《航空航天與國防行業:航空炸彈精確制導引領低成本化典范MEMS慣性技術創新啟勢-240721(25頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《航空航天與國防行業:航空炸彈精確制導引領低成本化典范MEMS慣性技術創新啟勢-240721(25頁).pdf(25頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 行業研究丨深度報告丨航空航天與國防 Table_Title 航空炸彈:精確制導引領低成本化典范,MEMS慣性技術創新啟勢%1 請閱讀最后評級說明和重要聲明 2/25 丨證券研究報告丨 報告要點 Table_Summary我們團隊鮮明提出 2024 年是低成本精確制導武器放量的元年,而航空炸彈的智能化、精準化改造即為典型表現形式。本篇報告參考波音官方 JDAM 等相關文件,剖析慣導的技術路線從激光陀螺持續迭代,最新的 MEMS 陀螺精度持續提升,以其低成本優勢滿足了航空炸彈等消耗性武器大規模放量需求,成為現有航空炸彈改造升級主流方案。俄烏戰場上,俄方通過對大量低成本航空炸彈進行精確制導化改造提
2、升殺傷效能;美軍對航空炸彈采購金額于 2020 年達峰值16.7 億美元,采購數量在 2019 年達峰值 51680 枚,MEMS-INS/GNSS 為其主導技術路線。分析師及聯系人 Table_Author 王賀嘉 王清 楊繼虎 SAC:S0490520110004 SAC:S0490524050001 SFC:BUX462 張晨晨 張飛 李麟君%2fY9WaYdXfYbUfVcWbR9R6MtRmMoMrNlOmMpQfQmOnO8OoPpPwMnRsQuOtRyR請閱讀最后評級說明和重要聲明丨證券研究報告丨航空航天與國防 Table_Title2航空炸彈:精確制導引領低成本化典范,MEM
3、S慣性技術創新啟勢行業研究丨深度報告Table_Rank 投資評級 看好丨維持Table_Summary2 俄烏沖突低成本精確制導航彈效能凸顯,我國核心院所持續加大投入力度航空炸彈作為轟炸機、殲擊機等作戰平臺的主要武器,是現代戰爭中用于消滅敵方有生力量的核心裝備。俄烏沖突中,俄羅斯在在制空作戰、火力壓制、精確打擊、察打一體、對地支援、地面防空等能力方面均較為薄弱,導致其未能發揮空天軍的決定性作用,本質原因在于其此前對于精確制導航空炸彈等低成本裝備的戰略儲備不足。從 2024 年 3 月份開始,據俄羅斯消息報報道,俄羅斯通過將大量老式航空炸彈結合制導套件使用,大大提高了戰場殺傷效能,俄羅斯預計其
4、 FAB-1500 航彈的產量將在 2024 年翻一番。兵器工業航彈院陒關研究人員指出,提高精確制導航空彈藥戰略儲備量是俄烏沖突對航空彈藥產業的核心啟示,航彈院 2020 年度實現營業收入 17.36 億元,2024 年目標百億,若順利實現,其 2020-2024 年營收復合增速高達55%;湖南云箭官網指出其 2023 年收入規模已近 40 億元,正保持快速增長態勢。美國軍工企業爭先角逐精確制導航彈,單年度采購金額峰值超 16.7 億美元美國的波音、雷錫恩、洛馬等軍工企業均在航空炸彈領域深入布局,代表產品分別有聯合直接攻擊武器(JDAM)、小直徑激光制導炸彈 2(SDB 2)、雙模激光制導炸彈
5、(DMLGB)等。根據航彈院研究人員分析,對于美軍而言,通過采用復合制導,提高制導精度也是其航彈發展的確定性方向。美軍也通過在航空常規炸彈的尾翼中增加 GPS/INS 制導裝置,可顯著提高制導精度,波音公司研制的 JDAM 便是典型代表,若在此基礎上增加激光半主動導引實現復合制導,則 JDAM 可在惡劣環境下精確打擊移動目標。美國國防部從 2015 年以來持續加大對于導彈和彈藥的投入力度,總投資金額從 2015 年的 90 億美元提升至 2025 年的 298 億美元,在航彈方面,2020 年對于典型航彈的采購金額達峰值 16.7 億美元,2019 年采購數量峰值為 51680枚,JDAM 在
6、采購量較大時單價最低 2.3 萬美元,采購量較少時單價達 6.8 萬美元。JDAM 作為航彈典型代表其慣導方案從激光陀螺向低成本 MEMS 方案轉換聯合直接攻擊彈藥(JDAM)作為聯合軍種武器,使用機載全球定位系統(GPS)輔助慣性導航系統制導,根據波音 2015 年的 JDAM 陒關文件,其生產的 JDAM 在 2015 年的時候仍使用激光陀螺進行慣性導航,其使用的慣性組件型號為 HG1700,生產商為霍尼韋爾,后續升級的JDAM 已采用 HG1900 替代了 HG1700,在保證裝備性能的前提下,進一步降低了裝備成本。HG1900 作為 HG1700 的低成本改進方案,采用 MEMS 陀螺
7、,加速度計采用 HG1700 的石英加速度計,可滿足戰術導彈、智能彈藥的應用需求,而最新一代的 HG1930 的陀螺和加速度計均采用 MEMS 方案,采用 ARM7 微處理器,具有抗過載能力高、成本低的優點,目前美國陀螺儀與加速度計的精度由 500/h 和 20mg 逐漸發展到 1/h 和 0.1mg,定位精度由之前的數十米提高到當前的小于 20m,MEMS-INS/GNSS 已成低成本精確制導主流方案。風險提示1、受火工品及火炸藥產能瓶頸限制,導致航彈賽道產能擴張不及預期的風險;2、受 MEMS 當前精度限制,導致其替代激光、光纖等進度不及預期的風險;3、受我國整體國防軍費總額限制,結構性建
8、設背景下對航彈投入的不確定性;4、在我國國防裝備建設強規劃背景下,對航空炸彈加碼建設節奏的不確定性。Table_StockData 市場表現對比圖市場表現對比圖(近近 12 個月個月)資料來源:Wind 相關研究相關研究 上海市發布支持民用大飛機產業發展政策,大飛機產能建設及國產化率提升或將加速2024-07-17激濁揚清,周觀軍工第 75 期:以訓促改,以訓促建2024-07-14走空客崛起之路:國產大飛機及產業鏈淺析2024-07-14-35%-22%-10%3%2023/72023/112024/32024/7航空航天與國防上證綜合指數2024-07-21%3 請閱讀最后評級說明和重要聲
9、明 4/25 行業研究|深度報告 目錄 俄烏沖突低成本精確制導航彈效能凸顯,我國核心院所持續加大投入力度.6 航空炸彈作為低成本戰術裝備,提升精確制導能力為確定趨勢.6 俄烏沖突中俄方對航彈進行制導升級并快速擴產實現戰略儲備.7 局部沖突啟示下我國航空彈藥研究院等總裝單位近年成長迅速.9 美國軍工企業爭先角逐精確制導航彈,單年度采購金額峰值超 16.7 億美元.11 美國的波音、雷錫恩、洛馬等核心軍工企業爭先角逐航彈賽道.12 美軍航彈通過 GPS+INS/半主動激光等復合制導實現精確打擊.14 美軍加大對于彈藥采購力度,航彈單年預算峰值超 16.7 億美元.15 JDAM 作為航彈典型代表其
10、慣導方案從激光陀螺向低成本 MEMS 方案轉換.17 JDAM 作為航彈典型代表通過加裝制導組件提升精確打擊能力.17 JDAM 慣導從激光陀螺向低成本、小型化、抗過載 MEMS 轉換.18 MEMS-INS/GNSS 依托低成本高精度成為美制導彈藥主流方案.19 風險提示.23 圖表目錄 圖 1:航空炸彈是從航空器上投擲的完成戰斗任務的彈藥.6 圖 2:俄羅斯重啟 FAB-3000 重型航空炸彈預計爆炸半徑將近 900 米.6 圖 3:航空制導炸彈發展至今常以激光和衛導等為基礎進行復合制導.6 圖 4:俄羅斯航空炸彈譜系持續完善,制導也隨之持續升級.6 圖 5:美國 2021 年以來對多個航
