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空管雷達,全稱空中交通管制雷達,是為飛行管制系統提供航空器信息的地面雷達,用於搜集並向 飛行管制中心傳送責任區域內航空器的位置、屬性和其他信息。
報告下載:2021空管雷達及系統行業研究報告
來源:王天一、羅楠、馮函 東方證券
核心觀點空管雷達及系統是空中管制的「千裡眼」,近期備受美軍重視。空管雷達及 系統是空管監視的重要組成部分,利用發射射頻電磁波對目標物進行照射 並接收其回波,通過分析回波信號,獲得目標的距離、速度、方位甚至形狀 等信息。目前主要有一次雷達、二次雷達和 ADS-B 系統。美軍尤其重視空 管雷達及系統建設。(1)美軍計劃 2025 年前為 62%的軍機裝配 ADS-B 設 備,相比 2020 年 21%的裝配率提升了近 3 倍。(2)美軍決定全面換裝 AN/SPN-50 雷達。到 2028 財年前,美海軍將採購 25 套 AN/SPN-50 艦載 空中交通雷達。
十四五軍機升級換代加速列裝,配套空管雷達及系統有望受益。我國現有軍 機數量與軍事強國差距大。隨著近年來國內新型號軍機陸續實現定型交付, 「十四五」有望加速列裝部隊。伴隨著軍機升級上量,軍事航空活動範圍和 頻次將隨之提升,對應配套空管雷達及系統的需求有望增長。同時,隨著軍 改影響逐漸消除,十三五中標的空管雷達及系統項目逐步啟動,行業有望迎 來補償性增長。
運輸和通用航空迎來快速發展期,工業無人機或成為通航發展新動力,配套 空管雷達及系統需求旺盛。(1)運輸航空:受益於機場建設加速,配套空 管設備需求旺盛。2021-2035 年我國民航運輸機場將新增 150 個,我們預 測將帶動 358 億元空管設備市場。(2)通用航空:近年來我國低空空域改 革不斷推進,2020 年湖南省成為全國第一個全域低空空域管理改革試點省。受益於政策面的支持,通用航空迎來機遇期,配套空管設備將有所受益。根 據目前各省市發布的計劃,2021-2035 年我國新增 838 個民航通用機場, 我們預測將帶動 84 億元空管設備市場。(3)低空空域改革賦能工業無人 機,工業無人機或將成為通用航空發展的新動力。由於下遊應用場景的拓 展,我國工業無人機有望迎來快速發展。同時隨著我國簡化無人機飛行審批 和民航局全國無人駕駛航空器空管系統的建立,無人機飛行管制逐步鬆綁。我們預計工業無人機或將成為通航發展新動力,帶動配套空管雷達及系統 迅速發展。
1.空管雷達及系統:空中管制的「千裡眼」1.1 空管雷達及系統概述
空管雷達,全稱空中交通管制雷達,是為飛行管制系統提供航空器信息的地面雷達,用於搜集並向 飛行管制中心傳送責任區域內航空器的位置、屬性和其他信息。空管雷達及系統利用發射射頻電磁 波對目標物進行照射並接收其回波,通過分析回波信號,獲得目標的距離、速度、方位甚至形狀等 信息。其工作過程包括:發射雷達信號、信號在空間傳播、目標反射信號和接收處理回波信號。
雷達應用從軍用拓展至民用領域,從一次雷達發展至二次雷達。雷達早期主要應用於軍事作戰,先 後被用於預警、搜索警戒、引導指揮、測高等。1949 年開始,美國、德國紛紛開始探索空管一次 雷達在民用領域的應用。20 世紀 60 年代起,二次雷達得以發展,實現了空管雷達聯網全自動化。20 世紀末,隨著射頻大功率電晶體器件的成熟與商品化,空管雷達進入了全固態時代,國際上相 繼出現全固態、可無人值守的空管雷達,全固態空管雷達大量採用集成化、微電子化的設備,在系 統可靠性、穩定性、自動化和商品化水平上有很大提高,使空管雷達發展到一個更實用的階段。
