《产业深度4期：低空经济系列（四）：航电系统价值、差距和机会-241013（25页）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《产业深度4期：低空经济系列（四）：航电系统价值、差距和机会-241013（25页）.pdf（25页珍藏版）》请在本站上搜索。 1、 请务必阅读正文之后的免责条款部分 产业深度产业深度2024.10.13 4 期期 产品研究中心产品研究中心 Table_Authors 徐淋徐淋(分析师分析师)021-38677826 登记编号 S0880523090005 赵子健赵子健(分析师分析师)021-38032292 登记编号 S0880520060003 Table_Report 往期回顾往期回顾 算力产业中期关注当前 AI 架构上限算力产业研究系列（二）2024.09.19 算力时代，关注芯片、软件、网络算力产业研究系列（一）2024.08.20 机器人产业深度（七）：机器人的大脑具身智能 2024.08.20 低空经济系列（2、三）：全球适航认证的路线差异和三个共识 2024.07.22 铍，可控核聚变的“锂矿”2024.07.21 低空经济系列（四）：低空经济系列（四）：航电系统航电系统，价值、差距和机会价值、差距和机会 摘要摘要:TableTable_ _SummarySummary 低空低空场景场景下，航电系统对下，航电系统对 eVTOL 的价值提升的价值提升。航电系统是现代航空器的核心，负责飞行控制、导航、通信、监视等功能。据测算，民航飞机航电系统价值量占比约 17%，eVTOL 中航电系统（包括飞控）价值量占比 20%，占比较传统飞机更高。Morgan Stanley 预计，到 2025/2040 年 eV3、TOL 全球市场规模将达 350 亿美元/1 万亿美元、对应航电系统市场规模将达 70 亿美元/2000 亿美元。新技术的出现、技术间的融合应用和子系统的集成模块化是推动航电系统发展的三个重要因素。新技术的出现、技术间的融合应用和子系统的集成模块化是推动航电系统发展的三个重要因素。通信系统上，多数民机配备无线电、卫星和数据链的组合通信系统，宽带甚高频通信被视为未来更高效的空中交通管理方式。导航系统上，如量子导航等新技术可以提高精度，一般率先用于军事，成熟后民用；卫星导航（GPS）和惯性导航（INS）组合作为当前最常用的做法保证可靠性。飞行管理系统正向自动化、智能化和低空交通管理的集成，以适应城4、市空中交通的复杂需求。监视系统领域，广播式自动相关监视（ADS-B）是民航局 2023-2027 年间重点推进的技术路线。飞行控制系统的电传操纵系统向更智能化方向发展。整体看，子系统的集成模块化（IMA）是现代航电系统设计的基础。eVTOL 场景下航电系统场景下航电系统重点关注重点关注轻量化、智能化、低成本的轻量化、智能化、低成本的需求需求。为实现这些需求，集成化和组合技术应用是最主要的两个技术路径。集成化设计可以满足轻量化要求，但不同于 IMA，eVTOL 的集成化主要聚焦自动飞行系统的集成化和感知避撞系统的集成化两个方面。新技术叠加成熟技术的组合应用可以平衡智能化和低成本，新技术重点关注人5、工智能和自动驾驶。国内外航电产业差距国内外航电产业差距显著，低空业为国产替代提供机遇，显著，低空业为国产替代提供机遇，传统龙头先发优势显著，整机企业发力自研传统龙头先发优势显著，整机企业发力自研。国内航电行业历史上受军机需求主导，技术封闭且缺乏适航认证经验，导致民机航电系统滞后。C919的研制通过合资公司引入国际经验，提升了航电系统的集成和适航水平，开启了国产化替代第一步。若将 eVTOL 航电系统比作新能源车的智能驾驶系统，低空市场将为技术突破和规模应用提供机会。民航领域，综合航电系统以霍尼韦尔、科林斯、GE 航空等美国厂商为主导，C919 提升了国内厂商的原始技术储备。数据看，截至 2016、7 年 9 月，全球约 1.5 万家企业通过 AS9100D 认证（国际航空协会 IAQG颁布的全球性质量管理标准，航空航天企业进入全球市场的关键门槛），其中北美占 50%，欧洲占 35%，中国仅 500 家，占比不到 4%，目前中国已有近 2000 家企业通过认证，占比 7.5%，虽与美法仍有差距，但仍显示出一些积极信号。通航领域，美国的全球市占率 61.9%，其综合航电系统市场依然由美国企业主导，如 Garmin 公司G1000 系统（市场份额近 70%）、霍尼韦尔的 PrimusApex 系统以及 L-3 公司的 SmartDeck 系统等都是其中代表。国内通航产业远远落后，大部分通航航7、电系统依赖进口，缺乏有竞争力的厂商。eVTOL 领域，国外整机企业普遍采用标准化航电系统，这些系统多由霍尼韦尔、Garmin、泰雷兹等在传统航电系统基础上进行适应性改造，以符合 eVTOL 轻量化、智能化、低成本等设计特点。受技术限制，国内 eVTOL 厂商多与本土航电公司合作或自研，如览翌航空、沃飞长空等选择昂际航电合作开发飞控，华明航电则是沃兰特 VE25-100 的一级供应商，亿航、峰飞等则选择自研航电系统。风险提示：风险提示：技术研发难度超出预期，市场需求不及预期，成本控制风险超出预期，国产替代进展不及预期，法律与监管风险超出预期。 p1国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有8、限公司.东财接收研报邮箱 p1 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 25 正文正文目录目录 1.低空场景下，航电系统对低空场景下，航电系统对 eVTOL 的价值提升的价值提升.4 2.新技术的出现、技术间的融合应用和子系统的集成模块化，是推动航电系统发展的三个重要因素新技术的出现、技术间的融合应用和子系统的集成模块化，是推动航电系统发展的三个重要因素.5 2.1 通信系统：多数现代民航飞机配备无线电、卫星和数据链的组合通信系统，宽带甚高频通信作为未来空中交通管理中更高效的通信方式备受关注.5 2.2 导航系统：新导航技术提高精度，组合导航技术保证可靠性.7 2.3 监9、视系统：广播式自动相关监视（ADS-B）是民航局 2023-2027 年间重点推进的技术路线.9 2.4 飞行管理系统：发展趋势上将更突出自动化、智能化和低空交通管理的集成，以适应城市空中交通的复杂需求.11 2.5 飞行控制系统：电传操纵系统向更智能化的方向发展.12 2.6 子系统的集成模块化是现代航空电子系统设计的基础.15 3.eVTOL 场景下航电系统重点关注轻量化、智能化和低成本的需求场景下航电系统重点关注轻量化、智能化和低成本的需求.16 3.1 集成化设计是满足 eVTOL 轻量化要求的重要手段.16 3.2 组合技术应用是平衡 eVTOL 智能化、低成本要求的重要手段.19 10、4.客观看待国内外航电产业差距和国产替代潜力：传统龙头厂商先发优势显著，整机企业发力自研客观看待国内外航电产业差距和国产替代潜力：传统龙头厂商先发优势显著，整机企业发力自研.20 4.1 传统民航/通航综合航电系统领域美企占绝对主导，中国厂商凭借 C919 完成原始技术储备.20 4.2 eVTOL 航电系统领域，国内外传统航电厂商及整机企业均在积极布局.23 4.3 eVTOL 的发展为国产航电系统的自主替代提供了发展契机.24 5.风险提示风险提示.24 国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p2 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 11、of 25 图表目录图表目录 图 1：民航飞机与 eVTOL（以 Lilium 为例）的成本构成对比.4 图 2：甚高频通信系统（VHF）和高频通讯系统（HF）示意图.5 图 3：SATCOM 卫星通信系统示意图.6 图 4：ACARS 和 CPDLC 数据链通信系统示意图.7 图 5：航空导航系统的发展趋势.8 图 6：ADS-B 运行原理图.10 图 7：ADS-B OUT 和 IN 功能示意图.10 图 8：FMS 的两大核心组件：飞管计算机（FMC）和控制显示组件（CDU）.11 图 9：机械式传动系统控制机制示意图.13 图 10：电传操纵系统控制机制示意图.13 图 11：电传操纵12、系统在飞机中的分布.14 图 12：航电系统发展趋势.15 图 13：IMA 航电系统的层级架构.16 图 14：传统民航客机自动飞行功能原理图.17 图 15：eVTOL 飞行控制系统（FCS）和飞行管理系统（FMS）综合化.18 图 16：eVTOL 事故贝叶斯网络模型.18 图 17：民用空中航行服务组织（CANSO）发布的未来天空的新兴技术人工智能白皮书.20 图 18：国际航空电子市场中 76%为美国企业.21 图 19：Garmin G1000、霍尼韦尔 PrimusApex、L-3 SmartDeck 对比.22 图 20：霍尼韦尔公司第六代云链接驾驶舱航电系统 Anthem（颂13、歌）.23 表 1：国内部分重要的导航系统供应商.9 表 2：不同监视系统的对比分析.9 表 3：机载 ADS-B 主要产品.11 表 4：国内部分重要的飞控系统供应商.14 表 5：国内外主要的大飞机航电系统供应商.21 表 6：C919 航电系统（含飞控系统）主要子系统供应商.22 国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p3 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 of 25 导读：随着民航从高空飞行逐步扩展到低空飞行，航电系统作为飞行器的“大脑”，其重要性显著提升。