业高度低，飘移少，旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性，防治效果高，可远距离遥控操作，喷洒作业人员避免了接近农药的危险，喷洒作业安全。另外，一架载荷8-10 公斤农药的小型无人机每分钟就可完成1 亩的喷洒作业，效率极高。当前美国、日本等国家已广泛使用无人机进行植保，在我国随着农业植保无人机技术的进一步成熟，性能将进一步提高且成本下降，预计人工替代动力更强。年市场空间或高达约400 亿。当前农业植保无人机分油动和电动两类，作为完全替代品，其性价比应基本相同，我们使用油动植保无人机估算市场空间：我国有18 亿亩基本农田，据下表数据，全国每年需3亿小时左右的无人机作业，假设仅1/20农田使用无人机作业，则每年需要1500万小时的作业，油动无人机寿命约400小时，若每年工作200小时，则每年需7.5万台无人机进行农业作业。假设每台无人机价格50万，则年需求市场高达375亿元。预计未来1020年，无人机植保比重将持续替代，市场规模将持续膨胀。电力巡检：实践探索+政策出台，2015 年有望开启10 亿市场电力巡检无人机分为固定翼和旋翼，效率明显高于人工巡检。无人机电力巡检指用无人机携带摄像头、红外线传感器等设备，检查高效输电线是否有接触不良、漏电、过热或存在树障、大型机械施工等外力破坏隐患。电力巡检无人机分为固定翼（手抛式）和旋翼（多旋翼或直升机）两种，由于只需携带小重量传感设备，通常体积小（所以后文介绍的微型多旋翼航拍无人机就可用于电力巡检）。相对于传统人工巡检，电力巡检效率高且安全。据媒体报道，冀北电力修检分公司某检修点，需2 个员工花一天时间巡检方圆20 公里线路，排查5-6 个隐患点，而使用无人机巡检后，2 小时就能高质量完成巡检工作。电网龙头开始试水无人机巡检，政策空白成拦路虎。电力巡检是我国最有现实成长机会的无人机民用领域之一。当前我国高压输电线路已约50 万公里，人工线路巡检占据电网公司很大比例运营成本。2013 年3 月，我国大陆两家电网公司之一-国家电网公司运检部出台了关于输电线路直升机、无人机和人工协同巡检模式试点工作方案的文件，明确圈定包括湖北、山东、浙江等10 个省份检修公司作为试点单位，利用23 年时间开展输电线路新型巡检模式规范化应用试点工作，到2015 年，国网公司系统将全面推广直升机、无人机和人工巡检相互协同的输电线路新型巡检模式。据第二届全国输配电技术协作网年会暨2013 输配电技术创新与应用交流会信息，截至2013 年年底，国家电网公司共有15 家下属单位配置各型无人机41 架用于巡检，其中旋翼无人机32 架，固定翼无人机9 架。目前大规模推广的风险在于无人机电力巡检相关的政策法规还处于空白状态。行业标准+政策出台，2015 年或迎来节点，年均10 亿无人机巡检市场正在诞生。2014年6 月底，中国电力企业联合会标准化中心发布名为架空输电线路无人机巡检作业技术导则的电力行业标准草案，公开征求意见。目前标准化中心正整理收到的修改意见与建议，预计将在今年11 月组织专家进行会审，若进展顺利，按计划能够在2015 年3 月左右正式出台，将成为我国输电线路运维领域首份关于无人机应用作业的行业标准。可看到，中国电网的无人机巡检计划在2015 年放量推广，电力联合会的无人机行业标准也预计在2015 年正式出台，我们认为，2015 年中国实现电力巡检应用和相关政策标准双喜，无人机电力巡检迎来元年。我国共拥有2,856个县级行政区划单位，平均一个县有179 公里的高压输电线，高压线至少半个月需要仔细巡检一次，即每年25 次，则每个县年巡检长度为4,500 公里。预计无人机一小时巡检10 公里，则每各县每年需450 小时左右的无人机，单机年飞行时间按200小时计算，则每个县需要2.25 架无人机，全国需要6,426 架。按每架15 万人民币计算（电力巡检无人机多为小型电力驱动无人机，寿命12 年），则年市场空间约9.6 亿元。油气管道巡检：年均燃油动力无人机需求高达18 亿元据2013中国国际管道大会高峰论坛信息，2013 年我国油气管道总长达10万公里。