現代空管系統主要組成包括空中交通管理系統、通信系統、導航系統、監視系統,其中空管雷達是 空管監視系統的重要組成部分。空管系統是利用技術手段對飛行器進行監視和控制,防止在空中或 地面上相撞,並引導飛行器準時、安全起飛降落的控制系統。空管雷達在空管系統中負責搜集並向飛行管制中心傳送責任區域內航空器的各類信息,滿足飛行管制的需要。空管雷達設備則主要由天 線、發射機、接收機、定時器、信號/數據處理器和終端顯示設備組成。
根據工作原理,空管雷達分為一次雷達和二次雷達。一次雷達是用於探測空中物體的反射式主雷 達;二次雷達實際上不是單一的雷達,而是包括雷達信標及數據處理在內的一套系統,正式名稱是 空中管制雷達信標系統(ATCRBS)。
一次雷達通過地面雷達裝置發射無線電波,再依據空中飛機的反射回波得出距離和方位信息。一 次雷達下根據工作空域可以分為三類,分別是機場監視雷達(ASR)、航路監視雷達(ARSR)、 機場地面探測設備(ASD)。
1) 機場監視雷達(ASR:Airport Surveillance Radar):作用距離為 100 海裡,主要是塔臺 管制員或進近管制員使用。
2) 航路監視雷達(ARSR:Air Route Surveillance Radar):設置在航管控制中心或相應的航 路點上。它的探測範圍在 250 海裡以上,高度可達 13000 米。它的功率比機場監視雷達大, 在航路上的各部雷達把整個航路覆蓋,這樣管制員就可以對航路飛行的飛機實施雷達間隔。
3) 機場地面探測設備(ASD:Airfield Surface Detection):功率小,作用距離一般為 1 英裡, 主要用於特別繁忙機場的地面監控,它可以監控在機場地面上運動的飛機和各種車輛,塔臺 管制員用來控制地面車輛和起降飛機的地面運行,保證安全。它主要的作用是在能見度低的 時候提供飛機和車輛的位置信息,由於它的價格較高,機場通常沒有這種設備。
二次雷達通過「詢問-應答」式工作,需要兩次輻射,因此稱為二次雷達。二次雷達的主天線安裝 在一次雷達的上方,和一次雷達同步旋轉,同時需要與機載應答機協同合作才能完成對目標的檢測。它是由地面的二次雷達設備通過天線的方向性波束輻射頻率為 1030MHz 的一組詢問編碼脈衝,機 載應答機接收到這組詢問信號後,根據所詢問的內容自動發射回頻率為 1090MH 中的一組約定的 回答編碼脈衝。通過地面二次雷達設備的接受和檢測處理,最終完成對目標的定位,給地面管制員 提供飛機方位、距離、高度與識別碼等信息。
相較於一次雷達,二次雷達具有回波強、無雜波幹擾、無目標閃爍現象、精度高、提供信息識別等 優點:(1)機載應答器回波比一次雷達目標反射回波強得多,對應答器的應答功率要求不高,應 答器的體積重量可很小;(2)詢問信號與應答信號的射頻波長不等,消除了地物雜物和氣象雜波 的幹擾;(3)二次雷達的回波與目標有效反射面積無關,也就無目標閃爍現象;(4)二次雷達的 高度信息由飛機上的高度計產生,其精度要比一次雷達高;(5)二次雷達提供信息識別,即軍用 或民用飛機的代號,當飛機發生故障、通訊系統時效或遇到挾持時,能提供危機告警信息。
1.2 空管雷達及系統:2025 年我國將具備完善的 ADS-B 系統
當前隨著雷達技術、計算機技術和電子元器件的不斷發展,空管雷達產業向全固態、雙網冗餘、無 人值守等方向發展,提升可靠性、降低維護成本成為了新一代雷達發展的趨勢。
1) 固態化是指把電晶體作為發射機功率源來代替傳統的磁控管,由於電晶體作為射頻元件的可 靠性較高以及選用的內部液體冷卻方式,雷達系統的可靠性大大提升,同時因為固態組件可 以在雷達不停機的情況下進行更換,雷達系統的可維護性也大大提升。
