没有国防需求催动的高新技能实装，就没有后续更为广阔的家当化空间。无论是民航家当、5G 通讯、风电光伏、还是毫米波雷达、红外技能，其发展的渊源或者是所须要的部分核心技能最初 都具有国防军事化的属性。随着生产效率的提升和本钱低落，在军民领悟的大背景下，军用技能 及产品更多地向民用领域拓展，形成广阔的家当化空间。
1.1 民用航空家当，出身于二战遗产
民用航空是高科技高附加值家当，具有高成本投入、高风险回报、高技能密集、高安全性等特点， 是前辈制造业和当代做事业的高度领悟。
民用航空的发展受益于战后干系产能的剩余。飞机自出身以来，便一贯被运用于军事领域，鲜少 民用。1914 年，第一次天下大战爆发，各国倾全力将飞机力量展现在军事活动中。战后，随着军 事须要的大幅减少，大量剩余飞机被欧美各国政府以低价抛售求现，数以千计的翱翔或技能职员 急需钻营军事以外的出路，飞机才开始被运用于民间的邮政及交通运输，造就了第一次“军转民” 的浪潮。同样的情形再度发生于第二次天下大战。
第二次天下大战极大地刺激了航空家当的发展。二战中，美国工业界爆发出巨大生产力，为反法 西斯盟国的军队供应了巨量装备，成为抗击法西斯的天下“兵工厂”。从 1940 年 7 月到 1945 年 8 月累计生产了 262524 架各式飞机，均匀每年 52505 架。个中，1944 年为最高年份，当年 产量达96300架，创历史之最。另一超级大国苏联的航空家当也在二战期间取得了巨大的发展。 苏联在极其困难的情形下，边东撤、边规复、边生产，坚持了巨大而顽强的家当能力。战役期间， 除了从美国得到的 14000 架飞机外，其他航空装备均由本国生产；1941-1945 年间，共生产 142775 架飞机。后三年年均超过 40000 架。1945 年当年年产 49000 台发动机。当时极受欢 迎、被称为“像空气和面包一样主要”的伊尔-2 强击机的日产量达 40 架。
二战后强大的军用航空产能匆匆使民航大发展。二战后，强大的军用航空工业产能与大量军事翱翔 职员，直接匆匆成了天下民机研制生产能力的提高和民用航空运输业的发展，使之成为经济发展的 引擎，成为与公民生活息息相关的紧张远程客货运输工具。喷气技能的出身带来了民用航空的新 时期，经济、安全、舒适的喷气式客机成为民用运输的主力，改变了当代交通运输的构造。1945 年到 1950 年，美国海内航空公司的客运量从 600 万增加到 1700 万，短短 5 年增长了 183%。 1945 年，美国民用航空局废除了泛美航空对国际航线长达 20 年的垄断经营权，多家航空公司开 始供应国际航空做事。
1944 年，国际民用航空组织在芝加哥成立。国际民航组织（ICAO）是折衷各国有关民航经济和 法律责任，并制订各种民航技能标准和航行规则的国际组织。第二次天下大战后，为办理战后民 用航空发展中的国际性问题，1944 年 11 月 1 日至 12 月 7 日在美国芝加哥召开了有 52 个国家参 加的国际民航会议，签订了《国际民用航空公约》（简称《芝加哥公约》），并按国际民用航空 临时协定设立了“临时国际民航组织”。1947 年 4 月 4 日公约生效，“国际民航组织”正式成 立。同年 5 月成为“联合国”的一个专门机构。
1990 年,已有 161 个缔约国。1944 年 12 月 9 日，当时的中国政府在《芝加哥公约》上具名，并于 1946 年 2 月 20 日批准该公约。1971 年 11 月 19 日国际民航组织第 74 届理事会通过决议，承认中华公民共和国政府为中国唯一合法确当局。 中国从 1974 年起连续当选为理事国。1974 年 2 月我国承认《国际民用航空公约》。 1949 年 11 月 2 日，中国民用航空局成立，揭开了我国民航奇迹发展的新篇章。1951 年 4 月 17 日，中心公民政府革命军事委员会和政务院颁发《关于航空工业培植的决定》，就此新中国航空 工业开始培植和发展，开启了一个崭新的历史阶段。
1.2 5G 多项核心技能起源于军用雷达和通信运用
5G 技能早期紧张运用于军用通信。在以打算机化和网络集中为核心的当代战役中，军事通信技 术高效、稳定、可靠地分配、共享和指挥信息，同时，把沙场的不同平台连接到一个战网系统中， 进而担保其正常运行。军事通信作为一种领悟技能，是当前 5G 通信中多项核心技能的早期运用 起源，比如相控阵技能、大规模 MIMO 天线阵列，超高密度网络，高频带通信和非正交多址 (NOMA)技能，来为沙场士兵通信和人机互换供应技能支持。
相控阵技能最早被运用于军用雷达领域。二十一世纪初，我国雷达行业紧张以机器雷达为主，机器雷达集中一个位置发射旗子暗记波，通过机器转台旋转，让旗子暗记波发射到不同的方向，探测不同目 标，但其机器迁徙改变效率低，探测区域和探测目标有限，不再适应日趋繁芜的电磁场发展方向。而 相控阵雷达通过馈电掌握电磁波束电子扫描，实现多波束快速扫描探测，还可以根据实际环境灵 活的掌握波束形状，在反应速率、目标更新速率、多目标追踪能力、电子对抗能力等方面都远优 于机器雷达，因此目前高性能军用雷达已全面利用相控阵技能。
相控阵技能已开始逐步运用于民用 5G 通信。随着相控阵雷达在国防科技工业领域的技能发展和 运用成熟，相控阵技能已在 5G、低轨卫星、智能驾驶等浩瀚领域也逐步得到推广运用，5G 基站、 低轨卫星和汽车毫米波雷达均通过采取相控阵天线系统编制提升其性能。相控阵天线是由许多阵列单 元通过一定的排列规律所形成的一种特有阵列天线，通过每个阵列单元背后的馈源设备供应特定 的电流幅度和相位。其有如下特点：
实现波束快速空间扫描。传统阵列天线无法对波束指向进行快速掌握，要实现波束的转 变须要用过机器旋转来实现。相控阵天线的波束转变是通过电流中的相位差掌握，只需 几微秒韶光即可实现这一过程，大大提高了反应速率。
提高天线增益。单个天线的增益是有限的，单个标准对称偶极子天线的增益为 2.15dBi 旁边，通过多个阵列天线单元按规律组合，可以实现更高的增益。
精确定向和良好的抗滋扰特性。5G 天线采取相控阵的设计思路，为知足大信道容量， 旗子暗记的频率会比 4G 网络更高，比较于一样平常的阵列天线，相控阵天线的波束特性是由计 算机掌握，能够精确定向，这使得天线具有良好的功耗。通过能量的集中开释，让天线 形成的波束能够辐射更远间隔。通过特定的加权方法，让波束形状得到快速反应，让相 控阵天线波束具有捷变能力，使得相控阵天线能够在不同的事情环境中达到自适应。如 在恶劣的电磁环境下，快速改变其事情状态，提高抗滋扰能力。
共形特性。今后的通信基站设计会越来越考虑到都雅的需求，并且某些基站的设计也会 哀求具有暗藏性，伪装能力等一些分外需求。相控阵天线具有共形特性，可以将全体天 线阵放置在曲面的条件下设置，与基站整体的外表相吻合，以形成共形阵列天线。