尤其在 eVTOL 等电动垂直起降类航空器的兴起背景下，低空飞行器的航电14、系统与传统飞机的航电系统又存在显著差异。尽管航电系统相关新技术在快速发展中，尚未形成统一的认证标准，但我们可以从航电系统产业的历史发展规律和电动航空器的设计需求中，探寻低空飞行器航电系统的未来技术路径和发展趋势，也为产业投资和国产替代方向提供借鉴。1.低空低空场景场景下，下，航电系统航电系统对对 eVTOL 的的价值价值提升提升 航电系统（Avionics System）是航空电子系统的简称，指安装在航空器（包括飞机、直升机、eVTOL 等）上的各种电子设备和系统的总称（含硬件和软件）。航电系统是现代航空器的核心组成部分，负责飞行控制、导航、通信、监视、飞行管理等多项功能，其设计水平直接影响到15、飞机的安全性和可靠性，还对飞机的经济性和舒适性起到关键作用。根据立鼎产业研究院的测算，民航飞机各大系统和价值量占比大致为：机体结构（36%）、航电系统（17%）、动力系统（22%）、机电系统（13%）、其他系统（12%）。根据 Lilium 的官网数据，其 eVTOL 各大系统和价值量占比大致为：推进系统（40%）、结构和内饰（25%）、航电系统（包括飞控）（20%）、能源系统（10%）、装配件（5%）。由此，在一定程度上可以看出，与传统民航飞机相比，eVTOL 中含飞控在内的航电系统价值占比有所提升。Morgan Stanley 预计，到 2025 年eVTOL 全球市场规模将达 350 亿16、美元、对应的航电系统市场规模将达70 亿美元，至 2040 年将增长至 1 万亿美元、对应的航电系统市场规模将达 2000 亿美元。当然，不同类型飞机在航电系统的组成、功能和配置有一定区别，如军用飞机的航电系统价值（现代战机航电系统价值占比超过 40%）要高于民用，不同构型的 eVTOL 其航电系统也有所差异，亦不可绝对对比，但若把若把 eVTOL 的航电系统类比新能源车的智驾系统，可以预见随着市的航电系统类比新能源车的智驾系统，可以预见随着市场的发展和产业的演进，其价值体现将越来越高场的发展和产业的演进，其价值体现将越来越高。图图1：民航飞机与民航飞机与 eVTOL（以（以 Lilium 为17、例）的成本构成对比为例）的成本构成对比 数据来源：国泰君安证券研究绘制 机体,36%发动机,22%航电系统,17%机电系统,13%其他,12%推进系统,40%结构和内饰,25%航电系统（包括飞控）,20%能源系统,10%装配件,5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%024681012民航飞机eVTOL（以Lilium为例）国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p4 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 of 25 2.新技术的出现新技术的出现、技术技术间间的融合应用的融合应用和子系统的集成和子系统的集成模块模块化化，是18、是推动航电系统推动航电系统发展的发展的三三个重要个重要因素因素 航电系统的主要功能是在飞机运行过程中，执行信息采集、任务管理和导航引导等基本飞行操作，为飞行机组提供人机交互界面，确保飞机安全、可靠地完成各项任务。细分来看，航电系统是由一系列功能各异的子系统构成，我们重点关注通信、导航、监视、飞行管理和飞行控制五个重要子系统，以及子系统之间的集成化趋势。2.1 通信系统：通信系统：多多数现代民航数现代民航飞机飞机配备无线电、卫星和数据链配备无线电、卫星和数据链的组合的组合通信系统通信系统，宽带甚高频通信宽带甚高频通信作为作为未来空中交通管理未来空中交通管理中中更更高效高效的通信的通信方式方式备受19、关注备受关注 通信系统的主要用途是使飞机在飞行的各阶段中和地面的航行管制人员、签派、维修等相关人员保持双向的语音和信号联系，当然也提供飞机内部人员之间和与旅客联络服务。从历史发展趋势看，通信系统发展经历了多个阶段，从早期的简单无线电通信到如今的卫星通信系统，逐步提高了通信的范围、可靠性和复杂性。目前目前多数现代民航配备无线电、多数现代民航配备无线电、卫星和数据链通信系统，以确保飞机在各种飞行环境下能够与地面和空卫星和数据链通信系统，以确保飞机在各种飞行环境下能够与地面和空中交通管制保持顺畅的通信，但传统通航飞机的通信系统以中交通管制保持顺畅的通信，但传统通航飞机的通信系统以甚高频通信甚高频通信20、系统（系统（VHF）为主，满足大多数短距离、低空飞行需求为主，满足大多数短距离、低空飞行需求。2.1.1 VHF/HF 通信系统通信系统 甚高频通信系统（甚高频通信系统（VHF）是一种近程通信系统）是一种近程通信系统，一般用于一般用于管制单位与飞管制单位与飞机机、飞机与飞机之间进行双向话音通信飞机与飞机之间进行双向话音通信。包括甚高频话音通信和数据通信，频率范围 118.00-135.975MHz，电波频率很高，易穿透电离层而不能返回地面，同时沿地面传播衰减很快，所以以空间波传播方式为主，传播距离近。高频通信系统高频通信系统（HF）是一种远程通信系统，）是一种远程通信系统，是目前高纬度地区飞行21、、跨是目前高纬度地区飞行、跨洋运行，实现远距离通讯的主要方式。洋运行，实现远距离通讯的主要方式。包括地面高频电台和机载高频设备，频率范围 2-29.999MHz，通信距离约为 1000 至 2000km，特别适合机载远距离通信，飞机上一般都装有两套高频通信系统。图图2：甚高频通信系统（甚高频通信系统（VHF）和和高频通讯系统（高频通讯系统（HF）示意图示意图 近距通信：甚高频通信系统（近距通信：甚高频通信系统（VHF）远距通信：远距通信：高频通讯系统（高频通讯系统（HF）数据来源：海航技术等 国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p5 产业深度产业深度 请务22、必阅读正文之后的免责条款部分 6 of 25 2.1.2 SATCOM 卫星卫星通信系统通信系统 卫星卫星通信通信系统（系统（SATCOM）一般用于民航飞机与地面控制中心之间的一般用于民航飞机与地面控制中心之间的语音通信，特别是在跨洋航班和远程区域；同时，航空公司利用语音通信，特别是在跨洋航班和远程区域；同时，航空公司利用SATCOM 进行实时数据传输，包括飞行数据、机载状态、空中交通管进行实时数据传输，包括飞行数据、机载状态、空中交通管理信息等理信息等。与其他通信手段相比，卫星通信的主要有以下优点：覆盖范围广：覆盖范围广：一颗地球同步卫星可以覆盖地球表面的三分之一，因此，只需三颗地球同步卫星23、就能实现除两极以外的全球通信。通信距离远：通信距离远：在卫星波束覆盖区域内，通信距离最长可达 18,000 公里，是长距离跨洋电话和电视广播的主要手段。多址通信能力：多址通信能力：在卫星覆盖区域内，所有地球站都能通过同一卫星相互通信，具备多址连接的优势。频带宽、传输容量大：频带宽、传输容量大：卫星通信使用 1 至 10 千兆赫的微波频段，频率范围广。每颗卫星可以配置多个转发器，支持数百至数万条语音通道，并提供每秒数十兆至百兆以上的数据传输速率。通信稳定可靠：通信稳定可靠：卫星链路大部分位于大气层以上，传输损耗小，电波传播稳定，不受自然环境和人为因素的影响，甚至在磁暴或核爆情况下仍能维持正常通信24、。机动灵活：机动灵活：地球站的建立不受地理条件限制，可以设置在偏远地区、岛屿、车辆、飞机和舰艇上，具备高度的灵活性。图图3：SATCOM 卫星通信系统卫星通信系统示意图示意图 数据来源：海航技术等 2.1.3 数据链通信系统数据链通信系统 数据链通信将信息转换为数字信号，通过无线电波（如 VHF、HF 或卫星）进行传输，减少了传统语音通信的误解和延迟。具体包括两种：ACARS，侧重于飞机与地面站之间的运营和维护信息传输，适用于各种飞行运营数据和自动化报告，消息传输不要求实时响应；CPDLC 专注于飞行员与空中交通管制员之间的数字化指令通信，确保飞行安全，消息传输要求快速和准确的响应。