（报告出品方：东方证券）
一、国防需求催动高新技术实装，是产业化的基石国防需求长期以来是牵引重要前沿技术落地的主要推动力量。美国在其现行的《国防战略》中提 到，要在大国竞争的军事对抗中取得绝对优势，其追求的是：以高新技术应用实现军队建设质变， 从而取得与对手之间的代际优势。凭借先进技术获取军事优势并形成战略威慑，是美国在大国博 弈中主要的军事手段。通过先进技术应用带来的代际优势和生产效率，我们认为是军备竞赛中的 上策。
没有国防需求催动的高新技术实装，就没有后续更为广阔的产业化空间。无论是民航产业、5G 通讯、风电光伏、还是毫米波雷达、红外技术，其发展的渊源或者是所需要的部分核心技术最初 都具有国防军事化的属性。随着生产效率的提升和成本下降，在军民融合的大背景下，军用技术 及产品更多地向民用领域拓展，形成广阔的产业化空间。
1.1 民用航空产业，诞生于二战遗产
民用航空是高科技高附加值产业，具有高资本投入、高风险回报、高技术密集、高安全性等特点， 是先进制造业和现代服务业的高度融合。
民用航空的发展受益于战后相关产能的剩余。飞机自诞生以来，便一直被应用于军事领域，鲜少 民用。1914 年，第一次世界大战爆发，各国倾全力将飞机力量展现在军事活动中。战后，随着军 事需要的大幅减少，大量剩余飞机被欧美各国政府以低价抛售求现，数以千计的飞行或技术人员 急需谋求军事以外的出路，飞机才开始被应用于民间的邮政及交通运输，造就了第一次“军转民” 的浪潮。同样的情况再度发生于第二次世界大战。
第二次世界大战极大地刺激了航空产业的发展。二战中，美国工业界爆发出巨大生产力，为反法 西斯盟国的军队提供了巨量装备，成为抗击法西斯的世界“兵工厂”。从 1940 年 7 月到 1945 年 8 月累计生产了 262524 架各式飞机，平均每年 52505 架。其中，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产业也在二战期间取得了巨大的发展。 苏联在极其困难的情况下，边东撤、边恢复、边生产，维持了巨大而顽强的产业能力。战争期间， 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“像空气和面包一样重要”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促使民航大发展。二战后，强大的军用航空工业产能与大量军事飞行 人员，直接促成了世界民机研制生产能力的提高和民用航空运输业的成长，使之成为经济发展的 引擎，成为与人民生活息息相关的主要远程客货运输工具。喷气技术的诞生带来了民用航空的新 时代，经济、安全、舒适的喷气式客机成为民用运输的主力，改变了现代交通运输的结构。1945 年到 1950 年，美国国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 始提供国际航空服务。
1944 年，国际民用航空组织在芝加哥成立。国际民航组织（ICAO）是协调各国有关民航经济和 法律义务，并制定各种民航技术标准和航行规则的国际组织。第二次世界大战后，为解决战后民 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》上签字，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，承认中华人民共和国政府为中国唯一合法的政府。 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，揭开了我国民航事业发展的新篇章。1951 年 4 月 17 日，中央人民政府革命军事委员会和政务院颁发《关于航空工业建设的决定》，就此新中国航空 工业开始建设和发展，开启了一个崭新的历史阶段。
1.2 5G 多项核心技术起源于军用雷达和通信应用
5G 技术早期主要应用于军用通信。在以计算机化和网络集中为核心的现代战争中，军事通信技 术高效、稳定、可靠地分配、共享和指挥信息，同时，把战场的不同平台连接到一个战网系统中， 进而保证其正常运行。军事通信作为一种融合技术，是当前 5G 通信中多项核心技术的早期应用 起源，比如相控阵技术、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)技术，来为战场士兵通信和人机交流提供技术支持。
相控阵技术最早被应用于军用雷达领域。二十一世纪初，我国雷达行业主要以机械雷达为主，机械雷达集中一个位置发射信号波，通过机械转台旋转，让信号波发射到不同的方向，探测不同目 标，但其机械转动效率低，探测区域和探测目标有限，不再适应日趋复杂的电磁场发展方向。而 相控阵雷达通过馈电控制电磁波束电子扫描，实现多波束快速扫描探测，还可以根据实际环境灵 活的控制波束形状，在反应速度、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 于机械雷达，因此目前高性能军用雷达已全面使用相控阵技术。
相控阵技术已开始逐步应用于民用 5G 通信。随着相控阵雷达在国防科技工业领域的技术发展和 应用成熟，相控阵技术已在 5G、低轨卫星、智能驾驶等众多领域也逐步得到推广应用，5G 基站、 低轨卫星和汽车毫米波雷达均通过采用相控阵天线体制提升其性能。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提供特定 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控制，要实现波束的转 变需要用过机械旋转来实现。相控阵天线的波束转变是通过电流中的相位差控制，只需 几微秒时间即可实现这一过程，大大提高了反应速度。