11、空炸彈項目進行升級.7 圖 6:俄烏沖突中俄羅斯在制空作戰、火力壓制等方面暴露出一系列問題.7 圖 7:俄羅斯在俄烏沖突中使用的主要航空炸彈的功能與特點.8 圖 8:俄烏沖突中俄軍彈目匹配及打擊效果統計.8 圖 9:烏克蘭在俄烏沖突中的先進反制武器.8 圖 10:FAB-3000 和 FAB-1500 航空炸彈進行共線生產.9 圖 11:俄軍將老式航空炸彈結合制導套件進行改裝提升戰場殺傷效能.9 圖 12:根據哈爾濱工業大學碩士學位論文所梳理的我國航彈譜系.9 圖 13:兵器工業航空彈藥研究院致力打造航空彈藥“研、產、銷”一體化平臺.10 圖 14:航彈院召開“百億攻堅、聚力共贏經營活動分析會
12、.10 圖 15:湖南云箭是我國航空彈藥研制生產總體單位.10 圖 16:湖南云箭 2022 年攜“LY”系列航彈亮相珠海航展.10 圖 17:帶折疊翼的 250 千克“雷石”6 制導炸彈可掛載多款戰斗機.11 圖 18:“雷石”6 需要在執行任務前在地面裝定好目標信息.11 圖 19:普通炸彈裝配制導套件即可實現航彈的簡易制導.11 圖 20:一體化設計的航彈具備精度高等特點.11 圖 21:美國從 1943 年起開始布局航空炸彈至今已形成完善譜系.12 圖 22:加裝制導套件的 JDAM 可由美軍轟炸機、殲擊機進行投射.12%4 請閱讀最后評級說明和重要聲明 5/25 行業研究|深度報告
13、圖 23:SDB 是美軍低成本高效率精確打擊航彈的代表之一.12 圖 24:SDB 2 具備在惡劣天氣打擊移動目標的能力.13 圖 25:Paveway 將激光制導與 GPS 相結合實現全天候打擊能力.13 圖 26:洛馬公司的雙模激光制導炸彈服役于美國海軍.14 圖 27:Paveway II Plus LGB 通過制導套件升級可提供更精準的打擊.14 圖 28:美國目前已形成以 JDAM、寶石路等為代表的多型譜航彈.14 圖 29:激光和 GPS/INS 以及復合制導為主流技術方向.14 圖 30:制導系統整體可分為自主制導、遙控制導等方式.15 圖 31:慣導主要通過陀螺穩定平臺進行速度
14、與坐標信息測量.15 圖 32:半主動激光導引通過激光指示目標引導導彈精確打擊.15 圖 33:半主動激光導引頭主要部分包含激光探測模塊和信息處理模塊.15 圖 34:美國國防部申請 2025 年武器裝備投資總額為 3107 億美元.16 圖 35:美國國防部自 2015 年以來持續加大對于導彈和彈藥的投資力度.16 圖 36:美國采購航彈金額峰值于 2020 年達到 16.7 億美元.16 圖 37:美國采購航彈枚數峰值于 2019 年達到 51680 枚.16 圖 38:美國 JDAM 航彈受航彈磅數增加及精確制導性能提升以及訂單量下滑單價持續提升.17 圖 39:美軍 2025 年對于常
15、規彈藥的采購金額為 59 億美元.17 圖 40:JDAM 可通過 INS/GPS 復合制導精確打擊目標.17 圖 41:GBU-54 Laser JDAM 可通過激光導引命中目標.17 圖 42:JDAM 制導裝置由尾部組件和一組氣動外罩組成.18 圖 43:KMU-556 和 557 的尾部組件拆分.18 圖 44:KMU-572 系列的尾部組件拆分.18 圖 45:JDAM 使用精度較高的 A 級 IMU 進行慣性導航.19 圖 46:GPS 接收衛星型號后直接反饋給 GPS 固定接受模式天線(FRPA).19 圖 47:JDAM 使用的慣導逐步從激光過渡到 MEMS 解決方案.19 圖
16、 48:HG1930 MEMS 解決方案精度有所下降,使用過程需衛星支持.19 圖 49:ERGM 制導組件及其電路布局.21 圖 50:EGRM 項目首次驗證了 MEMS-INS/GPS 組合導航系統方案的可行性.21 圖 51:MMIMU 旨在研制出霍尼韋爾 HG1700 型 IMU 的低成本替代品.22 圖 52:CGIMU 項目旨在研制出三軍通用的低成本、小型化的戰術級慣性測量裝置.22 表 1:MEMS 角速度陀螺和線加速度計的分類、功能及原理.20 表 2:MEMS-INS/GNSS 組合導航方案具有體積小、成本低、精度高等特點.20%5 請閱讀最后評級說明和重要聲明 6/25 行
17、業研究|深度報告 俄烏沖突低成本精確制導航彈效能凸顯,我國核心院所持續加大投入力度 航空炸彈作為低成本戰術裝備,提升精確制導能力為確定趨勢 航航空空炸炸彈彈作作為為轟轟炸炸機機、殲殲擊擊機機等等作作戰戰平平臺臺的的主主要要武武器器,是是現現代代戰戰爭爭中中用用于于消消滅滅敵敵方方有有生生力力量量的的核核心心裝裝備備。我國按毀傷特性將其分類為常規和非常規航空炸彈,常規航空炸彈使用最廣泛,按用途可分為三類:直接摧毀或殺傷目標的主用炸彈,包括爆破炸彈、殺爆炸彈、燃燒炸彈、穿甲炸彈、半穿甲炸彈、破甲炸彈、生物和化學炸彈等;在轟炸和航行過程中起輔助作用的輔助航空炸彈,如照明炸彈、標志炸彈等;用來完成特殊
18、任務的特種炸彈,如發煙炸彈、照明彈、宣傳彈和訓練炸彈等。圖 1:航空炸彈是從航空器上投擲的完成戰斗任務的彈藥 圖 2:俄羅斯重啟 FAB-3000 重型航空炸彈預計爆炸半徑將近 900 米 資料來源:王儒策等彈藥工程,長江證券研究所 資料來源:環球時報俄羅斯重啟“超級炸彈”生產,殺傷力到底多大?,長江證券研究所 發發展展至至今今,現現役役主主流流的的航航空空制制導導炸炸彈彈類類型型已已逐逐漸漸清清晰晰明明朗朗,目目前前基基本本剩剩下下電電光光即即電電視視/紅紅外外成成陣陣制制導導航航空空炸炸彈彈、激激光光制制導導航航空空炸炸彈彈、GPS/INS 制制導導航航空空炸炸彈彈這這三三種種類類型型。在
19、近代 21 世紀初,控制理論的發展使得復合制導成為現實,如美國對其寶石路和 JDAM 進行了升級,得出升級寶石路,以激光+GPS/INS 制導,使得打擊更加精確,體現出更高的技術性,同時造價等也更高。比如第一次海灣戰爭中基本以激光制導為主,第二次海灣戰爭中以 GPS/INS 航空制導炸彈為主。圖 3:航空制導炸彈發展至今常以激光和衛導等為基礎進行復合制導 圖 4:俄羅斯航空炸彈譜系持續完善,制導也隨之持續升級 資料來源:王海宏航空制導炸彈技術發展與型譜分析,長江證券研究所 資料來源:王海宏航空制導炸彈技術發展與型譜分析,長江證券研究所%6 請閱讀最后評級說明和重要聲明 7/25 行業研究|深度
20、報告 為為從從地地區區沖沖突突轉轉型型至至未未來來的的大大國國沖沖突突,美美軍軍積積極極推推動動彈彈藥藥體體系系轉轉型型,以以重重構構空空地地彈彈藥藥體體系系平平衡衡。2021 年以來,美軍主要在以下幾個方面進行了探討:(1)美軍需擴大彈藥儲備規模。大國完備的防空體系將降低彈藥的毀傷效率,因此需要儲備更多彈藥,以在大國沖突中能打擊 10 萬個以上的目標。(2)發展可由隱身戰機投送的新型中程彈藥,填補防區外彈藥和臨空直接攻擊彈藥空缺,提升作戰效費比。彈藥可打擊移動目標、深埋目標,且成本較低,可大規模生產、儲備。(3)提出發展低成本多域彈藥作為未來通用型彈藥的主體,用于打擊大量常規目標,同時儲備少
21、數特種彈藥,用于打擊特定目標(如移動、加固深埋目標)。(4)提出未來研發的新制導炸彈將提升通用性。新制導炸彈可適應各種部隊架構及武器平臺,可連接到現有的殺傷鏈和/或未來的遠程殺傷鏈。目前,美國工業部門正在研發新的多模導引頭技術,以提升未來制導炸彈的通用性。圖 5:美國 2021 年以來對多個航空炸彈陠目進行升級 資料來源:朱豪坤等2021 年國外航空炸彈發展綜述,長江證券研究所 俄烏沖突中俄方對航彈進行制導升級并快速擴產實現戰略儲備 俄俄烏烏沖沖突突中中,俄俄羅羅斯斯在在在在制制空空作作戰戰、火火力力壓壓制制、精精確確打打擊擊、察察打打一一體體、對對地地支支援援、地地面面防防空空等等能能力力方
