垂直起降固定翼无人机行业深度研究报告
来源:AUVSC
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作者:东方证券
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发布时间: 1514天前
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垂直起降固定翼飞行器凭借独特的构型，是近年来无人机乃至有人机领域最具活力的细分赛道之一......
伴随人工智能、半导体、传感器等快速发展，无人机系统通过技术快速迭代，不断拓展能力和应用领域。根据《无人机系统发展白皮书》预测，2019- 2029 年全球无人机系统将保持 CAGR 20%以上，10 年内产值累计超过 4000 亿美元，而带动的产业配套拓展和创新服务市场则更加庞大。 1）无人机自问世以来，就拥有传统飞行器和大武器系统所不具备的快速迭代能力， 进化出的适用场景不断拓展，逐步从军事专用拓展到民用领域。随着无人机 产业链趋于成熟，飞控与导航技术的快速发展，无人机具备了小型化、智能 化、低成本的条件。2014 年消费级爆发式增长，形成了无人机军民两用格 局。 2）无人机的使用需要无人机系统的支持。技术方面，无人机系统正向 多样化、智能化、通用化趋势发展。军用方面，无人机系统将成为先进空中 作战力量的主战装备和体系化、智能化作战的关键组成部分。民用方面：广 泛的应用为无人机系统发展提供了产业化基础和市场化活力。 垂直起降固定翼飞行器凭借独特的构型，是近年来无人机乃至有人机领域最具活力的细分赛道之一。 2020 年垂直起降（VTOL）无人机加速军事化应用。因不受起降场地限制， 能适应航海、山地等复杂地形环境，美将垂直起降飞行器列为美军十大未来 关键装备之首。2020 年，美空军发布“敏捷至上”项目，极力推进电动垂 直起降 eVTOL 无人机军事化应用。多家新兴 eVTOL 商企参与，目前 Joby 和 Beta 两家已经进入试飞阶段。项目预计于 2023 年完成飞行器适航审定， 2025 年初具备规模化应用的水平，实现大规模采购。 2020 年垂直起降（VTOL）无人机在工业级应用领域不断拓展，同时继续 加速城市交通商业化发展。1）工业级成为全球民用无人机增长新引擎，市 场逐步由 to C 转向 to B。随着应用场景的不断拓展，预计 2020 年工业无 人机市场规模将首次超过消费级无人机，成为全球民用无人机的主要市场。根据 Frost & Sullivan 预测，2020-2024 年全球工业无人机市场 CAGR 高 达 56.43%，成为全球民用市场增长新引擎，2024 年全球民用市场规模将 达 4157.27 亿元，而垂直起降（VTOL）无人机也是发展亮点之一。2）VTOL 加速城市交通（UAM）商业化。2020 年，日韩率先从国家层面顶层设计 UAM 产业规划，明确了 UAM 发展的关键时间点。同时，eVTOL 企业受到全球 资本包括产业资本的高度重视（丰田、优步、腾讯等），纷纷加紧布局，助 力 UAM 商业化进程。 1.无人机系统：2019-2029 全球累计产值超 4000 亿美元 1.1 无人机与无人机系统 无人机是不携载操作人员、由动力驱动、可重复使用、利用空气动力承载飞行、可携带有效载荷、 在远程控制或自主规划的情况下完成指定任务的航空器。按照气动布局分类，无人机主要分为固定 翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、垂直起降固定翼无人机。其中，垂直起降固定翼无人机兼 具固定翼和多旋翼的特点，对起降场地要求低、可空中悬停，适用于大面积、长航时作业，可携带 载荷作远距离探测，具有应用优势。 无人机逐步从军事专用拓展到民用领域，形成了军民两用格局。早期主要应用于军事领域，先后被 用于靶机、侦查、情报探测、携弹打击等。20 世纪 80 年代以来，美国、日本、中国纷纷探索无人 机在民用领域的应用。2008 至 2014 年，受益于信息化、任务载荷、卫星导航等技术的发展，无人 机在军事领域及工业领域应用日益广泛。2014 年至今，随着无人机产业链趋于成熟，飞控与导航 技术的快速发展，无人机具备了小型化、智能化、低成本的条件，消费级无人机快速发展，工业无 人机在巡检、安防监控、农林植保、测绘与地理信息等领域同时得以快速发展。