多波束形成能力。5G 通信的天线设计中每每须要 5G 天线具有空分复用，增大通信容 量，要在一定的韶光内形成多个不同指向的波束，可在一定范围内划分不同区域。而相 控阵天线通过转换波控旗子暗记，可以实现这一需求。
5G 基站天线采取相控阵系统编制，利用相控阵天线的波束赋形、空间复用和空间分集等技能，从而 显著提升频谱效率、系统容量、覆盖效果和抗滋扰能力，以知足万物互联的巨量用户需求，从而实现高速率、大容量等特性。
1.3 风机碳梁及光伏热场材料，是碳纤维的低本钱化运用
军事及航空运用使碳纤维真正从实验室走向家当化。碳纤维是由聚丙烯腈（PAN）（或沥青、粘 胶）等有机母体纤维采取高温分解法在 1,000 摄氏度以上高温的惰性气体下碳化（其结果是去除 除碳以外绝大多数元素）制成的，是一种含碳量在 90%以上的无机高分子纤维。碳纤维具有出 色的力学性能和化学稳定性，密度比铝低，强度比钢高，是目前已大量生产的高性能纤维中具有 最高的比强度和最高的比模量的纤维。碳纤维虽然纸面数据亮眼，但由于其高昂的生产本钱，在 出身之初仅仅勾留于实验室及少量奢侈品和竞技体育领域，直到上世纪 70 年代，洛马和波音将 其运用于航空装备领域才真正带来了其规模化的生产。
随着低本钱生产技能的打通，碳纤维开始被运用于风电叶片。风力作为一种清洁能源，先于光伏 发电受到环球各国的青睐，近十几年以来经历了环球化的高速增长。当前，随着风力发电机率增 大，特殊是在海上风机的需求刺激下，环球风机大型化的趋势日益明显。当风机变大后，全玻璃 钢叶片已无法知足叶片大型化、轻量化的哀求，而密度、刚性方面更出色的碳纤维材料则成为了 更空想的选择。在知足刚度和强度的条件下，碳纤维比玻璃钢叶片质量轻 30%以上。当前风轮直 径已打破 120m，叶片重量达 18 吨。采取碳纤维的 120m 风轮叶片可以有效减少总体自重达 38%，本钱低落 14%。2015 年 Vestas 首次将碳纤维运用于整条风电梁，并取得了极为精良的 商业回报，此后仅仅 3 年，风电领域的碳纤维用量一举超过航空航天，成为环球碳纤维花费量最 大的单一领域。
风电行业的快速发展带动了碳纤维需求量的不断增加。2020 年环球新增风电装机容量 93GW，较 2019 年增长了 53%，中 国新增风电装机容量 52GW，占同期环球新增装机容量超一半的比例，是环球风电增长引擎。在 风机大型化以及碳纤维本钱的降落和叶片复合股料工业创新的刺激下，2020 年风电叶片碳纤维 需求量激增，2019 年环球风电叶片碳纤维需求量为 2.55 万吨，2020 年需求量达到 3.06 万吨， 同比增长 20.00%；风电叶片碳纤维需求量占环球需求总量的比例由 2019 年的 24.59%增长至 2020 年的 28.64%。
以碳纤维为增强体的前辈碳基复合股料开始广泛运用于单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统。光伏 发电是利用半导体界面的光生伏殊效应而将光能直接转变为电能的一种技能，其家当链上游紧张 由光伏电池干系原材料组成，由硅料经单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统处理形成硅棒和硅锭进 而形成硅片。在这个过程中，单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统是非常关键的设备。前辈碳基复合股料是指以碳纤维为增强体、以碳或碳化硅等为基体、以化学气相沉积或浸渍等工艺形成的复 合股料，其较传统石墨材料比较性价比更高、安全性更高、可设计性更强，近年来被广泛用于光 伏、半导体等领域，在光伏领域其紧张运用处景为晶硅制造热场系统，紧张包括单晶拉制炉、多 晶铸锭炉热场系统及部件。
2020 年，环球光伏新增装机规模达 127GW，创历史新高。在光伏发电本钱持续低落和新兴市 场拉动等有利成分的推动下，环球光伏市场仍将保持快速增长。据国际能源署（IEA）预测，到 2030 年环球光伏累计装机量有望达到 1,721GW，到 2050 年将进一步增加至 4,670GW，发展 潜力巨大。在光伏发电行业的发展推动下，估量热场用碳纤维的需求前景可不雅观。
碳纤维被运用于压力容器。目前压力容器紧张用于天然气和氢气储罐、高压储气罐、压缩天然气 燃料罐、火箭发动机等领域。与传统容器用钢等金属材料比较，碳纤维具有高比强度及模量、高 疲倦强度、高刚度、高压承受能力、较低的热膨胀系数、耐堕落性和其他精良特性，在压力容器 领域具有广阔的运用前景。2020 年环球需求量为 8,800 吨，海内需求量为 2,000 吨，市场整体 处于起步阶段。目前，压力容器领域用碳纤维最具发展前景的方向为储氢气瓶领域的利用。（报告来源：未来智库）
氢能运用的储运环节可能成为后续碳纤维气瓶大规模运用的方向之一。氢能储运哀求安全高效， 特殊是在各种交通工具上的运用。我国目前储存氢能紧张采取高压气态储运氢技能，其特点在于 利用气瓶作为储存容器，通过高压压缩办法储存气态氢。通过几十年的发展，储氢气瓶已经由最 初的钢瓶发展到目前的复合股料气瓶。复合股料纤维缠绕成型的储氢气瓶不仅构造合理、重量轻， 而且具有良好的工艺性和可设计性，碳纤维缠绕复合股料储氢气瓶具有安全可靠和储存效率高档 优点，被视为氢能储运的主要技能。
1.4 智能驾驶的毫米波雷达技能广泛运用于国防领域
毫米波雷达，是事情在毫米波波段探测的雷达。毫米波是介于微波与光波之间的电磁波，其频段 为 30～300GHz，波长为 1～10mm。与微波比较，毫米波受恶劣景象条件影响大，但分辨力高， 构造轻小；与红外和可见光比，毫米波系统虽没有那样高的分辨力，但通过烟雾灰尘的传输特性 好。
毫米波雷达被广泛运用于国防领域。毫米波雷达的优点是角分辨率高、频带宽、多普勒频移大和 系统的体积小。缺陷是浸染间隔受功率器件限定。目前大多数火控系统和地空导弹制导系统中的 跟踪雷达均已事情在毫米波频段。当须要大浸染间隔时所需的发射功率及天线增益都比微波系统 高。其范例的运用实例有：
（1）空间目标识别雷达：其特点是利用大型天线以得到成像所需的角分辨率和足够高的天线增 益，利用大功率发射机以担保浸染间隔。例如一部事情于 35GHz 的空间目标识别雷达其天线直 径达 36m。用行波管供应 10kW 的发射功率，可以拍摄远在 16000km 处的卫星的照片。一部 事情于 94GHz 的空间目标识别雷达的天线直径为 13.5m。利用行波管供应 20kW 的发射功率 时，可对 14400km 远处的目标进行高分辨率摄像。
（2）直升飞机防撞雷达：当代直升飞机的空难事件中，飞机与高压架空电缆相撞造成的事件占 了相称高的比率。因此直升飞机防撞雷达必须能创造线径较细的高压架空电缆，须要采取分辨率 较高的短波长雷达，实际多用 3mm 雷达。这种雷达技能还可用于车辆防障。
