行业研究丨深度报告丨航天航空与国防水下攻防：体系聚能筑长城，无人潜航打胜仗请阅读最后评级说明和重要声明长江证券报告要点本篇报告对水下攻防赛道研究的增量贡献在于，首次从“需求牵引规划、规划主导资源配置”的底层逻辑出发，基于预警侦测(ISR)、反水雷(MCM)和反潜战(ASW)三大作战需求定量测算了未来十年美军UUV市场空间，或可映射国内UUV建设需求。其次，报告对UUW构成进行拆解，甄选UUV建设核心受益环节，其中海洋金属钛合金物化性能优异将成为UUV结构主要选材，导航与声呐系统是UUV实现态势感知和互联互通的关键任务载荷，相关配套企业景气有望受型号研制周期牵引提升，重点标的包括西部材料、中国海防。分析师及联系人王贺嘉赵智勇王清SAC:S0490520110004SAC:S0490517110001SAC:S0490524050001SFC:BRP550杨继虎张晨晨张飞李麟君请阅读最后评级说明和重要声明2138长江证券2024-0611水下攻防：行业研究|深度报告体系聚能筑长城，无人潜航打胜仗投资评级看好丨维持水下攻防体系建设迫在眉睫，UUV领航无人化新质装备发展大国博弈时代实现制海权，尤其是掌控水下战场的重要性日益凸显，复盘20世纪以来美军军费历史，美国海军军费投入占比在美苏、美中博弈时期均显著提升。水下战场具有结构多维、%空间广阔、态势感知难度大等特点，因此水下攻防更加突出体系化、综合化作战，对装备性能要求更高。UUW是一种可长时间在水下工作的新型无人智能化装备，其种类丰富、功能多样，可满足不同作战场景的需求，同时可基于水面舰艇、潜艇等多种平台布放回收，实现灵活机动部署。相比传统有人水下装备，UUN具有隐蔽性强、费效比高、可支持分布式作战的性能优势，正逐步发展为当前水下新质非对称作战力量。美军UUV进入实战应用阶段，我国UUV基础坚实奋起直追相关研究美军是世界上最早开始建设水下攻防体系的国家，目前已形成完整装备体系，实力全球领先。在建设过程中，美国海军高度重视UUV发展，已发布多版规划文件并成立专项办公室。目前美军UUV已进入成建制实战运用阶段，由分队级扩编至中队级且将建设水下无人舰队。从具·《激浊场清，周观军工第59期模块电源：十年前体产品来看，美军已形成较为完善的UUV谱系，以中小型UUV产品发展最为成熟。目前美国的连接冠，反转与集中可期》2024-03-24主要军工龙头均已布局UUV,代表性产品包括亨廷顿·英格尔斯工业的REMUS系列及通用动力的Bluefin系列。我国UUV发展基础良好，中科院沈自所、哈尔滨工程大学、中国船舶集重点个股年报点评》2024-03-18团等均已推出多款UUV,技术达到世界先进水平。基于三大需求测算未来十年美军UUV市场空间超五百亿美元“需求牵引规划、规划主导资源配置”是国防经费使用的重要准则，根据这一原则我们从需求视角对美军UUV市场空间进行定量分析。在美海军发布的历次UUW规划文件中，UUV任务优先级会随时间推移不断发生变化，但主要任务始终包括预警侦测(ISR)、反水雷(MCM)和反潜战(ASW):美军海底监测系统引入UUW节点实现低成本效能倍增，借助UUV实现安全高效反水雷、发展超大型UUV以进行无人反潜。因此，我们基于美军UUV执行这三大任务的典型配置及场景对其市场空间进行测算，得出未来十年仅考虑该三大作战任务需求下，美海军共需各类UUV共3057台，市场空间达531亿美元。UUV研发生产为系统化工程，型号研制周期牵引产业链弹性UUV研制与生产是一种技术密集性高、系统性强的工程，涉及多个环节紧密分工协同。结构材料方面，恶劣的使用环境使得UUV对材料性能要求较高，钛合金具有轻质高强、耐腐蚀、无磁性等优良物化性质，是UUV结构主要选材，广泛用于大尺寸、深潜UUV的承载框架和耐压壳体，钛短缺已成为当前美军LUUV生产核心瓶颈。