在制造业整合和成本控制方面，我国空天通信产业相比 Starlink 等对手存在一定差距。国内对商 业航天以及小卫星组网等技术的探索相对较晚，因此在星间链路激光通信、星群通信协议、 Ku/Ka 特别是 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 融合的空中接口传输技术、“大时延带宽积”条件下的端到端传输控制和拥塞管理、 卫星网络边缘计算技术等软硬件技术方面，亟待提升和实践。
发挥新型举国体制优势，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，主要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，以及基础和增值电信业务。 星网集团的成立解决了国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，以期满足我国构建全球宽带卫星通信网络的重任，并走向国际舞台，满足未来 国际化通信需求重任。
3.3 无人机
无人机的应用逐步形成了军民两用格局，未来市场广阔投资热情高涨。无人机按照其应用领域的 不同可以分为军用无人机与民用无人机。早期，无人机行业的应用基本在军用领域，无人化、智 能化的未来战争趋势，无人机作为无人作战体系的重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、电子与无线电控制技术的改进、多旋翼无人机结构的出现，无人机行 业快速发展，其在农林植保、电力巡检、地理测绘、航拍等方面的应用越来越常态化，为无人机 行业发展提供了产业化基础和市场化活力。
根据 Drone Industry Insights 预测，2025 年国际 市场无人机市场规模预计将达到 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热情，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世界领先地位。无人机的发展具有悠久的历史，1909 年世界上第一架无 人机在美国试飞，20 世纪末，许多国家研制出新时代的军用无人机，很大程度上改变了军事战争 和军事调动的原始形式。目前，无人机技术处于世界领先水平的是美国，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“全球鹰”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，主要包括“微星”无人机、“美钞”无人机等。四是无人作战飞 机，主要包括 MQ-1“捕食者”无人侦察/ 攻击机等。 近年来，航空巨头们积极布局无人机（及其相关技术）领域，力求在未来的产业新格局中占据发 展高地。
中国无人机技术深厚，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，产业链完整，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 年我国军用无人机占据全球无人机 25.3%的出口市场市场份额，仅次于美国。同时， 我国民用无人机技术深厚，我国工信部对民用各领域的技术共性需求早已作出判断，经过多年发 展，在广东珠三角构建了强大的无人机产业供应链，以深圳为主形成了中国乃至全球民用无人机 产业发展的领头羊，为我国无人机相关技术打下深厚基础。
垂直起降固定翼飞行器凭借独特的构型，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，因不受起降场地限制，能适应航海、山地等复杂地形环境，美将垂直起降飞行器 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 无人机军事化应用。多家新兴 eVTOL 商企参与，目前 Joby 和 Beta 两家已经进 入试飞阶段。项目预计于 2023 年完成飞行器适航审定，2025 年初具备规模化应用的水平，实 现大规模采购。民用方面，2020 年垂直起降（VTOL）无人机在工业级应用领域不断拓展，同 时继续加速城市交通商业化发展。
1）工业级成为全球民用无人机增长新引擎，市场逐步由 to C 转向 to B。随着应用场景的不断拓展，预计 2020 年工业无人机市场规模将首次超过消费级无人 机，成为全球民用无人机的主要市场。根据 Frost & Sullivan 预测，2020-2024 年全球工业无 人机市场 CAGR 高达 56.43%，成为全球民用市场增长新引擎，2024 年全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 产业规划，明确了 UAM 发展 的关键时间点。同时，eVTOL 企业受到全球资本包括产业资本的高度重视（丰田、优步、腾讯 等），纷纷加紧布局，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、高复杂、小批 量、多批次、传统工艺工序多、成本高等特点，能很好地发挥金属 3D 打印优势，3D 打印不仅能 降低成本，还能极大缩短设计和研发时间，叠加行业本身较高的规模化生产需求，因此兼具成长 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 打印企业的收购兼并力度。据 Research and Markets 预测，2017-2021 期间全球 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庞大的需求，未来有望形成规模化的定制市场。2020 年，GE 证明增材制造 可以在成本上与铸造竞争的四个零件，海外巨头重视资本市场对 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应用阶段。波音公司从 1997 年就开始使 用 3D 打印技术了，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使用金属增材制造 的支架和排气管，目前正与 Arconic 合作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，每年使用金属增材为其新 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使用增材技术制造 的零部件；俄技集团正在使用 3D 打印技术生产 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，雷神宣布开发一款新型吸气式高超音速武器，其中 源动力超燃冲压发动机的全部零件将采用 3D 打印制造。
国内金属 3D 打印在航空航天领域的应用近年来发展较快，但产业化相比国外仍有差距。2013 年 王华明院士以“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”获国家技术发明奖一等奖，意味着 我国成为继美国之后，世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形技术的国家。西北工业 大学凝固技术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，中央翼缘条试验样 件长度超过 3 米。2015 年成功发射浦江一号，在国内卫星上首次采用了 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消息称实现了某型飞行器产品复杂结构的 3D 打印 集成制造。
目前我国首创 3D 打印叶片技术已经开始大规模在国产飞机上使用，其中包括五代隐 形战斗机和运-20 大型运输机。我国第一款舰载战斗机歼-15、多用途战斗轰炸机歼-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使用了 3D 打印技术。国内 金属打印技术虽然已得到较多应用，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 品应用，在产业化方面相比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应用的 推广，未来产业化或将提速。