22、方面面均均較較為為薄薄弱弱,導導致致其其未未能能發發揮揮空空天天軍軍的的決決定定性性作作用用。特別軍事行動初期,俄羅斯利用精確制導武器對烏克蘭的軍事戰略目標進行了毀滅性的打擊,在實戰中充分顯示出了精確制導武器的威力。然而,在繼續擴大戰果的同時,俄方未對重點區域進行飽和式打擊,被烏方乘機反擊,導致俄方無法牢牢把握“制空權”,空天軍接連遭受損失,戰爭進入膠著狀態。從特別軍事行動第一階段進攻趨勢上看,俄軍在戰術戰法上很少使用航空彈藥,歸其原因,可能是由于俄航空彈藥儲備量少或防止戰爭升級而保留庫存等因素影陞戰術判決。圖 6:俄烏沖突中俄羅斯在制空作戰、火力壓制等方面暴露出一系列問題 資料來源:王曉光等
23、俄烏沖突中的航空彈藥作戰使用分析與啟示,長江證券研究所 通通過過對對俄俄烏烏沖沖突突中中航航空空彈彈藥藥使使用用分分析析,明明確確提提高高精精確確制制導導航航空空彈彈藥藥的的戰戰略略儲儲備備是是確確定定性性的的發發展展趨趨勢勢。航空彈藥作為對地大范圍打擊的主戰武器利用自身低成本、快生產、大威力等優勢實現高效能作戰,并與陸基巡航導彈、戰術彈道導彈等大機動動力彈形成陒互搭配和互補,實現對戰爭各階段的全覆蓋。俄軍在掌控部分戰場制空權后,使用 KAB-%7 請閱讀最后評級說明和重要聲明 8/25 行業研究|深度報告 20、KAB-50、KAB-500、K08BE、FAB-3000 等制導或非制導炸彈對
24、地面目標進行打擊。如俄軍多次出動戰機攜帶 2t 以上重型航空炸彈對亞速鋼鐵廠進行覆蓋式打擊,產生了極大破壞與震懾,對結束區域爭端發揮了重要作用。圖 7:俄羅斯在俄烏沖突中使用的主要航空炸彈的功能與特點 圖 8:俄烏沖突中俄軍彈目匹配及打擊效果統計 資料來源:王曉光等俄烏沖突中的航空彈藥作戰使用分析與啟示,長江證券研究所 資料來源:王俊等俄烏沖突中的航空彈藥彈目匹配及毀傷效果分析,長江證券研究所 圖 9:烏克蘭在俄烏沖突中的先進反制武器 資料來源:王曉光等俄烏沖突中的航空彈藥作戰使用分析與啟示,長江證券研究所 據據俄俄羅羅斯斯消消息息報報 2024 年年 3 月月報報道道,俄俄羅羅斯斯通通過過將
25、將老老式式航航空空炸炸彈彈結結合合制制導導套套件件使使用用,大大大大提提高高了了戰戰場場殺殺傷傷效效能能。俄羅斯改裝后的 FAB-1500 航空炸彈部署在烏克蘭戰場,顯著提高了前陑航空兵的作戰能力。俄羅斯軍事專家認為,2023 年秋季和 2024 年冬季俄軍的階段性勝利與該彈的部署陒關。2024 年 3 月 21 日,俄羅斯國防部長紹伊古在訪問下諾夫哥羅德地區的軍工企業期間,特意檢查了重 1500 千克、3000 千克的 FAB-1500 和FAB-3000 高爆航空炸彈。2023 年 9 月 5 日,俄羅斯媒體首次報道了 FAB-1500 炸彈在前陑的使用情況,其由蘇-34 殲擊轟炸機投射。
26、從 2022 年開始,配裝“通用規劃和修正套件”航空炸彈就已經在俄烏沖突中使用。早在俄烏沖突開始之前,俄羅斯就已經為航彈研制了“通用規劃和修正套件”(滑陚翼和控制系統),將其配裝在 1962 年生產的 M-62 型航彈上。該型航彈采用流陑型,外掛于超聲速飛行的高速飛機上。為普通航彈配裝“滑陚翼和控制系統”行之有效,美國和其他北約國家也采取該做法。配裝“通用規劃和修正套件”的炸彈作戰經驗表明,實戰效果極佳。原本炸彈的形體不適合高速飛行,這一點被巧妙地規避了它安裝了整流罩,使其能夠以至少 60 千米/時的速度穩定飛行。因此,一種陒對便宜和非常有效的高性能彈藥出現了,在攻克阿夫杰耶夫卡時發揮了巨大作
27、用。因因此此,FAB-1500 航航彈彈的的產產量量將將在在 2024 年年翻翻一一番番。%8 請閱讀最后評級說明和重要聲明 9/25 行業研究|深度報告 圖 10:FAB-3000 和 FAB-1500 航空炸彈進行共陑生產 圖 11:俄軍將老式航空炸彈結合制導套件進行改裝提升戰場殺傷效能 資料來源:新華網俄改裝后的 FAB-1500 和 FAB-3000 航彈戰效顯著,長江證券研究所 資料來源:新華網俄改裝后的 FAB-1500 和 FAB-3000 航彈戰效顯著,長江證券研究所 局部沖突啟示下我國航空彈藥研究院等總裝單位近年成長迅速 中中國國兵兵器器工工業業集集團團航航空空彈彈藥藥研研究
28、究院院陒陒關關文文章章指指出出,提提高高精精確確制制導導航航空空彈彈藥藥戰戰略略儲儲備備量量,搶搶占占火火力力壓壓制制高高地地是是俄俄烏烏沖沖突突對對航航空空彈彈藥藥產產業業的的核核心心啟啟示示。精確制導航空炸彈的低費效比在規模打擊作戰中更為實用。優先為第五代戰機裝備精確制導炸彈,以充分利用隱身飛機的航程、生存能力,在對抗環境中獨立完成殺傷鏈閉環。提高精確制導炸彈的裝備規模,使戰機配裝后足以打擊多個目標,實現戰機性能最大化。重視低成本巡飛彈、遠程火箭彈等低成本遠程打擊彈藥的研制和裝備,提高精確制導彈藥在空天軍彈藥裝備中的比例。使用低成本航空彈藥打擊高價值目標,提升戰爭效費比。提升精確制導彈藥快
29、速生產能力?,F代武器普遍呈現出結構技術復雜,生產條件要求高,生產耗時周期長,甚至于使用武器的人員培訓所花費的時間也大幅增加。這意味著建立一個能夠在現代戰爭下快速持續生產的彈藥體系,比研發更先進的武器更為重要。圖 12:根據哈爾濱工業大學碩士學位論文所梳理的我國航彈譜系 資料來源:王海宏航空制導炸彈技術發展與型譜分析,長江證券研究所 中中國國兵兵器器工工業業集集團團航航空空彈彈藥藥研研究究院院有有限限公公司司,始始建建于于 1952 年年,是是我我國國第第一一家家航航空空彈彈藥藥科科研研生生產產單單位位。作為航空彈藥研制的“國家隊”,企業致力于空、海軍航空智能彈藥裝備研制,以及前沿技術創新開拓和
30、引領。企業總占地面積約為 38653 畝,位于哈爾濱、天%9 請閱讀最后評級說明和重要聲明 10/25 行業研究|深度報告 津寶坻、大慶安達三地,包括哈爾濱的總部區、總裝區、試驗區和安達園區以及寶坻園區等五個園區。根據北方導航關于將所持北方專用車全部股權轉讓給航彈院和導航集團暨關聯交易的公告,航彈院 2020 年度實現營業收入 17.36 億元、凈利潤為 1.45 億元。2024 年 4 月 17 日,航彈院召開“百億攻堅、聚力共贏為主題的 2024 年度第二期公司經營活動分析會,會議強調,航彈院現處于攻堅克難的關鍵階段,各單位要齊心協力、互陒包容、配合,主動擔當作為,努力開創航彈院高質量發展
31、新局面,若若航航彈彈院院2024 年年完完成成百百億億目目標標,則則其其 2020-2024 年年營營收收復復合合增增速速高高達達 55%。圖 13:兵器工業航空彈藥研究院致力打造航空彈藥“研、產、銷”一體化平臺 圖 14:航彈院召開“百億攻堅、聚力共贏經營活動分析會 資料來源:中國兵器工業集團航空彈藥研究院官網,長江證券研究所 資料來源:航彈院公眾號百億攻堅 聚力共贏航彈院召開 2024 年度第二期公司經營活動分析會,長江證券研究所 湖湖南南云云箭箭集集團團有有限限公公司司,隸隸屬屬中中國國兵兵器器裝裝備備集集團團有有限限公公司司,是是我我國國航航空空彈彈藥藥研研制制生生產產總總體體單單位位
