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作者 海通证券 徐志国

人机系统颠覆未来战争规则

未来战争无人化是大势所趋

军事科技进步和战场需求共同作用下,无人作战飞机、战场机器人以及无人潜航器等新型武器平台成为现代战争的重要力量。美国国家科学委员会曾预言:“21世纪的核心武器是无人作战系统”。根据作战使用区域不同,无人作战系统可以区分为无人机系统、无人地面平台以及无人海上系统等。以美国为例,美国国防部在《2013-2038无人系统一体化路线图》中将无人系统划分为无人机系统、无人地面平台以及无人海上系统三部分。无人系统在美军作战任务中发挥的作用日益突出,已成为美军装备体系中的重要组成部分。

现代战争形态正从机械化向信息化转变,武器装备无人化成为必然趋。在2015年发布的中国国防白皮书《中国的军事战略》中,明确提出“世界新军事革命深入发展,武器装备远程精确化、智能化、无人化趋势明显,战争形态加速向信息化战争演变”。我们认为,我军已经认识到无人装备在现代战场的重要意义,未来在陆、海、空等军兵种装备配臵上,无人化装备的份额将逐步提升。

军用无人机研制与应用技术日臻成熟

军用无人机可完成情报侦察、中继通信、电子对抗、防空、制空以及精确打击等多种战场任务。以美国陆军用无人机系统为例,无人机系统通常包括无人飞行器、有效载荷、人员、控制单元、武器系统平台、显示器、通信结构及贯穿寿命周期的后勤补给七个部分。人的因素对于无人机系统的成功运用至关重要。无人机系统中人依然是整个系统的核心。虽然无人机系统在操作上可以实现不同程度的自动化,但是在执行任务时,相关操作都需要人机互动。

无人飞行器指旋转翼飞行器或固定翼飞行器,包括飞行器和飞行所需的一体化设备(如推进动力、航空电子设备、燃料、导航设备和数据链等)。无人机有效载荷包括传感器、通信中继设备、武器等。无人机载荷主要约束指标在于尺寸、重量和动力以及精度和分辨率等。

与有人驾驶飞机类似,无人机系统也需要专门的后勤支援,包括设备的部署、运输、发射、回收、赋能通信以及保障。小型手持发射系统需要相对小的支援设备,而大型系统通常需要更大的支援任务包。预先部署计划必须包括无人机系统后勤支援需求,从而实现初始部署并持续保障无人机系统行动。

军用无人机根据用途大致可分为靶机、战术无人机、战略无人机和无人战斗机等。根据最大起飞重量、航时、升限及作战半径等技术指标,军用无人机又可分为微小型无人机、近程无人机、中程无人机、中空长航时无人机和高空长航时无人机。

美国无人机系统处于世界领先水平,种类繁多。美军既有战略、战役及战术等试用不同指挥层级的无人侦察机,也有中继通信、电子对抗、攻击及作战等不同功能的无人机。在美军的反恐作战中,约80%的侦察监视任务由无人机完成。目前美军已经装备的无人机近80种、10000余架,包括全球鹰等长航时的无人机,影子和先驱者等近程无人机,微星和黑寡妇等微型无人机,以及捕食者和死神等无人作战飞机。美国最新研制的X-47B隐身无人攻击机于2013年5月14日首次从航母弹射起飞,可进行自主空中加油,具有全向、宽带隐身能力,续航时间可达50小时。

美国军用无人机领先全球

美国拥有全球一流的无人机研制厂商

美国拥有众多世界一流的军用无人机制造商,包括通用原子公司、诺斯洛普〃格鲁门公司、波音公司、AAI公司以及航空环境公司等。2015年《互联网周刊》披露的全球军用无人机企业排名中,六家美国无人机制造商跻身前十,彰显美国军用无人机制造商强劲的全球竞争力。

通用原子技术公司从20世纪80年代开始研发生产无人机,最著名的型号的捕食者系列和死神系列无人机。第一架捕食者于1994年实现首飞,现已发展为捕食者A、捕食者B及捕食者C等系列;MQ-9死神无人机是MQ-1捕食者无人机的升级版。通用原子公司无人机业务的收入占其总收入的三分之一。

