中航电测 中航电测：强军梦领航者

来源:君临

作者:君临队

“完成看似不可能的任务”是《碟中谍》电影一贯的套路。

《碟中谍4》中有一个剧情，反派控制俄罗斯核导弹发射器，强行将导弹送到美国，主角阿坦戈在最后一秒按下按钮，关闭空中的核弹引爆程序。

今天我们不谈电影，只谈“完成看似不可能的任务”是如何完成并成为一门生意的。

想象一下刚才的情节。核弹发射后，政府直接影响卫星导航系统，让核弹落入太平洋。会有多容易？

醒醒，你这个混蛋。导弹发射后，你不能通过影响导航系统来改变它的弹道。

作为大杀手，导弹使用的导航系统不受外界影响，导弹使用的是不同于卫星导航的惯性导航。

与众所周知的卫星导航原理不同，惯性导航更像是一台暴力的电脑。该系统由四个或更多传感器加上一个中央处理器组成:

陀螺仪传感器测量所有方向的角度旋转，并告诉处理器转向的幅度。

加速度计传感器测量加速度的方向和大小，并通过两次积分运算求解位移。

磁力仪测量磁场的强度和方向，通过地磁矢量的误差表征获得当前飞行方向

气压计测量外部气压并给出当前高度。

多个传感器将收集的角度、位移、方向和高度收集到中央处理单元，计算它们在坐标系中的位置和方向，而不依赖于外部信号，然后调整它们的姿态以精确地飞行到坐标系中的任何点。

这是精确打击，高科技。

它不需要依靠任何外部信号输入，不仅是复杂战场环境下的保障手段，也是一个国家军事工业水平的重要体现。惯性导航的发展水平直接影响导弹武器装备的威慑能力。

技术太敏感，国内惯性导航技术的研发和生产都是国家前缀，包括33个航天科技研究院、第九航空航天科技研究院等军工科研院所。

在上市公司层面，航天九院所属的航天电子是最大的，也是惯性导航的领头羊。

AVIC的子公司AVIC电子公司负责国家惯性导航小组的618个航天研究所。

今天的主角是一颗涉足惯性导航领域的新星，属于AVIC集团AVIC电气勘测(300114)。

一个

在竞争激烈的资本市场上，往往会出现一些上市公司集群。

大众媒体喜欢称他们为“一些和一些家庭”。在媒体追求10W+渲染的情况下，这些“一些——一些家庭”往往会给人留下这样的印象，大部分都是花大钱玩资本把戏的妖精捕食者。

但根植于美好未来的“中国航空部”，确实是一个拥有100多个成员单位、近30家上市公司的真正的产业集群。

其中不仅有国内大型飞机产业链中的AVIC动力控制和中航飞机，还有汽车零部件一体化，甚至还有光电元器件和LCD领域的AVIC电子和神天马。

横跨多个工业领域，阵容豪华，实力非凡。

中航电气测量是中航集团航空空和汽车传感器的专业制造商。它掌握了核心技术，是世界上最大的汽车传感器供应商之一。

AVIC电气测量的传统强势业务是电阻应变仪，一直占公司收入的一半以上。

电阻应变片，简而言之，就是一个标尺。

高速公路收费站前有地磅，车辆重量会直接显示在收费屏幕上。

大多数家用衡器都是直接显示数字的电子秤。这些衡器的原理都是一样的，就是把物体重量引起的变形转换成电信号输出。

妹子小姐把床垫压成坑，造成的“形状变化”是变形|来源:网络

将形变转化为电信号的关键是应变仪。

应变仪上有两个关键部件:敏感栅和电阻。

安装在受力位置的应变仪基板上的敏感网格容易变形。变形后阻力系数相应变化，可以推导出应变片上的压力，进而实现物体的称重。

简单，这就是市面上电子秤的原理。

如果AVIC测得的应变仪(件)只能用于在高速公路收费站搭建地磅，门槛不高，更谈不上掌握核心技术。

AVIC电测在应变计领域独占鳌头，是“电子秤(应变计)”的一个新花招。

2

作为一个硬核科技公司，一定有几项专利是可以获得的。

例如，下面这个:

即通过将应变片与角度传感器相结合，将称重用应变片沿车体结构布置在多个承重部位，然后通过安装在尾部的角度传感器获得应力方向，两者的数据进行整合并传输到处理器模块，实时计算出车辆载荷的重量。

