【正文】 無人機(jī)行業(yè)深度報告 一、無人機(jī)行業(yè)：未來 10~20 年將進(jìn)入黃金發(fā)展軌道 無人機(jī)是未來航空之星，新技術(shù)裝備掀起的新一輪革命 無人機(jī)性能優(yōu)越，航空裝備發(fā)展進(jìn)入全新轉(zhuǎn)型期 無人機(jī)（ UAV， unmanned aerial vehicle），即無人駕駛飛機(jī)，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。無人機(jī)沒有駕駛艙，但安裝有自動駕駛儀、程序控制裝置等設(shè)備。地面、艦艇或母機(jī)遙控站人員通過雷達(dá)等設(shè)備，對其進(jìn)行跟蹤、定位、遙控、遙測和數(shù)字傳輸 。 無人機(jī)相對有人機(jī)擁有不受載人限制、尺寸小、成本低等一系列優(yōu)點。世界武器資深專家斯蒂芬澤羅格認(rèn)為，當(dāng)前航空裝備發(fā)展面臨著一個全新的轉(zhuǎn)型期，傳統(tǒng)有人作戰(zhàn)飛機(jī)注定會走進(jìn)歷史，未來屬于裝備有靈敏偵察設(shè)備和精確武器的無人機(jī)系統(tǒng)，這一趨勢就如 100 年前飛機(jī)、坦克等新技術(shù)裝備掀起的機(jī)械化戰(zhàn)爭革命一樣。 無人機(jī)近百年緩慢發(fā)展，未來 10~20 年將進(jìn)入黃金增長期 無人機(jī)近百年發(fā)展緩慢 靶機(jī)起步，奠定基礎(chǔ)。 世界上第一架無人機(jī) 1917 年誕生于美國，斯佩里等人在軍方支持下，將一架有人駕駛飛機(jī)改裝成無人機(jī)并進(jìn)行試飛，雖然當(dāng)年實驗都失敗，但取得的經(jīng)驗和資料為 16 年后第一架無人靶機(jī)的研制成功奠定了基礎(chǔ)； 20 世紀(jì) 30 年代歐洲一些軍事強(qiáng)國在空軍致勝理論的基礎(chǔ)上，大力發(fā)展無人駕駛作戰(zhàn)飛 機(jī)； 1933 年英國在吸取斯佩里等人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，成功研制出著名的“蜂后”靶機(jī)，隨即投入批量生產(chǎn)。隨著英國靶機(jī)的投入使用，無人機(jī)作為靶機(jī)開始被人們認(rèn)識和發(fā)展；二戰(zhàn)結(jié)束前后陸續(xù)有 30 多家公司投入無人機(jī)研制，較有名的包括全球生產(chǎn)最多的“火蜂”系列靶機(jī)、“石雞”系列靶機(jī)、 CT20和 CT22 靶機(jī)。 初步參戰(zhàn)，嶄露頭角。 二戰(zhàn)后各國開始嘗試在靶機(jī)上安裝一些傳感裝置，使其具有戰(zhàn)場偵測、目標(biāo)探測能力，并開始應(yīng)用于實戰(zhàn)。 20 世紀(jì) 6070 年代的越南戰(zhàn)爭、 7080 年代的中東戰(zhàn)爭時無人機(jī)開始在戰(zhàn)場上嶄露頭角，也促使無 人機(jī)性能和技術(shù)進(jìn)一步拓展。越南戰(zhàn)爭中瑞安公司的“火蜂” 147D 表現(xiàn)出色，先后出動 3400 多架次，獲取情報占當(dāng)時總情報量 80%，而墜毀率僅 16%。但越戰(zhàn)后美國并沒進(jìn)一步發(fā)展無人機(jī)，無人機(jī)技術(shù)發(fā)展又一次放緩。直到中東戰(zhàn)爭以色列通過綜合使用偵察、誘餌和電子干擾等多種無人機(jī)與有人作戰(zhàn)機(jī)配合使用，使敘利亞各種防空武器系統(tǒng)遭到毀滅性打擊，在戰(zhàn)爭初期就消滅了敘軍 80%精銳武裝，最取得了戰(zhàn)爭勝利。以色列成功運(yùn)用無人機(jī)的經(jīng)驗使得無人機(jī)聲名鵲起，進(jìn)入了迅速崛起階段。 戰(zhàn)場牽引，迅速崛起。 20 世紀(jì) 80 年代以來，各國軍方深 刻認(rèn)識到利用無人機(jī)在戰(zhàn)時執(zhí)行偵察、干擾、欺騙和電子支援等任務(wù)非常有效，不僅可降低人員損失的風(fēng)險，且作戰(zhàn)成本比有人駕駛飛機(jī)低很多。 20 世紀(jì) 90 年代后，海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗反恐戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭、阿以沖突這些局部戰(zhàn)爭，又給無人機(jī)提供了進(jìn)一步展示其作戰(zhàn)能力的舞臺。