目前国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。国内增材 制造厂商中，铂力特的增材制造零部件已经批产应用于 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 厂的增材制造技术已在载人航天、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应用，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天天马目前已经为导弹、火箭、卫星配套了部分重要 零件，于 2021 年 3 月签订批量生产订单。
3.5 陶瓷基复材
陶瓷基复合材料（CMC）是“近乎完美”的新一代高温材料。陶瓷基复合材料凭借其低密度、 高温抗氧化、耐腐蚀、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， 不仅能使结构减重 50%～70%，而且能将工作温度提升 400～500℃，显著提高发动机推重比， 在航发、导弹等领域有非常广阔的应用前景。
CMC 越来越广泛地应用于航发中，世界航发巨头大规模扩建 CMC 工厂。西方发达国家生产商 已将 CMC 材料应用于多个航空发动机热端部件，主要包括发动机尾喷口、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使用 CMC 的零件包括燃烧室衬套、外环、导叶、工作叶 片等。近年来，各大航发制造商大力布局 SiC/SiC 复合材料的产业化建设：
GE：公司除了在纽约设立的全球研发中心以外，还完成了垂直一体化 CMC 供应链的 4 个 生产设施。1）GE 航空集团总部负责 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 所使用的 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 料生产设施，该设施包括两间工厂，分别批量生产碳化硅陶瓷纤维和使用碳化硅纤维生产单 向预浸料。为了满足航空发动机对 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用增材制造技术生产 CMC 零件。
CFM：公司研发的 LEAP 新型航空发动机，将成为第一个广泛应用的陶瓷基复合材料的产 品，护罩衬最热端采用的便是陶瓷基复合材料部件，其工作温度高达 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 年公司计划投资 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术公司，致力于 陶瓷基复合材料的基础研发与生产，为发动机提供质轻耐高温的复合材料。
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，具有极高的技术壁垒。 先驱体热解法制备 SiC 纤维实力最强的公司主要集中在日本和美国，目前已经发展到第三代产品。 具备产业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，采用氧化交联，含氧量 10~15%，使用温度在 1200℃以下；第二代产品以低氧高碳 SiC 纤维为代表，采用电子束交联， 使用温度提高到 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 显降低，耐温能力大幅提升至 1700℃。
目前世界上日本的聚碳硅烷（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公司是国际市场最主要的SiC纤维生产厂家， 总产量占到全球的 80%左右。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术领域，其具体应用部件、应用方式和应用数量严格保密，两类产品均对我国禁销。 我国要突破国外技术封锁必须立足独立研发，掌握陶瓷纤维制备的核心技术和工艺。
我国是继日本和美国后又一个能实现连续 SiC 纤维产业化的国家，目前以第一、二代产品为主， 随着技术迭代有望迎来弯道超车机遇。国内研究单位主要有国防科技大学和厦门大学，生产厂家 主要有福建立亚（火炬电子子公司）和苏州赛菲。相比进口产品，国产 SiC 纤维综合性能不落后 于国外同代次产品，且具有明显的价格优势。
我国目前的陶瓷基复材处于规模化应用前期，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材料有限公司陶瓷基复合材料智能制造园区在西安航空基地 开工建设，项目建成后将极大提升中国陶瓷基复合材料产业智能制造水平，牵引陶瓷基复合材料 产业链全面自主可控，为国家重大装备的升级换代提供支撑。碳化硅纤维技术仍在快速发展和迭 代，在技术迭代过程中，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主要趋势。舰船综合电力系统（IPES）将相互独立 的机械推进与电力系统，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术的研究，对舰船的总体 设计、动力系统的优化、隐蔽性的提高、作战方式的选择以及高能武器上舰都具有显著的军事意 义和经济价值。航母电磁弹射、潜艇泵喷推进、高能武器装备的应用都依赖于综合电力系统，船 舶综合电力系统首先应用于军事领域，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应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， 因此需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基础，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。
泵喷推进技术能有效提升潜艇隐蔽性，无轴泵喷有望成为泵喷技术未来发展方向。潜艇泵喷推进 技术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现象，能 够有效提升推进效能和降低振动噪声。采用无轴泵推技术后，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低艇上机械噪音。
无 轴泵推装置的结构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、桨片则相当于电机的转子，这样只需要提供电力就能够使得桨叶转动起来，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，而且更重要的是减少了一个机械噪音源， 对于提升潜艇静音性能有极大帮助。该技术的关键就是电机，一定程度上依赖综合电力控制技术 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突破传统舰炮的炮口初速，是提升现代海军作战能力的重要手段。冷战后， 美国海军提出了“由海向陆”战略，对陆火力支援能力需要大幅提高，电磁轨道炮的全新发射机 理使其能有效突破传统舰炮的炮口初速，从而能够显著增大射程，成为满足美国海军作战需求的 有效解决方案。美海军对电磁轨道炮的性能要求主要包括：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。而一般舰炮速度只有 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，电能武器依靠电磁场产生的安培力获得动力，归属电磁发射技术大类。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。当大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作用，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，基本原理与电磁弹射一致，但使用的是直流电。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。