电子系统方面，UUW通常搭载导航仪、声呐等多种特殊电子设备以实现战场态势感知和互联互通，其中UUN导航多采用以惯导为核心的组合导航方式，MEMS惯导在小型低成本UUV中应用逐步推广；UUV声呐种类多样可满足不同作战需求，单台UUV通常配备多种声呐。-6风险提示1、科研型号研制进度不及预期的风险：2、订单下达节奏导致收入波动的风险：更多研报请访问3、核心环节存在瓶颈导致产品交付不及时的风险。长江研究小程序请阅读最后评级说明和重要声明行业研究丨深度报告目录水下攻防体系建设迫在眉睫，UUV领航无人化新质装备发展.7大国博弈时代水下攻防重要性凸显，体系综合化发展卫守水下国门安全7UUV作为水下无人智能化作战装备，品类多样应用广泛可实现灵活部署.8UUV易隐蔽费效比高支持分布作战，逐步升级为水下新质非对称战斗力.…美军UUW进入实战应用阶段，我国UUV基础坚实奋起直追.….12美军水下攻防体系先发建设实力领先，UUV统筹发展已成建制实战运用12美军UUV谱系完善中小型较为成熟，重点军工龙头均已推出系列化产品.13我国UUV产学研用一体化融合发展，已形成多款装备技术跻身世界前列.16基于三大需求测算未来十年美军UUV市场空间超五百亿美元17预警侦测(ISR):美军海底监测系统引入UU节点实现低成本效能倍增.18反水雷(MCM):美军迅速拓展UUV反水雷实战应用实现安全效率双升……….21反潜战(ASW):超大型UUV是未来无人反潜核心，美军建设稳步推进…UUV研发生产为系统化工程，型号研制周期牵引产业链弹性UUV组成复杂技术密集度高，研发与生产涉及产业链上下游的多个环节….28海洋金属钛合金物化性能优异，有望成为大尺寸深潜UUV核心结构选材.30导航及声呐等电子系统是UUV实现态势感知与互联互通的关键任务载荷…32.36图表目录图1：美国海军历史军费投入复盘……7图2：水下声波传播损失与距离和频率的关系……8图3：温变跃层(Thermocline)可能会导致声纳探测出现盲区8图4：水下攻防体系作战示意图…图5：水下攻防体系的装备与基础设施组成.…………8图6：UUV的几种典型外形…9图7：ASTM给出的UUV自主性等级划分标准9图8：ROV工作过程中需要连接电缆.…图9：AUV能够脱离电缆自主工作9图10：不同海军武器声源级噪声对比….11图11：深度对于潜艇螺旋桨空化噪声的影响.11图12：美军主要舰艇单价情况…………11图13：相比有人装备，UUV执行作战任务可以节省大量成本…图14：UUV与其他水上水下装备协同作战.…12图15：UUV的一种集群编队模式(CADRE概念图)图16：美海军水下侦察预警系统组成示意图……12图17：美海军水下指挥控制系统整体框架示意图…12图18：近年来美海军发布多份无人系统发展规划文件.…请阅读最后评级说明和重要声明4138行业研究丨深度报告图19：PE0USC下设多个涉及UUV的项目办公室…13图20：无人水下中队(UUVRON-1)的组织架构.13图21：UUVRON-1成立以来在各大战区的主要动作.13图22：美军已经形成较为完整的UUV产品谱系…………14图23：美国主要军工企业小、中、大型UUV产品15图24：波音ECHO VOYAGER XLUUV主要性能参数.…15图25：中科院沈阳自动化研究所研制的系列水下航行器.…16图26：HSU001型AUV亮相2019年国庆阅兵…图27：哈尔滨工程大学研制的悟空"号全海深AUV16图28：中船710所开发的海神6000UUV亮相中国航展….17图29：中船705所开发的超大型UUV亮相2023年阿布扎比防务展17图30：美军规划的UUV九大作战任务需求18图31：S0SUS系统组成及运行示意图.19图32：美海军UUV执行情报、侦察和检测(ISR)任务的概念图……19图33：水下持续监视网系统组成及运行示意图图34：美国电船公司开发的潜艇干甲板掩蔽舱(DDS)布放UUV方案.19图35：分布式敏捷反潜系统组成及运行示意图…20图36：2013年，DARPA完成DASH系统测试.