国泰君安版25、权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p6 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 of 25 图图4：ACARS 和和 CPDLC 数据链通信系统数据链通信系统示意图示意图 ACARS CPDLC 数据来源：海航技术等 2.1.4 宽带甚高频通信（宽带甚高频通信（B-VHF）随着低空业的兴起，未来的空中交通管理（随着低空业的兴起，未来的空中交通管理（ATM）需要更高效的通信方）需要更高效的通信方式，宽带甚高频（式，宽带甚高频（B-VHF）作为宽带地空数据链主流技术方案之一，被）作为宽带地空数据链主流技术方案之一，被当今国际航空领域所广泛研究和关注。当26、今国际航空领域所广泛研究和关注。目前航空领域使用的 VHF 频段频率范围有限，随着航空流量的增加，频段的拥堵问题日益突出。宽带甚高频（B-VHF）通信是一种扩展和改进的甚高频（VHF）通信技术，旨在应对未来空中交通管理（ATM）中对通信容量和效率的更高需求。从原理看，B-VHF 是一种基于正交频分复用的多载波技术（MC），通过在现有 VHF 频段中的空闲频段分配子载波，并利用其他地空通信系统的工作间隙进行通信，从而提高频谱利用效率；B-VHF 既可以与现有系统共享 VHF 频段，也可以独立使用新频段，具有很强的技术兼容性，能够实现现有与未来通信系统的平滑过渡。因此，B-VHF 被设计用于未来的27、空中交通系统，特别是在航班密集、通信负载高的情况下，可以为飞机与空中交通管制中心提供更高效的通信方式。虽然 B-VHF 技术有望成为未来宽带地空数据链的主流方案之一，但其在广泛应用上仍面临技术成熟度、频谱资源分配、设备升级成本、全球推广和兼容性等多方面的挑战。解决这些问题需要时间和全球范围内的协调合作。2.2 导航系统：新导航技术提高精度，组合导航技术保证可靠导航系统：新导航技术提高精度，组合导航技术保证可靠性性 导航系统，用于确定飞机的位置和航向。随着技术的发展，导航系统历经多次迭代：从最初的目视导航、无线电导航，发展到电子导航和卫星导航，以及现在组合导航的广泛使用和新导航技术的不断尝试和突28、破。值得关注的是，要提高导航系统的精度和可靠性，主要采用两种方式：第一，第一，解锁新导航技术解锁新导航技术，如量子导航，即利用量子效应传感器，通过对电场或磁场的强度、频率、时间、相位等实际物理量进行测算，得到高于经典测量精度的位置时间信息，有望破解传统导航所面临的安全、准确度以及使用条件限制等问题。尚不成熟的新技术一般率先运用于军事，量子导航在军事上的应用也是各国最为关注的方面之一。许多国家甚至将量子导航技术上升到国防战略的高度。2024 年 8 月，波音公司完成了国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p74386279 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后29、的免责条款部分 8 of 25 世界上首个多量子传感器的飞行测试，使飞机能够在不使用 GPS 进行导航的情况下完成飞行。第二，采用组合导航技术第二，采用组合导航技术，目前现代民航中最常用的是卫星导航（GPS）和惯性导航（INS）组合（多数通航飞机依赖 GPS 卫星导航，因为性价比高、精度足够，且全球范围内可用）。组合导航具备如下优势：可靠性和冗余性：可靠性和冗余性：不同的导航系统依赖不同的原理和设备，如 GPS 依赖卫星信号，INS 则依赖内部传感器，通过将不同系统融合，即使一个系统故障，其他系统仍可维持导航功能，确保飞行安全；融合多种导航系统提供了冗余，提高了系统的可靠性，降低了风险。适应不30、同环境：适应不同环境：各导航系统在不同环境下表现不一。例如，GPS 在开阔空域中表现优异，但在信号受遮挡的山区或极地等区域可能表现不佳。INS 在任何环境下都能工作，但精度会随时间漂移。融合多种系统可以在各种条件下提供最优的导航信息，抗干扰能力更强。提高精度提高精度：通过融合不同导航系统的数据，航空器可以获得更高精度的位置和姿态信息。例如，INS 系统可以提供短期高精度的导航数据，而GPS 可以校正 INS 的长期漂移。通过数据融合，系统可以优化导航精度，特别是在复杂的飞行任务中。技术和成本的平衡技术和成本的平衡：新兴技术（如量子导航）仍需时间进行验证和优化，应用成本高。通过结合现有成熟技术，31、可以在安全性和成本之间找到平衡点，确保航空运营的经济可行性。法规与标准要求：法规与标准要求：融合多系统有助于满足国际法规，适应不同空域的导航需求，保障全球飞行安全。图图5：航空导航系统的发展趋势航空导航系统的发展趋势 数据来源：国泰君安证券研究绘制 国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p8 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 of 25 表表1：国内部分重要的导航系统供应商国内部分重要的导航系统供应商 数据来源：熠星投资咨询等 2.3 监视系统：监视系统：广播式自动相关监视（广播式自动相关监视（ADS-B）是民航局是民航局 2023-232、027 年间重点推进的技术路线年间重点推进的技术路线 机载监视系统是现代航电系统的重要组成部分，主要用于感知并监测飞行状态、环境信息以及其他航空器的动态等。民航局 2018 年末批准发布了民用航空监视技术应用政策，基于中国民航监视技术发展现状和运输航空、通用航空运行需求，可用于空中交通服务的监视技术主要有一次监视雷达、场面监视雷达、二次监视雷达、自动相关监视、多点定位等，未来不排除使用新出现的监视技术。同时开展新监视技术的研究，如星基 ADS-B、卫星定位+北斗短报文/移动通信网络、遥控无人驾驶航空器通信链路位置信息自动广播监视、多静态一次监视雷达（MSPSR）、多功用监视雷达、低空监视雷达、33、无源多点定位系统、光学探测等（新技术技术在写入国际民航组织相关标准与建议措施前，不能用于空中交通管理）。表表2：不同监视系统的对比分析不同监视系统的对比分析 数据来源：民用航空监视技术应用政策，国泰君安证券整理 根据民航局的应用技术路线规划图，2023-2027 年中期阶段，广播式自动相关监视（ADS-B）作为最重要的技术路线重点推进。广播式自动相关监视（ADS-B）系统把源自机载卫星导航、飞行管理等系统的多维信息（包括位置、速度、识别码、意图等）通过数据链自动广播发送，为监视者提供了一种高精度低成本的监视方式。导航系统导航系统公司名称公司名称卫星导航系统中国航天电子技术研究院、中国电科第5434、研究所和第28研究所、华测导航、北斗星通、北方导航、华力创通、海格通信等惯性导航系统航天33所、航天618所、航天704所、航天电子、赛微电子、晨曦航空、星网宇达、北京星航、北京思源、中星微控、西安宏发科技研究所、长盈通、航天导航、航天海鹰、北斗航天、北控光电等组合导航系统航天33所、航天618所、晨曦航空、星网宇达、北京星航、北京控制技术研究所等系统名称系统名称简介简介应用应用优点优点缺点缺点一次监视雷达（PSR）通过发射无线电波，当无线电波遇到目标物体（如航空器）时，反射回地面雷达站，从而确定目标的位置应用于航路、航线、终端（进近）管制区和机场场面监视对机载设备没有任何要求，可对不具备机载35、应答机功能的航空器实现监视，各地面站可独立运行仅有目标距离和方位信息，无航空器识别能力，覆盖范围小，建设和运行维护成本高，地面站建设受地形限制场面监视雷达（SMR）专用于监视机场地面交通的雷达系统，能够探测和识别在机场地面上移动的飞机、车辆和其他物体应用于机场场面监视，广域多点定位系统可应用于航路、航线和终端（进近）管制区监视定位精度较高，数据刷新率快覆盖能力比较小，假目标多，因通视遮蔽影响可能存在盲区，造价昂贵二次监视雷达（SSR）通过地面雷达向飞机发出询问信号，机载应答器接收到信号后自动回复，包括飞机的高度、身份代码等信息应用于航路、航线和终端（进近）管制区监视，电扫描二次监视雷达可应用于36、平行跑道监视覆盖范围广，可提供比一次监视雷达更多的监视目标信息，各地面站可独立运行建设和运行维护成本高，更新率低，地面站建设受地形限制广播式自动相关监视（ADS-B）航空器通过机载设备主动广播自身的位置信息、速度和其他飞行参数，这些信息可以被地面接收站和其他航空器接收应用于航路、航线、终端（进近）管制区和机场场面监视可提供更多的监视目标信息，定位精度高，更新率快，可实现“空-地”协同监视和“空-空”监视。建设维护成本低，地面站建设简便灵活，各地面站可独立运行由于其依赖全球导航卫星系统对目标进行定位，所以广播式自动相关监视系统本身不具备对目标位置的验证功能。