且随着2014 年中俄4,000亿天然气供货合同的签订，我国油气管道长度预计未来几年仍将保持高速增长。按电力巡检的计算方法，预计油气管道巡检无人机约为电力巡检无人机的1/5，即1,200 台。但区别与电力巡检无人机，由于我国油气管道线路漫长,常常需要穿越沼泽、沙漠、山岭和森林等复杂区域，需要无人机具备长航时特性，这意味着只能使用燃油无人机进行巡检，若以单机150 万元计算，则年均市场高达18 亿元。公安执法&反恐维稳：无人机组合完成任务，市场空间60 亿元小载荷微型多旋翼至大载荷固定翼警用无人机均能派上用场。面对近年来日益严峻的治安执法、防恐维稳形势，加强公安系统的快速反应能力、提高装备质量迫在眉睫。三类无人机均能提高公安执法能力：1）微型多旋翼警用无人机，在住宅小区、复杂环境甚至楼宇房间内，随时起降，隐蔽侦查取证，定点视频监控，可便于刑事案件取证；2）物资投放和武器发射警用无人机，实现用遥控机械手远程抓取和运送设备物资，在复杂地形条件下用缓降降落伞投放物品，在实战需要时还可投射非致命性武器，如烟幕弹，催泪弹等，可执行救援、防恐等任务；3）长航时固定翼无人机，续航能力强，飞行距离远，可对方圆几十公里直径范围的地区进行巡逻监控，用于警用地理信息采集。由于我国治安管理按行政区域划分，用行政区域估算警用无人机市场空间：我国有2856个县级行政区划单位，每县级单位都有公安局。由于侦察和物资投送无人机是一个无人机组合中必须的，按每个县级公安局平均配备一个无人机组合（至少2 架）测算，潜在需求量约为6,000 架，按平均一架100 万计算，市场空间约60 亿元。除上述领域外，无人机在气象、地质勘探、森林防火、海洋遥感等众多领域均有巨大的应用潜力，这类领域总市场空间预计在百亿级别。2、产业链和竞争分析：拥有无人机相关优质资产转型企业持续将贡献研发、业绩惊喜2013 年以来，上市公司布局民用无人机浪潮初起。A 股从事无人机相关业务的上市公司没有一家是原本就以无人机为主业，几乎都是在去年或今年通过收购相关资产或与研究所合作进入无人机市场。目前我国低空飞行政策还处于空白，民用无人机使用如何融入民航空域管理体系、如何进行适航取证管理均没有相关法律法规或行业标准。这些上市公司花巨资进场都是出于战略布局的考虑。但未来几年，低空飞行管理政策出台和行业标准建立是大势所趋，民用无人机也即将迎来产业化浪潮。我们预测，民用无人机行业的发展将分为两个阶段：1）未来12 年，一批上市公司将通过并购或合作携无人机相关资产布局民用无人机整机或配套系统市场；2）未来210 年，资源能力领先企业将首先积累行业应用经验，频繁释放产品研发和市场销售红利。阶段一：整机制造携无人机系统设计+发动机技术入场，产业链配件开始发酵携无人机系统+航空发动机资产布局民用无人机整机市场。2013 年以来入场民用无人机市场的企业基本都是整机制造，且模式都是同时购置上述两项资产。我们认为，这是民企进军民用无人机市场最合理的方式，原因是：1）无人机整机设计之前一直被军方或高校研究院控制，要短时间投产无人机，必须通过购买或合作方式取得相关技术资产；2）民用无人机虽然用较低端的活塞发动机或涡喷发动机就可满足需求，但航空发动机相对汽车等发动机技术难度还是大很多，且民用企业基本没有航空发动机制造经验，所以必须与相关研究所或军企合作。佳讯飞鸿、宗申动力率先布局整机配套系统和零部件。随着入场整机制造的企业增多和整机销售快速攀升，预计未来12年将会有一批上市企业通过类似方式入场民用无人机零部件或配套系统领域，整个民用无人机产业链将逐步形成。目前最先入场整机零部件或配套系统的企业是佳讯飞鸿和宗申动力。阶段二：研发生产进度亮点频现，领头企业积累应用经验领先企业优先获得行业应用经验。目前所有转型的上市公司都没有民用无人机行业应用经验（其合作方大多为研究所，也没有具体无人机应用经验）。未来12 年，率先入场且拥有优质无人机制造资产的整机制造企业将更早进入无人机应用市场，积累与农业植保、电力巡检、油气管道巡检、公安执法等一系列具体应用经验，从而在后续开发出更贴近实际的民用无人机。如通裕重工已获得首批农业植保无人机订单，在后续植保无人机研发中会率先拥有用户使用反馈信息。看好领先企业研发生产亮点频现。