2024年低空經濟專題：飛行器大腦_飛控系統分析1飛行控制器概述：飛行器的“大腦”飛控技術：定義定義：飛控技術是指通過飛行控制系統（FlightControlSystem，簡稱FCS）對飛行器進行姿態控制、導航定位、任務規劃、飛行指令下發、數據處理等操作的技術。飛行控制系統是飛行器的“大腦”，負責接收傳感器數據、進行數據處理和算法運算，并輸出控制指令以控制飛行器的運動。飛控系統分類：可分為姿態控制系統、導航定位系統、任務規劃系統、飛行指令下發系統飛控系統可以分為姿態控制系統、導航定位系統、任務規劃系統、飛行指令下發系統等。姿態控制系統負責控制飛行器的姿態，包括滾轉、俯仰和偏航等。導航定位系統負責確定飛行器的位置和方向，通常采用GPS、慣性導航、視覺導航等技術。任務規劃系統可以根據任務需求，規劃飛行器的飛行路徑、高度、速度等參數。飛行指令下發系統：將飛行指令發送給執行機構，控制飛行器的運動。飛控系統：技術原理飛控技術的核心原理是通過多種傳感器（如陀螺儀、加速度計、磁力計、氣壓計等）實時獲取飛行器的姿態、速度、位置等信息，并將這些信息傳輸給飛行控制計算機。飛行控制計算機對這些數據進行處理和分析，通過預先編寫的飛行控制算法進行姿態控制和飛行控制，并輸出控制指令給執行機構（如電機、舵機等），以實現對飛行器的精確控制。飛控系統：上游組件飛控系統由多個上游組件構成。其中包括傳感器、執行器、舵機、電源系統、通信系統等，飛行數據由傳感器獲取后，通過控制器算法進行判斷輸出，再由執行器和舵機來執行飛行指令，以實現對飛行姿態的調整與控制。此外，通信系統、故障診斷系統、數據管理系統共同對飛控系統的正常運行提供輔助作用，保障了飛行器的正常運行。飛控系統成本：飛控計算機占比八成eVTOL飛控系統集成化程度更高。相較于傳統飛機，陀螺儀、氣壓計、溫度計等零部件均相對獨立于飛控系統，對于eVTOL飛控系統，基于高集成化的要求，相關系統將集成到飛控計算機里，因而飛控計算機為飛控系統的核心組成部分，實現飛控系統70%-80%的功能，價值約占飛控系統的20%-30%。以混合翼eVTOL飛行器飛控系統架構舉例，由飛控計算機，大氣數據慣性基準組件ADIRU和遠程控制電子單元REU等構成。系統工作原理為：1.飛行員操縱指令通過數據總線發送到3臺飛控計算機，2.飛控計算機接收傳感器的角速度、加速度和大氣數據等信號，3.飛控計算機對接收的信號進行校驗和信號表決后，用于控制律的計算，并將作動指令發送到REU，控制相對應的電機/舵機驅動旋翼/舵面運動。2飛控系統市場規模：航空器必需，市場穩健增長低空激勵政策密集發布中國政府將低空經濟定位為戰略性新興產業，并出臺了一系列政策來推動其發展。以無人機與通用航空作為關鍵核心的低空飛行產業，連同基礎設施建設以及專業服務，一同構建起了低空經濟完備的產業鏈條。這些政策在推動我國低空經濟闊步向前的同時，極大地促進了無人機和飛行器技術的推陳出新與廣泛應用，也為相關產業賦予了難能可貴的良好發展契機，為低空經濟的持續繁榮奠定了堅實基礎。市場規模規模逐步增長，飛控需求持續上升隨著全球經濟的復蘇和人們對高品質生活的追求，通用航空市場呈現出快速增長的態勢。且由于城鎮化與工業化全面進入人口時代，發展中國家對于飛機的需求急速上升。截至2023年12月，全球航空公司在役的飛機數量為28400架客機。據奧緯咨詢預測，2024年至2034年期間，全球商用飛機數量將以2.5%的復合年增長率（CAGR）增長，到2034年初將超過36400架。中國民航經過數十年發展，機隊規模已上升至世界第二大。截至2023年，我國擁有在役的民航飛機共有4324架，比上年底增加159架，其中包括客運飛機3955架和貨運飛機231架。從全球競爭格局看,美歐以軍用和工業級市場為主,中國則在消費級市場占據明顯優勢。