如果航空器给出的位置信息有误，地面站设37、（系统）无法辨别。在全球导航卫星系统失效情况下，广播式自动相关监视系统不能正常工作基于卫星的广播式自动相关监视（SB ADS-B）基于卫星的ADS-B是一种扩展的ADS-B技术，通过卫星接收航空器发出的ADS-B信号，特别适用于海洋、偏远地区等传统地面站无法覆盖的区域应用于航路、航线、终端（进近）管制区和机场场面监视通过全球部署的低轨通信卫星搭载ADS-B 载荷，避免地面站设施建设与维护，能够实现全球各空域无缝覆盖除 ADS-B 技术本身缺点外，星基ADS-B 在卫星通信信号抗干扰、更新率及传输延迟方面距离空中交通管理管制要求仍有较大距离契约式自动相关监视（ADS-C）航空器与地面空中交通服务38、提供商（ATSP）之间预先达成“契约”，根据契约条件，航空器定期或在特定事件发生时向地面发送位置信息和飞行状态应用于洋区和偏远地区航路、航线监视可以为不具备建设雷达、广播式自动相关监视、多点定位系统地面站的区域提供监视，地面基础设备建设成本低不具备提供类雷达间隔服务的能力，数据更新率低，报文传输可靠性低，机载电子设备成本高，运行成本高多点定位（MLAT）通过多个地面接收站接收航空器发出的信号，并根据信号到达时间的差异计算航空器的位置应用于机场场面监视，广域多点定位系统可应用于航路、航线和终端（进近）管制区监视定位精度高，更新率快，不需要额外的机载设备，建设、运行维护成本低对航空器定位需多个站点39、协同工作和实时解算，定位精度依赖于地面站的位置精度、站点布局、时间同步和测时精度国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p9 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 of 25 ADS-B 系统可以为飞行员与监管者提供空地一致的情景意识，优化解决交通冲突，提高飞行安全水平；可以辅助实现更优化的进近与爬升程序，提升航班运行效率。ADS-B 技术被认为是下一代空中监视以及未来自由飞行理念的基石，正在迅速成为新的全球空中交通管理标准，已在全球主要区域开始实施。美国联邦航空局已强制要求自 2020 年 1 月 1 日起，在美国运行的航空器需要具备 A40、DS-B 发射功能；欧洲航空安全局要求自 2020 年 6 月 7 日起，在欧洲地区运行的航空器需要具备 ADS-B 发射功能。图图6：ADS-B 运行原理图运行原理图 数据来源：航电科技圈 ADS-B 系统包括地面站和机载设备两部分，其应用分为两类：发送（OUT）和接收（IN）。ADS-B OUT 是指飞机发送位置信息和其他信息，地面系统通过接收机载设备发送的 ADS-B OUT 信息，监视空中交通状况，起到类似于雷达的作用。ADS-B IN 是指飞机接收其他飞机发送的 ADS-B OUT 信息或地面服务设备发送的信息，为机组提供运行支持。中国民航 ADS-B OUT 系统于 2019 年 41、7 月 1 日开始全面运行，并且中国民航总局要求，要在 2022 年 12 月 31 日前完成满足 RCTA DO-260B 标准的ADS-B 设备加改装。图图7：ADS-B OUT 和和 IN 功能示意图功能示意图 数据来源：航电科技圈 国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p10 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 of 25 表表3：机载机载 ADS-B 主要产品主要产品 数据来源：Galleon 航空资讯 2.4 飞行管理系统：飞行管理系统：发展趋势上发展趋势上将更突出自动化、智能化和低将更突出自动化、智能化和低空交通管理的集成42、，以适应城市空中交通的复杂需求空交通管理的集成，以适应城市空中交通的复杂需求 飞行管理系统（FMS）是现代飞机上的一种集成化电子系统，旨在帮助飞行员规划和控制航班的各个阶段，包括起飞、巡航、降落和着陆。FMS 通过集成导航、飞行计划、燃油管理、航迹跟踪等功能，提高了飞机的自动化水平和飞行效率。FMS 在设计上通常具有双余度的特点，以确保飞行的安全性和可靠性。传统 FMS 包括飞管计算机（FMC）和控制显示组件（CDU）两大核心组件。FMC 中运行着飞管软件，以实现飞行管理的各项功能，包括负责存储、计算和管理飞行计划，根据输入的飞行计划和实时飞行数据进行航线的优化和调整；通过接收来自不同导航传感43、器（如 GPS、惯性导航系统等）的数据，进行实时导航计算，并提供位置、速度和高度等信息；根据飞机的性能参数（如重量、气象条件等），计算燃油消耗、爬升和下降率、最佳飞行高度等信息，以帮助飞行员制定最佳飞行策略；集成来自其他系统（如自动驾驶仪、气象雷达等）的数据，提供全面的飞行状态信息。CDU 通常包含一个显示屏和多个物理按键或触摸屏，允许飞行员方便地输入数据和读取信息；CDU通常与FMC通过数据总线连接，确保信息的实时传输。图图8：FMS 的的两大核心组件：两大核心组件：飞管计算机（飞管计算机（FMC）和控制显示组件（）和控制显示组件（CDU）数据来源：航空苑 仅发射仅发射收发一体收发一体Roc44、kwell CollinsTPR-901TDR-94DISS-2100HoneywellTRA-67ATRA-100BTPA-100BAESSACSSNXT-700NXT-800TCAS3000T3CASBendixKing-KGX-130KGX-150uAvionixtailBeaconX-L3HarrisNGT-1000NGT-2000NGT-9000GarminGDL 90GNX-375GTX-335面向 UASuAvionixping200SRPingRxPing1090iPing2020i面向航线飞机面向通航飞机产品名称产品名称/型号型号应用平台应用平台产品厂商产品厂商国泰君安版权所45、有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p11 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 of 25 一般民航飞机的 FMS 更复杂，强调自动化、航线优化和远程导航，适应国际航线和多空域飞行。而通航飞机的 FMS 更简化，专注于基础导航和飞行控制，以支持短途飞行和更少的自动化需求。但随着电动航空的兴起，FMS 的发展将更突出自动化、智能化和低空交通管理的集成，以适应城市空中交通的复杂需求。具体看，未来电动航空器的 FMS 发展方向将体现在如下方向：第一，更高的第一，更高的自动化与自主飞行水平自动化与自主飞行水平。FMS 将会非常智能，能够实现完全自主起飞、飞46、行和降落，甚至在复杂的城市环境中进行精准的自动导航和避障。第二，更高的第二，更高的复杂性与复杂性与更多的更多的任务需求任务需求。FMS 设计会更加简洁、易用，但后台系统极其复杂，因为它需要适应快速变化的低空环境，如复杂的建筑物、动态的天气条件、以及其他飞行器的实时流量管理。为此，电动飞行器的 FMS 必须具备极高的灵活性，能够即时调整飞行计划，支持垂直起降和悬停的特殊飞行需求，还需要通过强大的通信网络与地面控制中心保持实时连接。第三，更简便的人机交互与操作。第三，更简便的人机交互与操作。FMS 需要设计成极为简便的用户界面，甚至可通过智能手机或语音指令进行操控，飞行员/安全员的操作需求将被最小47、化，FMS 会自动处理飞行计划、路径优化、交通避让等任务。第四，第四，与与空中空中交通管理交通管理的紧密集成。的紧密集成。FMS 将需要与低空空域的 UAM 或无人机交通管理系统（UTM）紧密集成。这意味着 FMS 需要具备实时动态更新飞行路径、避让其他飞行器和地面障碍物的能力,适应城市中实时变化的空域管理需求。第五，更有效的第五，更有效的能源管理能源管理。FMS 将高度关注电池管理、能耗优化和飞行效率，实时监控飞行器的电力消耗，并根据飞行条件（如风速、高度、温度）动态调整飞行路线，确保最佳的能源利用率和最大续航时间。2.5 飞行控制系统：飞行控制系统：电传操纵系统电传操纵系统向更智能化的方向48、发展向更智能化的方向发展 飞行控制系统（FCS）和飞行管理系统（FMS）是两个完全不同的系统，FMS 的主要任务管理飞行计划和导航，而 FCS 负责实际控制飞机的飞行姿态和运动。从狭义角度来看，飞行控制系统（FCS）是区别于常用航电系统的另一个重要的主系统。飞行控制系统（FCS）的主要功能是控制和管理航空器的飞行姿态和飞行轨迹，以确保安全、稳定和高效的飞行。为航空业最关键的技术之一，飞行控制系统在过去 100 多年来发生了翻天覆地的变化，从最简单的机械手动过渡到电传操纵系统，再到更为智能化的自主飞行系统。