2) 雙網冗餘是指採用雙冗餘網絡傳遞信息。雙冗餘網絡用 2 臺交換機各自形成物理上完全獨立 的 2 個網絡,當一個網絡發生故障時,另一個網絡還可以正常工作,極大地提升了空管系統 的穩定性。
3) 無人值守化是指內置一套全自動的機內測試設備(BITE)提供故障檢測和故障隔離,並把每 個設備分析過的數據集匯總送往遠距離的遙控站,實現了完全遙控、監視、維護,不需要現 場技術人員,降低了維護成本。
從具體產品上看,新技術的出現引導了 ADS-B 、SMGCS、MLAT、電掃二次雷達等新型綜合系 統的發展。
ADS-B 系統的出現增加了空管覆蓋範圍,降低了地面雷達建設及維護成本。ADS-B 系統由多地面 站和機載站構成,航空器通過廣播模式的數據鏈,接收其他機載及地面 ADS-B 信息、機載雷達信 息、導航信息,經過處理後給飛行員提供周圍態勢信息及其他附加信息(衝突告警信息、氣象信息 等)。在 ADS-B 系統出現之前,覆蓋飛行範圍需要建設多部 GBT 基站,且有些基站由於地理位置 原因維護成本很高,而 ADS-B 系統能為航空器提供雷達間隔標準的虛擬雷達管制服務,也能通過 通信衛星實現數據轉發,極大增加了空管覆蓋範圍,降低雷達建設及維護成本。
我國計劃 2025 年底不斷完善 ADS-B 地面設施和地面 ADS-B 網絡建設的布局。2015 年,我國出 臺《中國民用航空 ADS-B 實施規劃》,總體目標為:到 2017 年底,基本完成 ADS-B 地面設施布 局,開始初始運行;到 2020 年底,全面完成機載設備加改裝和地面 ADS-B 網絡建設,構建完善 的民航 ADS-B 運行監視體系和信息服務體系;至 2025 年底,不斷完善 ADS-B 地面設施和地面 ADS-B 網絡建設的布局,從整體上提高民航安全水平、空域容量、運行效率和服務能力。
2.軍:美重視空管雷達及系統建設,關注十四五軍用配套空管雷達及系統2.1 美:未來 5 年軍機 ADS-B 系統裝配率提升近 3 倍,航母將 全面換裝新空管雷達系統
2.1.1 美軍計劃 2025 年前為 62%軍機裝配 ADS-B 系統
美國從 1992 年開始,開展 ADS-B 技術的早期應用研究,在持續推動 ADS-B 應用和發展的同時, 制定了完善的應用計劃。美國依託本土的雷達網絡系統,使得 ADS-B 計劃可以根據區域特徵區別 實施。美國在阿拉斯加、墨西哥灣和夏威夷等地區推廣應用以 ADS-B 技術為核心的監視系統;而 在美國本土,則側重與現有雷達網結合,並逐步過渡到 ADS-B 系統。2007 年 8 月,美國聯邦航空 局與 ITT 公司籤訂合同,由 ITT 負責美國全境 ADS-B 系統地面基站建設。計劃至 2013 年在全境 部署 794 處地面基站。
FAA 公布美國 ADS-B 項目管理計劃作為 ADS-B 長期規劃。 該計劃涉及 2007-2025 近 20 年的 時間,分四個階段執行,最終淘汰 TIS-B,增加空空應用,提供全新的監視服務。
馬航失聯事件影響深遠,美國要求 2020 年前國內所有飛機須安裝 ADS-B 追蹤系統。馬航 MH370 失聯事件之後,美國聯邦航空管理局(FAA)表示,已經在全美範圍內完成廣播式自動相關監視 (ADS-B)無線電網絡的安裝,以支持向基於衛星的 NextGen 空中交通管制(ATC)系統進行轉 換。此外,FAA 強調,至 2020 年 1 月 1 日,所有在管制空域內運營的飛機均必須配置可廣播飛機 位置信息的 ADS-B 設備,負責追蹤飛機的飛行情況。美國交通運輸部部長安東尼·福克斯指出, ADS-B 不僅能為管制員提供更精確的空域視圖,還能給飛行員提供更多的態勢感知以及飛行信息, 進而能夠增強整個系統的安全性和效率。