在面向現(xiàn)代和未來戰(zhàn)場作戰(zhàn)需求的牽引下，無人機(jī)進(jìn)入快速發(fā)展階段，出現(xiàn)了“捕食者”、“獵人”、“先鋒”、“全球鷹”等著名機(jī)型，各國在無人機(jī)研制和投入方面的支出也越來越大。以美國為例，美國專家認(rèn)為到 2025 年美軍 90%戰(zhàn)機(jī)將是無人機(jī)。 逐漸運(yùn)用到非 軍事領(lǐng)域。 無人機(jī)相關(guān)技術(shù)不斷成熟，成本也快速下降，民用市場開始發(fā)酵。應(yīng)用領(lǐng)域包括航拍、農(nóng)用植保、地質(zhì)勘探、電力巡檢、油氣管路巡查、高速公路事故管理、森林防火巡查、污染環(huán)境勘察、反恐維穩(wěn)、公安執(zhí)法、應(yīng)急救援與救護(hù)、搶險救災(zāi)、海岸線巡查等。 無人機(jī)未來 10~20 年即將進(jìn)入黃金發(fā)展軌道 隨著無人機(jī)導(dǎo)航飛行控制和發(fā)動機(jī)技術(shù)的快速提升，無人機(jī)性能越來越優(yōu)越，對有人機(jī)的替代動力越來越強(qiáng)。軍機(jī)市場預(yù)測機(jī)構(gòu)蒂爾集團(tuán)在 2020 年無人系統(tǒng)國際協(xié)會（ AUVSI）會議上公布最新全球預(yù)測：未來 10 年全球無人機(jī)花費(fèi)將翻番，由 2020 年 52 億美元增至 2023 年 116 億美元，總規(guī)模達(dá) 840 億元，年均復(fù)合增長 %。其中，無人航空系統(tǒng)研發(fā)投入將從 2020 年 19 億美元增至 2023 年 40 億美元，采辦費(fèi)用從 33 億美元增至 76 億美元。 我們認(rèn)為，蒂爾集團(tuán)的預(yù)測基本忽略了民用無人機(jī)的發(fā)展?jié)摿?，推測其預(yù)測以國防開支增速為基礎(chǔ)，再添加替代有人機(jī)進(jìn)行增速調(diào)節(jié)。觀察全球前兩大經(jīng)濟(jì)體： 2020~2020 年美國 GDP 由 萬億美元增至 萬億美元， CAGR 為 %，軍費(fèi)開支 2020 年 6258 億美元，占 GDP 比重 4%；中國同期 GDP 由 萬億人民幣增至 萬億人民幣， CAGR 達(dá) 15%， 2020 年軍費(fèi)開支 7411 億人民幣，占GDP 比重 %。中美兩國 GDP 總和復(fù)合增速為 %，占世界 GDP32%（中國 12%，美國 20%），而蒂爾集團(tuán)預(yù)測未來 10年無人機(jī)增速為 %，預(yù)測增速基本與全球軍費(fèi)增速相同，低估了民用市場的發(fā)展?jié)摿Α? 民用無人機(jī)需求廣泛且經(jīng)常性，潛在市場規(guī)模巨大，打破行業(yè)天花板。軍用無人機(jī)投入的增長受到軍費(fèi)支出的制約，而軍費(fèi)支出的增長又由經(jīng)濟(jì)增長和軍費(fèi)支出比例決定，所以軍用無人機(jī)除對有人機(jī)替代外，無法出現(xiàn)放量增長空間。而民用無人機(jī)需求領(lǐng)域廣泛（如農(nóng)用植保、森林防火、電力巡檢、石油管道巡檢、防恐救災(zāi)、地質(zhì)勘探和海洋遙感），且?guī)缀趺總€領(lǐng)域的需求都是經(jīng)常性，潛在市場空間極大。 據(jù) 2020 中國無人機(jī)系統(tǒng)峰會數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前全球民用無人機(jī)市場空間達(dá)1000 億美元，中國 GDP 占世界比重 12%（占比在不斷上升），簡 單地按 12%比重測算，中國民用無人機(jī)潛在市場空間超 100 億美元，而當(dāng)前我國民用無人機(jī)市場僅幾億人民幣，增長潛力巨大。 全球競爭格局：美、歐、以色列第一梯隊，中國迎頭趕上 無人機(jī)作為軍機(jī)未來發(fā)展方向，各國都很重視其研發(fā)的投入。但由于技術(shù)基礎(chǔ)和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的不同，全球無人機(jī)發(fā)展情況并不均衡。目前世界無人機(jī)技術(shù)最為先進(jìn)的是美國、以色列和歐洲，處于第一梯隊；而中國、俄羅斯等處于第二梯隊。近 10 年中國相繼研發(fā)出各款尖端無人機(jī)，目前已擁有美國所有類型的尖端無人機(jī)，追趕勢頭強(qiáng)勁。 技術(shù)水平?jīng)Q定市場份額，從全球各國無人機(jī)制 造商的市場份額來看，世界無人機(jī)的主要制造商集中在美國，以色列和歐洲。