1）领先企业拥有优质无人机资源，后续深度开发动能强劲；2）率先打开应用市场反过来促进公司获得资本市场认可，利于进一步筹集资金加速发展，同时，行业应用经验也不断积累。优质的领先企业有望持续良性发展，未来28年，预计这类领先企业不断贡献研发和市场业绩惊喜。四、微型无人机：广阔航拍市场快速打开，物流仍处概念期 1、行业发展历程：Phantom 引爆航拍，应用市场正迅速打开轻量MEMS惯性导航系统的出现催生多旋翼无人机进入可实用阶段。多旋翼飞机是不稳定系统且不能完整驱动，所以需要高性能的飞行控制系统才能实现无人化。但直到20 世纪90 年代所需的惯性导航系统还重达十几公斤，而多旋翼机载重极小，这使得实用的多旋翼无人机不能被研发出来。随着仅仅几克重的MEMS 惯性导航系统在90 年代末被研制出来，到2005 年左右，真正稳定的多旋翼无人机开始出现在人们视野中，并很快引发多旋翼无人机的研究和使用开发浪潮。AR.Drone 无人机首次试水商业应用。2010 年1 月25 日AR.无人机在拉斯维加斯举行的消费电子产品展上首次公开亮相，引发巨大轰动。其是一款由法国Parrot公司开发研制、外形似飞碟的微型无人机， AR 表示“扩增实境”(AugmentedReality)，Parrot 计划将电脑游戏同街景结合起来，充分利用这款新产品的性能。该无人机小巧灵便，用iphone 手机软件即可进行操作。但该款无人机未能如期打开实用市场，更多只是被当做玩具。2013 年，DJI Phantom+GroPro 引爆无人机航拍市场。2010 年AR.Drone 的成功开始让大疆创新科技有限公司开始研发四旋翼飞行器产品。2012 年DJI 相继推出风火轮系列四旋翼机架、悟空四旋翼飞控和S800 六旋翼飞行器。但和AR.无人机一样，这些产品都仅仅被市场定义为一种好玩的玩具。2013 年1 月，DJIPhantom推出四旋翼飞行器市场的形势发生了巨大变化。Phantom 造型优美，且 AR.Drone 一样控制简便，新手学习半小时左右就可自由飞行。Phantom 尺寸比AR.Drone 大得多，抗风性更好，还具有内置GPS 导航功能，可在户外很大的范围内飞行。更重要的是，当时利用GoPro 运动相机拍摄极限运动已成为欧美国家的时尚，而Phantom 提供了挂载GoPro 的连接架，让用GoPro 相机的人们有了从天空向下的拍摄视角。特别与传统的飞机和直升机航拍不同，多旋翼系统小巧灵活，能让拍摄者自由地控制角度和距离。也可称，Phantom+GroPro 重新定义了航拍，就如同iphone 重新定义了智能手机。随着大疆创新的成功，国内像零度智控、天途、哈博森等掌握多旋翼整机设计和导航飞控技术的高科技公司也纷纷推出类Phantom航拍无人机，2014年第二届中国无人机大会暨展览上，几十家小型高科技公司展示了自主研发的微型多旋翼无人机，这些无人机机体设、续航时间、载荷、成本大同小异，这意味着微型无人机市场参与者急剧增加，微型无人机市场正迅速打开。2、市场规模：广阔航拍市场快速打开，物流仍处概念期微型无人机下游市场有飞行玩具、航拍、物流和电力巡检等多旋翼无人机有四旋翼、六旋翼和八旋翼等几种，有效载荷从小于1kg到最大10kg左右，需要领域也从航空玩具、航拍到电力巡检、物流、遥感、公安执法&反恐维稳和农业植保。随着载荷的提高，飞机功能和复杂性提高，售价从几千元到高达100万元级别。前面我们已指出，大载重多旋翼无人机（载重10kg左右）跟无人直升机或固定翼无人机是近似替代品。所以，我们这里基本只考虑载重在5kg以下的多旋翼无人机市场，即微型无人机市场。当前，微型无人机主要的下游应用包括：飞行玩具、航拍、物流和电力巡检等。飞行玩具、航拍、电力巡检市场快速打开，物流仍处概念期价低好玩的多旋翼航模将快速抢占航模市场份额超低载荷多旋翼飞机最早进入飞行玩具市场。AR.无人机在2010 年1 月推出市场，飞机重量仅300g，虽引起轰动，但市场只是将其定义为一款好玩的飞行玩具。所以说多旋翼无人机最早是作为飞行玩具进入商业市场。近年来，国内外一些航模企业迅速推出超低载荷玩具，这些超小多旋翼飞机结构简单，大多无法进