也就是说，只有经过简单的改造，才能摆脱称重必须通过地磅的限制，有效提高车辆的称重效率。

这类传感器的灵活应用看似简单的组合，实际上需要大量的技术积累。

目前大部分国产应变片的价格只有进口应变片的1/10。这么低的价格反映了质量的差异。

虽然应变片的原理很简单，但如果像积木一样组合电路，在使用过程中会遇到各种问题。

例如，温度的变化不仅会影响敏感栅的电阻值，还会影响被测物体的弹性模量。如果不处理这些误差，称重结果将随风而逝。

我们把温度变化引起的敏感栅电阻值的变化称为热输出，可以理解为温度变化情况下传感器的误差。

普通应变片的热输出曲线如下，一般热输出在千比特量级。

普通应变片的热输出曲线

AVIC电测的对策是通过调整敏感栅材料的合金比、改变冷轧成形的压缩比和适当的热处理来改变敏感栅材料的晶体结构，使其对温度不太敏感，并大幅度降低发热量。

热量输出从几千个数量级降低到几百个数量级，有效降低了应变片的温度漂移，提高了测量精度。

温度自补偿应变仪典型热输出曲线

然而，与此同时，材料的弹性模量(应力下的变形程度)会随着环境温度的升高而降低。

总之，温度越高，被测材料在相同应力条件下的变形程度越高，应变片监测到的变形越大，测量误差也越大。

典型的按葫芦画瓢。

为了解决这一系列问题，AVIC电测方案是使敏感栅的灵敏度随温度的升高而同步下降，使最终输出不变。

目前，AVIC已经研制出一种综合自补偿应变仪，使输出结果的温度漂移进入0.005%FS/℃的阈值。

相比之下，美国欧米茄的应变片输出精度也是0.005%FS/℃。

2013-2017年应变电测设备销售及收入

达到国际顶级水平的产品销量并不令人失望。

2017年，销售应变电测及其配套控制设备2800多万台，比2016年的1800万台增长52%。

营收达到5.67亿元，占公司总营收的45%，应急电测业务仍然是AVIC电测的基础盘。

随着市场的增长，销量和收入不断增长是有原因的。

然而，我们不能忽视AVIC在这方面的技术优势。

它生产的各种应变电测设备不仅测量精度高，而且能在高温、低温、高压等极端环境下工作。

已成为国内为数不多的能向欧美市场供应高端应急电气测量产品的企业，并在过去占领了部分外资厂商垄断的高端市场。

2017年中国衡器市场份额

2017年中国应变传感器市场份额

三

代码农民圈有个笑话:“一个优秀程序80%的代码都是用来防止bug的。”

AVIC在这一领域立于不败之地的关键是不断改进技术，将简单电阻应变片的误差降到最低。

在各种传感器上积累的深厚基础也使AVIC电气测试有实力吃传感器应用业务的肥肉。

2012年，AVIC收购了石家庄华研70%的股权，并于近期完成了全资控股。

华研的主要业务是汽车安全监控系统和驾照考试监控系统。作为公司拓展下游传感器集成应用的尝试，这项业务基本符合预期，每年贡献公司约30%的收入。

然而，这项业务目前面临增长率急剧下降的问题，主要是由于驾驶考试培训市场的饱和。

虽然AVIC电气测试也计划向电动汽车智能监控系统转型，但在可预见的未来，智能交通业务没有爆炸性增长的迹象。

迄今为止，AVIC电气测量公司只是一家优秀的应变传感器制造商。

这和高大飞机上的军用惯性导航有什么关系？

别担心，我们继续。

作为AVIC集团的一员，AVIC电气测量在军工产品方面取得了巨大的成就，主要生产驾驶舱配电系统和重心测量系统。

配送系统和重心测量系统|来源:官网

机载配电系统主要与运输机及其平台和直升机相匹配，实现飞机电源的合理分配。

重心测量系统适用于测量地面上各种飞机的重心，还配有计算飞机燃油消耗重心曲线的软件。

显然，两者都有非常重要的军事用途。

但是军品的逻辑和民品的逻辑有很大的不同。虽然军用产品要求可靠性和耐用性，但由于数量少，AVIC在军品业务上一直面临着大批量的困难。

去年航天军工业务实现收入2.16亿元，但军品总销量仅为3292套，其中仅销售6套配电系统。

除了单套配电系统价值高(军用飞机成套配电系统价格在100万-500万之间)这一客观原因外，2017年军改采购机制改革也带来了相关设备订货数量的下降。

专注于军工产品的全资子公司武汉101，前几年业绩保持快速增长。

由于采购机制改革，军方延迟交货，17年业绩下滑。

武汉101营收与净利润

此次军改中提到，在军费分配上，军费将向海空军和泰空倾斜，相关兵种扩大，将逐步释放装备更换需求。

还有大量现役直升机，智8和智9，都是80年代引进的技术，很难满足现代空军事的需要。

五指10是中国人民解放军第一架专业武装直升机，也是亚洲国家第一架自主研发的专业武装直升机|来源:网络

自我国新一代武装直升机计划建立以来，我们一直在自主研发生产针对美国黑鹰直升机的五指10~五指18系列产品。这些新一代直升机将逐步取代旧型号。

我军目前有12个陆航旅，未来三年将新增3个陆航旅。通过为每个新旅配置70架直升机和为原陆航旅更新20架直升机计算，三年后对新直升机的需求将超过500架。

在海军中，海军陆战队的扩大预计将带来对180架直升机的需求。此外，新的海军舰艇也需要直升机，未来三年将达到100架左右。

综上所述，未来三年军用直升机的总需求缺口约为800架，直升机配电系统业务预计将迎来大批量。

今年上半年，电动测量直升机杆力传感销量增长40%。目前直升机配电系统已知订单量为20台+，是去年的三倍多。它已经显示出改善的势头。预计明年会有30~40套订单，成交量势头明显偏重。