在此背景之下,2020 年美軍 21%軍機裝配 ADS-B,計劃 2025 年前軍機裝配佔比提升至 62%。 美國空軍宣稱 2020 年 1 月 1 日前,將為 2936 架飛機配裝 ADS-B(Out),該數量約佔國防部全部 飛機總量的 21%。具體機型看,將會有 1129 架直升機、923 架運輸機、259 架 C2/ISR 飛機、625 架教練機配裝 ADS-B(Out),但不會有戰鬥機、轟炸機或無人機配裝該設備。美空軍曾表示到 2025 年,美國國防部計劃實現約 62%的飛機配備 ADS-B(Out)設備,其中包括 35%的戰鬥機、67%的直 升機以及 100%的運輸機、指揮和控制/情報/監視和偵察(C2/ISR)飛機和教練機。
2.1.2 美航母將全面換裝新空管雷達系統,以抵禦高超音速武器威脅
空管雷達系統對於美軍航母也至關重要。在上世紀,美國航母的空中管制系統除了 AN/URN-25 空 中引導系統,還包括 4 部雷達:兩部 AN/SPN-46 雷達,一部 AN/SPN-43C 雷達和一部 AN/SPN41 雷達。另外還有 E-2C 預警機進行配合。這三類四部雷達的分工明確:美軍艦載機準備歸航時, 首先獲得 E-2C 預警機的信息,了解航母所在位置和周邊情況。當戰機進入航母周圍範圍時,就由 SPN-43C 接手空中管制。最新版的 SPN-43C 能夠監視和標記距離 200 多英裡內的飛機,高度則 從海平面到 9000 餘米。此外,SPN-43C 還具備敵我識別系統以及判斷型號。當艦載機進入航母 周圍 7 英裡左右距離時,就換 SPN-46 雷達了。SPN-46 能夠同時控制 2 架飛機。它的任務是引導 飛機從幾英裡的距離降落到航母甲板上。而 SPN-41 和其他設施則進行輔助監控,確保萬無一失。
但是 SPN-43C 雷達老舊且存在頻段問題,美軍決定全面換裝新雷達 AN/SPN-50。美軍 SPN-43C 使用的 S 波段(3.5GHz-3.7GHz)無線電有一部分頻帶被分配給了固定無線電,可能被陸基信號所幹擾,實際上這意味著空中管制雷達無法正常使用。為此,美國提出的新的雷達,除了要求更精 準有效的監控探測能力,還專門要求其波段調整為 C 波段(4GHz-8GHz)。最終中標的,是由瑞 典薩博(SAAB)公司研發的「海上長頸鹿雷達」升級而成的艦載有源相控陣列雷達。預計 2020 年 底開始進行生產,2021 財年完工後就開始更換給作為現有「尼米茲」級航空母艦與兩棲攻擊艦等 大型艦艇的空中管制雷達。到 2028 財年前,美海軍將採購 25 套 AN/SPN-50 艦載空中交通雷達。
AN/SPN-50 艦載空中交通雷達或可抵禦高超音速武器威脅。據公開資料顯示,瑞典薩博公司在升 級「海上長頸鹿」雷達時,特別引入了高超音速的探測與追蹤模式,其多任務功能可以同時進行幹 擾與跟蹤、自動對海監視以及目標分類識別等,且其天線能提供目標的三維數據,將能大幅提升美 國海軍武器系統對防空、水面作戰以及遠程地空飛彈等目標的識別能力。當前世界軍備競賽中,高 超音速武器(包括飛機和飛彈)是一個發展趨向。而在高超音速飛彈方面,俄羅斯走在了前列。號 稱能夠達到 25 倍音速的彈道飛彈,可能構成對美國航母集群的巨大殺傷威脅。這種情況下,美軍 的新型航母雷達,通過相控陣的智能掃描,鎖定敵方高超音速武器,就是很現實的戰術需要。
無論是 2025 年前美軍計劃將軍機裝配 ADS-B 佔比從 21%提升至 62%,還是美軍航母全面換裝 新空管雷達以應對高超音速武器威脅,都彰顯出空管雷達在軍事領域的重要作用。
2.2 國內:軍航空管已實現國產為主,十四五軍機放量配套空 管雷達及系統有望受益
