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2017年中國聲納及聲納技術行業發展現狀分析及市場發展前景預測
2017/5/12 10:35:16 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:(一)聲納及聲納技術基本情況電磁波是空氣中傳播信息最重要的載體,例如,通信、廣播、電視、雷達等。但在水下,電磁波使用受限,因為海水是一種導電介質,向海洋空間輻射的電磁波被海水介質本身所屏蔽, 其絕大部分能量很快以渦流形式損耗, 而且波長(一)聲納及聲納技術基本情況
電磁波是空氣中傳播信息最重要的載體,例如,通信、廣播、電視、雷達等。但在水下,電磁波使用受限,因為海水是一種導電介質,向海洋空間輻射的電磁波被海水介質本身所屏蔽, 其絕大部分能量很快以渦流形式損耗, 而且波長越短,損失越大。光波本質上屬于更高頻率的電磁波, 被海水吸收損失的能量更為嚴重,而且光在水中的穿透能力有限。因此,它們在海水中均不能有效傳遞信息。實驗證明,在人們所熟知的各種輻射信號中,以聲波在海水中的傳播性能最佳。聲波在水中的傳播速度遠比在空氣中快得多,平均速度約為 1,500 米/秒(空氣中約為 340 米/秒)。聲波在水中傳播的衰減亦相對較小,在深海聲道中爆炸一個炸彈,在兩萬公里外亦可以收到信號,低頻的聲波甚至可以穿透海底幾千米的地層。因此,無論潛艇或者水面船只均利用此項技術的衍生系統,探測水下物體或作為導航依據。
、聲納概述
聲納是英文縮寫“SONAR”的音譯, 其中文全稱為: 聲音導航與測距(SoundNavigation And Ranging),是一種利用聲波在水下的傳播特性,通過電聲轉換和信息處理, 完成水下探測、 定位和通訊任務的電子設備, 是水聲學中應用最廣泛、最重要的一種裝置。
現代聲納的定義已經超出原有“聲音導航與測距”的范疇, 凡屬于對水中目標進行探測、定位、跟蹤、識別、導航、制導、通信、測速和對抗等方面的水聲設備均屬于軍用聲納范圍。軍用聲納是各國海軍進行水下監視使用的主要技術,是海軍所獨有的裝備之一,是作戰艦艇、潛艇和反潛飛機實施反潛、反水雷、水下警戒、觀測、偵察和通信的重要裝備。現在幾乎所有的艦艇均裝有不同形式的聲納,以適應水下作戰的需要。
除軍用領域之外,聲納亦可廣泛用于海洋資源勘探、水文測量、魚群探測、海底地貌勘測等民用探測領域。
簡單的聲納裝置及工作原理如下:
資料來源:公開數據整理
2、聲納的結構
聲納系統主要包括干端(水上部分)和濕端(水下部分)兩個組成部分。濕端主要由水聲換能器或換能器基陣組成,干端主要由信號源、發射設備、信號處理平臺、電源設備、顯控單元等構成。基陣由水聲換能器以一定幾何圖形排列組合而成,其外形通常為球形、柱形、平板形或線列行,有接收基陣、發射基陣或收發合一基陣之分。濕端系統還包括連接電纜、水下接線箱和增音機、與聲納基陣的傳動控制相配套的升降、回轉、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等裝置,以及聲納導流罩等其他輔助設備,干端系統一般有發射、接收、顯示和控制等分系統,其中信號處理平臺為信息數據處理運算中心。
換能器是聲納中的重要器件,它是聲能與其它形式的能如機械能、電能、磁能等相互轉換的裝置。它有兩個用途:一是在水下發射聲波,稱為“發射換能器”,相當于空氣中的揚聲器;二是在水下接收聲波,稱為“接收換能器”,相當于空氣中的傳聲器(俗稱“聽筒”)。換能器在實際使用時往往同時用于發射和接收聲波,專門用于接收的換能器又稱為“水聽器”。換能器的工作原理是利用某些材料在電場或磁場的作用下發生伸縮的壓電效應或磁致伸縮效應。 簡要聲納系統內部結構參考示意如下:
資料來源:公開數據整理
影響聲納工作性能的因素除聲納本身的技術狀況外,外界條件的影響很嚴重。比較直接的因素有傳播衰減、多路徑效應、混響干擾、海洋噪聲、自噪聲、目標反射特征或輻射噪聲強度等,它們大多與海洋環境因素有關。例如,聲波在傳播途中受海水介質不均勻分布和海面、 海底的影響和制約, 會產生折射、 散射、反射和干涉,會產生聲線彎曲、信號起伏和畸變,造成傳播途徑的改變,以及出現聲影區,嚴重影響聲納的作用距離和測量精度。現代聲納根據海區聲速——深度變化形成的傳播條件,可適當選擇基陣工作深度和俯仰角,利用聲波的不同傳播途徑(直達聲、海底反射聲、會聚區、深海聲道)來克服水聲傳播條件的不利影響,提高聲納探測距離。又如,運載平臺的自噪聲主要與航速有關,航速越大自噪聲越大,聲納作用距離就越近,反之則越遠;目標反射本領越大,被對方主動聲納發現的距離就越遠;目標輻射噪聲強度越大,被對方被動聲納發現的距離就越遠。