早期的机械式操纵系统通过钢索、滑轮、连杆和曲柄等机械部件实现，飞行员直接将操作力传递给飞机49、的控制面，并通过机械连杆获得力和位移的反馈，从而控制飞机的姿态和飞行轨迹。后来随着飞机技术的发展，飞机的尺寸和性能都大幅提升，尤其在跨音速飞行时，翼面受到的力显著增加，飞行员难以仅靠人力操控。为此，机械传动系统变得更加复杂，如引入伺服机构和液压助力器来减轻操作负担。这种改进后的机械传动系统出现在一些老式喷气式运输机和高性能飞机上，如 Antonov An-225和 Lockheed SR-71。国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p12 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 of 25 图图9：机械式传动系统控制机制机械式传动系统控制机50、制示意图示意图 数据来源：边界智控 由于机械传动系统本身重量大，反应不够灵敏和传动滞后等缺点，20 世纪 50 年代起，电传操纵的全新飞行控制理念逐渐由试验到应用完善。电传操纵完全取代了机械通道，通过传感器测量变化，将信号传递给计算机，计算机处理后发出指令，以电子信号驱动液压制动器或飞行控制面，完成原先由机械传动的过程。电传系统解决了机械传动的诸多问题，使飞行指令可以统一交由计算机处理，飞行员只需将指令输入飞控计算机，由计算机计算并控制各舵面动作。这大大简化了操控，节省了机械设备占用的空间和重量，提升了设计自由度。同时，电传系统为计算机直接参与飞行操控提供了硬件基础，使飞行过程更加智能和高效。51、1988 年，空客推出了首款采用数字电传操纵系统的亚音速民航客机A320，大幅提升了飞行安全性，降低了机组培训难度，并提供了更舒适的操控体验，迅速在全球市场取得成功，成为波音的强劲对手。波音随后在 757 和 767 系列中引入了电传操纵系统，并在 787 系列中全面采用，实现了自动飞行、主飞行控制、高升力的全面整合。图图10：电传操纵系统控制机制电传操纵系统控制机制示意图示意图 数据来源：边界智控 国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p13 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 of 25 图图11：电传操纵系统在飞机中的分布电传操纵52、系统在飞机中的分布 数据来源：边界智控 现代大型民航飞机的操控系统已经从机械控制过渡到电传控制，电传操纵系统也已成为新研通航飞机的标配。电传操纵系统将飞行员的指令完全转换为电子信号后，飞行操控过程中叠加了越来越多的自动化功能。目前，依托电传操纵系统，飞机在巡航阶段普遍使用自动驾驶。在飞行控制系统领域，欧美企业涉足市场较早，国内厂商大步追赶，国产替代紧迫性较高。表表4：国内部分重要的飞控系统供应商国内部分重要的飞控系统供应商 数据来源：国泰君安证券研究整理 公司名称公司名称所在地所在地介绍介绍霍尼韦尔（Honeywell）美国创立于1885年，全球500强的高科技企业，其在飞控系统市场中具有显著53、的市场份额，其产品和解决方案广泛应用于商用航空、军用航空以及无人机等领域赛峰（Safran）法国创立于1896年，作为欧洲的航空电子设备制造商，在飞控系统市场中占据一席之地，其业务范围涵盖航空（推进、设备和内装）、防务和航天领域。2023年，赛峰计划以18亿美元收购柯林斯飞控业务，旨在减少相关供应链的依赖程度，为下一代平台提供有利的定位泰雷兹（Thales）法国创立于2000年，是一家业务遍及各大洲的国际企业，所服务的五大业务市场对各国社会至关重要，包括航空、航天、地面交通、防务与安全以及数字身份与安全，注重在飞控系统产品方面的集成和创新，通过提供一体化的解决方案来满足客户的不同需求昂际航电中54、国创立于2012年，由航空业的两大领先企业GE公司和中航工业集团平股合资组建，为C919提供核心航电解决方案。在国内飞控系统领域已有一定时间的布局，在民航领域具有技术和市场份额的优势电科航电中国创立于2009年，致力于提供先进的飞控系统解决方案，主要从事机载航电系统、分系统、设备以及相关地面系统与设备软硬件的设计、开发、集成、生产、销售、维修和服务纵横股份中国创立于2010年，专注于工业无人机相关产品的研发、生产、销售及服务，公司是国内规模领先、最具市场竞争力的工业无人机企业之一边界智控中国创立于2020年，致力于开发符合民用航空适航标准的飞行控制系统和自动驾驶系统，弥补国内民用核心航电系统的55、空白，完善民用航空产业的生态国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p14 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 of 25 2.6 子系统子系统的的集成集成模块模块化化是是现代航空电子系统设计现代航空电子系统设计的基础的基础 从上世纪初至今，伴随着航电设备的不断革新，航电系统也在不断发展演变，从分立式航空电子系统，到联合式航空电子系统，再到集成模块化航空电子系统。图图12：航电系统发展趋势航电系统发展趋势 数据来源：国泰君安证券研究绘制 安全系统发展的趋势为集成一体化设计，即在同一个硬件和软件平台上支持不同安全等级应用的集成。基于这种设计56、路线的集成模块化航电系统（Integrated Modular Avionics,IMA），最早开始时应用于第四代喷气式战斗机的航电系统设计，自 90 年代初以来，它一直在 F-22 和 F-35 或达索阵风等战斗机中应用，后来，IMA 被标准化，应用于商用客机领域（空客 A380、波音 787 等）。IMA 系统的基本技术特点包括：共享硬件资源：共享硬件资源：在传统架构中，每类航电系统由独立供应商提供，而在IMA 架构下，平台和应用由不同厂商提供。IMA 架构提供关键资源，如处理器、I/O、内存、通信、时钟和电源。时间分区：时间分区：应用程序被分配到一个或多个分区中，系统功能通过分区管理实现57、。每个应用按照确定的调度时序运行，超时的应用会被挂起。应用与平台之间通过配置表指定分区特征、交互方式及实时性和资源要求。空间分区：空间分区：不同分区通过消息通信互相连接。分区创建逻辑端口，IMA系统配置端口的通信通道，信息由分区内进程读写。健康管理：健康管理：在 IMA 架构中，共享的 CPU、内存、调度器、I/O 和通信资源使得系统健康管理复杂。IMA 系统需实现自我监测并处理异常情况。健康监测方法和故障处理措施会传递给应用开发方，以便他们了解平台对潜在故障的响应方式，比如重启、重新初始化或降级处理。国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p15 产业深度产58、业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 of 25 图图13：IMA 航电系统的层级架构航电系统的层级架构 数据来源：航电科技圈 3.eVTOL 场景下航电系统场景下航电系统重点关注轻量化、智能化重点关注轻量化、智能化和低成本的需求和低成本的需求 对 eVTOL 等低空飞行器而言，在设计方面，有什么要求？第一，需要轻量化，因为多数 eVTOL 采用电推进技术，因此需要轻量化设计来提高功重比，以提升载重能力和续航能力。第二，需要智能化，对 eVTOL而言，需要实现智能空中交通管理、实时监控和维护，才能提升运营效率。第三，需要低成本，eVTOL 替代的是中短途的载人/载物运输工具，因此低成59、本是其实现规模化发展的重要前提。为实现这些要求，集成化和为实现这些要求，集成化和组合技术应用组合技术应用是是 eVTOL 场景下航电系统的场景下航电系统的最主要的两个最主要的两个技术路径技术路径方向。方向。3.1 集成化设计是满足集成化设计是满足 eVTOL 轻量化要求的重要手段轻量化要求的重要手段 前文中提到，集成模块化航电系统（IMA）已经成为现代航空电子系统设计的基础。但是 eVTOL 作为新型航空器，与传统飞机在运营场景、功能要求等方面不同，因此，在集成化航电系统设计上还是存在一些显著差别。大型飞机的设计目标主要面向长途航线的高效飞行、复杂的空域管理和高效的交通监控系统，航电系统更加关60、注可靠性、冗余性和与现有空中交通管理（ATM）系统的兼容性；eVTOL 航电系统设计围绕城市低空飞行、短程运输和高频次起降需求，特别注重自主飞行、避障和实时态势感知能力等。综合考虑 eVTOL 轻量化和低成本的要求，因此，eVTOL主要聚焦两个方面的集成化：第一，自动飞行系统的集成化，第二，感知避撞系统的集成化。3.2.1 自动飞行系统自动飞行系统的的集成集成 eVTOL作为航空领域的革命性产品，旨在通过大幅降低航空运输成本，推动中短途城市空中出行市场的发展。其中，运营成本是决定市场规模的关键因素。自动飞行功能作为 eVTOL 的核心配置，不仅降低了现代飞机的驾驶门槛，从而减少运营成本，还能大61、幅提升飞行安全性。