产业研究｜航空航天行业研究报告（五）- 大数跨境

常裕新创

2025-08-08

航空航天行业是国家科技实力与安全的基石，驱动着材料、通信等尖端技术的突破并且辐射民用，这一领域的发展关乎保障国防与战略安全，同时，能有效强力拉动高端产业链的发展与经济增长。航空航天行业也承载着人类探索宇宙、拓展认知边界、激发创新与团结精神的永恒梦想，关乎人类文明的未来。本文从航空航天行业概述、发展现状、产业链分析、未来赛道及布局方向分析等维度展开系统剖析，深度拆解该领域的发展势能。

关键词：航空航天、军工电子、低空经济、商业航空

（一）航空航天产业链上游

01、战术战略武器导弹中游产业

自2020年世界经济发展受到疫情不断冲击以来，全球主要国家经济增长低迷曲折，但是军费开支却维持上涨。一方面，疫情造成的供应链瓶颈对原有的全球化贸易分工体系扰动较大，在供应链安全权重上升的导向下，各国纷纷加大本土供应链重塑；另一方面，全球通胀中枢水平不断抬升，地缘动荡事件频发，各国纷纷提高军费支出应对大国博弈中孕育的潜在挑战。

（1）导弹的生产定型

从武器系统全寿命周期中各阶段投入成本的构成图中可以看出，导弹武器系统在生产定型阶段的投入成本在整个导弹的上下游产业中占比最大（约60%）。在型号产品的工程研制阶段已经结束，并明确了定型状态和技术指标之后，经上级部门同意，军工产品定型委员会认可，即可转入定型阶段，型号产品定型包括设计定型、工艺定型和生产定型。

图表：武器系统全寿命周期各阶段占比

资料来源：公开资料梳理

在生产定型阶段，导弹整机主要由四部分构成，即战斗部、动力系统、制导（与控制）系统及弹体结构。其中弹道导弹制导系统、动力系统、战斗部及其他（包括弹体结构）的成本占比较为接近；而有翼导弹中，特别是对空目标导弹，制导控制系统成本占比较其他分系统明显更加突出，这一现象表明了伴随当前战斗机、无人机等军用航空器性能（特别是机动性）的不断提高，带动了决定导弹精确打击能力的制导系统性能要求指标的提高，而性能的提高也就直接带动了制导控制分系统的成本占比提高，预计未来制导控制分系统成本占比或将持续保持在高位。

（2）弹体结构前沿的工艺技术

目前，用于导弹结构分系统的先进工艺技术主要包括近无余量成形技术、超精密加工技术、3D 打印技术及智能制造技术。近无余量成形技术方面，是指零件在成形后，不需要加工或需很少加工就可用作结构件的成形技术。由于该技术在降低飞行器重量以及复杂零件整体化方面的独特优势，成为航空航天领域中复杂结构薄壁零件成形的关键技术。目前，比较成熟的近无余量成形技术有超塑成形（SPF）/扩散连接（DB）、熔模精密铸造等。在SPF/DB 技术上，我国发展已有40 多年的历史，基础研究和应用都已取得了很大发展。而熔模精密铸造方面，我国已形成了完整的铸造体系，但国内熔模精铸生产线使用的关键设备仍依靠进口，且大部分为西方国家20 世纪80 年代产品。因此，我国熔模精铸技术落后西方大概30 年。因此，研制长寿命、高可靠性的熔模精铸设备是重点发展趋势。

3D 打印技术及智能制造技术方面，3D 打印用于导弹制造可以有效降低成本、提高效率。雷神公司已利用3D 打印技术制造出80%的导弹部件；ATK 公司成功试验了3D 打印的高超声速发动机燃烧室；美国海军“三叉戟-2”D5 潜射导弹在2016 年首次测试了采用3D 打印的导弹部件。同时，智能制造也对导弹生产制造产生重大影响，目前美国导弹防御局已启动“数字化推进器工厂”项目，支持从设计到生产的数字化工厂环境；洛马公司的新一代数字化制造系统已应用于导弹生产；雷神公司采用自动导引车实现导弹及零部件的自动搬运，使用六轴机器人完成导弹导引头光学系统的装配。