3、聲納的分類
聲納按其工作方式、裝備對象、安裝方式等分類方法可分為不同的聲納。按工作方式可分為主動聲納和被動聲納。 主動聲納是指通過聲納主動發射聲波“照射”目標,而后接收水中目標反射的回波時間,以及回波參數以測定目標的參數的聲納裝置。主動聲納大多數采用脈沖體制,也有采用連續波體制的。它由簡單的回聲探測儀器演變而來,它主動地發射聲波,然后接收回波進行計算,適用于探測冰山、暗礁、沉船、海深、魚群、水雷和關閉了發動機的隱蔽的潛艇;被動聲納是指通過聲納被動接收艦艇等水中目標產生的輻射噪聲和水聲設備發射的信號,以測定目標的方位和距離的聲納裝置。被動聲納由簡單的水聽器演變而來,它收聽目標發出的噪聲,判斷出目標的位置和某些特性,特別適用于不能發聲暴露自己而又要探測敵艦活動的潛艇。
聲納按裝備對象可分為水面艦艇聲納、潛艇聲納、航空聲納等。該種聲納的分類方式主要是按聲納裝載的對象不同作為區分依據,如根據艦艇、潛艇、飛機等不同的使用裝備予以區分。
聲納按安裝方式可分為艦殼聲納、拖曳聲納、吊放聲納等。艦殼聲納系安裝在艦艇首部的聲納;拖曳聲納系一個拖曳體將聲納基陣置于拖體內,通過拖纜拖曳在尾部對潛艇進行探測;吊放聲納系由反潛直升機攜帶,工作時直升機懸停在一定高度,將基陣放入水中進行探測,具有機動靈活、搜潛速度快等特點。
4、聲納技術的應用領域
聲納技術至今已有一百多年歷史,它是 1906 年由英國海軍的劉易斯•尼克森所發明。他發明的第一部聲納儀是一種被動式的聆聽裝置,主要用來偵測冰山。
這種技術到第一次世界大戰時被應用到戰場上,用來偵測潛藏在水底的潛水艇。近年來,隨著科學技術的高速發展,人類對覆蓋地球總面積 70%的海洋的認識逐漸深化, 海洋因其經濟上的巨大潛力和戰略上的重要地位越來越被人們所重視。人們利用聲波在水下可以相對容易地傳播及其在不同介質中傳播的性質不同,研制出了多種水下測量儀器、偵察工具和武器裝備,即各種“聲納”設備。聲納技術不僅在水下軍事通信、導航和反潛作戰中享有非常重要的地位,而且已經成為人類認識、開發和利用海洋的重要手段。
在軍事方面,聲納技術已成為各國海軍進行水下監視使用的主要技術,用于對水下目標進行探測、分類、定位和跟蹤,進行水聲通信和水下導航,實現水面艦艇、潛艇間相互通信和交流,保障艦艇、反潛飛機和反潛直升機的戰術機動和水中武器的使用。此外,聲納技術還可用于魚雷制導、水雷引信等方面。隨著現代聲納技術的發展和進步,新一代聲納具有更先進的探測性能和更遠的探測距離,一些高科技聲納還具有相當高的分辨率,能夠識別蛙人和可疑水下航體。在民用領域,聲納技術廣泛應用于魚群探測、海洋石油勘探、船舶導航、水下作業、水文測量和海底地質地貌的勘測等領域。
(二)行業上下游產業鏈情況
上游主要包括電子元器件、傳感器件、顯示部件、計算軟件等行業;下游主要為軍用艦艇、軍用反潛裝置、水下警戒等各種海軍水聲裝備。
上下游產業鏈如下:
資料來源:公開數據整理
1、上游行業與本行業的關聯及其對本行業的影響
上游行業的供應和價格波動對本行業的影響較小,主要體現為以下兩點:首先,上游行業基本屬于充分競爭性行業,其產能和供應變化對本行業發展的影響較小,本行業所需的大多數原材料及配件可以從國內得到充足供應。其次,上游電子元器件、傳感器件等價格直接影響本行業的成本,對本行業利潤產生一定影響,但影響較小,主要原因系軍工產品的定價主要結合公司成本,根據相關管理辦法定由軍方的審價機制最終確定,產品本身具有定制屬性,產品方案設計、生產工藝、技術水平等方面的要求較高,這些因素降低了原材料價格波動對產品價格的影響。
2、下游行業與本行業的關聯及影響
本行業與下游行業的發展密切相關, 下游行業的需求狀況直接影響到本行業的發展速度、發展格局。具體表現為,面對愈演愈烈的海洋權益糾紛和復雜微妙的國際關系背景,我國無疑將越來越重視海上力量的加強以維護我國的海洋權益,軍用艦艇升級換代、艦艇數量的迅速提升以及海岸反潛警戒、水下警戒裝備配備數量的提升等因素均將促進本行業產品的市場空間得到快速擴展;除此之外,隨著科學技術的迅速發展,為更好滿足海軍水聲裝備先進性、可靠性等市場需求,聲納領域產品在精度、性能等方面的要求亦不斷提高,這也促使本行業不斷加大技術研發投入,以更好滿足客戶的需求。