其中美國份額高達(dá) 69%，遙遙領(lǐng)先于其他國家；中國無人機(jī)由于性價比優(yōu)勢明顯，占據(jù)約 10%份額。 發(fā)動機(jī)、飛控和有效載荷鑄造技術(shù)壁壘，各類無人機(jī)對技術(shù)要求迥異 發(fā)動機(jī)、飛控和有效載荷鑄造無人機(jī)技術(shù)壁壘 飛機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域包括民用和軍用，民用飛機(jī)又分為公共飛機(jī)（客機(jī)） 和通用飛機(jī)。無人機(jī)作為有人機(jī)的替代，主要有軍用無人機(jī)和通用無人機(jī)（后面稱為“民用無人機(jī)”）。 完整的無人機(jī)系統(tǒng)包括：地面系統(tǒng)、飛機(jī)飛行系統(tǒng)、任務(wù)載荷和使用保障人員。其中有效載荷系統(tǒng)和飛機(jī)飛行系統(tǒng)最為重要。 無人機(jī)系統(tǒng)涉及到的技術(shù)主要包括：發(fā)動機(jī)技術(shù)、飛行控制技術(shù)、有效載荷技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)。其中，通信和信息處理相關(guān)技術(shù)較 成熟，技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在發(fā)動機(jī)、飛控和有效載荷方面。 軍用、民用、微型無人機(jī)，不同需求決定各異核心技術(shù)壁壘 按照機(jī)翼構(gòu)造，無人機(jī)可分為固定翼、旋翼（直升機(jī)、多旋翼）及撲 翼等。1）固定翼型無人機(jī)通過動力系統(tǒng)和機(jī)翼滑行實現(xiàn)起降和飛行，抗風(fēng)能力較強(qiáng)，起飛方式有滑行、彈射、車載、火箭助推和飛機(jī)投放等，降落方式有滑行和傘降等。 2）旋翼無人機(jī)能夠定點起飛、降落，對起降場地條件要求不高，飛行通過無線電遙控或機(jī)載計算機(jī)實現(xiàn)程控。而固定翼無人機(jī)存在容易失速、無法空中懸停等問題，所以在民用和軍用領(lǐng)域中對旋翼無人機(jī)需求非常大，特別是中大型旋翼無人機(jī)。 3）撲翼無人機(jī)模仿鳥或昆蟲翅膀，振動翅膀產(chǎn)生升力，一般作為微型飛行器。這是鑒于微型無人機(jī)在 15 厘米時螺旋槳還可產(chǎn)生需要的效率，但 厘米以下 就需要采用翅膀。而撲翼是一種可行辦法，它可利用不穩(wěn)定氣流的空氣動力學(xué)，及利用肌肉一樣的驅(qū)動器代替電動機(jī)。但目前撲翼無人機(jī)相關(guān)技術(shù)還非常不成熟，幾乎沒有進(jìn)入實用市場。 故按照實用性，把無人機(jī)分為三類： 1) 固定翼（ fixed wing）無人機(jī)： 全球鷹、捕食者無人機(jī)等都是固定翼飛機(jī)。顧名思義就是翅膀形狀固定，靠流過機(jī)翼的風(fēng)提供升力。動力系統(tǒng)包括槳和助推發(fā)動機(jī)。優(yōu)點是三類飛行器里續(xù)航時間最長、飛行效率最高、載荷最大，缺點是起飛時必須要助跑，降落時必須要滑行，不能空中懸停。 2) 無人直升機(jī)（ helicopter）： 特點是靠一個或者兩個主旋翼提供升力。如只有一個主旋翼，還必須要有一個小尾翼抵消主旋翼產(chǎn)生的自旋力。為能往前后左右飛，主旋翼有極其復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過控制旋翼槳面的變化來調(diào)整升力的方向。動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、整套復(fù)雜的槳調(diào)節(jié)系統(tǒng)、槳。優(yōu)點是可垂直起降、空中懸停，但續(xù)航時間較中庸，載荷也較中庸。缺點是極其復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)導(dǎo)致制造和后續(xù)維護(hù)費(fèi)用高昂。 3) 多旋翼（ multirotor）無人機(jī)： 四個或更多旋翼的直升機(jī)，也能垂直起降。機(jī)械結(jié)構(gòu)非常簡單，動力系統(tǒng)只需電機(jī)直接連槳。優(yōu)點是機(jī)械簡單，能垂直起降、空中懸停 ，缺點是續(xù)航時間相對最短，載荷也最小。 綜合應(yīng)用領(lǐng)域和機(jī)翼特點，我們把無人機(jī)分為軍用無人機(jī)、民用無人機(jī)和微型無人機(jī)：微型無人機(jī)指翼展 1 米以下、有效載荷 5kg 以下的無人機(jī)。有些六旋翼或八旋翼有效載重最大已