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 左右，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干扰特性。5G 天线采用相控阵的设计思路，为满足大信道容量， 信号的频率会比 4G 网络更高，相比于一般的阵列天线，相控阵天线的波束特性是由计 算机控制，能够精确定向，这使得天线具有良好的功耗。通过能量的集中释放，让天线 形成的波束能够辐射更远距离。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工作环境中达到自适应。如 在恶劣的电磁环境下，快速改变其工作状态，提高抗干扰能力。
共形特性。今后的通信基站设计会越来越考虑到美观的需求，并且某些基站的设计也会 要求具有隐蔽性，伪装能力等一些特殊需求。相控阵天线具有共形特性，可以将整个天 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 通信的天线设计中往往需要 5G 天线具有空分复用，增大通信容 量，要在一定的时间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信号，可以实现这一需求。
5G 基站天线采用相控阵体制，利用相控阵天线的波束赋形、空间复用和空间分集等技术，从而 显著提升频谱效率、系统容量、覆盖效果和抗干扰能力，以满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，是碳纤维的低成本化应用
军事及航空应用使碳纤维真正从实验室走向产业化。碳纤维是由聚丙烯腈（PAN）（或沥青、粘 胶）等有机母体纤维采用高温分解法在 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成本，在 诞生之初仅仅停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 其应用于航空装备领域才真正带来了其规模化的生产。
随着低成本生产技术的打通，碳纤维开始被应用于风电叶片。风力作为一种清洁能源，先于光伏 发电受到全球各国的青睐，近十几年以来经历了全球化的高速增长。当前，随着风力发电机率增 大，特别是在海上风机的需求刺激下，全球风机大型化的趋势日益明显。当风机变大后，全玻璃 钢叶片已无法满足叶片大型化、轻量化的要求，而密度、刚性方面更出色的碳纤维材料则成为了 更理想的选择。在满足刚度和强度的前提下，碳纤维比玻璃钢叶片质量轻 30%以上。当前风轮直 径已突破 120m，叶片重量达 18 吨。采用碳纤维的 120m 风轮叶片可以有效减少总体自重达 38%，成本下降 14%。2015 年 Vestas 首次将碳纤维应用于整条风电梁，并取得了极为优秀的 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，成为全球碳纤维消耗量最 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 年全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，占同期全球新增装机容量超一半的比例，是全球风电增长引擎。在 风机大型化以及碳纤维成本的降低和叶片复合材料工业创新的刺激下，2020 年风电叶片碳纤维 需求量激增，2019 年全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全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先进碳基复合材料开始广泛应用于单晶拉制炉、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特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，其产业链上游主要 由光伏电池相关原材料组成，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。先进碳基复合材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 合材料，其较传统石墨材料相比性价比更高、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，在光伏领域其主要应用场景为晶硅制造热场系统，主要包括单晶拉制炉、多 晶铸锭炉热场系统及部件。
2020 年，全球光伏新增装机规模达 127GW，创历史新高。在光伏发电成本持续下降和新兴市 场拉动等有利因素的推动下，全球光伏市场仍将保持快速增长。据国际能源署（IEA）预测，到 2030 年全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，预计热场用碳纤维的需求前景可观。