(三)行業競爭格局、市場化程度
軍民融合是我國的國家戰略,關乎國家安全和發展全局,既是興國之舉,亦是強軍之策。為吸收先進科技成果和先進生產力為國防建設服務,國家積極鼓勵民間資本進入軍工領域,充分發揮市場化分工協作的比較優勢。各大艦艇軍工集團及下屬單位主要負責聲納整機及相關系統的研制與生產, 民營企業更多專注于專業化的小型系統級產品、核心模塊和核心元器件的研發與生產,軍工集團與民營企業形成了有利的補充與良性互動關系。由于保密等因素存在,外資參與軍工領域的競爭較少,程度不深。
水聲裝備聲納領域進入壁壘較高,行業外潛在競爭對手較難進入,行業市場化程度較低,主要是因為:嚴格的科研生產許可審查條件和審查流程對新進入者形成了較高的資質壁壘;由于涉及技術領域的尖端性和廣泛性、產品定型程序的復雜性、對產品質量要求的嚴格性,行業對擬進入企業具有較高的技術壁壘;由于聲納技術的特殊性,國內專門從事水聲聲納研究的人才相對較少,高端人才匱乏,行業對擬進入企業具有較高的人才壁壘;軍工企業對配套商的選擇有一整套嚴格的認證程序,配套廠商通過其認證并進入其合格供應商名錄有一定的難度,形成了市場壁壘;軍品前期研發周期長、研發投入大、研發風險高,需要企業前期墊資較多,而營業收入較少,對新進入企業有較高的資金壁壘。
此外,整機廠主要根據客戶訂單生產,生產和銷售都具有很強的計劃性,各級配套商依據上級單位的計劃進行生產和銷售,同樣具有很強的計劃性,產品銷售價格受市場供求關系波動的影響較小,行業市場化程度不高。
(四)行業內主要企業情況及市場份額
鑒于聲學技術的專業性及應用領域的特殊性, 國內從事該方面技術研究并產業化應用的科研院所、企業數量相對較少。目前,我國聲納領域企業主要有中國船舶重工集團公司、中國船舶工業集團公司兩大集團公司及其下屬企事業單位。其中, 中國船舶重工集團公司第 715 研究所集水聲裝備應用基礎研究、型號研制、生產制造、試驗測試、綜合服務保障為一體,是目前國內規模最大、技術力量雄厚、設備先進、專業配套齊全的水聲裝備研發生產單位。
此外,在國內,從事聲納、水下及海洋探測相關產品研發、生產和銷售的企業還包括長沙湘計海盾科技有限公司、上海柏飛電子科技有限公司、上海海蘭勞雷海洋科技有限公司、北京神州普惠科技股份有限公司、江蘇中海達海洋信息技術有限公司等,從事聲納模擬仿真系統研發、生產和銷售的包括北京神州普惠科技股份有限公司、北京華如科技股份有限公司等。
中國科學院聲學研究所是我國專門從事聲學和信息處理技術研究的綜合性研究機構。經過多年的發展,中科院聲學所在新概念聲納技術、數字信號處理與寬帶網絡接入技術、信號處理專用芯片和平臺技術、聲學換能器與聲表面波器件等方面研究、研制和設計水平居國際先進或國內領先水平。由于軍工行業的特殊性,公司無法獲取主要生產企業的市場份額數據。
(五)進入本行業的主要障礙
1、資質壁壘
軍工產品因其應用領域的特殊性,并出于保密技術安全的考慮,對承制單位實行生產許可管理。參與軍品生產的企業必須獲得“軍工四證”,即武器裝備科研生產許可證、裝備承制單位注冊證書、武器裝備質量體系認證證書,并依據承擔的科研生產任務取得相應的保密資格。獲得上述資質需要經過嚴格的審查程序,申請過程漫長,對于進入軍品的民營企業具有極大的挑戰。業內參與產品研制的生產廠家主要是國內規模較大、實力雄厚的軍工型科研院所、軍工企業集團單位及少數具備軍品供應資質的民營企業。
只有在完成自身體系、制度建設的前提下,才有資格進行軍工資質的申請,而且資格認證本身的長周期及其先后順序的規定與要求增加了認證的難度。因此,新進入者難以在短期內進入市場,參與競爭。
2、技術壁壘
聲納技術系涉及物理學、機械工程、海洋工程、電子技術、計算機、計算機軟件等多學科、多專業領域的綜合性技術,而且更注重各類技術的綜合運用。軍用聲納是海軍所獨有的裝備之一,是作戰艦艇、潛艇和反潛飛機實施反潛、反水雷、水下警戒、觀測、偵察和通信的重要裝備,對技術的可靠性、先進性具有極高的要求。由于涉及技術領域的尖端性和廣泛性、產品定型程序的復雜性、對產品質量要求的嚴格性,行業對擬進入企業具有較高的技術壁壘。非軍工企業進入軍工行業,要對企業的生產設備、人員結構和管理方式進行相應的改進,同時,由于民用產品的技術指標和軍品標準的差異,極易出現產品不符合要求的現象,一旦按照軍品要求檢驗不合格,則企業將面臨極大的風險。