诺斯洛普〃格鲁门公司是美国五大军工巨头之一,主业为航空和防务技术。公司生产的军用无人机为RQ-4全球鹰和MQ-8火力侦察兵。RQ-4全球鹰无人机是目前世界上飞行时间最长、距离最远、高度最高的无人机,保持世界无人机领域的多项最高纪录。美国空军、海军及国土安全局持续采购该型号。

波音公司也是无人机领域的重要制造商,2009年公司成立无人航空系统分部,知名产品为扫描鹰。该型号无人机的用户包括美国海军陆战队及澳大利亚。AAI公司是较早开始研制无人机的企业之一,早在20世纪80年代就与以色列IAI公司共同为美国海军研制先锋无人机。AAI公司是美国陆军影子战术无人机的主承包商。航空环境公司(AVAV)主要为美国军队提供小型便携式无人机,包括列装美国海军陆战队的龙眼无人机和大乌鸦无人机。大乌鸦无人机已经被海陆空三军使用。据美国国防部2013年7月的统计数据,大乌鸦无人机的装备数量高达7332架。

美军无人机列装情况

美军目前在战略、战役和战术各个层次的行动中使用无人机系统,支援所有级别的部队作战。在《2009-2034无人系统一体化路线图》中,美国国防部根据无人机的最大起飞重量、飞行高度和飞行速度等性能参数,将现有无人机系统分为五类。

美军列装的无人机型号包括MQ-1捕食者、MQ-9死神(计划替代捕食者)、MQ-3复仇者、RQ-4全球鹰、RQ-7影子200和RQ-11大乌鸦等。

美军在单兵战术无人机领域的主要型号为RQ-11大乌鸦,由加利福尼亚州航宇环境(AeroVironment)公司生产,主要供排级部队使用,用于战地侦察。士兵直接用手投掷起飞。每套系统包括1个地面控制中心和3架无人机。RQ-11型无人机的优点是静音性能好和体积小,它在90米高度以上飞行时,地面几乎无法捕捉其电动马达的声音;其长度约为1米,翼展宽度约为1.4米,分解之后可以放入士兵的背包内携带,由于体积小,因此很少受到敌方炮火的攻击。

美军弹射型陆军战术无人机代表型号为RQ-7影子200无人机。RQ-7享有“陆军之眼”的美称,可以让美国陆军指挥官在作战中实现“第一发现,第一了解,第一行动”。在伊拉克战争中,美陆军部署在伊拉克的RQ-7无人机就发挥了极其重要的作用。RQ-7可以探测到距离陆军旅战术作战中心125千米以外的目标,可在约2500米高度,全天候侦察到3.5千米倾斜距离内的地面战术车辆;其地面控制站则可以用近实时的速度将图像与遥感数据传送到预警机和美国陆军其他武器系统,RQ-7还可以为精确制导武器提供近实时目标定位数据。

中空长航时无人机一般的飞行高度在5000米以上,巡航时间在数十小时,代表型号是美军的捕食者无人机。MQ-1捕食者无人机被美国空军描述为“中海拔、长时程”无人机系统。它既可以执行侦察任务,也可发射两枚AGM-114地狱火导弹。

MQ-9死神无人机是一种极具杀伤力的新型无人作战飞机,可以执行情报、监视与侦察(ISR)任务。美国空军在其作战试验刚刚结束后,就决定将其投入实战,并于2007年3月组建了死神无人机攻击中队,即内华达州克里奇空军基地第42航空攻击机中队,还成立了专门的死神无人机工作组,开始研究战术、训练机组人员并进行实战演练。

RQ-4全球鹰是美国空军乃至全世界最先进的高空高速长航时无人机,由美国诺斯洛普?格鲁门公司研制。它可从美国本土起飞,到达全球任何地点进行侦察,可在距发射地5556千米的范围内活动,在目标区上空18288米处停留24小时。机上载有合成孔径雷达、电视摄像机和红外探测器三种侦察设备,以及防御性电子对抗装备和数字通信设备。全球鹰一天之内可以对约13.7万平方千米的区域进行侦察,经过改装可持续飞行6个月,只需1-2架即可监控较小国家。