图37：美国拥有超过1200万平方公里的经济海域总面积.21图38：水雷是各型水面与水下装备的主要威胁来源…图39：美海军UUV执行反水雷(MCM)任务的概念图.21图40：美国海军现役“复仇者级"猎雷舰上的反水雷装备…图41：美国海军现役MH53E直升机的反水雷装备.……图42：美国海军E0D部队组织架构（截至2013年）图43：LCS反水雷任务包由UUV等无人化装备组成.23图44：Knifefish UUV是LCS反水雷任务包的核心组成部分..23图45：美军计划在2026年之前采购15艘用于反水雷的濒海战斗舰(LCS)23图46：ExMCM依托MK18UUV实现水雷搜寻、识别和定位.24图47：ExMCM中MK18M0d1和Mod2UUV任务各有侧重….24图48：美海军MDSU士兵在充气艇上部署MKM0d2UUV….24图49：美军计划到2024年共部署16个ExMCM连队.24图50：相比传统反潜战模式，以无人系统进行反潜战可大幅节省成本图51：美海军UUV执行反潜(ASW)任务的概念图.25图52：传统反潜战装备采购与维护成本较为高昂.….25图53：LUUV是基于无人系统新型反潜作战模式的核心….26图54：美军"虎鲸"XLUUV项目及研制生产进度规划…图55：美国海军已启动超大型UUW的采购…27图56：2023年12月，波音向美国海军交付首艘XLUUV图57：部署在关岛基地的"虎鲸"UUV可覆盖中国领海…图58：世界主要国家潜艇数量（截至2022年）图59：UUV产业链相关上市公司梳理…28图60：UUV的典型框架结构…29请阅读最后评级说明和重要声明行业研究丨深度报告图61：UUV的材料性能需求…图62：以REMUS100为例，UUV可搭载多种特殊电子设备……….29图63：代表材料的物理与力学特性对比30图64：磁探潜的三种运用方式.30图65：海洋环境条件随深度的变化示意图….30图66：三种合金的耐海水冲刷腐蚀速率图67：UUV不同部位材料性能需求及主要选材.31图68：Tug ROV的重量分布.31图69：UPER MAN UUV的重量分布..图70：潜航器下潜深度越大、直径越大，壳体的厚度越大…32图71：电池、合格焊工和钛的短缺是美军XLUU/生产核心瓶颈.…….32图72：UUV导航定位技术分类概况.32图73：水下组合导航原理图.32图74：市场上主要陀螺仪的应用时间及组件数（件）…33图75：不同陀螺仪的精度对比……a...................图76：无人潜航器声纳组成….34图77：主动声纳工作原理示意图……34图78：几种典型UUV的声纳分布.….35表1：UUV按照尺寸大小的分类及其对应作战任务.…9表2：不同UUV布放回收方式工作原理及优缺点对比…10表3：基于三大作战任务对于美军UUV市场空间的测算…18表4：未来十年美国海军各型潜艇建造规划（单位：艘）19表5：不同UUW导航技术对比32表6：UUW主要探测声纳种类对比……34请阅读最后评级说明和重要声明6138长江证券行业研究丨深度报告水下攻防体系建设迫在眉睫，UUV领航无人化新质装备发展大国博弈时代水下攻防重要性凸显，体系综合化发展卫守水下国门安全大国博奔制海置妥性凸显，“置回制海”战略章引美国海军军费占比回升，水下装备为核心布局点。复盘美国海军历史军费投入，两次大战期间，“海权论”影响下海军一直是美国军费支出的绝对核心；二战后至冷战初期，美军转向均衡发展、优先空军与核力量，海军军费占比大幅下降；1970s,苏联海军堰起及美海军大量老旧舰艇接近退役，美军重新强调“全面制海权”，提出“600镀舰艇计划"，加大海军投入力度；苏联解体后至2010s,美国海军提出“由海向陆”战略，海军军费占比下降；2010s以来，随着中国海军现代化加快及俄罗斯海军复苏，美军提出要“重返制海”，海军军费占比逐年回升，尤其是潜艇等水下装备投入显著增大。