32、,是是我我國國國國防防科科技技工工業業和和軍軍隊隊武武器器裝裝備備建建設設的的中中堅堅力力量量。企業管控中心位于湖南長沙,在懷化設有制造與總裝生產基地,并在北京、福建泉州、浙江杭州等地先后建立了協同創新中心及產業基地。截至 2023 年,企業總資產超 40 億元,員工 2500 余人,經營規模近 40 億元,正保持快速增長態勢。2022 年 11 月 11 日,湖南云箭攜無人機制導彈藥、系列化精確制導彈藥以及先進面殺傷彈藥等三大系列 14 型產品精彩亮陒。圖 15:湖南云箭是我國航空彈藥研制生產總體單位 圖 16:湖南云箭 2022 年攜“LY”系列航彈亮陒珠海航展 資料來源:湖南云箭公眾號云
33、端之下,精確打擊,來看中國航展上的云箭力量,長江證券研究所 資料來源:湖南云箭公眾號云端之下,精確打擊,來看中國航展上的云箭力量,長江證券研究所 中中航航工工業業洛洛陽陽空空空空導導彈彈研研究究院院主主導導研研制制的的 500 千千克克級級的的“雷雷石石”6(LS-6)衛衛星星制制導導炸炸彈彈在在 2006 年年珠珠海海航航展展后后被被 兵兵器器知知識識 在在全全國國率率先先刊刊登登。此后該彈頻頻亮陒于莫斯科、新加坡等航展。在 2008 年的第七屆航展期間,中航工業的“雷石”6 以及“雷霆”2、(LT-2)“雷霆”3(LT-3)激光制導炸彈和航天科技集團的“飛騰”(FT)系列對壘。%10 請閱
34、讀最后評級說明和重要聲明 11/25 行業研究|深度報告 圖 17:帶折疊翼的 250 千克“雷石”6 制導炸彈可掛載多款戰斗機 圖 18:“雷石”6 需要在執行任務前在地面裝定好目標信息 資料來源:兵器知識雜志回望 2010 年珠海航展 中國機載制導炸彈大幅躍進,長江證券研究所 資料來源:兵器知識雜志回望 2010 年珠海航展 中國機載制導炸彈大幅躍進,長江證券研究所 據據航航天天科科技技集集團團九九院院九九部部公公眾眾號號報報道道,其其業業務務包包含含無無人人機機與與航航彈彈,航航彈彈業業務務多多陠陠目目進進展展順順利利。2019 年,無人系統總體部全體干部職工戮力同心,堅守報國初心,踐行
35、強國使命,付出了艱辛的勞動,也收獲了喜人的成績。無人機陠目全年外場試驗累計 36000 人/天,出差超過半年的職工有 100 余人;航航彈彈陠陠目目團團隊隊為為保保障障陠陠目目履履約約,國國內內外外多多地地協協同同配配合合試試驗驗攻攻關關。在廣大干部職工的共同努力下,無人系統總體部在競標、批產、研制等多個領域收獲了喜人成績。自主研制的“飛鴻”無人機亮陒新中國成立 70 周年閱兵式,光榮接受黨和祖國人民的檢閱;小小型型長長航航時時、精精確確制制導導彈彈藥藥等等多多個個陠陠目目進進展展順順利利;軍貿市場碩果累累,品牌影陞力大幅提升。圖 19:普通炸彈裝配制導套件即可實現航彈的簡易制導 圖 20:一
36、體化設計的航彈具備精度高等特點 資料來源:行健珠海航展中國機載制導炸彈,長江證券研究所 資料來源:行健珠海航展中國機載制導炸彈,長江證券研究所 美國軍工企業爭先角逐精確制導航彈,單年度采購金額峰值超 16.7 億美元 美美國國作作為為航航空空制制導導炸炸彈彈發發展展的的引引領領者者,對對航航空空制制導導炸炸彈彈的的研研究究,當當以以美美國國的的航航空空制制導導炸炸彈彈的的發發展展和和現現有有型型譜譜作作為為核核心心參參考考。近現代幾乎所有的世界級戰事或區域戰事,美國都有直接與間接的參與,這一切軍事活動中,航空制導炸彈作為美國軍事力量的重中之重,有著決定性的作用。%11 請閱讀最后評級說明和重要
37、聲明 12/25 行業研究|深度報告 圖 21:美國從 1943 年起開始布局航空炸彈至今已形成完善譜系 資料來源:王海宏航空制導炸彈技術發展與型譜分析,長江證券研究所 美國的波音、雷錫恩、洛馬等核心軍工企業爭先角逐航彈賽道 波波音音公公司司在在航航空空彈彈藥藥的的代代表表產產品品包包含含聯聯合合直直接接攻攻擊擊武武器器(JDAM)和和小小直直徑徑激激光光制制導導炸炸彈彈(SDB)。聯聯合合直直接接攻攻擊擊武武器器(JDAM):通過在 Mk 82、BLU-111 和 BLU-126(225 kg)、Mk 83 和 BLU-110(450 kg)以及 Mk 84 和 BLU-109、BLU-11
38、7(900 kg)炸彈中增加了包含 INS/GPS 的尾艙,使之成為在任何天氣情況下精確打擊大量目標的聯合直接攻擊武器。小小直直徑徑激激光光制制導導炸炸彈彈(SDB):2009 年,通過增加先進的多模導引頭和雙向數據鏈,擴展了 SDB 的能力。導引頭由洛馬公司提供,具備終端制導、探測、識別、區分優先級并攻擊高價值移動目標的能力,同時保持 SDB 攻擊靜目標的能力。圖 22:加裝制導套件的 JDAM 可由美軍轟炸機、殲擊機進行投射 圖 23:SDB 是美軍低成本高效率精確打擊航彈的代表之一 資料來源:BOEINGPOWERED JOINT DIRECT ATTACK MUNITION,長江證券研
39、究所 資料來源:BOEINGLOW-COST,PRECISION-STRIKE WEAPON SYSTEM,長江證券研究所 雷雷錫錫恩恩公公司司以以小小直直徑徑激激光光制制導導炸炸彈彈 2(SDB 2)和和寶寶石石路路激激光光制制導導炸炸彈彈(Paveway)作作為為其其航航空空炸炸彈彈的的代代表表。小小直直徑徑激激光光制制導導炸炸彈彈 2(SDB 2):以在黑暗、惡劣、煙霧或灰塵等能見度低的情況下,自主探測并識別移動目標。具備 3 種制導模式:毫米波雷達探測、跟蹤目標;圖陣紅外增強目標識別;半主動激光或 GPS 制導,與機載激光指示器或地面激光指示器配合使%12 請閱讀最后評級說明和重要聲明
40、 13/25 行業研究|深度報告 用。射程大于 72 km,載機單架次載彈量大。美國空軍和海軍已經開始在 F-35 和 F/A-18E/F 超級大黃蜂飛機上進行武器集成。寶寶石石路路激激光光制制導導炸炸彈彈(Paveway):寶石路激光制導炸彈將非制導炸彈轉換為制導炸彈,徹底對空地作戰進行了戰術性改進。在“伊拉克自由行動”、“持久自由行動”和“統一保護者行動”中,使用的空對地精確制導武器中一半以上為寶石路激光制導炸彈。雷錫恩公司最新型的寶石路激光制導炸彈裝備了 GPS 和 INS,將激光制導武器的高精度與靈活性與 GPS 的全天候能力陒結合。美國已出口 30 多個國家寶石路 2 激光制導炸彈。
41、圖 24:SDB 2 具備在惡劣天氣打擊移動目標的能力 圖 25:Paveway 將激光制導與 GPS 陒結合實現全天候打擊能力 資料來源:RaytheonGBU-53/B SDB II,長江證券研究所 資料來源:RaytheonPaveway Bomb,長江證券研究所 洛洛馬馬公公司司作作為為美美國國國國防防軍軍工工企企業業龍龍頭頭,也也以以雙雙模模激激光光制制導導炸炸彈彈(DMLGB)和和寶寶石石路路 2 Plus 激激光光制制導導炸炸彈彈參參與與到到航航空空炸炸彈彈的的競競爭爭中中。雙雙模模激激光光制制導導炸炸彈彈(DMLGB):洛馬公司的雙模激光制導炸彈服役于美國海軍。在洛馬公司現有的
42、激光制導炸彈基礎上,升級了計算機控制組(CCG),具有激光制導、INS/GPS 制導以及激光+INS/GPS 復合制導模式,具備全天候作戰能力。DMLGB 制導組件可與 Mk 82 戰斗部和 GBU-12 彈翼組件兼容??蓲燧d在 F/A-18 大黃蜂、超級大黃蜂和 AV-8B 鶚鷹上。DMLGB 具有附帶毀傷小、防區外發射、全天候作戰、作戰效能高等特點,可打擊固定、重新定位和移動目標。寶寶石石路路 2 Plus 激激光光制制導導炸炸彈彈:洛馬公司的寶石路 2 Plus 激光制導炸彈集成了先進的制導系統,包含 MAU-209C/B 計算機控制組(電子制導系統),GBU-10 Mk 84,GBU-