2.2.1 中電科 14 所、38 所、九洲集團等技術深厚,軍航空管已實現國產 為主
我國軍航空管已實現國產為主。我國空管雷達等關鍵設備的國產化均取得重大突破並逐步在空管 得到應用,其中空管 ADS-B 系統國產化率已經達到 100%。中電科 14 所、中電科 38 所、九洲集 團作為我國軍用空管雷達及系統的主要生廠商,多項研發成果填補了國內空白,居於國際領先地位。
中電科 14 所是中國雷達工業的發源地,全國乃至亞洲最大的雷達研究基地,旗下空管領域有上市 公司國睿科技。中電科 14 所是國家諸多新型、高端雷達裝備的始創者,信息化裝 備研發的先驅者,是具有一定國際競爭能力的綜合型電子信息工程研究所。其前身為創建於 1946 年的「中華民國國防部特種電訊器材修理所」,2002 年起歸屬於中國電子科技集團公司。中電科 14 所在雷達總體技術、系統集成技術、相控陣技術、脈衝都卜勒技術、固態功率合成技術等方面 國內領先。
中電科 14 所實現遠程空管一次雷達完全國產化。空管雷達產品主要有 L 波段遠程空管一次雷達、 S 模式空管二次雷達、空管移動式二次雷達等。其中 L 波段遠程空管一次雷達,可對標國際先進空管雷達,實現了遠程空管一次雷達完全國產化。此外,中電科 14 所研發的 GLC-33 型 S 波段近 程空管一次雷達主要用於監視機場周圍近程中低空目標,為機場航空交通管制系統提供目標距離、 方位等信息,還可監測機場附近空域的天氣狀況,中國空軍某部是該產品的主要用戶之一。
中電科38所是國內軍事雷達電子的主要供應商,旗下空管領域有上市公司四創電子。中電科 38 所是中國電子科技集團公司所屬一類研究所,從事軍事電子、信息產業等綜合電子信息 技術研製,是我國國防高科技電子裝備骨幹研究所。
中電科 38 所填補國內 S 波段近程空管一次雷達空白,SCR-24 精密進近雷達可滿足軍航空管精密 引導需求。在空管雷達方面,中電科 38 所代表產品有 S 波段近程空管一次雷達、S 模式單脈衝二 次雷達等產品、Ku 波段機場場面監視雷達、SCR-24 精密進近雷達等空管裝備。在長春空管 4 號 系統中成功研製的 S 波段空管一次雷達(3821 雷達),技術對標國外 Raytheon 公司 ASR-10SS 雷達的先進水平,填補了國產 S 波段近程空管一次雷達的空白。其次,中電科 38 所研發的 SCR24 精密進近雷達能夠滿足機場對飛機進行精密進近引導的空管需要,採用現代雷達技術研製,具 有探測能力強、跟蹤精度高、全自動工作等技術特點,主要用在交通量小、機動性要求高和氣象惡 劣的場合,如小型軍用機場。
九州集團以軍工電子為核心業務,旗下上市公司有四川九州、九洲光電。 九州集團是大型高科技企業集團,以軍工電子為核心業務,智慧多媒體與照明、軟體與智能應用和 衛星導航業務為支柱業務,投融資為重點業務,構建 1+3+1 產業結構。九洲集團 2020 年實現營收 308 億元,利潤總額 5.1 億元。集團目標到 2025 年,營收突破 500 億元,利潤總額 15 億元。
軍工電子業務主要由四川九洲及其子公司九州空管負責,空管類產品覆蓋飛機飛行全過程。四川 九洲是國家從事二次雷達系統設備科研生產的大型骨幹企業,已獲得國家武器裝備科研生產許可 證,是國家武器科研生產以及保密資格單位,是武器裝備一級承制單位,擁有人民防空機動指揮通 信系統裝車單位國家許可資質,以及國內唯一的國家空管監視與通信系統工程技術研究中心。四川 九洲子公司九洲空管主要從事空管系統及設備研製生產業務,是中國第一家、全球第四家掌握機載 防撞系統核心技術並具備研製生產能力的企業,空管類產品覆蓋了飛機從起飛、爬升、巡航、下降 到著陸的全過程,涵蓋空管系統通信、導航、監視、管理等四個領域。