3、客戶及銷售壁壘
產業鏈的參與主體主要包括軍方、艦艇整體制造廠商、整體系統提供商、核心模塊供應商、元器件供應商等。作為軍方總裝系統供應商的企業直接面向軍方銷售, 作為配套供應商的企業需要面向下游各大軍工集團進行產品銷售。軍工行業產業鏈相互之間的業務層級明確,從上而下依次傳遞產品需求,從下至上依次交付合格產品。在我國現行國防工業體系下,各大軍工集團占有支配性地位且專注于各自領域, 艦艇整體制造廠商和系統級產品一般由軍工集團及下屬單位負責。軍工電子信息產品,尤其是應用于現代化武器作戰平臺上的核心電子信息組件和小型系統級產品,一般為定制化產品。鑒于武器裝備領域的特殊性,軍方對供應商執行嚴格的遴選和考核制度,只有進入軍方合格供應商名錄的企業才能向軍方提供產品,因此軍工行業具有客戶明確且高度集中的特點。
軍工行業資質、技術等壁壘較高,軍工產品一旦裝備部隊后,且基于整個裝備體系的安全性、穩定性、可靠性、保障性等考慮,軍工產品一般均由原研制、定型廠家保障后續生產供應。軍方用戶一般不會輕易更換該類產品,并在其后續的備件采購、產品升級和技術改進中對原有供應商存在一定的技術路徑依賴,因此該類產品的生產企業一般可在較長期間內保持優勢地位。因此,與客戶之間合作關系穩定,新進入者在短時期內難以獲得客戶認可并獲得訂單。
4、人才壁壘
水聲裝備聲納領域屬于技術密集型和知識密集型行業, 只有掌握了該領域中的核心技術并擁有持續研究開發能力的技術團隊,才能在該行業中處于有利地位。目前國內聲納領域高端人才主要集中于大型軍工企業集團、軍工科研院所、中科院聲學所等研究機構,其共同特點是數量較少、聘用成本較高、具有海軍水聲裝備生產資質的企業普遍對其核心技術人員具有較強的管控能力。 這使得新進入者在人才稀缺的情況下,無法在短期內突破研發領域中的技術難關,從而難以形成自身的技術或差異化優勢。
(六)行業市場前景
1、我國國防科技工業正處于補償式發展階段,未來發展前景廣闊
我國長期堅持以經濟建設為中心,國防投入相對有限,國防裝備的質量及性能均與西方軍事強國存在一定的差距,因此迫切需要發展現代化國防力量。隨著我國綜合國力的日益提升,已具備了大力發展國防工業的經濟基礎,我國的國防工業自本世紀開始進入補償式發展階段。在 2016 年中央和地方預算草案的報告中,國防支出預算為 9,543.54 億元,比 2015 年增長 7.6%; 2017 年國防預算比2016 年增長 7%,將首次超過一萬億元人民幣。國防支出預算增長帶動軍備數量質量升級。以“十三五”為起點,各種新型裝備的需求將會高速增長,未來 3-5年將帶動相關產業訂單跨越式增長。隨著我國武器裝備現代化建設、信息化建設進程的加快,未來我國國防預算在軍事裝備領域的開支預計將相應持續提升,也就意味著整個軍工產業的軍品銷售收入也將隨著國防預算保持相應增長。
我國2006-2017 年國防預算增長情況如下
資料來源:公開數據整理
盡管我國國防費用持續增加,但與西方國家的差距仍然很大, 2016 年我國國防費用占 GDP 比重約為 1.25%,西方大多數國家都超過 2%,美國和俄羅斯更是超過 3%。我國的國防費用與我國的綜合國力和國際地位不相匹配,無法滿足我國日益增長的國防需要,未來我國軍費還有較大的提升空間,軍費中用于信息化裝備采購的經費處于持續加大趨勢。目前,我國國防信息化建設正處于快速發展的關鍵時期,我國軍事電子設備將面臨大規模升級換代,我國的現代化國防工業仍然具有非常廣闊的增長空間。
2016 年各主要國家軍費占 GDP 的比例如下
資料來源:公開數據整理
2、新時期海軍地位凸顯,海軍現代化、信息化建設投入的持續增加,有利于行業的長遠發展