（3）制导控制系统及相关光电元器件（光电元器件）

制导与控制系统是导弹精确命中目标的关键，随着信息技术的快速发展以及战场对精确制导武器的广泛需求，制导与控制技术有了长足的发展。目前国内外的导弹制导控制方式关键技术大体可分为惯性制导控制、雷达制导控制、多模复合制导控制、光电制导控制、协同制导控制等5 个技术分支，各技术分支涉及到的具体技术如图所示。

在制导与控制系统中，制导系统主要依靠制导设备，涉及到的零部件包括各类导引头及惯性仪表等，主要以军工央企所属企事业单位及民营企业参与研制，而飞行器控制系统则主要依赖于制导系统测量得到的飞行状态参数进行结算，以算法程序为主，主要以军工央企所属企事业单位设计为主。

基于各导弹制导技术相关专利发布数量来看，导弹制导控制技术发展经历了最早的惯性制导，而后出了SAR 制导、红外成像制导、激光三维成像制导，近年出现了目标融合识别、协同组网、量子成像雷达制导、主被动雷达复合制导的发展历程。其中，红外成像制导和激光三维成像制导是研究热点，协同制导的控制与导引律技术也是未来发展方向之一。

重点针对制导控制产业中的惯性制导控制以及光电制导控制，特别是制导系统部分进行详细技术发展及投资机会分析：

惯性制导控制

惯性导航系统（INS）是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统,是以陀螺和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，该系统根据陀螺的输出建立导航坐标系，根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。惯性制导控制相较于其他制导控制技术方向，具有自主隐蔽、实时连续、全天候、全时空、全地域环境敏感等特点，已成为天基、空基、海基和陆基武器装备导航定位、制导控制、瞄准定向及姿态稳定的通用核心装备，在惯性制导控制系统中，核心元器件为以陀螺仪、加速度计等为代表的惯性仪表。

光电制导控制

当前光电制导控制主要构成包括红外成像制导、激光三维成像制导以及多高光谱成像制导三部分。而在光电制导控制中，导引头是兼具自主搜索、识别与跟踪目标的复杂功能，能够持续输入目标信息并给出制导控制指令的核心部组件，其可以确保导弹武器系统不断地跟踪目标，进而实现对目标的精确打击。

在红外制导控制中，红外导引头可利用红外探测器识别、捕获和跟踪目标辐射能量实现自动寻的制导装置，由于红外导引头在精度、抗干扰性、隐蔽性和费效比等方面具有很大优势，己经成为导弹广泛采用的目标敏感装置之一。近年来，随着以机器学习为基础的图像识别、日标跟踪等人工智能技术以及光电子技术、计算机技术和网络信息技术的深入发展，红外导引头在成像制导方面得到很大的提升，为了更好地适应未来信息化电子战环境，红外导引头目前的技术发展方向主要为具备更强的红外探测能力、更快的图像实时处理速度和更敏锐的电子感知能力。其中，红外成像探视技术、自动目标识别技术、图像实时处理技术等均是现阶段各个国家围绕提高导弹武器系统智能化水平和抗干扰能力的重点发展方向。另外，伴随海陆空天联合作战网络，各类导弹等精确制导武器都需要制冷和非制冷的先进红外传感器，共同的需求特点包括更大规模的阵列、更小的像元间距、更高的灵敏度以及更低的功耗，同时，红外探测器低成本也在必行，所以非制冷红外探测器未来市场将更为广阔。

在激光三维成像制导中，主要采用主动成像制导方式，通过激光扫描，对目标进行成像，再与预先装定在导引头中的待打击目标的激光成像特征进行匹配分析，自动识别并跟踪打击目标。主动式激光导引头独特的工作机制使其具备较高的角度、距离、速度分辨率，具有抗干扰能力强、获取信息量大、灵敏度高等特点，但其受制于硬件发展水平，在武器装备的实际应用中并不多。其关键技术主要包括高灵敏度探测接收、目标成像识别等，同时，非扫描成像技术也可解决传统扫描成像帧率低、视场小、体积大等问题，其研究重点是APD 阵列、PIN 阵列光电二极管探测器和集成信号处理器，以及利用其他成熟的阵列成像器件，采用新的工作体制实现非扫描三维成像。另外，激光导引头中的激光探测类器件在未来应用中，对于器件、技术单元集成化要求较高，构成激光光源、探测单元和信号处理单元一体化也是其重要的发展趋势。