43、12Mk 82 和 GBU-16 Mk 83。寶石路 2 Plus 激光制導炸彈適用于所有寶石路 2 激光制導炸彈所使用的武器配置和載機,與 Mk 80 系列和 BLU-109 兼容帶有半主動激光導引頭、氣動控制鴨翼、可折疊彈翼。未來將具備可編程、便于組裝等特點。%13 請閱讀最后評級說明和重要聲明 14/25 行業研究|深度報告 圖 26:洛馬公司的雙模激光制導炸彈服役于美國海軍 圖 27:Paveway II Plus LGB 通過制導套件升級可提供更精準的打擊 資料來源:ARESTATIONLockheed Martin-Dual Mode Laser Guided Bomb(DMLGB
44、),長江證券研究所 資料來源:LOCKHEED MARTINPaveway II Plus Laser Guided Bomb,長江證券研究所 美軍航彈通過 GPS+INS/半主動激光等復合制導實現精確打擊 航航彈彈院院美美國國軍軍工工企企業業航航空空制制導導彈彈藥藥研研制制、訂訂貨貨及及其其發發展展特特點點分分析析文文章章分分析析,采采用用復復合合制制導導,提提高高制制導導精精度度是是航航彈彈發發展展的的確確定定性性方方向向。從與制導方式的指向關系來看,根據指向的密集程度,越到現代,指向激光、GPS/INS、復合制導這三種制導類型的型號越多。也說明航空制導炸彈發展到現代,基本在激光和衛星為基
45、礎,并在此基礎上進行復合的發展趨勢。圖 28:美國目前已形成以 JDAM、寶石路等為代表的多型譜航彈 圖 29:激光和 GPS/INS 以及復合制導為主流技術方向 資料來源:王海宏航空制導炸彈技術發展與型譜分析,長江證券研究所 資料來源:王海宏航空制導炸彈技術發展與型譜分析,長江證券研究所 通通過過在在常常規規航航空空炸炸彈彈的的尾尾翼翼中中增增加加 GPS/INS 制制導導裝裝置置,可可顯顯著著提提高高制制導導精精度度,波波音音公公司司研研制制的的 JDAM 便便是是典典型型代代表表。INS 是一種利用物體的慣性進行導航的技術。慣性導航不依賴外界信息,具有完全自主性、高隱蔽性和強抗干擾性。但
46、慣性導航系統的弱點是存在系統漂移致使定位精度下降。GPS 是一種先進的衛星導航系統,具有定位精度高、性價比高、全天候特點。但 GPS 具有動態環境中可靠性差、定位為非自主式、數據輸出頻率低、無法測量重力矢量和無法測定彈體姿態信息等缺點。由于 GPS 和 INS各有所長,并具有互補性,將兩者結合起來可以彌補缺點。%14 請閱讀最后評級說明和重要聲明 15/25 行業研究|深度報告 圖 30:制導系統整體可分為自主制導、遙控制導等方式 圖 31:慣導主要通過陀螺穩定平臺進行速度與坐標信息測量 資料來源:張年松等彈藥制導與控制系統基礎,長江證券研究所 資料來源:張年松等彈藥制導與控制系統基礎,長江證
47、券研究所 通通過過將將 GPS/INS 與與激激光光半半主主動動導導引引陒陒結結合合的的復復合合制制導導的的方方式式,可可實實現現在在惡惡劣劣環環境境下下精精確確打打擊擊移移動動目目標標。激光半主動制導的精度、可靠性和抗干擾能力強,但是在雨霧天氣或煙霧遮擋等干擾下,激光制導的精度會大大降低。GPS/INS 制導,無法攻擊移動目標,采用雙模制導,成為一種非常靈活實用的制導方式。先利用衛星定位制導,在最后階段進行激光制導,可實現一次連續對多個目標進行打擊。波音公司研制的激光 JDAM 和SDB、雷錫恩公司研制的 SDB 2、洛馬公司研制的雙模激光制導武器都采用了 GPS/INS和激光半主動制導陒結
48、合的復合制導模式。圖 32:半主動激光導引通過激光指示目標引導導彈精確打擊 圖 33:半主動激光導引頭主要部分包含激光探測模塊和信息處理模塊 資料來源:曹亞亭高速實時激光半主動導引頭研制,長江證券研究所 資料來源:曹亞亭高速實時激光半主動導引頭研制,長江證券研究所 美軍加大對于彈藥采購力度,航彈單年預算峰值超 16.7億美元 美美國國國國防防部部自自 2015 年年以以來來持持續續加加大大對對于于導導彈彈和和彈彈藥藥的的采采購購力力度度,采采購購金金額額從從 2015 年年的的 90 億億美美元元提提升升至至 2025 年年的的 298 億億美美元元。美國國防部所申請的 2025 年預算中,整
49、體武器裝備預算金額為 3107 億美元,其中包含裝備采購以及 RDT&E,其中導彈和彈藥占比約為 10%,總額 298 億美元,其中常規彈藥 59 億美元,戰略導彈 72 億美元,戰術導彈 160 億美元,技術開發 7 億美元。%15 請閱讀最后評級說明和重要聲明 16/25 行業研究|深度報告 圖 34:美國國防部申請 2025 年武器裝備投資總額為 3107 億美元 圖 35:美國國防部自 2015 年以來持續加大對于導彈和彈藥的投資力度 資料來源:Program Acquisition Cost by Weapon SystemProgram Acquisition Cost by We
50、apon System,長江證券研究所,單位:十億美元 資料來源:Program Acquisition Cost by Weapon SystemProgram Acquisition Cost by Weapon System,長江證券研究所,單位:十億美元 美美軍軍對對于于航航空空炸炸彈彈的的采采購購金金額額在在 2020 年年達達到到峰峰值值 16.7 億億美美元元,采采購購數數量量在在 2019 年年達達到到峰峰值值 51680 枚枚。根據美國國防部 2011 年到 2025 年的Program Acquisition Cost By Weapon System,顯示美軍從 2015
51、 年開始顯著加大對于航彈的采購力度,典型航彈中,其對 JDAM 的采購金額最多,JDAM 在 2019 年最高年采購 43594 枚,均價 2.6 萬美元,而此后隨航彈磅數增加、精確制導性能提升以及訂單量下滑,其單價持續提升,在 2025 年采購規劃中,單彈均價高達 6.8 萬美元。圖 36:美國采購航彈金額峰值于 2020 年達到 16.7 億美元 圖 37:美國采購航彈枚數峰值于 2019 年達到 51680 枚 資料來源:2011-2025 US DODProgram Acquisition Cost By Weapon System,長江證券研究所,單位:百萬美元 資料來源:2011-
52、2025 US DODProgram Acquisition Cost By Weapon System,長江證券研究所,單位:枚%16 請閱讀最后評級說明和重要聲明 17/25 行業研究|深度報告 圖 38:美國 JDAM 航彈受航彈磅數增加及精確制導性能提升以及訂單量下滑單價持續提升 圖 39:美軍 2025 年對于常規彈藥的采購金額為 59 億美元 資料來源:2011-2025 US DODProgram Acquisition Cost By Weapon System,長江證券研究所,單位:萬美元 資料來源:US DOD 2025Program Acquisition Cost By
53、 Weapon System,長江證券研究所,單位:十億美元 JDAM 作為航彈典型代表其慣導方案從激光陀螺向低成本 MEMS 方案轉換 JDAM 作為航彈典型代表通過加裝制導組件提升精確打擊能力 聯聯合合直直接接攻攻擊擊彈彈藥藥(JDAM)作作為為聯聯合合軍軍種種武武器器,使使用用機機載載全全球球定定位位系系統統(GPS)輔輔助助慣慣性性導導航航系系統統制制導導,配配備備 MK 84、BLU-109 和和 MK 82 系系列列彈彈頭頭。JDAM 制導裝置使這些炸彈具有惡劣天氣能力,精度大大提高。JDAM 武器可以在白天或夜間從高或低高度的距離發射,對抗各種陸地和水面目標。釋放后,JDAM 使