但值得注意的是，近两年来以电量衡量的军用配电系统毛利率有所下降，降幅超过了机载配电系统的领头羊AVIC。

AVIC机电有限公司是配电业务之王，其市场份额和毛利率远远超过AVIC电力计量有限公司，电力计量在机载配电领域实现大规模增长并不容易。

毕竟直升机配电系统比较耐用，部队安装后相应配电系统的需求还是会下降。

四

一锤子买卖不可取，水流慢是真的。

军品最肥的肉要靠消耗品:弹药。

导弹上的惯性导航部件是典型的消耗品，击中目标就会被摧毁。

在实战训练繁重的背景下，安装在炮弹上的MEMS惯性导航部件将被大量消耗，未来需求巨大。

AVIC的微机电系统惯性导航项目(惯性导航项目微惯性导航系统)于2015年启动，该项目也由公司下属的汉中101负责。

2016年，汉中101与中国科学院半导体研究所联合成立“101-中国科学院半导体研究所导航传感器联合实验室”，专门从事MEMS惯性导航芯片的技术设计和制造工艺。

目前，海军炮弹射击试验已经成功完成。2017年开始新炮弹惯性导航项目，已经完成了几次射击。

在20~30 km范围内，炮弹落点达到战术级精度——瞄准固定目标，可以达到2-5命中，全部控制在半径50米以内。

如果不使用惯性导航产品，需要200发子弹才能命中，半径扩大到1.5公里。

实验结果也得到了军方的认可。

从技术细节的比较中，我们可以看到AVIC的电惯性导航服务的优势。

根据介绍，惯性导航最重要的两个部件是陀螺仪和加速度计。

一个感知方向，一个感知距离，这两条信息就定下来了，炮弹的落点也不会偏离太远。

陀螺仪方面，我们选择了以惯性导航为主的陈锡航空，和奈威科技做对比。

惯性导航服务细分，包括柔性捷联、光纤捷联、激光捷联和压电捷联。

不同惯性导航用陀螺仪对照表

辰溪航空空的收入基本来自军事业务，其中惯性导航产品占75%。

奈威科技是激光捷联方式的领先者，其激光惯性导航系统已经批量装备了某型战斗机。

微机电陀螺仪

相关的技术细节这里太难描述了。简而言之，微机电系统惯性导航是将多个传感器和处理器集成到一个独立的微系统中，降低了成本，更容易封装。

微机电系统惯性导航的概念是国外在2014年提出的。晨曦航空在惯性导航领域有自己的产品线。微机电系统惯性导航的研发起步较晚，奈威科技也更加注重自身强大的激光捷联惯性导航技术。

市场空是白色的，AVIC领先一步。

2015年，惯性导航项目启动，直接采用微机电系统微机械模式设计开发。目前测试进度是竞争对手中最快的，已经先完成了MEMS惯性导航瞄准实验。

惯性导航的另一个关键点是加速度计，它实际上是一个力传感器(F=ma)。

传感器可以将应力变化转化为电信号，获得载体加速度的大小和方向，进而计算速度和位移。

加速度计和应力计的原理是相似的，这又回到了传统的AVIC电测的强度。

上述温度自补偿应变片技术已应用于惯性导航模块——军用高精度温度补偿模块。(由于弹丸在整个飞行过程中温度变化较大，温度对应力测量的影响不容忽视，温度自补偿技术可以有效降低加速度计的误差。)

这么大的杀手锏，市场需求如何？

根据汉中101的M&A成交报告，汉中101是购房(军购)独家供应商，并于2014年达成预购谈判——年需求量5000多套，每套售价2.8万元。

但由于大规模生产比预期晚，累计需求已超过1万套。

考虑到中国近两年赶上军事科技的决心，将会更新大量战术导弹库存，预计未来MEMS惯性导航组件的市场需求将超过50亿。

应变仪业务是AVIC电气测量的基础盘，技术优势明显，占有市场份额，但业务趋于稳定，增长势头不足。

惯性导航等高端军事领域介于increment 空之间。

最早建立MEMS惯性导航，射击测试进度领先，有望弯道超车。