海洋關系著國家的長治久安和可持續發展。提高海洋資源開發能力,堅決維護國家海洋權益,建設海洋強國,已上升為國家重要發展戰略。建設海洋強國需要強大的海洋軍事力量支撐,我國已迎來海軍建設的高潮期。根據國家海洋強國戰略部署,海洋裝備制造是關系國民經濟、社會發展和國家安全的戰略性先導產業,屬于國家大力倡導發展的產業之一。 2015 年 5 月 26 日,中國政府發表《中國的軍事戰略》白皮書,海軍將“按照近海防御、遠海護衛的戰略要求,逐步實現近海防御型向近海防御與遠海護衛型結合轉變,構建合成、多能、高效的海上作戰力量體系,提高戰略威懾與反擊、海上機動作戰、海上聯合作戰、綜合防御作戰和綜合保障能力”。同時,深刻指出“必須突破重陸輕海的傳統思維,高度重視經略海洋、維護海權。建設與國家安全和發展利益相適應的現代海上軍事力量體系,維護國家主權和海洋權益,維護戰略通道和海外利益安全,參與海洋國際合作,為建設海洋強國提供戰略支撐”。
近年來,海上安全問題成為我國周邊安全形勢緊張的重要誘因,周邊國家與我國之間的海洋領土爭端、海上權益等問題日益突出, 各種矛盾和爭議層出不窮,中國深海戰略面臨的海上壓力將常態化。隨著“一帶一路”戰略的實施、周邊國家與我國圍繞東南沿海海洋島礁爭議的持續,我國海軍軍事戰略逐步轉型,對海軍建設的投入將持續大幅增加。近年來我國海軍核心裝備包括護衛艦、驅逐艦、核潛艇等各類艦艇的數量和質量都在快速提升,航母也開始列裝我國海軍,預計在未來較長一段時間內海軍建設仍將持續加大投入, 包括新建航母在內的各類海軍核心裝備,已有各類艦艇裝備的更新換代,高素質的新型海軍軍事人才訓練與培訓,都將有力地促進包括聲納裝備、聲納模擬仿真系統在內的艦艇配套產的發展,拓展水聲裝備行業的市場空間。
3、海洋經濟的到來,海洋探測行業有望迎來跨越式發展
進入 21 世紀,全球已經進入大規模高科技開發海洋的新時期,包括我國在內的許多國家都把海洋綜合利用列入國家發展戰略。 我國是一個擁有 300 萬平方公里海域、 6,500 多個島嶼和 32,000 多公里海岸線及島岸線的瀕海大國;也是一個擁有 15 米等深線以內 2.1 億畝淺海和灘涂、 有油氣開發前景的海域面積達 100多萬平方公里的海洋大國,海洋經濟在我國國民經濟中占有舉足輕重的地位。從海洋經濟總體運行情況來看,根據 2016 年國家海洋局發布的《2015 年中國海洋經濟統計公報》,我國海洋經濟保持平穩增長, 2015 年全國海洋生產總值 64,669億元,比上年增長 7.0%,連續 5 年穩健增長。 2014 年海洋生產總值占國內生產總值的 9.6%,其中海洋第一、第二、第三產業增加值占海洋生產總值的比重分別為 5.1%、 42.5%和 52.4%。
2011 年—2015 年全國海洋生產總值情況如下
資料來源:公開數據整理
在大力發展海洋經濟的進程中,海洋信息獲取的廣泛性、準確性、及時性及預見性變得尤為重要。 2014 年底,國家海洋局印發的《全國海洋觀測網規劃(2014-2020 年)》中指出:我國海洋觀測網的發展現狀已不適應國家海洋經濟發展新形勢的需求,并計劃到 2020 年,建成以國家基本觀測網為骨干、地方基本觀測網和其他行業專業觀測網為補充的海洋綜合觀測網絡, 覆蓋范圍由近岸向近海和中遠海拓展,由水面向水下和海底延伸,實現岸基觀測、離岸觀測、大洋和極地觀測的有機結合,初步形成海洋環境立體觀測能力。目前,海洋信息化建設提速及海洋監測綜合實力提升已成為我國參與世界海洋競爭、 加快實現海洋強國戰略目標的關鍵任務。
產品可廣泛應用于涵蓋海洋權益維護和安全保障、 海洋綜合管理、海洋生態與環境保護、海洋防災與氣候變化、海洋資源可持續利用和海洋觀測與信息服務等諸多領域,可以預見,未來海洋水聲探測行業發展前景廣闊,有望迎來跨越式發展。
(七)行業利潤水平的變動趨勢及變動原因
軍工產品的定價主要結合公司成本, 根據相關管理辦法規定由軍方的審價機制最終確定。由于海軍水聲裝備聲納領域相關產品具有較高的準入門檻, 進入該行業需要硬性的準入資質,同時,相關業務領域技術密集度高,后發企業難以在短時間內趕超。基于目前我國面臨的主要安全威脅,以及軍事實力的短板與軍費投入的重點支持,我國海軍核心裝備(包括航空母艦、新型驅逐艦、新型護衛艦、潛艇、無人水下航行器等)將獲得快速發展。因此,從中國當前國防的發展局勢來看,中國未來幾年的海軍國防開支存在較大的增長空間, 這些需求將有效提高軍用聲納領域相關產品的市場空間, 從而使得該細分市場供給和需求關系在一定時期內將保持穩定,相應的產品利潤水平也將保持相對穩定。
(八)影響行業發展的有利因素和不利因素
1、影響行業發展的有利因素
(1)聲納技術應用領域持續拓寬,行業發展空間廣闊