多高光谱成像制导则主要应用于反隐身领域，通过采用多波段高光谱探测来更多地获取目标的多维度信息以实现目标识别，同时也有利于区分目标和诱饵，提高制导抗干扰水平，目前该项制导已应用于国内外新一代空空导弹等领域，多高光谱成像制导的核心技术在于多传感器信息融合，发展趋势在于从硬件上采用高速微处理器和并行处理技术、软件上发展更加有效的特征级、决策级算法等。

（4）导弹的核心部件——导弹动力系统

导弹动力系统是提供导弹飞行动力的系统，动力系统主要由发动机及推进剂两部分组成，其中推进是能源，发动机是能量转化装置。本节将重点针对发动机的技术发展趋势进行分析，目前导弹的发动机主要可以分为应用于弹道导弹的大型固体火箭发动机、应用于战术导弹的中小型固体火箭发动机以及吸气式发动机（包含涡轮发动机、冲压发动机等）、新体制组合发动机（TBCC、RBCC）等。

大型固体火箭发动机

大型固体火箭发动机的应用领域主要包含弹道导弹及运载火箭中，技术发展具有共同性，本节将主要以运载火箭用大型固体火箭发动机的技术发展趋势作为主体进行分析，得到的结论对弹用大型固体火箭发动机技术发展趋势同样具有参考性。

大型固体火箭发动机是大型/重型运载火箭助推级的首选动力，也是固体运载火箭的主要动力装置，其发展一直备受各世界主要航天大国的关注。纵览世界各主要航天强国在大推力固体火箭发动机方面的研制历程，发展趋势包括：固体火箭发动机直接用作大型运载火箭芯级动力受到各国重视；整体式固体发动机发展取代百吨级装药量分段式固体发动机趋势明显；复合材料结构件在大型固体火箭发动机的应用日益加重。具体到我国大型固体火箭发动机技术发展上，虽然我国在大型固体火箭发动机方面已取得不错进展，但相较于美国、欧洲、印度均已实现直径3m 级大型固体火箭发动机工程应用的现状，还有一定差距。国内已经试车成功的最先进固体发动机在外径、长度和整体质量上，均不如印度的S-200助推器，因此我国仍需在装药技术、复合材料壳体技术以及喷管技术等三个方面进行技术攻关。

装药技术方面，技术目标在于实现创新装药技术，实现大吨位装药。具体技术发展路径包括从设备入手，例如发展连续装药技术，建立连续装药生产线；或者从工艺入手，借鉴分段式装药的经验，在现有设备基础上，创新装药形式。

复合材料壳体技术方面，技术目标在于大直径复合材料壳体技术，实现大尺寸壳体缠绕。具体关键技术包括在于具有比强度大、比模量高以及材料性能的可设计性等优点的纤维增强复合材料研制上。

喷管技术方面，技术目标在于长时间、大流量喷管技术，实现大尺寸喷管制造。具体关键技术包括大型固体火箭发动机喷管的大尺寸喉衬的成型技术；柔性摆动喷管关键技术。

中小型固体火箭发动机

在战术导弹中，中小型固体火箭发动机是战术导弹飞行的主要动力装置之一，其质量和尺寸可以占到导弹质量和尺寸的50%-80%，是导弹武器实现中、远程防空反导和精确打击的关键技术基础，其性能直接关系到导弹武器作战效能和威慑力。目前，防空反导、远程精打、未来智能导弹的发展对固体发动机的推进剂能量、质量比和调控能力等方面的要求越来越高，而发动机服役环境却越来越严酷，对固体发动机低易损性和环境适应性的需求日趋迫切，这都给固体发动机的研制提出了更高要求。目前，固体火箭发动机的发展可以归结为高能化、轻质化、可控化和低易损4 个方向。