图1：美国海军历史军费投入复盘300090%两次世界大战期问：冷战期问：平稳期：80%250070%1940年，洋海军法A2/AD2000传统(From the70%Sea)军大量老50%1500100030%50010%%资料来源：DoD,US NAVY,长江证券研究所相比陆地和空中战场，水下战场具有结构多维、空间广阔、态势感知难度大等特点，对装备性能提出更高要求。结构多维：水下战场是指海平面以下的水体和海底空间，但是由于反潜飞机和反潜水面舰艇的存在，海面及海面以上空间也是实施水下作战的重要空间。空间广闸：水下战场由于水体的连通性可以延伸到广阔的公海水域，因此，水下战场空间更为广阔。态势感知难度大：由于电磁波在水中衰减严重，水下装备主要采用声波进行探测和通信，但声波频率低、工作带宽有限、传播时延大，同时容易受海洋环境和噪声的影响，使得基于声波的水下战场态势感知难度较大·请阅读最后评级说明和重要声明7138行业研究丨深度报告图2：水下声波传播损失与距离和频率的关系图3：温变跃层(Themocline)可能会导致声纳探测出现盲区450400400.50300300250Thermocline100SHADOW ZONE5015020/kHz1105距离/km资料来源：贾宁等《水声通信技术综述》，长江证券研究所资料来源：TOP WAR,长江证券研究所水下攻防奥出体系化、综合化作战，将多种武器装备通过信息网络有机融合实现多量作战功能任务，UUV是关键。作为现代综合海战的范例，水下攻防体系是指跨域作战单元按照统一部署，综合运用探测、指控、打击、保障等作战要素，形成执行水下攻防作战任务的有机整体。UUV在水下攻防体系中起关键作用，水下攻防体系作战功能主要包括攻击、防守、机动、侦察、指控、传感、投送、通信及保障等，其中，攻击、防守、机动、投放等功能主要由无人潜航器(UUW)等无人装备及其协同作战的潜艇实现，传感功能由水下监听网络、UUV等实现，保障、通信功能主要由水下基础设施实现，指控功能主要由潜艇平台实现。图4：水下攻防体系作战示意图图5：水下攻防体系的装备与基础设施组成资料来源：司广宇等《水下立体攻防体系构建技术)，长江证券研究所资料来源：谢伟等《水下攻防对抗体系及其未来发展》，长江证券研究所UUV作为水下无人智能化作战装备，品类多样应用广泛可实现灵活部署UUV是一种可长时间在水下工作的无人智能化装备，奥出特点为具有较强的自主性。UUV是一种能长期在水下自主航行，并通过搭载多种载荷执行特定任务的无人智能化装置，通常由能源、自主控制、导航、通信及任务载荷等系统组成，外形一般为鱼雷形、扁平形、橄榄球形等。相比于其他水下装备，UUW最大的特征是自主性，自主性是指“自身具有的探测、感知、分析、通信、规划、决策和行动的能力，以实现授权用户为其指派的目标”。ASTM给出了UUV的LOA定义，用3个判据来确定系统自主能力：1)态势感知；2)决策、规划与控制；3)外部交互，请阅读最后评级说明和重要声明行业研究丨深度报告图6：UUW的几种典型外形图7：ASTM给出的UUW自主性等级划分标准外空资料来源：王童豪等《无人水下航行器的发展现状与关键技术)，长江证券研究所资料来源：钱东等《军用UUV发展方向与趋势（下一美军用无人系统发展规划分析解浃》，长江证券研究所UUV种类丰害、功能多样，可以执行多种作战任务，满足不同作战场录的需求。按照自主性划分，UUW可以分为遥控潜航器(ROV)和自主式水下潜器(AUW),其中AUN活动不受电缆限制，隐蔽性好，是主要发展方向；按照尺寸划分，根据美国海军《2025年UUV需求》报告，UUN分为小型、中型、大型、超大型4个级别，UUW体型越大可携带载荷越多，续航时间越长，作战任务也越多样。