聲納技術在軍事應用方面,是海軍進行水下監視使用的主要技術,用于對水下目標進行探測、分類、定位和跟蹤,進行水下通信和導航,保障艦艇、反潛飛機和反潛直升機的戰術機動和水中武器的使用。在民用領域,主要包括海洋聲學環境調查、海洋資源勘探、海洋地形地貌測繪等。隨著海洋高新技術的介入和裝備的不斷升級,水下地形聲學探測技術獲得迅速發展,現已成為世界各海洋國家在海洋測繪方面的重要研究領域之一,聲納技術已成為海底石油勘探的主要技術。此外,現代聲納技術可以用來檢測和記錄洋流的流動速度及方向,用于海洋漁業,如聲納探魚儀可用于發現魚群的動向、魚群所在地點、范圍等,以大大提高捕魚的產量和效率,助漁聲納設備可用于計數、誘魚、捕魚、或者跟蹤尾隨某條魚等。海水養殖場可利用聲學屏障防止鯊魚的入侵, 以及阻止龍蝦魚類的外逃。
(2)我國海軍軍事現代化進程為行業發展提供了良好的市場機遇
現代戰爭已由機械化戰爭逐漸演變為信息化戰爭, 即敵我雙方在信息領域中爭奪信息控制權的戰爭。信息化戰爭主要的作戰對象不再是人,而是敵方的各種信息系統以及與之有關的各項設施的信息。信息化戰爭的主要任務演變為獲取、管理、使用和控制各種信息,同時防止敵方獲取和有效使用各種信息。先進的軍工電子設備能夠成功完成上述任務, 其中先進的信號處理平臺系統提升了海軍精確獲取信息和使用信息的能力,聲納模擬仿真系統在軍事訓練中廣泛應用,有助于提升海軍的實戰能力。目前,通過更新升級電子設備來提升戰斗力已成為武器裝備發展的重要趨勢。
(3)軍民融合上升為國家戰略,為民營企業進入國防科技工業領域創造了有利條件
現代科技的發展日新月異, 為吸收先進科技成果和先進生產力為國防建設服務,推動軍民融合深度發展,引導優勢民營企業參與武器裝備科研生產和維修,自 2005 年《關于鼓勵支持和引導個體私營等非公有制經濟發展的若干意見》出臺以來,國務院、國防科工局、原總裝備部及相關部門相繼出臺一系列政策,鼓勵和引導非公有資本進入國防科技工業建設領域。 鼓勵非公有制企業參與軍民兩用高技術開發及其產業化,以充分發揮市場化分工協作的比較優勢,形成軍工集團與民營企業之間有利的補充與良性互動關系,有效推動國防科技工業健康、快速的發展。 2015 年 3 月“兩會”期間,習近平主席在出席解放軍代表團全體會議時明確強調:“把軍民融合發展上升為國家戰略,開創強軍新局面,加快形成全要素、多領域、高效益的軍民融合深度發展格局”。《經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》指出,要“改革國防科研生產和武器裝備采購體制機制,加快軍工體系開放競爭和科技成果轉化, 引導優勢民營企業進入軍品科研生產和維修領域”,“在海洋、太空、網絡空間等領域推出一批重大項目和舉措”,“加強國防邊海防基礎設施建設”。 2016 年 2 月 28 日,國防科工局頒布的《2016 年國防科工局軍民融合專項行動計劃》指出,要“優化軍工結構,深化‘民參軍’”,“推動擴大軍工外部協作。 2016 年 3 月 25 日,中央政治局審議通過了《關于經濟建設和國防建設融合發展的意見》,要求把軍民融合的理念和要求貫穿經濟建設和國防建設全過程,加快形成全要素、多領域、高效益的軍民深度融合發展格局。
(4)行業為國家鼓勵發展的戰略性新興產業,有利于行業長遠發展
我國《產業結構調整指導目錄(2011 年本)》中,將“海洋觀測、探測、監測技術系統及儀器設備”、“水下潛器、機器人及探測觀測設備”列為國家鼓勵發展的產業。《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南(2011 年度)》,產品涉及“海洋”產業中的“海洋監測技術與裝備”、“信息”產業中的“軟件及應用系統”、“新型元器件”和“計算機及外部設備”等,行業屬于國家鼓勵發展的高技術產業和戰略性新興產業。
2、影響行業發展的不利因素
(1)核心技術需要依靠自主發展
基于聲納技術在水聲裝備領域的重要價值, 歐美西方國家在高性能軍用聲納產品方面對我國實施嚴格的技術封鎖及禁運措施。我國水聲技術研究起步較晚,面對與西方發達國家存在的客觀差距, 聲納技術與產品的發展主要依賴于自主研發及生產實踐。此外,我國部分核心元器件、高端芯片的研發和生產,目前使用上仍然依靠進口,軍用級核心元器件、高端芯片普遍受技術封鎖的限制,國內軍工企業往往通過進口商用級產品經采取降額、加固、冗余等措施后用于軍用,商用級產品在性能匹配度方面與軍用級產品存在較大差異, 進口核心芯片的供應保障受制于人, 技術封鎖和產品禁運對我國軍工領域相關行業的研發和技術進步造成了較大影響。