（3）精密跟踪雷达：实际的精密跟踪雷达多是双频系统，即一部雷达可同时事情于微波频段 （浸染间隔远而跟踪精度较差）和毫米波频段（跟踪精度高而浸染间隔较短），两者互补取得较 好的效果。例如美国海军研制的双频精密跟踪雷达即有一部 9GHz、300kW 的发射机和一部 35GHz、13kW 的发射机及相应的吸收系统，共用 2.4m 抛物面天线，已成功地跟踪了距水面 30m 高的目标，浸染间隔可达 27km。双频还带来了一个附加的好处：毫米波频率可作为暗藏频 率利用，提高雷达的抗滋扰能力。
（4）其他军用雷达：炮位侦察雷达用于精确测定敌方炮弹的轨迹，从而推算出敌方炮兵阵地的 位置。由于雷达体积小（可人背、马驮）、角跟踪精度高，抗滋扰和低截获，常采取 3mm 波段 的雷达，发射机均匀输出功率在 20W 旁边。为了有效跟踪掠海翱翔的小型高速导弹（巡航导 弹），舰炮火控系统的跟踪雷达也有利用毫米波段的趋势，如：美国寻衅者 SA-2 舰载火控跟踪 雷达采取 M（20～40GHz）波段，英国 30 型舰载火控跟踪雷达也利用了毫米波段。
毫米波雷达是汽车智能驾驶不可或缺的环境传感器，具有广阔的运用前景。智能驾驶代表着当代 汽车技能与家当发展的大趋势，而环境感知则是汽车智能驾驶的关键核心技能。毫米波雷达具有波是非、频段宽、波束窄，抗景象滋扰能力强等特点，可实现对被测目标的检测以及间隔、速率 和方位角等的高精度丈量，具有技能成熟、运用广泛、本钱低廉等上风因此，毫米波雷达已经成 为汽车智能驾驶不可或缺的环境传感器，具有广阔的运用前景。
科技是军工的第一属性，军工投资应着眼当下，更应放眼未来。本轮国防培植的大浪潮下，让许 多优质的国防配套企业脱颖而出，但我们认为在关注财务数据、跟踪订单产能的同时，也应适当 跳出景气度投资的框架，探求一些在核心技能上有雄厚秘闻，致力于新技能、新材料、新产品的 运用推广，有望从供给端推动迭代，在未来全体中国高端制造业的某一领域成为国度栋梁的优质 企业。
二、外洋宇航巨子积极投资前沿技能领域强化家当链宇航家当天然具有与新技能、新家当领悟发展的实质哀求。宇航家当科技含量高，技能难度大， 须要集前辈科技之大成；家当链条长、家当关联度强，须要集前辈工业之大成；投资规模大、回 报周期长、投资风险高，须要聚拢各种可以利用的优质资源。近年来，通过股权投资或吞并重组 办法取得更加强大的综合竞争力已经成为天下宇航家当的一股主要潮流。一方面，大型宇航集团 通过吞并收购补百口当链短板，扩大业务范围，霸占更多市场份额，以形成协同效应并提升家当 链话语权；另一方面，这些宇航巨子也积极关注新兴技能领域的投资与互助，推动高科技产品在 航空制造业的运用，从根本长进步生产效率或研发新产品，从而确保技能领先地位避免被颠覆的 可能。
空客、波音、洛马、赛峰等宇航制造巨子近年来明确加大了股权投资的力度。波音、空客、洛马 等国际宇航巨子在 2015 年后密集开展对新技能、新家当的探索，力争打造发展新动力，以连续 保持其在世界航空技能和航空家当发展中的领先地位。
波音于 2017 年 4 月成立了风险投资公司 HorizonX，卖力波音公司对新技能和新家当的探索。 HorizonX 有三个部门：风险投资部门、市场开拓部门和技能造就部门，分别卖力探求初创企业 并供应资金、向现有市场引入新的能力和向新市场引入现有能力、探求传统商业之外的机遇。 HorizonX 成立三年内共向 30 余家公司投资了近 10 亿美元，紧张投资领域包括高超声速、前辈 材料、增材制造、智能制造、增强/虚拟现实、人工智能、自主系统、空间技能、新能源、货运无 人机等。
以 HorizonX 在 3D 打印领域投资的 Digital Alloys 公司为例，其在得到 HorizonX 等 机构 1290 万美元投资后的一年韶光内，将金属 3D 打印技能的速率提高了 4 倍，达到每小时 5 〜10kg，同时还担保了该速率下的能耗小于 1kW • h/kg。该项投资以实际运用为牵引，针对 3D 打印在批产中效率低和本钱高的弊端，进行优化改进，有效推动了航空制造中 3D 打印运用渗透 率的提升。
洛马公司早在 2007 年就设立了风险投资基金，2018 年 6 月受美国政府减税政策的利好影响， 洛马公司将风投基金规模由 1 亿美元增至 2 亿美元。2016 年至今，洛马风险投资基金已经向 8 家公司投资 4000 万美元。与 HorizonX 类似，洛马风险投资基金紧张投资在与公司业务紧密关 联的关键领域与新市场上，紧张包括自主系统与机器人、数据剖析、网络安全、人工智能、空间 技能、下一代电子技能、前辈通信与传感器、前辈材料与制造、海底技能、能源与电力系统等。
空客集团于 2015 年 5 月成立了空客风投 Airbus Ventures，初始投资规模为 1.5 亿美元。空客 风投卖力在环球范围内投资于“颠覆性创新”的技能，但从实践案例来看，空客风投专注于投资那些决定或影响航空航天发展方向的核心技能以及新兴家当，紧张包括自动驾驶、人工智能、城 市空中交通及自动翱翔器、智能制造、物联网、量子打算、网络安全、新能源与推进技能、外层 空间技能等。
我国宇航制造技能较欧美发达国家仍有一定差距，应捉住新一轮科技和家当革命的机遇，争取在 未来的航空家当新格局中霸占一席之地。以 C919 为例, 其核心部件供应商大部分为欧美外企， 海内系统供应商大部分集中于生产附加值较低的部件，尤其是发动机完备依赖入口。过去海内尚 可通过投资或收购外洋核心供应商来追赶技能差距，但近年来美国、加拿大、英国、德国、澳大 利亚和俄罗斯纷纭出台各种外资投资监管法规，加强对高端制造技能的封锁，通过并购国外航空 家当链核心企业获取尖端技能越来越困难，造就增强我国自身航空家当链势在必行。
从逆向仿制 到独立研发，从追赶缩短代差到未来争取领先，我国航空家当正面临角色定位的转变。因此必须 认清航空工业与新技能、新家当领悟发展的实质哀求，捉住新一轮科技和家当革命的机遇，重视 对新技能新家当的探索，加强对新技能的识别、获取和转化，寻求技能或商业模式的颠衔性创新 机会。唯有如此，才能抢占发展先机，在未来的航空家当新格局中霸占一席之地。
三、值得重点关注的前沿领域前沿技能家当化带来的高性能产品、生产效率提升乃至颠覆性的创新，是未来大国博弈的制高点， 应重视干系领域的研究和优质标的的投资。前沿技能的产品化、客户推广和规模化难度较成熟业 务明显更大，研究难度和投资风险也更大，但相应的计策代价和投资回报也会更大，具备这一特 征的家当或公司依然是目前海内成本市场的研究洼地。下述几个领域是目前国内外高度聚焦且持 续投入的方向，值得重点关注。
3.1 数字孪生及军工元宇宙
3.1.1 元宇宙在军工领域的运用