高能化方面，体现在固体火箭发动机能量水平仍需要提高，实现固体火箭发动机高能化的关键技术包括：推进剂采用新型高能或超高能物质；创新成型工艺，引入纳米含能材料；基于高比强度壳体材料和耐烧蚀喷管材料的高压强发动机技术；建立固体发动机高压强下的性能计算模型等。

轻质化方面，体现在基于轻质高效的能量管理能力上。关键技术途径包括：发动机燃烧室与封头或喷管一体化设计研究以及制造成型技术；固体发动机开展带装药缠绕一体化关键技术；高强碳纤维的工程化应用和新型壳体材料的开发；多脉冲固体发动机的柔性脉冲隔离装置（软隔舱）。

可控化方面，体现在固体火箭发动机可控化的发展正在从开环控制向闭环控制，从开关式向连续可调式方向发展，能量管理方式也从预设式到随控式方向发展，向着高精度、快响应的方向发展。具体技术途径包括：高功率密度驱动装置和高精度控制算法等方面；开展可多次启停固体发动机研究；装药结构优化设计、喉部调节装置研制、高压力指数固体推进剂研制等。多脉冲发动机的多次点火技术。

低易损方面，体现在固体发动机低易损技术从组件级往整机级发展。关键技术包括有效集成钝感固体推进剂和复合材料壳体等组件级低易损性实施途径，开展固体发动机整机级低易损性研究；固体装药的尺寸效应和发动机组件间的相互影响研究；发动机整机层面的失稳机理研究以及扩稳技术；通过环境危险实时感知与主动扩稳相结合等技术，研制主动安全的固体发动机。

除此以外，为了支撑战术导弹实现智能化，固体发动机需要在智能可控、弹道最优、高安全性、能量自装配、状态感知、智能制造、免维护等方面深入发展。

目前，俄罗斯、美国等已经在可控化和低易损方面实现了战术导弹武器装备的服役，走在了中小型固体发动机发展的前列。尽管国内相关技术也日益成熟，但较之俄、美仍存在一定的差距，需要逐个突破推进剂和热防护原材料、新型装药工艺、可调燃气阀门、压力闭环控制、有效扩稳等关键技术，加速工程化进程，为我国战术导弹的跨越式发展提供技术支撑。

吸气式发动机

弹用吸气式发动机可以细分为亚音速导弹使用的涡轮喷气或涡轮风扇发动机（统称为涡轮发动机）、以及冲压发动机两大类。

涡轮发动机方面，小型涡轮喷气和涡轮风扇发动机可为高亚音速、中远程导弹提供理想的巡航动力，是各军事强国竞争的焦点。弹用涡轮发动机具有成本低、寿命短、尺寸小、转速高、增压比低、容积热强度大、起动和点火方式多样等特点，已被广泛应用于巡航、反舰和空地等多种战略与战术导弹。针对这类传统涡轮喷气和涡轮风扇发动机，如何在最低限度满足性能要求的前提下，进一步降低成本、减少油耗、简化结构仍将是今后重要的发展方向。另一方面，目前的涡轮喷气和涡轮风扇推进技术经过几十年的发展已日趋完善，在系统结构和材料耐温能力的制约下，欲大幅提升性能十分困难。以螺桨风扇发动机、脉冲爆震涡轮发动机为代表的新型动力装置，在循环效率、燃油消耗或系统结构等方面具有潜在优势，若能够突破现存的技术瓶颈，则有望取代涡轮喷气和涡轮风扇发动机，成为未来导弹的巡航动力。

冲压发动机方面，采用冲压式发动机的导弹由于可以实现全程有动力巡航，具有响应速度快、突防能力强、弹道机动不引起过大的速度损失、末端速度较高等独特优势，是未来飞行器的颠覆性发展方向之一。其中，超声速燃烧冲压发动机（简称超燃冲压发动机）被认为是目前实现飞行器在大气层内高超声速飞行的最佳动力装置，由于其良好的经济性与结构简单性，已经成为21 世纪航空航天领域研究的重点之一。我国自1980-1990 年中期就已开始超燃研究，90 年代后期至今，随着国家大量资金的投入，超燃冲压发动机的地面试验设施逐渐完善，超燃研究进一步深入与细化，涌现出大量研究成果，并突破了一些超燃冲压发动机关键技术。但同美国、英国、俄罗斯、法国、澳大利亚以及日本等国的研究状况相比，我国的高超声速推进技术在研究手段、设备建设、经费投入和人才培养等方面还有很大的差距，仍需要围绕超燃冲压发动机在推进系统设计、测量技术与飞行试验、材料与结构、飞行控制等关键技术上加强研究、寻求突破，为超燃冲压发动机的广泛应用铺平道路。总体来看，超燃冲压发动机技术发展上的关键技术主要仍在于对相关基础科学的问题研究。包括火、火焰传播与火焰稳定、碳氢燃料的详细化学反应机理及壁面热防护等。