(2)高端復合專業技術人才相對缺乏
隨著我國國力的不斷增強和對海洋權益的日益重視, 水聲行業進入蓬勃發展期,水聲信號處理成為新興的高新技術產業,聲納領域相關產品的研發需要對微電子、聲學、電子工程、測繪、計算機、軟件等領域有深入研究的高級復合型人才。由于歐美發達國家在聲納技術方面經費投入較大, 人才培養及研究起步較早,技術及產品優勢明顯,歐美軍事強國在聲納技術領域占據強勢地位。我國水聲研究起步較晚,受相關學科技術水平和產業化程度的制約,國內水聲技術領域的高端綜合型技術人才相對匱乏,給國內相關單位和企業的人才集聚和培養造成壓力。因此,專業人才缺乏是制約我國聲納領域發展的不利因素。
(3)研發投入大,研發周期長
聲納領域相關產品應用于各項尖端武器裝備,技術水平要求高,且前期研制具有研發周期長、研發投入高、研發風險大等特點。對于軍工企業來說,一方面為推動研發進展, 實現技術突破, 需要組建涉及多個細分領域的高水平研發團隊,相應配置研發資源;另一方面由于研發成功之后的定型周期較長,也存在不確定性,企業可能面臨較長時期內無法盈利的風險,需要企業投入大量資金保證研發的順利進行和企業的正常運轉。
(九)行業技術水平及技術特點
1、聲納技術需要具備豐富的試驗數據儲備, 國內技術水平尚有較大發展空間
聲納技術作為一項非常復雜的技術,系一門實驗學科,需要積累豐富的湖試、海試等實驗數據方能從事該領域的產品研發和設計。與國外聲納技術相比,國內在聲納領域的研究起步較晚,基礎相對薄弱,多種新型聲納技術尚處于空白階段,未來具有較大的發展空間。海洋是一個非常復雜的介質,且聲納裝置需要長時間在水下作業,同時聲納在一定的氣象或溫度變化條件下,工作有效性可能發生變化,具有冬天效應、午后效應現象,因此聲納技術的發展具有高度的復雜性,未來聲納技術的發展將更加精細化。
2、具有系列化、模塊化、標準化、高可靠性和可維修性等特點
現代聲納裝備,無論是換能器基陣、還是信號處理平臺及顯控臺,都趨向采用標準化的功能模塊式結構。這種結構具有擴展性好、互換性強、可靠性強、便于維修等優點,有利于縮短聲納裝備整機的研制周期、減少研發經費。在裝備應用的軟件系統上,一般采用系列化、 標準化的嵌入式軟件系統,該種系統常常具有兼容性、開放性,便于進一步開發和升級。
3、與計算機信息技術發展緊密結合,具有智能化特點
隨著計算機信息技術的發展,利用計算機信息技術對聲納信號進行處理,大大提高了聲納技術的利用范圍。用計算機進行聲納波束形成、信號處理、目標跟蹤與識別、系統控制、監測、故障檢測等,可大大提高聲納的性能。 21 世紀的聲納技術采用更精確的模型數據分析海洋聲學環境的基本物理特征,將海洋聲學、電子學、計算機學、材料學和通信理論等領域的研究及最新成果有效結合,使聲納技術向高級和智能化方向發展。
4、繼續向低頻、大功率、大基陣方向發展
鑒于聲波在海水中的傳播特性以及低頻大功率與基陣的關系, 開發大孔徑低頻聲納技術是解決遠程探潛、進行有效反潛的前提。聲納無論被動工作方式,還是主動工作方式,均向低頻方向發展,聲納被動工作方式的頻率下限已由 lKHz左右向下擴展到了 10Hz 甚至更低。因此,矢量水聽器及其陣列技術具有巨大的市場空間,通過增大聲納基陣孔徑可有效提高作用距離,通過增大功率,能獲取更準確的信息,達到最優的探測效果,實現更遠的作用距離和更高的探測能力,精準地對目標進行識別。
5、進一步向系統化、一體化、綜合化發展
艦艇聲納系統將由單項功能的單部聲納逐步發展為由多部聲納組成的收發分置、多基地、多傳感器,以通用信號處理平臺為核心并基于網絡互聯一體化的聲納系統,實現了多功能綜合控制、綜合管理、集中處理、集中顯示。系統各種聲基陣配置齊全,功能各異。典型如核潛艇均配置了艏端陣、舷側陣、拖曳線列陣、高頻探雷避碰陣、偵察陣、通信陣以及其它輔助聲基陣,特別是美國核潛艇為兼顧高低航速聲納性能,還配備了直徑粗細不同的兩條拖曳線列陣;聲基陣陣元數據通過網絡傳輸到信號處理平臺,實現了多陣數據共用、一陣數據多用,由各信號處理軟件模塊,按照警戒、跟蹤、偵察、識別、通信、導航、水雷探測等功能要求,進行綜合信號處理,最終由系統多功能綜合顯控臺完成信息顯示和系統控制水面艦艇裝備的聲納系統,一般由艦殼主動聲納、主被動/多功能拖曳線陣列聲納、艦載直升機吊放聲納和通用信號處理平臺、系統綜合顯控臺等構成,其系統體系架構、功能配置、實現手段與前述核潛艇聲納系統基本相同。