2.2.2 十四五軍機放量,軍事航空活動範圍和頻次提升,空管雷達及系統 有望受益
我國軍機數量與軍事強國差距大。軍用飛機是直接參加戰鬥、保障戰鬥行動和軍事訓練的飛機的總 稱,是航空兵的主要技術裝備。2020 年美國軍用飛機數量達到 13232 架,相當於俄羅斯、中國、印度、日本、韓國及法國的戰機數量總和,佔世界軍用飛機總數的 25%, 遙遙領先。相比較而言,2020 年我國軍用飛機總數為 3260 架,僅是美國的 24.6%。從軍用飛機人 均擁有數量來看,中國軍人人均擁有飛機數量為 1.49 架/千人,該數據遠低於美、日、韓、俄等國 家,不足美國的六分之一,也低於周邊國家印度的 1.56 架/千人。
空軍戰略轉型,軍機裝備缺口大,升級需求大。為實現國家戰略目標,維護國家統一及海外利益, 應對日趨複雜的國際環境,中國 2015 年實行軍隊戰略轉型。空軍按照「空天一體、攻防兼備」的 要求,提高戰略預警、空中打擊、空降作戰和戰略投送能力,對先進戰機、運輸機、轟炸機及高新 系列飛機的裝備量提出了新要求。因為隨著現代科技的迅猛發展,武器裝備的先進性對戰爭勝負的 決定作用顯著上升,現代化軍隊的建設需要先進的高科技裝備體系。實現我國偉大復興的國家戰略 需要強大的軍事力量,特別是強大的現代化軍機戰隊的有力支撐。因此,對於軍機裝備的需求有望 持續放量。
國內新型號軍機陸續實現定型交付,「十四五」有望加速列裝部隊。近年來,我國各大軍機主機廠 及研究所加緊研製新型戰機,各型戰機陸續定型並開始交付部隊。無論是直升機、戰鬥機、轟炸機 還是各類高新機,十三五期間成飛、沈飛和西飛等主機所的加速研發並陸續實現定型並於近年交付 部隊。此外,基於運-9平臺研發的各類高新機也陸續服役,如空潛200(新型反潛機)、空警500(第三代 預警機)等。我們認為接下來十年,是軍用飛機換裝的穩定期。
十四五軍機升級上量,軍事航空活動範圍和頻次將隨之提升,對應配套空管雷達及系統有望受益。 新型號軍機都已經裝備了最新的通信、雷達等航電系統,在機載設備方面與發達國家相比基本上沒 有差距,機隊的整體先進水平有所更高。但地面系統建設滯後,很多新機載設備難以發揮作用,如 ADS-B 系統自動相關監視。同時,隨著戰鬥機、直升機等航空器列裝加速,軍事航空活動範圍和 頻次提升,對二次雷達地面站、機載應答機為代表的空管設備需求相應提升。
3.民:運輸和通用航空迎來快速發展期,工業無人機或成為通航發展新動力3.1 運輸航空機場加速建設,低空空域改革開啟通用航空市場
運輸航空方面,2021-2035 年我國民航運輸機場將新增 150 個,帶動 358 億元空管設備市場。根 據 2021 年發布的《國家綜合立體交通網規劃綱要》,到 2035 年,國家民用運輸機場將達到 400 個。2020 年全國頒證的運輸機場 241 個,這意味著未來 15 年,中國將新增 150 多個民用運輸機 場,平均每年新增約 10 個。
除了運輸航空,近年來通用航空不斷取得新進展。自 2016 年國務院辦公廳印發了《關於促進通用 航空業發展的指導意見》以來,通航進入新的發展階段,「十三五」期間,新增通用航空器 940 架, 通用航空業務量年均增長 13.7%。截至 2020 年末,通用機場數量達到 339 個,通用航空器 2844 架,飛行 98.1 萬小時,全行業註冊無人機共 52.36 萬架,全年經營性飛行 159.4 萬小時,同比增 長 36.4%。但對比美國,美國擁有 60 餘萬名通航飛行員、24 萬架通用飛機、1.9 萬個通用機場, 通航年飛行量超過 2000 萬小時,帶動就業超過 130 萬人,每年對經濟貢獻約 2200 億美元。綜合 來看,我國通用航空業總體規模依然較小,僅相當於美國的 4%,通用航空產業發展蓄勢待發。