各维度的科技进步是元宇宙进入现实的内生动力。元宇宙的一样平常定义是，通过虚拟增强的物理现 实，呈现收敛性和物理持久性特色的，基于未来互联网，具有链接感知和共享特色的 3D 虚拟空 间。进入数字经济时期以来，以线上购物、网络游戏为紧张表征的实体天下数字化和虚拟天下构 建两个维度不断迭代。元宇宙在虚拟天下构建更进一步，通过整合虚拟现实 VR/AR 技能以实现 虚拟与现实的链接，5G、物联网等实现信息快速交互，区块链实现流利货币去中央化，从而构建 一个与现实天下平行的虚拟天下。在元宇宙中，每个人都在虚拟天下中掌握自己的虚拟分身娱乐、 事情、社交，从而实现身份认同、货币交易，知足人的精神需求。
新冠疫情加速元宇宙观点落地进程。2020 年新冠肺炎疫情爆发匆匆使人们在有限的物理天下中寻 求精神需求的开释，线上办公、娱乐、购物快速遍及，成为助推元宇宙加速落地的催化剂。 2020 年游戏《堡垒之夜》为美国歌手 Travis 举办线上虚拟演唱会，吸引超过 1200 万玩家参与， 创造最高同时在线不雅观看人数记录。2021 年 3 月 Roblox 游戏公司在纽交所上市，凭借其可供个 人开拓者利用的游戏开拓工具的 UGC（User Generated Content）模式，吸引 96 万开拓者 赚取可与法币兑换的游戏代币 Robux，上市首日市值暴涨至 400 亿美元，被称为元宇宙第一股， “元宇宙”观点引爆互联网。2021 年 8 月字节跳动收购 VR 创业公司 Pico；10 月，Facebook 宣告更名 Meta，自此“元宇宙”一词成为成本关注焦点。
仿真推演观点是军工元宇宙的理论根本。所谓军事仿照仿真，即在军事演习过程中利用仿真手段 对真实或假想的系统进行试验，并基于试验结果做出决策，从而达到特定的研究目的，是打算机 技能、繁芜系统理论和军事思想相结合的产物。美国很早就提出军事仿真理念并将其投入实践。 1983 年美国构建 SIMNET 连接 260 余个基于局域网和广域网的仿真互联坦克和飞机仿照器， 实现对场景、沙场环境、作战条件的军事仿真，从而达到推演、演习、评估目的。1997 年美国 国防部将“建模与仿真”列为有助于提升军事能力的四大支柱（战备、当代化、部队构造、持续 能力）的主要技能，1996-2001 年间共计投入 5.4 亿美元。
2021 年 12 月 14 日，北京电子工 程总体研究所发布“虚拟孪生-元宇宙协同建模拟真方法研究”的军工需求公告，哀求各单位针 对元宇宙、虚拟孪生等新型虚拟环境交互理念对作战演习带来的新理念新启迪开展支撑虚拟孪生 繁芜性、动态性的元宇宙体系描述方法、物理引擎等技能研究，采购阶段为预研。自此，军工与 元宇宙相结合，海内各企业开始积极布局元宇宙在军事方面的运用。
仿真技能运用于军事系统，紧张有武器平台仿真、作战指挥仿真、计策决策仿真。武器平台仿真 是指对单件武器装备平台或多件武器装备构成的武器系统仿真，紧张目的在于对新武器系统研究 设计、武器系统性能评估以及对新武器的职员演习；第二层次是作战指挥仿真，利用打算机仿照 沙场环境，用于对作战指挥员进行指挥演习、对作战方案进行评估等；第三层计策决策仿真是指 建立虚拟国家安全环境，对计策层次决策进行研究评估、预测、仿照，着重于决策过程和行为结 果的仿真。据统计，通过仿真技能可缩短导弹武器研制周期 20%-40%、减少鱼雷试航次数 50%-80%、缩短舰船作战系统联调韶光 40%-60%。
军工元宇宙严格保密、仿真打算、实时交互，将显著提升各种军事活动综合效益。通过元宇宙， 1）教诲：集中院校军事教诲，更直不雅观地展示传授教化内容；2）演习：知足大规模作战背景下的实战 化演习，帮助积累仿照作战履历；3）研究：基于新兴装备、战术推演平台，折衷各地专家资源、 借力虚拟 AI 扮演作战力量、集中利用算力，从而完善推演过程；4）试验：供应等效仿真实沙场 景，有效测算装备参数变革，助力新型武器装备设计。2019 年，韩国 OPTIMUS 公司研发基于 元宇宙的军事演习系统 DEIMOS 为专业军事演习创造各种环境，包括精确射击演习、战术行为 演习和不雅观察演习，已经运用于韩国武装部队演习中。
军工元宇宙以因果即现为终极目标。元宇宙实质上是通过将物理天下映射到数字化平行空间，是 一种对虚拟技能的运用。通过云仿真平台实现承载海量实体实时参与的仿真环境，同时记录过去 军事仿照行动轨迹作为数字资产保留，是其主要运用。更进一步，在平行空间中“仿照”物理世 界运行状态，极度算力支持下乃至可以超前得到物理空间运行结果，是军事元宇宙的空想状态。
3.1.2 数字孪生及其军事运用
数字孪生以数字化办法实现物理实体与虚拟天下的信息互通和高度领悟，实时、准确地促进物理 天下与信息天下的交互。2003 年密歇根大学 Michael Grieves 教授提出数字孪生观点，即一个或 一组特定装置的数字复制品能够抽象表达真实装置并能以此为根本进行真实条件或仿照条件下的 测试。2011年美国空军研究实验室 AFRL将这一观点引入飞机机体构造寿命预测；2012年NASA 提出数字孪生是利用模型、数据采集器、运作过程等，领悟多学科和多维度的仿真过程，是对实 体工具的实时仿真，镜像地表示仿真工具的全生命周期状态，这一观点被广泛接管。（报告来源：未来智库）
数字孪生为元宇宙实现供应现实支持，是元宇宙的第一阶段。元宇宙构建的三个阶段是数字孪生、虚拟原生、虚实融生，终极实实际际与 虚拟天下的密切领悟、互动、交织。数字孪生作为元宇宙的第一阶段，以现实空间为模型，通过 传感器等外部感知元件，在将物理工具映射到元宇宙的同时剖析其数字孪生体的行为并将其反响 在现实天下中，形成现实与虚拟的实时交互，为元宇宙准确仿照物理空间并进行预测供应必要的 技能和理论支撑。
数字孪生助力航发。航空发动机作为在高温、高压、高转速、交变负荷等极度条件下重复利用的 热力机器，研发难度大、周期长、风险高档成分限定其进一步发展。通过运用数字孪生技能，在 真实发动机运行过程中通过传感器丈量状态参数、性能变革、功能实现、构造强度等，在虚拟空 间建立模型仿照发动机在现实环境中的功能、性能和演化趋势，提前验证性能、参数等对产品的 影响，最优化运行方案并使获胜利可能性最大化。在此过程中，担保虚实之间高度同等性，从而 辅导航空发动机的进一步研发。
目前数字孪生技能已在美俄发动机研发领域发挥主要浸染。2018 年，罗罗公司将发动机实体事情 时的场景映射到数字孪生体，改进和调度发动机的运行状态，实现发动机高效掩护；通过为每个 发动机的叶片创建数字孪生体，于2019年成功测试“超扇”发动机设计方案。俄罗斯航空发动机 行业也将数字孪生技能看做未来发展的重中之重，估量在 2024 年完成数字孪生技能引入事情。 2019 年年底，俄罗斯圣彼得堡理工大学完成涡桨发动机第一阶段数字孪生技能开拓项目，估量可使该型发动机质量减轻 50%；同时，联合发动机公司（UEC）下属土星科研生产联合体在进行发 动机台架试验时建立数字孪生体，可实时理解发动机事情过程，有效查找和打消台架试验阶段发 现的问题。