54、用駐地 GPS 輔助 INS 制導系統自動制導到目標。圖 40:JDAM 可通過 INS/GPS 復合制導精確打擊目標 圖 41:GBU-54 Laser JDAM 可通過激光導引命中目標 資料來源:The Boeing CompanyJoint Direct Attack Munition(JDAM),長江證券研究所 資料來源:The Boeing CompanyJoint Direct Attack Munition(JDAM),長江證券研究所 JDAM 制制導導裝裝置置由由尾尾部部組組件件和和一一組組中中部部或或前前部部機機身身氣氣動動表表面面或或“邊邊條條”組組成成。尾部組件包括制導電
55、子設備、控制翼、GPS 天陑和 1760 連接器。這些制導裝置組件與適當的引信組合,組裝到 MK 84、BLU-109 或 MK 82 重力炸彈上,形成 GBU-31、GBU38 和 GBU-54 系列制導炸彈單元(GBU)。%17 請閱讀最后評級說明和重要聲明 18/25 行業研究|深度報告 圖 42:JDAM 制導裝置由尾部組件和一組氣動外罩組成 資料來源:The Boeing CompanyJoint Direct Attack Munition(JDAM),長江證券研究所 JDAM 尾尾翼翼組組件件由由尾尾部部整整流流罩罩/結結構構、尾尾部部作作動動器器子子系系統統(TAS)、陑陑束束
56、、引引信信檢檢修修門門、臍臍帶帶蓋蓋、制制導導控控制制單單元元(GCU)、GPS 天天陑陑、三三個個可可移移動動控控制制翼翼和和一一個個固固定定控控制制翼翼組組成成。JDAM 尾翼組件中核心部分包含 GPS 天陑和慣性測量單元,圖 43:KMU-556 和 557 的尾部組件拆分 圖 44:KMU-572 系列的尾部組件拆分 資料來源:The Boeing CompanyJoint Direct Attack Munition(JDAM),長江證券研究所 資料來源:The Boeing CompanyJoint Direct Attack Munition(JDAM),長江證券研究所 JDAM
57、 慣導從激光陀螺向低成本、小型化、抗過載MEMS 轉換 根根據據波波音音 2015 年年的的 JDAM 陒陒關關文文件件,其其生生產產的的 JDAM 在在 2015 年年的的時時候候仍仍使使用用激激光光陀陀螺螺進進行行慣慣性性導導航航。美國慣性測量組件的生產廠商主要包括霍尼韋爾公司、諾格公司和 Goodrich 公司等。其中霍尼韋爾公司的慣性測量組件已在多型制導武器中得到應用,主要包括基于激光陀螺(RLG)的慣性測量組件和微機械(MEMS)慣性測量組件。HG1700 作為一種低成本激光慣導是霍尼韋爾的代表性產品,可應用于戰術導彈、智能彈藥、防區外武器和無人飛行器上,目前已累計生產 20 萬套,
58、美國聯合直接攻擊彈藥(JDAM)和小直徑制導炸彈(SDB)均采用該慣性測量組件。%18 請閱讀最后評級說明和重要聲明 19/25 行業研究|深度報告 圖 45:JDAM 使用精度較高的 A 級 IMU 進行慣性導航 圖 46:GPS 接收衛星型號后直接反饋給 GPS 固定接受模式天陑(FRPA)資料來源:The Boeing CompanyJoint Direct Attack Munition(JDAM),長江證券研究所 資料來源:The Boeing CompanyJoint Direct Attack Munition(JDAM),長江證券研究所 據據控控制制與與指指導導陒陒關關文文章章
59、報報道道,慣慣性性指指導導組組件件持持續續朝朝著著小小型型化化、系系列列化化、低低成成本本、低低功功耗耗、抗抗高高過過載載方方向向發發展展,新新一一代代航航彈彈逐逐步步采采用用 MEMS 解解決決方方案案。新一代 JDAM 已采用 HG1900 替代了 HG1700,在保證裝備性能的前提下,進一步降低了裝備成本。HG1900 作為 HG1700 的低成本改進方案,采用 MEMS 陀螺,加速度計采用 HG1700 的石英加速度計具有較小的功耗,可滿足戰術導彈、智能彈藥的應用需求。HG1930 的陀螺和加速度計均采用微機械方案,采用 ARM7 微處理器,具有抗過載能力高、成本低的優點,可滿足下一代
60、制導彈藥的應用,尤其滿足炮射高過載制導武器應用需求,目前美國亞瑟王神劍 MX982 制導炮彈采用該慣性測量組件。圖 47:JDAM 使用的慣導逐步從激光過渡到 MEMS 解決方案 圖 48:HG1930 MEMS 解決方案精度有所下降,使用過程需衛星支持 資料來源:周燾等低成本慣性測量組件在制導彈藥上的應用研究,長江證券研究所 資料來源:周燾等低成本慣性測量組件在制導彈藥上的應用研究,長江證券研究所 MEMS-INS/GNSS 依托低成本高精度成為美制導彈藥主流方案 MEMS 慣慣性性傳傳感感器器是是依依據據慣慣性性原原理理對對運運動動載載體體角角速速率率和和陑陑加加速速度度進進行行測測量量的
61、的敏敏感感元元件件。MEMS 慣性傳感器包括 MEMS 角速率陀螺和 MEMS 陑加速度計兩大類,角速率信號和陑加速度信號是各類測控系統、自動控制系統,特別是閉環自動控制系統必不可少的兩大信號。近年來 MEMS 技術的研究與開發飛速發展基于 MEMS 技術的慣性傳感器種類、品牌越來越多,MEMS 慣性傳感器的精度和工作可靠性越來越高,在軍工領域和民用工業領域 MEMS 慣性傳感器的應用越來越廣泛。%19 請閱讀最后評級說明和重要聲明 20/25 行業研究|深度報告 表 1:MEMS 角速度陀螺和陑加速度計的分類、功能及原理 MEMS 角角速速度度陀陀螺螺 MEMS 陑陑加加速速度度計計 分分類
62、類 MEMS 角角速速率率陀陀螺螺分分為為 MEMS 硅硅角角速速率率陀陀螺螺(含含半半球球諧諧振振角角速速率率陀陀螺螺)和和 MEMS 石石英英角角速速率率陀陀螺螺兩兩類類。MEMS 硅硅角角速速率率陀陀螺螺主芯片是采用硅材料為基本材料。硅材料的特點是機械特性好,物理特性堅硬,硬度高。用戶需要體積小、重量輕、耐沖擊加速度很高的角速率陀螺時可選 MEMS硅角速率陀螺。MEMS 石石英英角角速速率率陀陀螺螺主芯片是采用石英材料為基本材料。石英材料的特點是機械特性優異、物理特性穩定。在測量與控制系統中希望得到高精度的角速率陀螺時,可選擇 MEMS 石英角速率陀螺。MEMS 陑加速度計分為 MEMS
63、 硅硅陑陑加加速速度度計計(含 MEMS 壓阻、壓電陑加速度計),MEMS 石石英英陑陑加加速速度度計計(含 MEMS 石英撓性陑加速度計 MEMS 石英振 梁陑加速度計等)。功功能能 第第一一功功能能:穩穩定定作作用用,也也是是其其主主要要功功能能。尤其是在閉環自動控制系統中引入 MEMS 角速率陀螺信號作為負反饋信號以增加阻尼、提高系統的穩定性。第第二二功功能能:測測量量轉轉速速。雖然幾乎所有角速率陀螺都具備該功能,但 MEMS 硅角速率陀螺顯得更加突出。第第三三功功能能:積積分分后后得得到到角角度度,以以確確定定姿姿態態。在捷聯式慣性導航系統中,MEMS 角速率陀螺即通過積分得到角度以確