而传统民航客机的自动飞行依赖于信息感知、决策计算和响应执行三个功能模块。其中，决策计算和响应执行模块由飞行控制系统（FCS）和飞行管理系统（FMS）共同协作实现。在硬件的分布上，飞行管理系统一般国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p16 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 17 of 25 驻留在综合模块化航电平台（IMA）中，而飞行控制系统一般集成在独立的多冗余飞行控制模块（FCM）中。图图14：传统民航客机自动飞行功能原理图传统民航客机自动飞行功能原理图 数据来源：边界智控 传统民航客机的飞控系统包括主飞行控制系统（P62、FCS）和自动飞行控制系统（AFCS）。前者中飞行增稳控制是最重要的功能，用于提升飞机的稳定性和控制性；后者一般包括自动驾驶仪（AP）、飞行指引（FD）和自动油门（A/THR），在三者的联合工作下可实现对飞机的速度、高度、姿态和航向、航迹的控制。对波音和空客等主流民航客机而言，自动飞行系统通过飞管系统和飞控系统的耦合实现。这个系统能够自动执行飞行任务，大幅减轻飞行员的工作负荷，让他们能更专注于其他操作，从而提高飞行安全。eVTOL 的自动飞行系统功能划分与传统民用飞机大致相同，决策计算都是通过飞管系统和飞控系统协同实现的。但由于 eVTOL 在运营场景、运营成本和飞机本体构型等方面具有其特殊性63、，因此，需要对传统的自动飞行系统进行适应性改进。例如，2021 年开始，法国赛峰集团和美国Archer 就开始进行战略合作开发超紧凑型航电平台飞行控制计算机，后续该系统也成功应用于 Archer 的 Midnight eVTOL 上。由于 eVTOL 的许多设计理念与汽车类似，可以尝试将汽车电子的成熟技术应用于 eVTOL 并优化。集成模块化架构（IMA）是现代航电系统的重要特征，其核心理念是硬件共享，即多个航空电子系统共用同一处理单元，从而降低成本，并优化重量、尺寸和能耗。同样，在现代汽车中，域控制器是功能域的核心，由主控处理器、操作系统和应用软件组成，强调高集成度和兼容性。通过整合多个 E64、CU 的核心功能，域控制器提高了系统集成度，并通过标准化数据接口，显著降低了车载电子系统的开发和制造成本。为解决 eVTOL 空间布局、重量限制、运行安全和运营成本等问题，可以借鉴民航飞机综合航电系统和汽车域控制器的发展趋势，对 eVTOL的自动飞行功能进行综合化设计。例如将飞行管理和飞行控制软件分时分区地集成在同一处理单元上。这种方式的优势在于数据交互通过操作系统通信机制进行，内部数据接口简单高效。但这种方式对处理器的算力和资源分配能力要求极高，且系统功能的耦合可能增加软硬件更改的复杂性，进而提高适航认证的成本。国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p1765、 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 18 of 25 图图15：eVTOL 飞行控制系统（飞行控制系统（FCS）和飞行管理系统（）和飞行管理系统（FMS）综合化综合化 数据来源：边界智控 3.2.1 感知避撞系统的集成感知避撞系统的集成 传统民航飞机主要依靠“空中交通警戒与防撞系统”（TCAS）和“地面迫近警告系统”（EGPWS）两大系统协同工作来实现避障。TCAS 通过向其他飞机发送询问信号，接收其他飞机的应答信号，并利用机载计算机计算相对位置信息，专门针对空中交通冲突进行预警。然而，TCAS 系统的设备复杂，维护成本高，经济性较差，仅提供警告信息，仍需飞行员手动操作。EG66、PWS 则通过将飞机的飞行数据与预先导入机载计算机的地形数据进行比对，为飞行员提供地形相关的警告提示，但其缺点在于无法实时更新地形信息，无法满足城市低空飞行时应对建筑物等障碍物的精度要求。在城市低空空域，飞行需要应对复杂多变的环境，包括天气、地形、建筑物、电磁干扰、鸟群等多种突发情况。为提升飞行安全，霍尼韦尔与L3 Harris 等公司合作开发了 eVTOL 的感知与避撞系统（Detect-and-Avoid，DAA）。该系统集成了空中交通警戒与防撞系统（TCAS）、广播式自动相关监视系统（ADS-B）、应答器、地形感知与测距设备、雷达以及其他传感器功能，能够为飞行员提供全面的交通和障碍物态势67、感知。在 2022 年，霍尼韦尔宣布其 DAA 雷达系统 RDR-84K 成功通过测试，可以在无人干预的情况下执行避障功能，支持 eVTOL 应用。图图16：eVTOL 事故贝叶斯网络模型事故贝叶斯网络模型 数据来源：极洞科技 国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p18 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 19 of 25 3.2 组合技术应用是组合技术应用是平衡平衡 eVTOL 智能化、低成本要求的重要手智能化、低成本要求的重要手段段 eVTOL 的智能化和低成本在某种程度上存在着一定矛盾。例如智能化要求安装大量先进的传感器、雷达、摄像头68、和高性能计算硬件，这些设备价格昂贵，增加了生产成本；为实现自主飞行，还需开发复杂的软件系统，如飞行控制算法和人工智能模型，这些软件的开发和测试也需要大量时间、专业知识和资金；智能 eVTOL 还需要多重传感器和控制系统以确保安全；智能化系统需要通过严格的航空安全认证，涉及大量的测试和审批程序，同样是一项巨大的成本负担。而对于 eVTOL 产业的规模化发展目标，低成本是回避不了的重要前提。因此，如何平衡智能化和低成本要求成为关键。在前文第二部分，我们分析了历史上航电系统产业发展的趋势特点，从中可以看到三个客观规律：第一，新技术尤其是革命性技术的出现推动了航电系统快速发展。第一，新技术尤其是革命性69、技术的出现推动了航电系统快速发展。如无线电技术、电子技术、数字技术等广泛运用。第二，新技术从出现第二，新技术从出现到应用是一个漫长的过程。到应用是一个漫长的过程。对于飞行器而言，安全性、可靠性最为重要，因此，新技术从出现到获得适航认可需要历经长期的试验。电子飞行仪表系统（EFIS）技术早在 20 世纪 80 年代就已经出现，但真正取代传统的机械式仪表广泛应用于商用航空器如波音 737 和空客 A320，花费了大约 10 到 20 年的时间。第三，新技术的应用并不能完全取代旧技术的第三，新技术的应用并不能完全取代旧技术的市场。市场。从技术角度看，任何一项技术都有着其适用范围，因此新旧技术的组合应70、用才能够取长补短；从成本角度看，新技术价值量更高、成本也高，必须与经济收益相匹配才能形成规模化应用的基础。当高空航空业过渡到低空航空业时，我们认为这三个规律依然适用。因此，要重视新技术的尝试，也要充分考虑其与成熟技术的组合应用。御风未来创始人兼 CEO 谢陵曾表示：“人工智能可以让航空器本身更智能，且有助于实现低空空域的智能交通管理，优化空域利用，提高运行效率和安全性。”在 eVTOL 领域，人工智能和自动驾驶正在成为面向未来的新技术，且已在多个方面进行应用。自主飞行控制自主飞行控制：传统的飞行控制系统往往依赖于规则和预设程序，面对复杂和动态的飞行环境时容易显得捉襟见肘。通过引入 AI 技术，71、如深度学习算法，eVTOL 可以开发出自适应飞行控制系统，这些系统可以从大量的飞行数据中学习并优化控制策略。AI 能实时分析传感器数据（如气压、风速、重力加速度等），自动调整飞行器的姿态和速度，保持最佳飞行状态。此外，强化学习算法的应用可以训练飞行控制系统在不同飞行场景和环境条件下优化决策，从而提高飞行效率和安全性。环境感知与决策环境感知与决策：通过深度学习模型（如卷积神经网络，CNN），eVTOL可以实时识别飞行路径上的障碍物、地形特征、建筑物以及其他飞行器。这种视觉感知能力使其能够在复杂的城市环境中实现自主导航和避障，确保飞行安全。AI 算法可以动态决策，例如预测其他飞行器的轨迹，判断潜在72、的碰撞风险，并迅速规划新的飞行路线。此外，机器学习技术可以帮助系统学习和适应环境的变化，例如风速、天气和空中交通状况。智能导航智能导航：传统的导航系统依赖于预定的航线和 GPS 定位，而 AI 增强的智能导航系统可以实现更高效的路径规划和动态调整。通过 AI 算法，eVTOL 能够基于实时数据（如天气信息、空中交通状况、飞行器状态）国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p19 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 20 of 25 进行最优路径规划，最大化飞行效率并减少能耗。