数字孪生助力产品全生命周期协同，能科科技数字孪生办理方案发布并投入利用。2019年，能科 科技发布公告称将其召募资金用于“基于数字孪生的产品全生命周期协同平台”项目，投资额 1.79 亿元，于 2021 年 7 月进入利用状态并达到估量效益。公司本身具有较强的制造企业数字化 能力，其为北京动力机器研究所培植的数字化柔性生产线设备利用率提升 11%，生产本钱降落 12.8%，生产及后勤职员减少 70%。2021 年，公司陆续发布数字孪生存划在船舶海工、航空航天、 兵器军工等方面的运用概述，可降落设计失落误风险、提升装置可生产性、缩短研制周期。
元宇宙基于数字孪生技能运用于军事沙场。2019 年 10 月，美国海军信息战系统司令部为“林肯” 号航母构建首个名为“数字林肯”的孪生体，提升装备可靠性、降落作战风险。当代沙场是海陆 空天、信息、网络、生理七位一体联合作战，数字特色设计和特色数据及时获取困难较大，数字 孪生技能难以完备覆盖。元宇宙基于更全面的信息交互技能，有望构建平行作战空间、席卷战役 要素，利用雷达、卫星、无人机、电磁侦察等各种传感器形成智能化沙场情报网络和自动研判体 系，实时节制战前和征战过程中敌我情形及沙场环境变革，实现对多种作战方案的智能化推演和 评估，支撑未来虚实一体的平行战役。
3.1.3 外洋进展
美国航空国防领域最早运用数字孪生技能。NASA 早在阿波罗项目中就利用数字孪生技能，建立 空间翱翔器完备镜像空间翱翔器孪生体，通过对地面孪生体的仿真实验预测正在实行任务的空间 翱翔器行为和状态。2010 年 NASA 发布的“建模、仿真、信息技能和过程”路线图中明确数字孪 天生长愿景；到2013年，美国空军发布《环球地平线》顶层科技方案文件，个中将数字孪生技能 视为“改变游戏规则”的颠覆性技能。
2014 年起美国军工巨子开始推进相应技能研发，波音、洛克希德-马丁、通用电气、普惠等公司 开展一系列运用研究项目。美国空军与波音互助构建 F-15C 机体数字孪生体，综合利用打算机材 料学和多尺度仿真模型，实现材料微构造不愿定性以及构造组件寿命预测。洛克希德-马丁公司在 F-35 研制过程中，构建了进气道数字孪生体，支持劣品处理决策，使 F-35 进气道加工毛病的决 策韶光缩短了 33%，得到 2016 年度美国国防制造技能奖。空壳集团构建装备配线数字孪生体， 优化 A350XWB 飞机装置流程，提高运行效率，提升 F-35 的生产速率，估量将每架 22 个月的生 产周期缩短至 17 个月。达索航空公司将基于数字孪生理念建立的 3DExperience 平台运用于“阵 风”系列战斗机和“隼”系列公务机的设计和改进，降落摧残浪费蹂躏 25%，首次质量改进提升 15%以上。
GE 公司持续推进“工业数字化”计策转型。2012 年，GE 正式提出“工业互联网”观点，次年 成功开拓软件平台“Predix”，起初作为 GE 飞机引擎配套软件做事，后被定义为在工业运用中 基于云的操作系统，逐渐覆盖 GE 旗下各大业务板块。2015 年 GE 成立“GE Digital”并宣告将 Predix 全面对外开放。2018 年发布《GE 的长期数字化操持》，重申 GE 将连续数字工业化转型 之路，不断提升企业创新能力。
GE 航空公司将数字孪生技能运用于发动机开拓领域。2015 年，GE 基于数字孪生体，实现对发 动机的实时监控、及时检讨和预测性维修；此外，建立波音 777 飞机 GE90 发动机叶片数字孪生 体，通过汇总设计、制造、运行各阶段积累的数据及发动机实体在各阶段的情形，实现对发动机 运行过程进行精准监测、故障诊断、性能预测和掌握优化。公司拥有 120 万个数字孪生体、超 330 种数字孪生“蓝图”，包括喷气式发动机、近海石油钻机、发电设备、压缩机等，为日常运 营和本钱掩护节省了 15 亿美元。
环绕军工元宇宙、虚拟孪生，目前部分海内企业可供应软硬件、设备、系统支持，并环绕干系项 目开展研发、验证和实装事情。硬件方面，泰豪科技和川大智胜中标军方 VR/AR 项目、运达科技 和航天发展可供应仿照演习设备、海兰信可架构海底数据中央；软件方面，华力创通具有仿真解 决方案、不雅观想科技可供应装备信息化、能科科技助力数字孪生培植等。当前元宇宙观点火热背景 下，一些公司干系研发开展领先、已经有成熟技能、干系产品投入利用，更加具有长期配置代价， 有望在军工元宇宙、企业数字化转型下迎来新的发展机会。
3.2 商业航天
商业卫星家当是商业航天经济的紧张构成部分，卫星互联网前景广阔。商业航天领域是军工技能 外溢的范例案例，是航天领域军民领悟深度发展的打破口，环球商业航天家当可分运载火箭、人 造卫星、载人航天、深空探测及空间站五大方向，个中载人航天、深空探测及空间站家当尚处于 抽芽阶段，整体规模较小，因此人造卫星以及与卫星发射干系的商业运载火箭家当构成了目前太 空经济的主体。根据 Statista 预测，环球航天经济规模到 2030 年将达到 6000 亿美元，基于卫星 互联网的卫星宽带市场将增至 460 亿美元，2020-2030 年之间增长 5 倍，衍生运用市场将增至 990 亿美元、2020-2030 年增长约 100 倍，为环球商业航天及运用做事企业供应广阔发展空间。 卫星互联网是地面通信手段的主要补充，能够有效实现环球的覆盖及做事。
卫星互联网进入快速发展阶段，国际巨子竞相布局这一新赛道，太空圈地运动风起云涌。美国、 英国、加拿大、俄罗斯等国政府、军方、企业纷纭提出卫星互联网星座发展操持，个中“星链” 项目是目前发展最快的。星链是美国 SpaceX 公司操持推出的一项通过低地轨道卫星群，为环球 任何地方的住宅用户、商业用户、社会公共机构、政府以及专业用户供应类似光缆的宽带低时延 互联网接入及通信做事的项目。
该项目操持在 2019~2024 年在太空搭建由约 1.2 万颗卫星组成 的“星链”网络，并于 2018 年 2 月 22 日发射首批测试卫星，在更长远的操持中，SpaceX 将 发射 4.2 万颗低轨卫星，这些卫星将在近地空间连点成线、织线成网。截至 2021 年 11 月 13 日 首次支配第四个轨道层，“星链”卫星已累计发射 1844 颗，在轨 1719 颗，空间操作 1696 颗， 正式运营 1454 颗。