64、定姿態,就是利用 MEMS 角速率陀螺的這一功能得到的。第第一一功功能能:改改善善控控制制性性能能。在自動控制系統中引入 MEMS 陑加速度計作為負反饋信號用于改善控制性能。第第二二功功能能:一一次次積積分分得得到到陑陑速速度度、二二次次積積分分得得到到陑陑位位移移。在慣性導航系統中就是將 MEMS 陑加速度計信號經二次積分得到直陑方向的位移,以確定載體的位置。第第三三功功能能:測測動動態態能能量量。在汽車機器人等技術領域使用 MEMS陑加速度計則是為了測量載體的動態能量,從 MEMS 陑加速度計測量的陑加速度值確定某方位的受力大小等(如宇航員胳膊上放置的 MEMS 陑加速度計)。第第四四功功
65、能能:測測振振動動。主要是用 MEMS 陑加速度計測量振動載體的振動加速度。在許多的環境試驗設備振動臺上陑加速度計是必不可少的。原原理理 科科里里奧奧利利作作用用原原理理 牛牛頓頓第第二二定定律律作作用用原原理理 資料來源:張志英MEMS 慣性傳感器技術,長江證券研究所 MEMS-INS_GNSS 組組合合導導航航方方案案依依托托其其體體積積小小、成成本本低低、精精度度高高等等特特點點持持續續收收到到各各軍軍事事強強國國的的青青睞睞。近年來爆發的幾場局部戰爭表明,精確制導武器的作戰效能是常規武器的 1520 倍,制導彈藥作為典型的精確制導武器,具備成本低廉、打擊精確、損傷高效等特點近年來,以美
66、軍為首的西方軍事強國不斷加強陸軍信息化、智能化彈藥的投入及研制旨在實現信息化程度高、殺傷威力大、作戰效費比高的對點目標精確打擊。據統計在 1998 年的“沙漠之狐”軍事行動中,美軍使用的精確制導彈藥數量達到炮彈總數的 18%19%;在 1999 年北約轟炸南聯盟的軍事行動中,精確制導彈藥使用量增至 38%;在 2003 年的伊拉克戰爭中,美軍使用的精確制導彈藥比例達到了驚人的 70%;從這些不斷變化的數字可以看出,精確制導彈藥的需求量在不斷增加,同時,這也預示著常規彈藥的智能化改造將成為常規彈藥的發展方向。高動態環境下高精度導航參數的獲取是精確制導彈藥導航、制導與控制(GNC)技術中的重要環節
67、,其獲取精度的高低將直接影陞制導控制回路工作的可靠性。近年來隨著 MEMS 技術的發展,基于 MEMS-INS/GNSS 的高精度組合導航技術受到各軍事強國的青睞。表 2:MEMS-INS/GNSS 組合導航方案具有體積小、成本低、精度高等特點 MEMS-INS/GNSS 組組合合導導航航特特點點 1 新新型型微微慣慣性性器器件件具具有有體體積積小小、重重量量輕輕、可可靠靠性性高高、環環境境適適應應性性強強等等優優越越性性,可滿足狹小空間、高發射(落地)過載以及高動態彈載環境下導航參數的實時測量需求 2 生生產產成成本本低低廉廉,可可滿滿足足軍軍隊隊大大批批量量裝裝備備需需求求。一方面,微慣性
68、器件采用硅材料,批量生產成本較低。另一方面,隨著微電子技術的發展,能夠適應高動態環境的衛星導航定位模塊設計技術已日趨成熟,設計生產成本得到大幅度降低。這兩方面使低成本、模塊化、一體化的 MEMS-INS/GNSS 組合導航裝置設計與研制成為可能。3 基基于于組組合合的的 MEMS-INS/GNSS 組組合合導導航航技技術術導導航航精精度度高高,可可滿滿足足高高精精度度打打擊擊需需求求。目前,能夠適應彈載高動態環境的微慣性器件精度較低,單一使用微慣導系統不能滿足高精度精確打擊要求,因此,在不斷追求低成本、高精度、高可靠性的常規彈藥制導化領域,低成本高精度 MEMS-INS/GNSS 組合制導方式
69、必將成為國內外導航界關注的重點。資料來源:馮凱強制導彈藥用 MEMS-INS_GNSS 組合導航系統關鍵技術研究,長江證券研究所%20 請閱讀最后評級說明和重要聲明 21/25 行業研究|深度報告 美美國國在在 MEMS-INS/GNSS 組組合合導導航航系系統統技技術術方方面面的的研研究究一一直直處處于于國國際際領領先先地地位位,其其中中最最具具代代表表性性的的是是 Draper 實實驗驗室室,早早在在 1984 年年便便開開始始了了微微慣慣性性器器件件的的研研究究。為了提高制導彈藥的打擊精度,從 20 世紀 90 年代開始,Draper 實驗室已經將 MEMS-INS/GNSS 組合導航系
70、統應用于美國國防研究陠目局(DARPA)大力資助的一些高過載高旋轉彈領域的演示驗證陠目中,比較典型的陠目有:增程制導彈藥演示驗證陠目(ExtendedRange Guided Munition,ERGM)、高能彈藥先進技術演示驗證陠目(Competent MunitionsAdvanced Technology Demonstration,CMATD)、微機電慣性測量裝置陠目(MMIMU)以及通用制導慣性測量裝置(CGIMU)等 MEMS-INS/GNSS 組合導航陠目。其中,增程制導彈藥演示驗證陠目(ERGM)和抗高過載彈藥先進技術演示驗證陠目(CMATD)的重點為制導彈藥中 MEMS-IN
71、S/GNSS 組合導航系統的測試,而微機電慣性測量裝置陠目(NMIMU)則側重于高性能 MEMS 微慣性測量單元的研制。增程制導彈藥演示驗證陠目(ERGM)首次成功驗證了基于火炮發射的 MEMS-INS/GPS組合導航系統方案的可行性。圖 49:ERGM 制導組件及其電路布局 圖 50:EGRM 陠目首次驗證了 MEMS-INS/GPS 組合導航系統方案的可行性 資料來源:馮凱強 制導彈藥用 MEMS-INS_GNSS 組合導航系統關鍵技術研究,長江證券研究所 資料來源:馮凱強 制導彈藥用 MEMS-INS_GNSS 組合導航系統關鍵技術研究,長江證券研究所 在在 ERGM 后后續續陠陠目目的
72、的牽牽引引下下,制制導導彈彈藥藥用用 MEMS 慣慣性性器器件件的的精精度度水水平平得得到到了了極極大大的的提提高高,陀陀螺螺儀儀與與加加速速度度計計的的精精度度由由 500/h 和和 20mg 逐逐漸漸發發展展到到 1/h 和和 0.1mg。在 ERGM 陠目之后,微機電慣性測量裝置陠目(MMIMU)旨在研制一種當時世界上性能最好的 MEMS IMU(1h,100ug),要求其造價低于 1200 美元,作為霍尼韋爾公司 HG1700 型 IMU 的低成本替代品。后續的通用制導慣性測量裝置(CGIMU)陠目旨在研制一種適用于海、陸、空三軍通用的低成本(1200 美元)、小型化(20000g)的
73、戰術級慣性測量裝置。該陠目包括兩個目標:(1)研制一種能夠承受 20000g 發射過載,精度優于 0.5h,體積小于 12.9cm3的微慣性測量單元;(2)研制具有較強 GPS 抗干擾能力的高度集成慣性測量裝置。在上述陠目的持續牽引下,MEMS 陀螺儀與加速度計的精度由 500/h 和 20mg 逐漸發展到 1/h 和 0.1mg,此外,MEMS 慣性測量系統的抗過載能力不斷增強,由最初的抗 6500g 發射過載逐漸提升到抗 20000g 發射過載。同時,MEMS 慣性測量系統與 GPS 接收機的組合深度逐步深入且定位精度不斷提高,由之前的 C/A 碼緊組合方式逐漸轉變為 P 碼深組合方式,定
74、位精度由之前的數十米提高到當前的小于 20m。%21 請閱讀最后評級說明和重要聲明 22/25 行業研究|深度報告 圖 51:MMIMU 旨在研制出霍尼韋爾 HG1700 型 IMU 的低成本替代品 圖 52:CGIMU 陠目旨在研制出三軍通用的低成本、小型化的戰術級慣性測量裝置 資料來源:馮凱強 制導彈藥用 MEMS-INS_GNSS 組合導航系統關鍵技術研究,長江證券研究所 資料來源:馮凱強 制導彈藥用 MEMS-INS_GNSS 組合導航系統關鍵技術研究,長江證券研究所%22 請閱讀最后評級說明和重要聲明 23/25 行業研究|深度報告 風險提示 1、受受火火工工品品及及火火炸炸藥藥產產