无人机的使用需要无人机系统的支持。无人机系统是指挥控制站、一架或多架无人机、机载任务载 荷、数据链以及相关保障设施共同组成的功能系统。动力系统、任务载荷设备能力、感知与自主控 制导肮系统以及起降技术是无人机系统的四大关键核心技术。无人机系统按大小、用途、性能特点 可分为大型、中型、微小型无人机系统： 1) 大型无人机系统主要应用于军事高端需求领域，是整个产业体系的“塔尖”。制空作战、高 空高速、长航时等任务功能的大型无人机系统，其开发复杂程度和技术挑战甚至超过了大部 分有人作战飞机。世界上只有美国、英国、法国、以色列、中国等少数国家具有大型无人机 系统独立发展能力，全球仅有十余家领先防务企业具备大型无人机系统研制生产能力。 2) 中型无人机系统的性能可满足大多数常规战术场景和行业应用领域，一些科技工业基础不高 的国家通过技术合作、引进生产线等方式也进入这一领域，全球约 40 个国家和地区、数百家 制造商拥有中型无人机系统研制生产能力，其中既包括传统防务及航空制造企业，也包括不 少新兴高科技企业参与。 3) 微小型无人机系统借助成熟的软硬件技术和产品配套体系，正在特种作战场景和大众及消费 领域不断开发应用，涉及技术、专业、资金门槛相对较低，从业企业数以千计，中国的大疆 创新等企业已占有较大市场份额，形成产业规模效应。 从价值量看，无人机配套系统约是无人机平台的 38.5%。无人机平台包括机体、发动机、系统成品 和任务设备；而无人机配套系统是指综合保障系统和地面通用站。根据美国空军《Aircraft Procurement, Air Force 2018》披露，截至 2017 年美国空军已经完成了 55 套“全球鹰”无人机 系统的采购工作，采购费总投入为 43.54 亿美元。其中，飞机平台 45 架，采购费为 31.43 亿美元；通用地面站 10 套，采购费为 2.18 亿美元；综合保障系统采购费为 9.93 亿美元。 1.2 无人机系统产业发展趋势 从技术发展趋势看，无人机系统正向多样化、智能化、通用化发展。 1) 多样化：随着产品谱系和应用场景不断丰富，技术进步不断推动无人机系统向高空化、远程 化、高速化、长航时方向发展，并不断创新运用范围和使用方式； 2) 智能化：自主性水平是无人机系统发展程度的重要标准，智能化将成为未来战争和社会发展 的最突出趋势之一。无人机系统与其他无人系统、有人系统实现集群、编组等方式协同，可 完成更为复杂的任务； 3) 通用化：采用通用化的无人机系统“站”和“链”等软硬件，同一个“站”能够指挥控制多 型、多架次无人机系统，并实现数据互联互通。此外，开放式系统架构和通用传感器/武器接 口，将使得不同任务载荷在不同平台间“即插即用”。
军用方面，无人机系统将成为先进空中作战力量的主战装备和体系化、智能化作战的关键组成部分。高空、高速、隐身、长航时等先进无人机系统将在未来高危险区域、高强度对抗作战环境中显 示出突出的战略突防能力和持久作战能力；有人无人协同、分布式空中作战、集群作战等将成为未 来空中作战的重要形态，高性能无人机系统将成为未来智慧化空中力量建设的重中之重。信息化、 网络化背景下装备体系对抗是未来高技术战争的主要作战样式，武器装备发展将由“以平台为中心” 向“以任务能力为中心”的体系化、网络化转变，无人机系统通过对现有作战方式和装备体系的跨 域“赋能”，有效推动信息组网和联合作战水平，充分发挥装备体系在信息化战争条件下全维、精确、敏捷的作战效能。 民用领域的广泛应用为无人机系统发展提供了产业化基础和市场化活力。无人机系统在航拍娱乐、 农林植保、安防监测、地质测绘、电力巡检、物流运输等领域已获得广泛应用，并不断探索新概念 新场景，如未来城市智能空中交通系统、无人空中物流等。在未来社会高度信息化、自动化、智能 化趋势背景下，无人机系统将会加快对社会生活各行业领域的渗透、冲击、乃至颠覆，持续拓展产 业发展空间。 根据《无人机系统发展白皮书》，2018 年全球无人机系统产业投资规模比 20 年前增长了 30 倍， 预计 2019-2029 年全球无人机系统领域年均增速将保持 20%以上，产值累计超过 4000 亿美元， 并带动万亿美元级的产业配套拓展和创新服务市场。 2.军用无人机：2020 垂直起降加速军事化运用 2.1 无人机：“全新物种”，深刻改变战争面貌