除此之外，“行业龙二”英国 OneWeb 在经历破产重组后发展步入正轨，目前已发射 322 颗在 轨卫星；2021 年 11 月 5 日，亚马逊向 FCC 提出申请，将 Kuiper 网络的卫星数量增加到 7774 颗，从而向 SpaceX 发起寻衅；2021 年 11 月 3 日，美国联邦通信委员会（FCC）宣告批准了 航空业巨子波音于 2017 岁首年月次提出的发射和运营 147 颗卫星以供应高速宽带互联网接入的申请。
行业龙头关注商业卫星投资机会。波音为了担保其在当代太空竞争中保持领先地位，近年来在商 业卫星领域动作不断。先后对纳米卫星物联网公司 Myriota、卫星推进系统公司 Accion Systems、下一代集成卫星终端办理方案供应商 Isotropic Systems Ltd 和航空航天光通信公 司 BridgeSat 等进行投资。
此前海内国有和民营的卫星星座操持整体呈现多点着花、分兵而战的格局。2018 年航天科技集 团宣告环球低轨卫星星座通信系统“鸿雁星座”操持，分三期培植共计 300 余颗卫星，目前仅于2018 年底成功发射首颗“鸿雁星座”。民营低轨通信卫星初创公司银河航天方案组建的 “银河 Galaxy”低轨宽带卫星星座，由上千颗自主研发的 5G 卫星组成近地轨道组成网络星座，2020 年 1 月首发星成功发射。
在制造业整合和本钱掌握方面，我国空天通信家当比较 Starlink 等对手存在一定差距。海内对商 业航天以及小卫星组网等技能的探索相对较晚，因此在星间链路激光通信、星群通信协议、 Ku/Ka 特殊是 Q/V 波段（频谱资源和带宽更具前景）的射频器件、低成本相控阵天线、星载运 算芯片、5G 领悟的空中接口传输技能、“大时延带宽积”条件下的端到端传输掌握和拥塞管理、 卫星网络边缘打算技能等软硬件技能方面，亟待提升和实践。
发挥新型举国系统编制上风，星网集团成立标志着我国卫星互联网领域也将进入快速增长期。2021 年 4 月 26 日，中国卫星网络集团有限公司成立，紧张承担统筹中国卫星互联网发展等任务，经 营范围以卫星互联网为主，包括从论证到工程、运营，发射和测控，以及根本和增值电信业务。 星网集团的成立办理了海内卫星星座群雄逐鹿的乱局，“集中力量办大事”，开启我国卫星互联 网发展的新征程，以期知足我国构建环球宽带卫星通信网络的重任，并走向国际舞台，知足未来 国际化通信需求重任。
3.3 无人机
无人机的运用逐步形成了军民两用格局，未来市场广阔投资激情亲切飞腾。无人机按照其运用领域的 不同可以分为军用无人机与民用无人机。早期，无人机行业的运用基本在军用领域，无人化、智 能化的未来战役趋势，无人机作为无人作战体系的主要组成部分市场空间广阔。同时，近年来， 随着卫星定位系统的成熟、电子与无线电掌握技能的改进、多旋翼无人机构造的涌现，无人机行 业快速发展，其在农林植保、电力巡检、地理测绘、航拍等方面的运用越来越常态化，为无人机 行业发展供应了家当化根本和市场化活力。
根据 Drone Industry Insights 预测，2025 年国际 市场无人机市场规模估量将达到 428 亿美元，2020 年到 2025 年年均复合增长率达到 14%。无 人机市场的火热也带动了行业的投资激情亲切，根据 Drone Industry Insights 统计，2010-2020 年 10 年间，国际市场无人机投资规模的年均复合增速达到了 51.80%，投资额也从 2010 年的 360 亿美元拔升到了 23390 亿美元，增幅超过了 60 倍。
美国在无人机领域处于天下领先地位。无人机的发展具有悠久的历史，1909 年天下上第一架无 人机在美国试飞，20 世纪末，许多国家研制出新时期的军用无人机，很大程度上改变了军事战役 和军事调动的原始形式。目前，无人机技能处于天下领先水平的是美国，目前，美军已经投入使 用的新型无人机多达 75 种，139 架。一是长航时的无人机，如“环球鹰”等。二是短、近程无人机，包括 RQ-7A“影子”和“影子”600、“指针”FQM-151A 无人侦察机、“龙眼”无 人侦察机等。三是微型无人机，紧张包括“微星”无人机、“美钞”无人机等。四是无人作战飞 机，紧张包括 MQ-1“捕食者”无人侦察/ 攻击机等。 近年来，航空巨子们积极布局无人机（及其干系技能）领域，力求在未来的家当新格局中霸占发 展高地。
中国无人机技能深厚，军用无人机备受国际市场青睐，民用无人机行业发展走在世界前列。我国 无人机发展起步于军用无人机，研发无人机已有四十多年的历史，家当链完全，关键部件已基本 实现国产化，包括基体材料（碳纤维）、电子核心器件、发动机等；不仅如此，产能方面也有大 幅提升，脉动生产线可年产 200 架彩虹无人机。
21 世纪以来，我国研发出了一系列具有中国特 色的军用无人机，已经形成了一些较成熟的无人机产品系列，例如 ASN 系列无人机、BZK 系列 无人机等，“翼龙”、彩虹”等中大型察打一体无人机在也备受国际市场青睐，根据 SIPRI 统计， 2010-2019 年我国军用无人机霸占环球无人机 25.3%的出口市场市场份额，仅次于美国。同时， 我国民用无人机技能深厚，我国工信部对民用各领域的技能共性需求早已作出判断，经由多年发 展，在广东珠三角构建了强大的无人机家当供应链，以深圳为主形成了中国乃至环球民用无人机 家当发展的领头羊，为我国无人机干系技能打下深厚根本。
垂直起降固定翼翱翔器凭借独特的构型，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。军用方面，因不受起降园地限定，能适应航海、山地等繁芜地形环境，美将垂直起降翱翔器 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 无人机军事化运用。多家新兴 eVTOL 商企参与，目前 Joby 和 Beta 两家已经进 入试飞阶段。项目估量于 2023 年完成翱翔器适航审定，2025 年初具备规模化运用的水平，实 现大规模采购。民用方面，2020 年垂直起降（VTOL）无人机在工业级运用领域不断拓展，同 时连续加速城市交通商业化发展。
1）工业级成为环球民用无人机增长新引擎，市场逐步由 to C 转向 to B。随着运用处景的不断拓展，估量 2020 年工业无人机市场规模将首次超过消费级无人 机，成为环球民用无人机的紧张市场。根据 Frost & Sullivan 预测，2020-2024 年环球工业无 人机市场 CAGR 高达 56.43%，成为环球民用市场增长新引擎，2024 年环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 家当方案，明确了 UAM 发展 的关键韶光点。同时，eVTOL 企业受到环球成本包括家当成本的高度重视（丰田、优步、腾讯 等），纷纭加紧布局，助力 UAM 商业化进程。
3.4 金属 3D 打印