（5）弹载电源

导弹电源系统是导弹的重要组成部分，是导弹能够正常工作的保障。导弹电源系统通常由一次电源、二次电源以及电源控制电路等构成，具有响应时间快、功率密度大、高可靠、工作环境严酷、体积小、质量轻、耐贮存等特点。

目前，伴随热电池和电力电子器件水平的不断提高，为导弹电源系统的性能提高提供了有效的保证。电源系统性能的提高主要体现在大功率、小体积、小质量、快速的起动反应时间、高效率、以及低噪声等方面，同时，随着电源系统功能的不断增强，特别是涉及到火工品的点火控制功能，对导弹的安全性有至关重要的影响，因此需要电源系统具备自检功能。采用常规的模拟电路很难实现，同时会造成接口和电路的复杂性，降低可靠性。未来的导弹电源系统中将会采用智能化数字系统如DSP，实现对电源系统的自检，保证电源系统安全、可靠。总体来看，随着导弹技术的不断发展和需求的不断提高，导弹电源系统将向数字化、智能化、小型化、多功能的方向发展。

02、航天运输工具运载火箭的中游产业

运载火箭的产业链中游主要以运载火箭研制定型后的试样设计、生产制造及模型总装为主，其可按照元器件配套加工生产、分系统（部组件）集成、模型集成进行产业链的再次细分。其中，元器件配套加工生产及分系统（部组件）由航天科技、航天科工、中国电科等军工集团所属企事业单位及民营企业参与，总装集成主要由航天科技、航天科工集团所属总装厂以及部分商业运载火箭企业参与。

（1）运载火箭各分系统市场情况

类似于导弹，运载火箭也是一个由若干个相互联系、相互作用、相互依存的分系统结合而成的复杂系统，其研发生产同样属于系统工程。参考国外运载火箭发射成本，主要由火箭硬件成本、直接操作成本和间接操作成本组成。如图所示，火箭硬件成本占发射成本的75%，发射操作、推进剂等直接操作成本约占15%、行政管理、发射场工程支持与维护等间接操作成本占10%。按照上节中的测算，即2020-2025 年间每年火箭硬件市场规模约为94.97-97.57 亿元。美国政府及军方发射诸如第三代GPS 导航定位卫星、军用侦察卫星以及X-37B 飞行器、“好奇号”火星探测器等高价值卫星或有效载荷，采用了美国ULA 公司旗下最具竞争力的运载火箭——宇宙神5 系列运载火箭，从该系列运载火箭的成本构成图来看，火箭发动机成本占比达到36%，其次为箭体结构和电气系统（此处的电气系统为广义的电气系统，包含了火箭控制、飞行测量安全系统中的遥测系统、附加系统中的狭义电气系统等），分别占比为28%和21%。可以发现，以上三大部组件合计占比达到火箭硬件总成本的75%，是运载火箭硬件成本的主要构成。

图表：一次性运载火箭发射成本构成（单位；%）

资料来源：公开资料梳理

图表：宇宙神5 火箭硬件成本组成（单位；%）

资料来源：公开资料梳理

（2）运载火箭的推进系统

火箭推进系统是产生火箭推进力的系统，是火箭中最重要的分系统之一。火箭推进系统主要包括主动力系统、辅助动力系统及增压输送系统三部分，着重分析主动力系统，即为运载火箭提供飞行主推力的发动机系统。目前，运载火箭主动力系统主要采用火箭发动机，具体可分为固体火箭发动机以及液体火箭发动机。总体来看，发展大型、重型运载火箭及可重复使用火箭是一个国家迈向航天强国的必然途径，大推力、低成本、高可靠和使用维护方便是动力系统的重点发展方向，同时，在高可靠的基础上实现低成本是重中之重。