通航產業投入產出比高達 1:10,國民對通用航空的需求與目前狀況不匹配,發展潛力巨大。通用 航空業具有產業鏈條長、服務領域廣、帶動作用強等特點,通航產業投入產出比為 1:10,技術轉移 比為 1:16,就業帶動比為 1:12。經驗表明,一國/地區人均 GDP 突破 6000 美元,國民對通用航空 的需求就開始明顯爆發。目前我國人均 GDP 已超過 10000 美元,但我國通航產業一直沒能迎來 「井噴」式的發展。此外,民航近 10 年平均年投資額約為 1600 億元,是鐵路投資的 1/5,公路投 資的 1/10。2020 年我國通航(含無人機)只有 257.5 萬飛行小時左右。這些情況與我國經濟現狀 和社會需求不匹配,未來在各方有力配合下發展潛力巨大。
2016 年,通用航空產業就已被納入國家戰略性新興產業體系。「十三五」期間,我國通用航空產 業取得了以下四方面發展成就:
1) 加強頂層設計。自 2016 年《指導意見》發布以來,據不完全統計,國家發改委、交通運輸部、 民航局等部門共發布百餘條通用航空類的政策和文件,提出了通航發展的路徑與規劃。其中, 民航局 2017 年以來落實國務院通航「放管服」要求,做了大量工作,對匯總的通用航空 193 個過度監管問題進行專項督查整改。探索建立「放管結合,以放為主,分類管理」的監管新 機制;安排通航法規重構涉及新制定 3 部規章、修訂 19 部規章、廢止 1 部規章,構造完整獨 立的通用航空法規體系。
2) 深入推廣試點。華東地區編制了日照山字河、日照嵐山、東營、濱州大高等機場的低空目視 航圖。日照山字河一個機場保障 5 家駐場通航企業,運輸和通航飛行很好融合,打造了運輸 機場保障通航的典範。2019 年 4 個機場通航飛行小時超過 10 萬小時,空域可以滿足每年 25 萬飛行小時的容量。四川通過劃設 6000 餘平方公裡試點空域,加上簡化申報程序、目視自主 飛行等一系列創新管理機制,盤活了低空空域資源,為我國低空空域改革提供了一套四川經 驗。2020 年湖南獲批成為全國首個全域低空開放試點省份,並推出「天地人和」的湖南通航 發展模式,搭建了通航產業省級服務平臺。
3) 協同聯動,助力新業態。各方有力配合,部委、地方、軍方和大型企業共享優勢資源,助力 通航新業態的發展,激發了市場活力。例如:江西省打造「江西快線」,形成了一張以江西現 有機場為支點的短途運輸網,建立 PC-12 小型運輸機交付中心。東部通航獲得了 001 號跨境 飛行許可,已實現從深圳、廣州、珠海、香港連通大灣區各市中心區 CBD、甲級寫字樓停機 坪、旅遊景區的常態接駁,開通了深港、穗港直升機跨境飛行等大灣區航線,逐漸讓低空出 行成為粵港澳大灣區新常態,助力粵港澳大灣區的建設。
4) 科技創新,注入新動力。推廣 ADS-B 導航以及北鬥系統低空定位及監視等通航技術的應用;支持無人機新模式,建立無人機雲平臺,能夠實現無人機飛行動態數據接入。堅持科技創新, 通過新技術應用驅動通航發展。
儘管近期通用航空發展較快,但距國務院設定的發展目標尚有明顯差距,一些制約通用航空發展 突出問題亟待解決。 一是低空空域改革進展緩慢,低空空域資源供給不足。通用航空飛行活動審 批程序繁瑣。二是通用機場建設滯後,雖然「十三五」期間通用機場數量增長很快,但與美國相 比差距很大。通用機場建設標準整體過嚴,成本過高。三是一些地方政府發展通航的思路不夠清晰。雖然不少地方政府和企業發展通航的熱情很高,但缺少相關專業領域的專家,找不準發力點。地方 政府普遍缺乏對通用飛機自主研發製造和通航企業經營盈利的扶持政策。