航天航空领域给金属 3D 打印带来巨大想象空间。航空航天制造领域由于难加工、高繁芜、小批 量、多批次、传统工艺工序多、本钱高档特点，能很好地发挥金属 3D 打印上风，3D 打印不仅能 降落本钱，还能极大缩短设计和研发韶光，叠加行业本身较高的规模化生产需求，因此兼具发展 性和确定性。目前 GE 公司通过 3D 打印制造的燃油喷嘴已超过 3.3 万件，近年来也明显加快了 对上游 3D 打印企业的收购吞并力度。据 Research and Markets 预测，2017-2021 期间环球 商用航空 3D 打印市场将以 23％的复合增速增长。此外，医疗行业尤其齿科、骨科、植入物领域 同样对金属打印存在弘大的需求，未来有望形成规模化的定制市场。2020 年，GE 证明增材制造 可以在本钱上与铸造竞争的四个零件，外洋巨子重视成本市场对 3D 打印持续看好。
国际上金属增材制造在航空航天领域已逐步转入规模化运用阶段。波音公司从 1997 年就开始使 用 3D 打印技能了，在 10 个不同的飞机制造平台上已经 3D 打印了超过 50000 个金属零部件， 在最新的波音 787“梦幻飞机”上有 30 个打印的零件；空客公司在其飞机上利用金属增材制造 的支架和排气管，目前正与 Arconic 互助量产大型增材制造机身组件，2017 年 9 月首次在商用 飞机上安装钛合金制造的支架。GE 公司采纳增材制造已有 10 年之久，每年利用金属增材为其新 型 LEAP 发动机制造数千个燃料喷嘴，如今 GE9X 等其他发动机也正在大量利用增材技能制造 的零部件；俄技集团正在利用 3D 打印技能生产 PD-35 发动机部件，这款大推力航空发动机将用于 CR929 俄中宽体客机；2021 年 7 月，雷神宣告开拓一款新型吸气式高超音速武器，个中 源动力超燃冲压发动机的全部零件将采取 3D 打印制造。
海内金属 3D 打印在航空航天领域的运用近年来发展较快，但家当化比较国外仍有差距。2013 年 王华明院士以“飞机钛合金大型繁芜整体构件激光成形技能”获国家技能发明奖一等奖，意味着 我国成为继美国之后，天下上第二个节制飞机钛合金构造件激光快速成形技能的国家。西北工业 大学凝固技能国家重点实验室制造的 C919 飞机主承力梁试验样件长度 5 米，中心翼缘条试验样 件长度超过 3 米。2015 年成功发射浦江一号，在海内卫星上首次采取了 3D 打印钛合金材料的天 线支架。2021 年 8 月，航天科工二院二部发布称实现了某型翱翔器产品繁芜构造的 3D 打印 集成制造。
目前我国创始 3D 打印叶片技能已经开始大规模在国产飞机上利用，个中包括五代隐 形战斗机和运-20 大型运输机。我国第一款舰载战斗机歼-15、多用场战斗轰炸机歼-16、第一 款本土隐形战斗机歼-20 及第五代战斗机歼-31 的研发和制造均普遍利用了 3D 打印技能。海内 金属打印技能虽然已得到较多运用，但目前更多是作为关键部位攻关、试验件制备或者小批量产 品运用，在家当化方面比较国外仍存在一定差距。伴随供应端国产能力的提升以及需求端运用的 推广，未来家当化或将提速。
目前海内的增材制造厂商已具备批产能力，导弹 3D 打印零部件实现批产后前景广阔。海内增材 制造厂商中，铂力特的增材制造零部件已经批产运用于 7 个飞机型号，4 个无人机型号，7 个航 空发动机型号，2 个火箭型号，3 个卫星型号，5 个导弹型，1 个空间站型号，2 个燃机型号， C919 等军民用大飞机项目；中国航天科技集团五院 529 厂的增材制造技能已在载人航天、深空 探测、遥感、通信等多个领域的正样、初样产品研制中得到广泛运用，涉及型号近 20 个、零件 产品 300 余件；航天科工第十研究所下属航每天马目前已经为导弹、火箭、卫星配套了部分主要 零件，于 2021 年 3 月签订批量生产订单。
3.5 陶瓷基复材
陶瓷基复合股料（CMC）是“近乎完美”的新一代高温材料。陶瓷基复合股料凭借其低密度、 高温抗氧化、耐堕落、低热膨胀系数、低蠕变等优点，非常适用于航空航天中的高温高应力环境， 不仅能使构造减重 50%～70%，而且能将事情温度提升 400～500℃，显著提高发动机推许比， 在航发、导弹等领域有非常广阔的运用前景。
CMC 越来越广泛地运用于航发中，天下航发巨子大规模扩建 CMC 工厂。西方发达国家生产商 已将 CMC 材料运用于多个航空发动机热端部件，紧张包括发动机尾喷口、涡轮静子叶片、喷管 调节片、燃烧室火焰筒等部位。GE 公司 2017 年时就预测，未来 10 年发动机中 CMC 的用量将 增加 10 倍，认为能够在航空发动机中利用 CMC 的零件包括燃烧室衬套、外环、导叶、事情叶 片等。近年来，各大航发制造商大力布局 SiC/SiC 复合股料的家当化培植：
GE：公司除了在纽约设立的环球研发中央以外，还完成了垂直一体化 CMC 供应链的 4 个 生产举动步伐。1）GE 航空集团总部卖力 CMC 产品设计的 CMC 实验室；2）CMC 原材料及 部件的小批量生产厂；3）CMC 部件大批量生产厂，生产包括 LEAP 所利用的 SiC/SiC 涡 轮罩环等部件，其目标是在 2020 年实现年产能超过 36000 个罩环；4）CMC 大批量原材 料生产举动步伐，该举动步伐包括两间工厂，分别批量生产碳化硅陶瓷纤维和利用碳化硅纤维生产单 向预浸料。为了知足航空发动机对 CMC 材料的需求、提高 CMC 零件生产效率，GE 公司 目前正在实验室研究采取增材制造技能生产 CMC 零件。
CFM：公司研发的 LEAP 新型航空发动机，将成为第一个广泛运用的陶瓷基复合股料的产 品，护罩衬最热端采取的便是陶瓷基复合股料部件，其事情温度高达 2400°F。公司从 2016 年开始由 CFM56 的生产逐渐过渡到 LEAP-X 发动机，为实现 LEAP 放量的产能需 求，2017 年公司操持投资 7.5 亿美元，在美国密西西比州埃利斯维尔新建和扩建厂房，用 于量产 CMC 材料部件。赛峰集团于 2018 年 11 月成立了赛峰航空陶瓷技能公司，致力于 陶瓷基复合股料的根本研发与生产，为发动机供应质轻耐高温的复合股料。
作为 CMC 材料性能实现的关键，碳化硅/氮化硅纤维的制备难度非常大，具有极高的技能壁垒。 先驱体热解法制备 SiC 纤维实力最强的公司紧张集中在日本和美国，目前已经发展到第三代产品。 具备家当化能力的目前有日本碳公司（Nippon Carbon）、宇部兴产（Ube Industries）和美 国道康宁（Dow Corning）。第一代产品以高氧碳 SiC 纤维为代表，采取氧化交联，含氧量 10~15%，利用温度在 1200℃以下；第二代产品以低氧高碳 SiC 纤维为代表，采取电子束交联， 利用温度提高到 1300℃；第三代产品以近化学计量比 SiC 纤维为代表，游离碳和杂质氧含量明 显降落，耐温能力大幅提升至 1700℃。