固体火箭发动机

固体火箭发动机方面，目前，运载火箭固体火箭发动机主要为大型（大推力）固体火箭发动机，其技术发展趋势类似于导弹大型固体火箭发动机发展趋势。固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管组件和点火装置等组成。固体推进剂点燃后在燃烧室中燃烧，化学能转化为热能，生产高温高压的燃烧产物。燃烧产物流经喷管，在其中膨胀加速，热能转变为动能，以高速从喷管排出而产生推力。

液体火箭发动机

液体火箭发动机方面。由于我国新一代中型运载火箭和重型运载火箭对大推力液氧／煤油发动机和液氢／液氧发动机提出了新的研制需求，对比冲、推力、推质比等性能的需求有所提升，还需要具备推力调节、故障诊断等功能，并大幅优化使用维护条件，因此需要发动机大范围节流技术；同时需要对现有液氧／煤油发动机和液氢／液氧发动机改进，以便将为新一代火箭适应未来任务提供强有力支撑；加大对具有系统结构简单、组件相互独立性好、研制周期短、研制费用低等优点的开式循环液氧／煤油发动机的相关研究。

航天推进系统其他技术发展方向（可重复使用、核动力、电推进）

针对航天推进系统还有其他技术发展趋势，中短期来看，包括具有良好的机动性、灵活性，可实现快速进入空间的先进空射动力系统技术，远期来看还包括：比冲可达千秒量级，推力可达百吨量级，可在发射后半年内载人登陆火星，是可预见的未来太空探索的首选推进系统的核热推进系统；使用起来类似液体推进剂，可有效提高使用维护性的凝胶推进系统；低成本、无毒、无污染、高可靠、使用维护方便的可重复使用火箭发动机，特别是液氧/甲烷推进剂组合的可重复使用火箭发动机，是可重复使用火箭发动机的重要发展方向之一。

（3）运载火箭的制导系统

类似于导弹制导系统，运载火箭控制系统中的制导系统是由测量、控制装置和箭载计算机等组成。其功用是测量和计算火箭的位置、速度、加速度、轨道参数等，与预先装定的参数比较，形成制导指令。考虑到中国长征火箭系列的制导系统一般采用惯性制导，而控制装置及箭载计算机主要为军工央企相关企事业单位为参与主体，相关投资标的较少。

具体到惯性制导方面，我国运载火箭主要采用激光惯性测量单元和光纤惯性测量单元互为主备份，测量箭体转动角速率、平移加速度。光纤速率陀螺和横向、法向加速度计组合正用于火箭稳定系统和姿态控制系统，测量箭体的偏航、俯仰和滚动角速度，以及箭体线加速度和姿态信息。目前，宇航用惯性技术的发展趋势集中在如何进一步提高惯性仪表和系统的精度；实现惯性仪表和系统的高可靠、长寿命、长期免标定；以及实现轻质化、低功耗和低成本。

（4）运载火箭的电气系统

运载火箭电气系统主要负责实现飞行过程及地面测试过程中的导航制导控制、参数测量、遥测遥控、供配电管理以及故障诊断功能，是运载火箭的重要组成部分之一。目前运载火箭整机对电气系统的研制需求可以分解为大结构尺寸对轻量化需求、大功率负载对能源需求、全天候无依托测控需求、高智能的飞行故障适应性需求以及子级独立应用/测试需求。

综合国内外的技术发展差距和火箭发展需求，后续运载火箭电气系统发展主要瞄准集成化、轻质化、智能化、便捷化发展方向。涉及到的相关技术包括综合电子类技术（模块化集成技术、高速实时总线技术、分时分区操作系统）、轻质化技术（光纤互联技术、箭地无线供电、无线传感技术以及高压供电体制）、多电火箭技术（电静压伺服机构及流体动力电源技术）、智能化技术（智能测试技术及智能控制技术）以及便捷化技术（远程异地实时交互、子级独立测试、高码率天基测控及推进剂液位测量技术）等。

未完待续

什么是常裕产业研究院？