2020 年 7 月,湖南省通用航空發展有限公司在長沙掛牌成立,創新提出「天地人和」的通航發展 模式,搭建起促進全省通航產業加快發展的省級服務平臺。公司成立後將承擔湖南省內重要通航基礎設施建設和運營管理工作,主 營業務為通用機場建設、管理、投資,通用航空飛行服務和「通用航空+」等新產業,同時要在通 航公共和公益服務領域發揮主平臺作用。
2021-2035 年我國新增 838 個民航通用機場,將帶動 84 億元空管設備市場。根據廣東、安徽、江 蘇等 17 個省市發布的關於通用機場布局規劃的地方政策文件,到 2035 年,17 個省將至少新增 838 個通用機場。通航機場造價不等,但投資額度往往不會太高。
3.2 低空空域改革賦能工業無人機,我國無人機空管系統已初 步具備全國監視能力
在通用航空領域中,工業無人機或將成為其發展的新動力。近年來工業無人機的快速發展對現有 空管基礎設施、人員資源和關鍵技術都提出了新的需求和挑戰。自主化、集群化、多樣化飛行是無 人機未來發展趨勢,低空無人機多樣化應用、多變動態需求、高密度飛行,對現有空管體系提出了 新的需求和挑戰,需要突破超越當前空中交通管理系統基礎設施、空中交通管制人員資源和載人飛 機運行模式的關鍵技術。這些需求和挑戰主要可以分為三個方面:
1) 體系架構層面:包括新的空域結構、航線結構、無人機空管主體、無人機空管流程、多維信 息的交互的傳輸、無人機空管體系與有人機空管體系邊界與融合等。尤其在低空空域這一傳統空管涉足較少的區域,可以認為需要幾乎從零開始新建一個與高空管制空域空管體系完全 對應的低空空管體系;
2) 空管基礎設施層面:傳統空管的通信、導航、監視、信息等基礎設施一般針對機場及高空空 域,沒有專門針對低空的基礎設施,如傳統的一二次雷達或 ADS-B 等監視技術手段應用於低 空時將遇到信號覆蓋範圍和定位精度等多方面的問題,低空無人機空管需要大量新建相應配 套的基礎設施,但同時面臨著有沒有合適的技術,新建設施是否具有可行性等挑戰;
3) 空管關鍵技術層面:傳統空管關鍵技術和管制手段都是人工化的,低空無人機飛行需要計算 機自動化生成和處理空管指令,且低空飛行量巨大,需要快速智能化的處理技術,這就為現 有空管關鍵技術的智慧化升級帶來了切實的需求。但是,人工智慧等智慧技術如何應用於空 管當中,如何保證新技術下的飛行安全都是無人機產業為空管體系帶來的挑戰。
四川省低空空域改革簡化無人機經營許可審批,待條件成熟,無人機將與其他航空器融合運行。四 川省是全國首個低空空域改革試點省份。2018 年,四川省低空空域協同運行中心正式掛牌成立, 其劃定了「四點三片一通道」的首批試點空域並成功完成首飛,試點成效開始逐步顯現。其中,無 人機經營許可的行政審批流程進行了簡化,改為委託授權方式,由通航處直接籤發。雖然無人駕駛 航空器未被納入首批空域的適用範圍,但是無人機和有人機融合飛行是趨勢。按照四川省規劃,空 域劃設將分「三步走」,第三步將在全川形成聯網成片的低空飛行空域,並將無人機逐步納入進來。
此外,民航局建立的無人駕駛航空器空管信息服務系統已經試點投入,全國遠程監視能力已初步 具備。隨著無人機應用規模越來越大,對無人機進行交通管制的緊迫性也逐漸增強。自 2018 年年 底開始,民航局著手建立的無人駕駛航空器空管信息服務系統(UTMISS)陸續開通深圳、海南兩 個試點區域。目前,已經有 8 個無人機製造商的 54 種機型 完成了飛行動態數據對 UTMISS 的接入,UTMISS 已初步具備遠程監視全國合規用戶飛行動態能力。
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