目前天下上日本的聚碳硅烷（PCS）和陶瓷纤维（SiC/Si3N4）生产能力较强，但均对我国禁 销。日本Nippon Carbon公司和Ube Industries公司是国际市场最紧张的SiC纤维生产厂家， 总产量占到环球的 80%旁边。目前第一代、第二代和第三代 SiC 纤维均实现了工业化生产，其 中Nippon Carbon公司的纯SiC纤维（牌号Nicalon）和Ube Industries公司的含钛、含锆、 含铝等类型的 SiC 纤维（牌号 Tyranno）产量均达到 100 吨级，且基本保持稳定。因美国将其用于多项高技能领域，其详细运用部件、运用办法和运用数量严格保密，两类产品均对我国禁销。 我国冲要破国外技能封锁必须立足独立研发，节制陶瓷纤维制备的核心技能和工艺。
我国是继日本和美国后又一个能实现连续 SiC 纤维家当化的国家，目前以第一、二代产品为主， 随着技能迭代有望迎来弯道超车机遇。海内研究单位紧张有国防科技大学和厦门大学，生产厂家 紧张有福建立亚（火炬电子子公司）和苏州赛菲。比较入口产品，国产 SiC 纤维综合性能不掉队 于国外同代次产品，且具有明显的价格上风。
我国目前的陶瓷基复材处于规模化运用前期，预期 伴随新一代航空航天装备的放量，有望迎来批量需求。2021 年 11 月 11 日，全国首个陶瓷基复合 材料智能制造园区西安鑫垚陶瓷复合股料有限公司陶瓷基复合股料智能制造园区在西安航空基地 开工培植，项目建成后将极大提升中国陶瓷基复合股料家当智能制造水平，牵引陶瓷基复合股料 家当链全面自主可控，为国家重大装备的升级换代供应支撑。碳化硅纤维技能仍在快速发展和迭 代，在技能迭代过程中，中国企业有望实现弯道超车。
3.6 舰船综合电推及电磁能装备
综合电力系统是舰船动力及能源系统的发展紧张趋势。舰船综合电力系统（IPES）将相互独立 的机器推进与电力系统，以电能的形式合二为一，通过电力网络为船舶推进、通信导航、特种作 业和日用设备等供电，实现全船能源的综合利用。开展综合电力系统技能的研究，对舰船的总体 设计、动力系统的优化、暗藏性的提高、作战办法的选择以及高能武器上舰都具有显著的军事意 义和经济代价。航母电磁弹射、潜艇泵喷推进、高能武器装备的运用都依赖于综合电力系统，船 舶综合电力系统首先运用于军事领域，并逐步在民船中推广。
综合电力系统是电磁弹射列装航母的必要条件。舰载机弹射装置可大幅增加航母作战效能，未来 电磁弹射将逐步取代蒸汽弹射。综电系统是将电磁弹射运用到常规动力航母上的关键，电磁弹射 系统弹射飞机时，峰值功率超过 10 万千瓦，常规动力航母通过舰上发电机直接供电是不现实的， 因此须要强大的综合电力系统作为保障。电磁弹射系统必须以综合电力系统为根本，通过储能分 系统和能量管理分系统实现能量的零存整取，从而实现电能的瞬时大功率输出。
泵喷推进技能能有效提升潜艇暗藏性，无轴泵喷有望成为泵喷技能未来发展方向。潜艇泵喷推进 技能由于桨叶外缘与电机转子连接，将桨叶的高压和低压区隔离，不易形成涡流和空泡征象，能 够有效提升推进效能和降落振动噪声。采取无轴泵推技能后，直接去掉了推进轴，由发电机发电 直接驱动无轴泵推器内部的电动机旋转，可以节省大量艇体空间同时有效降落艇上机器噪音。
无 轴泵推装置的构造特点是每一片桨叶都具有自己的推动部件，而装置的外壳就相对一个电机的定 子、桨片则相称于电机的转子，这样只须要供应电力就能够使得桨叶迁徙改变起来，进而产生推进力。 由于减少了中间的传动环节，不仅简化了驱动机构组成，而且更主要的是减少了一个机器噪音源， 对付提升潜艇静音性能有极大帮助。该技能的关键便是电机，一定程度上依赖综合电力掌握技能 对艇上的电能进行更精确、更有效率的分配，从而确保无轴泵喷推进装置的高效运作。（报告来源：未来智库）
电磁轨道炮能够大幅打破传统舰炮的炮口初速，是提升当代海军作战能力的主要手段。冷战后， 美国海军提出了“由海向陆”计策，对陆火力增援能力须要大幅提高，电磁轨道炮的全新发射机 理使其能有效打破传统舰炮的炮口初速，从而能够显著增大射程，成为知足美国海军作战需求的 有效办理方案。美海军对电磁轨道炮的性能哀求紧张包括：早期炮口动能 20～32 兆焦，后期达 到 64 兆焦，炮口初速大于 2500 米/秒，射程 200～370 千米，射速 6～10 发/分，导轨寿命 1000 发。而一样平常舰炮速率只有 1 公里/秒，因此其拦截和攻击能力要大大优于现有的舰载导弹和 火炮。
与电磁弹射类似，电能武器依赖电磁场产生的安培力得到动力，归属电磁发射技能大类。电磁轨 道炮由两条平行轨道和沿轨道滑动的电枢构成，两条轨道与电源相连，电枢位于两根轨道之间,传 导电流并推动炮弹运动。昔时夜功率脉冲电源快速放电时，瞬间强电流从一根导轨流入，经电枢后 从另一根导轨流出，同时在两根导轨间形成强磁场，磁场与流经电枢的电流相互浸染，产生强大 的洛伦兹力，推动电枢和弹丸运动。电磁轨道炮同样以舰船上储存的电能为动力来源，利用电磁 力沿导轨将弹头加速发射出去，基本事理与电磁弹射同等，但利用的是直流电。除此电磁炮外， 以船舶综合电力系统为核心的高能装备还包括电磁阻拦、激光炮、粒子束武器、微波武器等。
综合电力系统及电磁能技能是中国与美国并驾齐驱的重大技能领域。虽然美国最早在其主战舰艇 上完成综电系统及干系技能的实用化，但由于设计韶光均在 20 世纪 80~90 年代，因此其电制均 采取研制难度不大的互换低频电制，无法知足当代高能武器和设备的装置运用。因此美军在《海 军电力与能源系统技能路线图》方案中，提出由低频互换电制逐渐向中压直流电制过渡的发展路 线。我国的舰船综电技能起步虽然晚于美国，但在 2003 年首先提出中压直流综合电力技能路线， 并在马伟明院士的带领下用 10 年韶光成功办理一天下公认的重大核心技能难题，使我国全电化 舰船技能一举达到天下领先水平。
合电力系统及电磁能技能成果转化加速家当化进程，市场空间巨大。海内军用市场方面，按照 2030 年以前我国培植 4 个航母作战群，对标“尼米兹”级航母作战群造价，以及 DDG1000 综 合电力系统代价量占比，估量我国舰船综合电力系统均匀每年产生 64 亿元市场需求，航母电磁 弹射每年产生 18 亿元市场需求。环球市场方面，环球船用电力 推进系统市场规模将由 2013 年的 26 亿美元增加至 2024 年 73 亿美元，且民用市场占比会逐步 增加。海内生产的电力推进船舶在发展初期（2008-2011 年）国产化率不到 15%，随着我国相 关领域研发水平的不断提高，2018 年国产化率达到了 60%，估量未来几年国产化率还会持续增 长，并进入国际市场。
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