6、技術具有復雜性,在水下長時間作業需要具備持續穩定和高可靠性
軍用聲納領域產品所涉及的技術、學科范圍廣泛,涉及物理學、機械工程、海洋工程、電子技術、計算機、軟件等多學科、多專業領域的綜合性技術,而且更注重各類技術的綜合運用。如信號處理平臺的技術主要涉及集成電路及系統設計、軟硬件開發、算法、結構設計等,聲納模擬仿真系統技術涵蓋微電子、聲學、電子工程、測繪、計算機、軟件等眾多專業領域。產品從開始研發到生產交付以及后續運維服務,均需要對上述領域有深入研究的復合型專業技術人才,經過長期的技術沉淀和反復實驗、檢驗,才能達到水聲裝備的技術和性能要求。作為軍用水聲裝備,需要長時間在水下作業,其使用環境往往較為惡劣,對環境的適應性要求很高,需要經受高低溫、振動、運輸、濕熱、鹽霧、霉菌、電磁干擾等極端環境的考驗,由于裝備一旦出現問題將造成無法彌補的損失甚至付出生命的代價,因此海軍裝備對產品質量、技術性能具有高可靠性的要求。
(十)行業的經營模式
1、生產模式
國家對軍工行業的科研、生產采取嚴格的許可制度,根據國務院和中央軍委聯合發布的《武器裝備科研生產許可管理條例》,未取得武器裝備科研生產許可,不得從事許可目錄所列的武器裝備科研生產活動, 取得武器裝備科研生產許可的單位,應當在許可范圍內從事武器裝備科研生產活動。此外,武器裝備的生產企業還需要納入《裝備承制單位目錄》,取得中央軍委裝備發展部核發的《裝備承制單位注冊證書》。產品的生產必須按照嚴格的武器裝備質量體系標準進行,由駐廠軍代表監督檢查。
2、銷售模式
軍用產品的銷售采用合格供應商制度, 一般情況下只有取得裝備承制單位資格或通過該資格審查的企業可以銷售相關軍用產品。 根據軍方現行的軍品采購體制,核心模塊供應商的產品一旦定型就成為該武器裝備不可或缺的組成部分,后續同類型武器裝備一般將繼續采用該供應商生產的產品。
3、采購模式
為軍品生產企業提供原材料及零部件的供應商需通過廠方按照武器裝備質量體系標準實施資格審查,并由駐廠軍代表審核備案后,方可列入廠方的《合格供方名錄》。軍品生產企業采購物料時必須在本企業的《合格供方名錄》中選擇供應商。
4、質量監督與保密管理
國防科工局和中央軍委裝備發展部聯合組織對承擔武器裝備研制、生產、維修任務單位的質量管理體系實施認證。 通過武器裝備質量體系認證的單位方可承擔軍工產品的研制、生產任務。此外,軍方通過向生產企業派駐軍代表的方式對產品質量進行實時監督控制。
國家保密局會同國防科工局、 中央軍委裝備發展部等部門組成國防武器裝備科研生產單位保密資格審查認證委員會, 對涉及國家安全的軍品生產企業實施認證。軍品生產企業必須獲得相應等級的保密資質,建立嚴密的保密體系,方可承擔武器裝備科研生產任務。5、行業的盈利模式
目前,行業的企業盈利模式主要包括兩種:一種是主要通過研發、生產并銷售軟硬件產品獲得一次性銷售收入; 一種是主要通過產品技術開發升級、維護或功能擴展、更新換代,或者針對客戶的需求,對設備的用戶提供后續及配套服務,獲得工程及技術服務收入。
(十一)行業的周期性、區域性及季節性特征
軍用聲納領域相關產品受宏觀經濟波動等因素影響較小, 行業不具有明顯的周期性特征,其發展主要與國防建設需求相適應,目前行業正處于快速增長期。本世紀以來我國國防建設進入補償式發展期,國防經費保持較快增長,相關投入也相應增加,但仍與西方軍事強國軍費開支差異巨大。海軍作為獨立軍種,基于國家對海洋戰略、海洋安全的重視,預計在未來較長一段時間內,我國國防建設尤其是海軍軍費投入仍將會保持合理的投入規模,軍用聲納需求將持續增長。軍方是軍用聲納領域相關產品的最終消費者,而該領域的研發生產不受地域、氣候等因素影響,因此本行業生產、銷售均不具有區域性特點。
由于軍方采購的訂單金額和發生時間沒有明顯的規律, 軍用聲納領域一般不具備季節性特征。但由于軍費支出第四季度相對較多,且基于通常慣例,客戶一般于第四季度進行驗收,因此軍用聲納領域通常第四季度收款較多。
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