使用强化学习技术，eVTOL可以根据历史飞行数据和当前环境状况动态学习73、最优飞行路径。自动化空中交通管理自动化空中交通管理：AI技术可用于开发自适应的空中交通管理算法，这些算法能够动态分配空域资源，优化飞行路径，避免交通拥堵和碰撞风险。基于机器学习和大数据分析的模型能够实时预测空中交通状况，并向 eVTOL 飞行器发送优化的飞行指令。此外，AI 还可以与地面控制系统合作，实现自动化的起飞和降落协调。预测性维护与健康管理预测性维护与健康管理：通过机器学习模型，AI 可以分析飞行器的传感器数据、历史维护记录和运行参数，预测部件的磨损和故障风险。例如，基于 AI 的健康管理系统可以实时监测电池状态、电机性能和结构完整性，预测潜在故障，并在问题出现前发出预警。AI 还可以74、帮助优化维护计划，通过分析大数据识别常见的故障模式和趋势，提高维护效率。Joby 的自动飞行控制系统使用 AI 模型来优化飞行参数，如速度、高度和航向，以确保在动态的空中环境中安全飞行。Volocopter 正在与德国汉堡市的空中交通管理平台合作，开发一个基于 AI 的交通管理系统。这个系统使用机器学习算法分析大量历史飞行数据、实时气象数据和空中交通密度信息，预测空中交通状况并优化 eVTOL 的飞行路径。图图17：民用空中航行服务组织民用空中航行服务组织（CANSO）发布发布的的未来天空的新兴技术未来天空的新兴技术人工智能人工智能白皮书白皮书 数据来源：CANSO 官网 4.客观客观看待看待75、国内外航电产业差距和国产替代潜力国内外航电产业差距和国产替代潜力：传传统统龙头龙头厂商厂商先发优势显著先发优势显著，整机企业发力自研，整机企业发力自研 4.1 传统民航传统民航/通航通航综合综合航电系统领域美企占绝对主导，中国厂航电系统领域美企占绝对主导，中国厂商凭借商凭借 C919 完成原始技术储备完成原始技术储备 就民航飞机而言，其就民航飞机而言，其综合综合航电系统航电系统目前由以美国为主的国外厂商占主导目前由以美国为主的国外厂商占主导地位，如美国的霍尼韦尔、科林斯、地位，如美国的霍尼韦尔、科林斯、GE 航空等知名公司，航空等知名公司，C919 提升了提升了国内厂商在航电系统领域的原始技术76、储备国内厂商在航电系统领域的原始技术储备。究其原因，以大飞机为例，当波音和空客垄断全球 9 成以上的市场份额时，国产航电系统无论在技术成熟度还是市场认可度上都难以进入全球市场，如波音 787 的航电供应商为 GE，飞控系统供应商为霍尼韦尔；空客 A350 的航电供应商为柯林斯，飞控是供应商霍尼韦尔；巴航 E-jet 航电供应商是霍尼韦尔，飞控供应商是美国穆格。而国产 C919 的航电系统配套工作主要以合资企业的形式开展，欧美顶级航空制造商如 GE、霍尼韦尔、科林斯等，以及航空工业集团的多家专业制造公司都积极参与其中并深度合作；随着国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收77、研报邮箱 p20 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 21 of 25 C919 研制成功，国产航电系统也完成了原始技术储备。一组数据可以进行说明，截止 2017 年 9 月，全球有近 1.5 万家企业通过了 AS9100D认证（国际航空协会 IAQG 颁布的全球性质量管理标准，航空航天企业进入全球市场的关键门槛），其中 50%的集中在北美地区，35%集中在欧洲地区，而国内只有 500 家企业通过该项认证，占比不足 4%；目前国内有近 2000 家企业通过认证，占比 7.5%，虽然较美欧等西方还有不少差距，但侧面反映了一些积极的信号。图图18：国际航空电子市场中国际航空电子市场78、中 76%为为美国企业美国企业 数据来源：国泰君安证券研究绘制 表表5：国内外主要的大飞机航电系统供应商国内外主要的大飞机航电系统供应商 数据来源：国泰君安证券研究整理 美国76%法国5%德国3%英国3%其他13%公司名称公司名称所在地所在地公司介绍公司介绍霍尼韦尔(Honeywell International)美国创立于1885年，全球500强的高科技企业，其在飞控系统市场中具有显著的市场份额，其产品和解决方案广泛应用于商用航空、军用航空以及无人机等领域罗克韦尔 柯林斯/柯林斯宇航(Rockwell Collins/Collins Aerospace)美国罗克韦尔 柯林斯创立于1933年，79、曾是一家独立的航电系统公司，后被联合技术公司（UTC）收购，收购交易总额达300亿美元，是航空史上最大的收购案。收购完成后，罗克韦尔 柯林斯与UTC的航空系统业务合并，组成柯林斯航空系统，提供航空产业的电气、机械和零部件解决方案赛峰集团(Safran)法国始创于2000年，是一家业务遍及各大洲的国际企业，所服务的五大业务市场对各国社会至关重要，包括航空、航天、地面交通、防务与安全以及数字身份与安全，注重在飞控系统产品方面的集成和创新，通过提供一体化的解决方案来满足客户的不同需求通用电气航空集团(GE Aviation)美国GE成立于1892年，由托马斯 爱迪生创建的爱迪生电气公司与汤姆森-休斯80、顿电气公司合并而成，业务涵盖能源、医疗、航空、可再生能源和资本等多个领域；2024年，GE被拆分为3家上市公司，分别专注于航空、医疗和能源行业，其中GE航空航天（GE Aerospace）在全球拥有约44,000台在役民用飞机发动机，是航空航天动力、服务和集成系统的全球领导者泰雷兹集团(Thales Group)法国源于1879年的法国汤姆逊（THOMSON）集团，是设计、开发和生产航空、防御及信息技术服务产品的专业电子高科技公司，同时是法国最大的防务类机械电子科技公司昂际航电中国成立于2012年，由航空业的两大领先企业GE公司和中航工业集团平股合资组建，为C919提供核心航电解决方案。在国内81、飞控系统领域已有一定时间的布局，在民航领域具有技术和市场份额的优势电科航电中国成立于2009年，致力于提供先进的飞控系统解决方案，主要从事机载航电系统、分系统、设备以及相关地面系统与设备软硬件的设计、开发、集成、生产、销售、维修和服务国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p21 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 22 of 25 表表6：C919 航电系统（含飞控系统）主要子系统供应商航电系统（含飞控系统）主要子系统供应商 数据来源：国泰君安证券研究整理 就通航飞机而言，美国在全球的市占率就通航飞机而言，美国在全球的市占率 61.9%，其航82、电系统，其航电系统市场市场依然由依然由美国企业主导，如美国企业主导，如 Garmin 公司（注册地在瑞士、研发总部位于美国公司（注册地在瑞士、研发总部位于美国、纽交所上市）纽交所上市）G1000 系统、霍尼韦尔的系统、霍尼韦尔的 PrimusApex 系统以及系统以及 L-3 公司公司的的 SmartDeck 系统等系统等都是其中代表都是其中代表。尤其是 Garmin 公司，其 G1000 系统的市场份额近 70%，飞行界面易于操作，巨量信息处理高效，近年来我国进口的部分训练机型，如 Cessna 172 和钻石公司的 DA40、DA42，均配备了 G1000 系统。图图19：Garmin G83、1000、霍尼韦尔、霍尼韦尔 PrimusApex、L-3 SmartDeck 对比对比 数据来源：国泰君安证券研究绘制 供应商主体供应商主体股权结构股权结构核心处理系统、显示系统、记载维护和飞行记录系统中航通用电气民用航电系统有限责任公司（昂际航电）中航民用航空电子有限公司（50%）、美国GE航空（50%）综合监视系统中航雷华柯林斯（无锡）航空电子设备有限公司中航无锡雷达技术有限公司（99%）、美国科林斯（1%）大气数据和惯性基准系统美国霍尼韦尔成都凯天电子股份有限公司（部件）中国航空工业集团有限公司（86.74%）通信与导航系统中电科柯林斯航空电子有限公司中电科航空电子有限公司（99%）、84、美国科林斯（1%）客舱核心系统、视频系统及娱乐系统中航工业上海航空测控技术研究所美国科林斯（技术合作）娱乐系统中电科泰雷兹航空电子有限公司中电科航空电子有限公司（50%）、法国泰雷兹（50%）飞控系统控制器鸿翔飞控技术（西安）有限责任公司中航西安飞行自动控制技术有限公司（50%）、美国霍尼韦尔（50%）主作动器鹏翔飞控作动系统（西安）有限责任公司中航西安飞行自动控制技术有限公司（50%）、美国派克公司（50%）高升力系统美国慕格公司庆安集团有限公司（部件）中航机载（100%）飞控系统航电主要子系统名称航电主要子系统名称航电系统Garmin G1000霍尼韦尔霍尼韦尔Primus ApexL-385、 SmartDeck轻型通用航空市场中最受欢迎的轻型通用航空市场中最受欢迎的综合航空电子系统之一综合航空电子系统之一，尤其在尤其在单引擎和双引擎活塞飞机领域占单引擎和双引擎活塞飞机领域占据了较大的市场份额据了较大的市场份额。