俄烏戰爭中無人機的成功運用某種程度上改變了戰爭形態，標志著無人武器尤其是戰斗無人機正登上戰爭舞臺，并將成為未來戰場主角之一。據SIPRI，2023年全球軍用無人機規模達121.2億美元。同時，2023年全球民用無人機市場規模達339億美元，預計2025年市場規模390億美元，2030年將達到558億美元，8年復合增長率約7.8%。無人機產業服務范圍已經涵蓋農業、工業和服務業。民用無人機已在農林牧漁和娛樂航拍領域率先實現行業普及，無人機物流配送業務已延伸到城市商圈與社區，電動垂直起降機型的適航審定工作也正在穩步推進，無人機應用的前景被社會普遍看好。截至2023年底，國內現有實名登記的無人機126.7萬架，增長拐點向上。飛控系統：航空器應用廣泛，市場規模穩健增長全球民航市場飛行控制系統預計以8%的復合增速增長。航空業的快速發展、自動駕駛和飛行電子化趨勢以及無人機市場的快速增長等因素共同推動了全球飛控系統市場的持續增長。據航空產業網，2023年全球民航市場飛行控制系統的市場規模約為119.6億美元，預計到2030年將達到270億美元。同時，全球無人機市場飛控系統市場規模約為45億美元，預計到2030年將達到130億美元。飛控系統在國內無人機領域中具有重要應用。無人機在航拍、測量、農業、物流配送、建筑監測、安全監控等領域的應用需要高性能的飛控系統來支持。據航空產業網測算，2023年中國軍用無人機市場規模約為百億級，其中飛控系統市場規模約為36億元，預計到2030年將達到50億元以上；工業級無人機市場規模約為20億元量級，其中飛控系統市場規模約為4.49億元，預計到2030年將超過11億元。3飛控系統發展展望：海外技術封鎖，國產化需求迫切飛控在民航中的應用場景飛控系統廣泛應用于民用航空領域。各細分領域中應用場景較多，主要包括航空運輸、通用航空、無人機應用等領域，極大地提高了效率，并在現實中不斷擴展應用場景，為民用航空的發展提供了重要支撐。飛控系統在軍航中起著關鍵作用。在戰斗機與轟炸機上，它能根據飛行員指令精確調整飛機姿態、速度和飛行方向，在特殊情況時智能輔助，此外還能提示故障信息；與火控系統緊密配合，提高作戰精度與效能。在無人機上，可規劃飛行路徑、執行偵察打擊任務。在導彈上，能精準控制飛行并追蹤目標，提升命中概率。飛控系統的應用提升了軍事行動的安全性和準確性，增強了戰斗力。飛控系統升級需求輕量化需求：目前的電傳操縱系統主要應用于民航客機上，處于幾十噸級別，但eVTOL機型多為1-2噸的最大起飛重量，在整機重量、體積小的情況下，疊加旋翼類飛機的不穩定因素，對零部件體積和重量提出苛刻要求。經濟化需求：eVTOL在城市客運(UAM)、區域客運(RAM)、貨運、個人飛行器、緊急醫療服務等非長距離場景的應用。在追求高效率的同時，需要做到面向大眾市場的低成本。與民航客機動輒幾百萬美金的飛控系統預算不同，eVTOL的飛控系統提供商需要使得產品和服務匹配eVTOL的成本結構。適航需求：考慮到飛行安全和監管政策帶來的適航性挑戰是航空器能進入民用市場的先決條件，飛控系統需要滿足較高的可靠性要求。相關技術對華受限，自主可控需求高歐美飛行器技術長期對華限制出口。長期以來，美國以所謂的“國家安全”“技術保護”等借口，對中國在飛行器及相關領域實施了一系列出口限制和禁令。2020年，美國制定《出口管制條例》（Exportadministrationregulations,EAR），對美國向中國出口的各類航空器制造組件做出限制，如大型客機在機翼、機身段和安定面的生產過程中需要的零部件和碳纖維復合材料，均屬于嚴格管控的材料；以及飛機維修產業需要的工具、設備和零備件等，均落入《出口管制條例》類目。2022年，美國商務