RQ-170哨兵由洛克希德〃马丁著名的臭鼬工厂设计,是一种高空长航时隐身无人机,主要用于对特定目标进行侦察和监视。RQ-170能够实时获取战场图像,并通过通信数据链将数据实时传输至地面控制站。

美军无人机列装数量

美国国防部公布的《2013-2038无人系统一体化路线图》显示,截至2013年6月,美军列装的无人机总量为10964架,其中微型战术无人机RQ-11大乌鸦的数量为7332架。根据美军无人机系统的分类标准,RQ-11大乌鸦、WASP黄蜂、RQ-20美洲狮和RQ-16沙漠蛛蜂属于第一类(Group1)无人机;扫描鹰属于第二类(Group2)无人机;RQ-7影子、远征无人机和小型战术无人机属于第三类(Group3)无人机;捕食者/灰鹰、MQ-5猎人和MQ-8火力侦察兵属于第四类(Group4)无人机;MQ-9死神和RQ-4全球鹰属于第五类(Group5)无人机。

从数量占比来看,第一类无人机占比最大,接近于90%,远大于其他四类无人机的占比,这类无人机多是微型无人机,价格相对低廉;第三类无人机占比次之,约为4.90%,这类无人机多是战术无人机;第四类无人机占比为2.82%,这类无人机多是中空长航时无人机;第二类无人机占比为1.88%,这类无人机多是战术无人机;第五类无人机占比最低,这类无人机多是高空长航时无人机,价格非常高昂,例如一架RQ-4全球鹰无人机的售价高达4500-5000万美元。

此外,从美国国防部公布的数据来看,截止2014年,美军现役主要无人机的数量已经超过10000架。美国国会正在逐年加大对无人机系统的资金投入。2002财年无人机系统的资金投入约为7.63亿美元。2012财年无人机系统的资金投入约为58.24亿美元。美国国防部的无人机库存量则从2002年的167架增加至2012年的9503架。

未来十年,美国国防部计划购买约730个新的中型和大型无人机系统。据美国国会预算办公室的估算,完成无人机系统建设需要约369亿美元的资金投入。美军现役无人机多为短程侦察无人机。这些短程侦察无人机在美国国防部未来无人机资金投入中所占的比重相对较小。国防部计划将大部分资金用于更昂贵的中型和大型无人机系统的建设。中型和大型无人机系统旨在进行侦察任务或攻击地面目标。高空长航时和中高空长航时无人机的开发和部署,将进一步增强美国空军的核心战斗力。

中国军用无人机发展迅速

中国已建立产学研结合的研发体系

当前全球有30多个国家开展无人机研制,军用无人机型号接近300种。从研制能力看,美国、欧洲和以色列可占据全球军用无人机领域的第一集团。三者发展路径不尽相同:美国以其雄厚的科研和资本实力,实现对无人机技术的全面占领,从大型战略无人机到小型单兵无人机,已经构建起完整的军用无人机型谱;欧洲强调多国合作,在各国国防支出受限情况下,多国合作有助于缓解资金压力,同时有利于集合各国的航空技术优势;以色列因其自身军事需求,重点发展中低空长航时无人机。

经过多年发展,中国军用无人机研发体系日趋成熟,建立起产学研有机结合的研发模式,成功研制出多款产品以满足不同军事需求。中国已初步形成以军工企业、科研院所为骨干,高等院校、民营企业等力量积极参与的无人机研发体系格局。从事军用无人机研制的军工企业及研究所包括中航工业集团、航天科工集团、航天科技集团以及中国电科集团下属科研院所;高校包括西北工业大学、北京航天航空大学和南京航天航空大学等。

中国军队从1980年代开始使用无人机,最初只用作靶机和干扰诱饵等。1990年代,中国自主研制某型中低空战术无人机成功定型并装备部队。2000年后,军用无人机在中国空军中的地位逐渐提升,陆续推出翼龙、彩虹、利剑等多个型号系列。