由于其易由于其易于使用于使用、功能强大且价格相对较功能强大且价格相对较低低，G1000在全球范围内的应用在全球范围内的应用非常广泛非常广泛，广泛装备于广泛装备于Cessna、Diamond、Beechcraft等多个飞等多个飞机制造商的机型中机制造商的机型中在中大型公务机和涡轮螺旋桨飞机市场中具有较强的在中大型公务机和涡轮螺旋桨飞机市场中具有较强的竞争力竞争力。虽然其安装量86、不如虽然其安装量不如Garmin G1000广泛广泛，但但在高端市场上在高端市场上（如如Pilatus PC-12NGX、DassaultFalcon系列等系列等），Primus Apex凭借其先进的功能和凭借其先进的功能和高自动化水平高自动化水平，得到了许多飞行员和运营商的青睐得到了许多飞行员和运营商的青睐虽然其目标是中小型通用航空飞机虽然其目标是中小型通用航空飞机，但市场但市场接受度和装机量都不及接受度和装机量都不及Garmin和霍尼韦尔和霍尼韦尔，主要因竞争激烈主要因竞争激烈、推广力度不足以及技术更推广力度不足以及技术更新较慢新较慢，装机聚焦小众市场和特定机型装机聚焦小众市场和特定机型国87、泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p22 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 23 of 25 4.2 eVTOL 航电系统领域，国内外传统航电厂商及整机企业均航电系统领域，国内外传统航电厂商及整机企业均在积极布局在积极布局 航电系统是一项复杂的系统工程，其技术壁垒主要体现在整套系统的软硬件生态、可靠性及完整性上，市场壁垒主要体现在航电设备的取证成本高昂，在一定程度上可能超过了其开发成本，因为许多 eVTOL 航电设备近似于现有固定翼和旋翼系统平台，包括导航、通信、乘客舒适度等系统，但飞控、电机/旋翼控制、电池充电、电池管理、电机以及混合动88、力燃料、航电系统对于 eVTOL 而言一般是全新的。从从国外来看，国外来看，主要的主要的 eVTOL 整机企业一般采用市场上标准化的航电系整机企业一般采用市场上标准化的航电系统，这些系统多由统，这些系统多由霍尼韦尔、霍尼韦尔、Garmin、泰雷兹等、泰雷兹等巨头企业在传统航电系巨头企业在传统航电系统基础上进行适应性改造，以符合统基础上进行适应性改造，以符合 eVTOL 轻量化、智能化、低成本等轻量化、智能化、低成本等设计特点。设计特点。霍尼韦尔霍尼韦尔 2020 年单独成立了年单独成立了 AAM（Advanced Air Mobility，先进空中，先进空中出行）事业部出行）事业部，主要负责开89、发自主飞行、电动和混合动力系统、氢燃料电池以及基于新型航电概念的导航系统；2021 年底，霍尼韦尔首次发布“Anthem（颂歌）”驾驶舱航电系统，是全球首个“云连接”驾驶舱航电系统，2023 年 5 月完成首飞试验；“颂歌”采用了模块化和具有高度可扩展性的设计，其灵活的软件平台可以为几乎所有类型的飞机进行定制，未来在搭载“颂歌”系统的不同机型之间，具备资质的飞行员将不必重新进行培训，英国 Vertical Aerospace、德国 Lilium 和韩国 Supernal 公司均已宣布将在其 eVTOL 飞机上搭载该系统。美国美国 Joby、BETA 的部分的部分 eVTOL 机型则选择了机型则90、选择了 Garmin G3000 综合航综合航电系统电系统，该系统是公司目前在通航机型上使用的最先进的综合航电系统。泰雷兹为泰雷兹为 eVTOL 和轻型固定翼飞机推出了和轻型固定翼飞机推出了 FlytRise 电传飞控系统电传飞控系统，安全性、性能和可靠性突出，2021 年，空客选择泰雷兹为其 CityAirbus NextGen 空中出租车提供主飞控计算机，2023 年，日本 SkyDrive 公司也选择泰雷兹为其三座 eVTOL 提供飞行控制系统，2024 年，巴西 Eve公司宣布选择泰雷兹大气数据解决方案装备其未来的 eVTOL 飞机。图图20：霍尼韦尔公司第六代霍尼韦尔公司第六代云链接91、云链接驾驶舱航电系统驾驶舱航电系统 Anthem（颂歌）（颂歌）数据来源：AerospaceDefense 国泰君安版权所有发送给上海东方财富金融数据服务有限公司.东财接收研报邮箱 p23 产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 24 of 25 国内方面，由于中西方国内方面，由于中西方相关的相关的技术限制，国内技术限制，国内 eVTOL 厂商的航电系统厂商的航电系统一般选择与国内厂商合作或自研。一般选择与国内厂商合作或自研。根据公开信息，览翌航空、沃飞长空等选择昂际航电合作开发航电飞控系统，华明航电则是沃兰特 VE25-100 的一级供应商，亿航、峰飞等则选择自研航电系统。4.392、 eVTOL 的发展为的发展为国产航电系统国产航电系统的自主的自主替代提供了发展契替代提供了发展契机机 历史上国内的航电行业一直被军用飞机的需求主导，军机的航电需求主要由体系内的公司提供，技术封闭且无需适航认证，导致民机的航电系统开发经验和适航经验缺乏，叠加技术封锁等原因，国产航电系统一直无法形成系统性突破。直至 C919 大飞机的研制成功，在开发过程中，通过合资公司的组建方式以提升航电系统的集成能力和适航经验，在国产替代之路上走出了第一步。若把若把 eVTOL 的航电系统类比新能源车的智驾系统，可以预见低空作为的航电系统类比新能源车的智驾系统，可以预见低空作为一个新产业，其广阔的市场空间将能93、够为国内航电系统的技术突破和规一个新产业，其广阔的市场空间将能够为国内航电系统的技术突破和规模化应模化应用提供发展契机。用提供发展契机。5.风险提示风险提示 技术研发难度超出预期。技术研发难度超出预期。人工智能和自动驾驶目前在汽车领域尚未得到规模化普及，存在技术不稳定和不可预知的风险，应用在安全要求更高的航空器领域难度将呈指数级增加。市场需求不及预期。市场需求不及预期。虽然 eVTOL 市场前景广阔，但其商业化仍面临市场接受度、基础设施建设、成本控制等多重挑战。若市场需求不足或商业模式未得到验证，航电系统的研发投入可能难以获得预期回报。成本控制风险成本控制风险超出预期超出预期。由于 eVTOL94、 需要配备先进的传感器、雷达、计算机系统以及冗余设计，航电系统的开发和生产成本较高。如何在保证性能和安全性的前提下实现成本控制，是航电系统发展的关键风险之一。国产替代进展不及预期。国产替代进展不及预期。目前国内航电系统厂商主要选择与 eVTOL 整机厂商合作一同取证，尚未形成可对外输出的标准化航电系统，与国外存在较大差距。法律与监管风险法律与监管风险超出预期超出预期。eVTOL 作为新兴领域，相关法律法规、空域管理和运营规则尚未完全明确，各国之间的标准和规定存在差异，可能会限制 eVTOL 的国际推广和运营，也增加了航电系统开发的不确定性。产业深度产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 295、5 of 25 本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格 分析师声明分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。免责声明免责声明 本报告仅供国泰君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。本报告的信息来源96、于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或97、者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此，投资者应注意，在法律许可的情况下，本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易，也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下，本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的98、唯一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议，本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。国泰君安证券研究所国泰君安证券研究所 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