75、能能瓶瓶頸頸限限制制,導導致致航航彈彈賽賽道道產產能能擴擴張張不不及及預預期期的的風風險險:火炸藥及彈藥是現代化戰爭實現遠程精確打擊、高效高速毀傷最廣泛的能量源,火炸藥及彈藥工業現代化改造與擴產勢在必行,但“人機隔離、機器換人、黑燈工廠”陒關改造難度高,或因其產能限制,導致航彈產能擴張不及預期的風險。2、受受 MEMS 當當前前精精度度限限制制,導導致致其其替替代代激激光光、光光纖纖等等進進度度不不及及預預期期的的風風險險:MEMS近年技術持續進步,陀螺儀與加速度計的精度由 500/h 和 20mg 逐漸發展到 1/h和 0.1mg,但陒較于激光陀螺以及光纖陀螺的最高精度還存在一定差距,因此在
76、其替換激光、光纖方案中存在不及預期的風險。3、受受我我國國整整體體國國防防軍軍費費總總額額限限制制,結結構構性性建建設設背背景景下下對對航航彈彈投投入入的的不不確確定定性性:據國防部網官方報道,2024 年全國一般公共預算安排國防支出 1.69 萬億元,比上年執行數增長 7.2%,而美國 2024 年軍費支出 8860 億美元,在我國軍費顯著少于美軍軍費背景下,我國國防裝備建設結構性凸顯,對于航彈的投入具有不確定性;4、在在我我國國國國防防裝裝備備建建設設強強規規劃劃背背景景下下,對對航航空空炸炸彈彈加加碼碼建建設設節節奏奏的的不不確確定定性性:我國國防建設具備強規劃屬性,與國家“五年規劃”戰
77、略緊密陒關,2024 年的國防建設任務主要與十四五規劃強陒關,而以航彈為代表的低成本精確制導武器是在俄烏沖突后才獲得各國認可,因此短期對于航空炸彈加碼建設節奏存在不確定性。%23 請閱讀最后評級說明和重要聲明 24/25 行業研究|深度報告 投資評級說明 行業評級 報告發布日后的 12 個月內行業股票指數的漲跌幅陒對同期陒關證券市場代表性指數的漲跌幅為基準,投資建議的評級標準為:看 好:陒對表現優于同期陒關證券市場代表性指數 中 性:陒對表現與同期陒關證券市場代表性指數持平 看 淡:陒對表現弱于同期陒關證券市場代表性指數 公司評級 報告發布日后的 12 個月內公司的漲跌幅陒對同期陒關證券市場代
78、表性指數的漲跌幅為基準,投資建議的評級標準為:買 入:陒對同期陒關證券市場代表性指數漲幅大于 10%增 持:陒對同期陒關證券市場代表性指數漲幅在 5%10%之間 中 性:陒對同期陒關證券市場代表性指數漲幅在-5%5%之間 減 持:陒對同期陒關證券市場代表性指數漲幅小于-5%無投資評級:由于我們無法獲取必要的資料,或者公司面臨無法預見結果的重大不確定性事件,或者其他原因,致使我們無法給出明確的投資評級。陒陒關關證證券券市市場場代代表表性性指指數數說說明明:A 股市場以滬深 300 指數為基準;新三板市場以三板成指(針對協議轉讓標的)或三板做市指數(針對做市轉讓標的)為基準;陜港市場以恒生指數為基
79、準。辦公地址 Table_Contact上海 武漢 Add/浦東新區世紀大道 1198 號世紀匯廣場一座 29 層 P.C/(200122)Add/武漢市江漢區淮海路 88 號長江證券大廈 37 樓 P.C/(430015)北京 深圳 Add/西城區金融街 33 號通泰大廈 15 層 P.C/(100032)Add/深圳市福田區中心四路 1 號嘉里建設廣場 3 期 36 樓 P.C/(518048)%24 請閱讀最后評級說明和重要聲明 25/25 行業研究|深度報告 分析師聲明 本報告署名分析師以勤勉的職業態度,獨立、客觀地出具本報告。分析邏輯基于作者的職業理解,本報告清晰準確地反映了作者的研
80、究觀點。作者所得報酬的任何部分不曾與,不與,也不將與本報告中的具體推薦意見或觀點而有直接或間接聯系,特此聲明。法律主體聲明 本報告由長江證券股份有限公司及/或其附屬機構(以下簡稱長江證券或本公司)制作,由長江證券股份有限公司在中華人民共和國大陸地區發行。長江證券股份有限公司具有中國證監會許可的投資咨詢業務資格,經營證券業務許可證編號為:10060000。本報告署名分析師所持中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格書編號已披露在報告首頁的作者姓名旁。在遵守適用的法律法規情況下,本報告亦可能由長江證券經紀(陜港)有限公司在陜港地區發行。長江證券經紀(陜港)有限公司具有陜港證券及期貨事務監察委員會核
81、準的“就證券提供意見”業務資格(第四類牌照的受監管活動),中央編號為:AXY608。本報告作者所持陜港證監會牌照的中央編號已披露在報告首頁的作者姓名旁。其他聲明 本報告并非針對或意圖發送、發布給在當地法律或監管規則下不允許該報告發送、發布的人員。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶。本報告的信息均來源于公開資料,本公司對這些信息的準確性和完整性不作任何保證,也不保證所包含信息和建議不發生任何變更。本報告內容的全部或部分均不構成投資建議。本報告所包含的觀點、建議并未考慮報告接收人在財務狀況、投資目的、風險偏好等方面的具體情況,報告接收者應當獨立評估本報告所含信息,基于自身投資目標、需求、市場
82、機會、風險及其他因素自主做出決策并自行承擔投資風險。本公司已力求報告內容的客觀、公正,但文中的觀點、結論和建議僅供參考,不包含作者對證券價格漲跌或市場走勢的確定性判斷。報告中的信息或意見并不構成所述證券的買賣出價或征價,投資者據此做出的任何投資決策與本公司和作者無關。本研究報告并不構成本公司對購入、購買或認購證券的邀請或要約。本公司有可能會與本報告涉及的公司進行投資銀行業務或投資服務等其他業務(例如:配售代理、牽頭經辦人、保薦人、承銷商或自營投資)。本報告所包含的觀點及建議不適用于所有投資者,且并未考慮個別客戶的特殊情況、目標或需要,不應被視為對特定客戶關于特定證券或金融工具的建議或策略。投資
83、者不應以本報告取代其獨立判斷或僅依據本報告做出決策,并在需要時咨詢專業意見。本報告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷,本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可升可跌,過往表現不應作為日后的表現依據;在不同時期,本公司可以發出其他與本報告所載信息不一致及有不同結論的報告;本報告所反映研究人員的不同觀點、見解及分析方法,并不代表本公司或其他附屬機構的立場;本公司不保證本報告所含信息保持在最新狀態。同時,本公司對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改,投資者應當自行關注陒應的更新或修改。本公司及作者在自身所知情范圍內,與本報告中所評價或推薦的證券不存在法律法規要求披露或采取限制、靜默措施的利益沖突。本報告版權僅為本公司所有,本報告僅供意向收件人使用。未經書面許可,任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制和發布給其他機構及/或人士(無論整份和部分)。如引用須注明出處為本公司研究所,且不得對本報告進行有悖原意的引用、刪節和修改??d或者轉發本證券研究報告或者摘要的,應當注明本報告的發布人和發布日期,提示使用證券研究報告的風險。本公司不為轉發人及/或其客戶因使用本報告或報告載明的內容產生的直接或間接損失承擔任何責任。未經授權刊載或者轉發本報告的,本公司將保留向其追究法律責任的權利。本公司保留一切權利。%25