翼龙I由中航工业成都飞机设计研究所研制的中空、长航时、侦察打击一体化多用途无人机。该型号无人机长约9米,高约2.8米,翼展14米,最大飞行高度5000米,最大飞行速度280千米/小时,最大续航时间20小时,最大航程4000千米。翼龙I无人机可携带两枚对地攻击导弹,性能与美国捕食者MQ-1相当。

彩虹4无人机翼展18米,巡航速度为150至180千米/小时,续航时间为40小时,升限7200米,起飞重量为1330千克,有效载荷345千克,作战半径达250千米。彩虹4无人机可对目标长时间侦察及监视,也可挂载轻型制导武器,实现对地固定目标和低速移动目标的精确打击,同时适用于边境巡逻、海上监视、航空物探、城市安防、应急通信和环境监测等多个民用领域。

中国军用无人机列装与出口市场值得期待

在2014年9月25日的国防部例行记者会上,国防部新闻发言人表示,“无人机技术是影响未来战争的关键技术之一,无人机力量日益成为各国新型军事力量建设发展重点,无人机已经在近几场局部战争中投入实战运用。无人机作为我军空中力量的重要组成部分,按照国防和军队发展规划,正在有计划、有步骤地向前推进,目前尚处在全面发展的初始阶段。”

近年来中国军用无人机呈现快速发展态势,新近型号首飞或入列屡现报端。如2017年2月,中航成飞研究所研制的翼龙II无人机实现首飞。该型号是在前代基础上开发的中空、长航时、察打一体的多用途无人机系统,也是中国首款配备涡轮螺旋桨发动机的无人机。可对标型号为美国死神无人机MQ-9。

据英国《简氏情报评论》预测,全球军用无人机市场规模将迅速扩大,在2024年前将达到100亿美元。预计未来10年,无人机年增速为5.5%。另据中投顾问《2016~2022年中国军工产业深度调研及投资前景预测报告》预计,2013年至2022年中国军用无人机需求总额由2013年5.7亿美元提升至2022年20亿美元,复合增长率为15%。

在出口方面,我国已经成为武器装备出口大国。2017年2月20日瑞典斯德哥尔摩和平研究所(SIPRI)公布的《全球武器交易报告》显示,伴随国内武器制备水平的提升以及国际区域冲突可能性的提高,中国武器出口量在过去几年大幅增加,国际市场份额也跃居第三。报告数据显示,2012年至2016年间,中国重要武器的出口相比2007年至2011年增长74%,占全球武器出口的比重由3.8%上升到6.2%,成为继美国和俄罗斯之后,当今世界第三大武器供应国。

目前,我国研制的高端无人机已出口至十余个国家,在国际市场具有一定竞争力。出口型号主要包括彩虹-3、彩虹-4以及翼龙无人机。据美国《防务新闻》周刊报道,彩虹无人机已出口至埃及、伊拉克、缅甸等多个国家;翼龙无人机已出口至巴基斯坦、阿联酋等国。据美国蒂尔集团(TealGroup)预测,中空长时无人机占2014年至2023年全球军用无人机市场份额的比重约为33%,占比最大。彩虹和翼龙均为中空长航时无人机,产品的市场空间较大。

相关上市公司

未来作战主要形态是信息化条件下联合作战,武器装备无人化将是未来战争的重要特点之一。军用无人机是国家无人化作战能力的标志。经过近几次局部战争的实践检验,军用无人机逐步从有人机衍生品发展成为独立的国防装备。美国是最早从事无人机研制的国家,也是将无人机战场应用经验最丰富的国家。我们认为,美国军用无人机产业的发展历程值得中国借鉴。

近年来,中国军用无人机呈现高速发展态势:军工集团、企业和高校相结合的研制体系初步确立,相关技术(动力、控制、导航和通信)取得突破进展,新型号产品层出不穷,国内列装与外贸出口进展顺利。我们认为,在军事需求拉动和技术进步推动双重作用下,中国军用无人机产业将迎来高速发展期,我们看好军用无人机产业链相关上市公司的发展前景。

风险提示

军用无人机列装存在不确定性;技术开发风险。(完)

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