具体来说，中小型UUV主要携带探测载荷，执行侦察、反水雷任务；大型UUV可携带各种集成模块，除侦察外还可执行反潜、特种作战等复杂任务；超大型UUN可携带鱼雷、水雷、导弹等打击载荷，具有察打一体功能，可执行综合作战行动。图8：ROW工作过程中需要连接电缆图9：AUV能够脱离电缆自主工作资料来源：ECAGROUP,长江证券研究所表1：UUW按黑尺寸大小的分类及其对应作战任务类别直径排水量续航时间超大型100~300h携带干扰装置、鱼雷、水雷、导弹、深水炸弹等武器栽荷实施情报侦搜、诱骗干扰、大于2133mm大于2t攻势布雷、水下攻击等综合作战行动，大型533~2133mm300-2000kg搭栽各类集成模块遂行水下搜教、诱骗干扰、反水雷作战、反潜作战、特种作战等任务。中型254~533mm50~300kg携带测扫声呐、高清水下照相机等设备执行战场调查、水文信息采集、水下目标定位等任务，小型76-254mm小于50kg10-20h搭裁声呐、磁探仪等水下探测设备执行水下侦察、近岸反水雷、反蛙人等任务，资料来源：孙成等《无人潜航器装备技术发展及作战远用研究》，长江证券研究所请阅读最后评级说明和重要声明9138行业研究丨深度报告UUV可基于水面舰艇、着艇、海庄坞站等多种平台进行布放回收，能够实现灵活机动部囊。UUN布放回收方式可分为水面舰艇式、潜艇式、海底坞站式、港口式等。水面舰艇式又可细分为人工式、专用吊臂式、斜道滑槽式等子类，潜艇式则可分为鱼雷发射管式、导弹发射管式、背负式等子类。UUV布放回收方式主要取决于其尺寸，超大型UUW尺寸较大，难以通过舰船和潜艇搭载，主要是利用起吊装置从港口布放；大型UUW和中型UUV直径分别接近大型潜艇和常规潜艇鱼雷管发射直径，除了通过舰船布放外，还可以使用潜艇大型垂直导弹发射管和鱼雷发射管布放回收；小型UUW尺寸小、重量轻，舰船、潜艇以及中大型UUW均可作为搭载平台，表2：不同UUW布放回收方式工作原理及优缺点对比布放回收方式优缺点利用舰艇内置的吊车或吊钩吊放UUV,回收时由人员乘人工式坐充气进行吊钩操作结构简单、成本低廉，但操作复杂、事故率高水面舰艇专用吊臂式通过舰艇预置液压吊臂自动化吊放回收操作步骤简化，吊臂回收技术不够成熟对UUV的保护性较好，适合在较差海况下连续布斜道滑槽式使用装配在舰艇尾部的斜道滑槽配合缆绳布放回收放回收多个UUV使用潜艇高位鱼雷发射管发射布放UUV,回收时通过机不改变潜艇内部结构，隐蔽性高，但占用鱼雷发射鱼雷发射管式械手将UUW引导至低位鱼雷发射管中管数量，降低潜艇作战效能适合大型弹道导弹潜艇携带，解决了较大尺寸UUW潜艇导弹发射管式利用潜艇的导弹发射管发射布放UUW,并通过特制的机械臂将其放置回母艇以完成回收工作的布放问题，但UUV的长度受限，且对海况要求较高，发射时需潜艇保持静止背负式事先将UUW装栽在潜艇壳体上，抵达任务区域之后释放环境适应性较强，但影响潜艇机动性，回收难度也相对较大通过预置在海底的坞站实现布放，并使用坞站搭裁的可及时给UUV充电，并实时校换信息数据，提升其续航能力可及时给UUV充电，并实时交换信息数据，提升海底坞站其续航能力和数据通联的时效性特制漏斗装置实现回收资料来源：孙遽等《无人潜航器装备技术发展及作战远用研究)，长江证券研究所UUV易隐蔽费效比高支持分布作战，逐步升级为水下新质非对称战斗力小型化、易深潜以及可长时在水下工作使得UUV的隐敲性更强，能够实现出奇制胜。无人化使得UUN可以省去人员所需空间，因此尺寸相对有人潜艇显著更小，这使得其移动时噪声更低，隐蔽性更强。以Rmus100UUV为例，其在航速5kn时的声源级噪声约133Db,低于航速为4kn的安静型潜艇。小型化也使得UUV也更容易增大潜深，潜艇潜深一般为300-600m,UUV下潜深度则可达到1000m以上，而深潜能降低螺旋桨空化噪声，进一步增强隐蔽性。此外，相比有人装备，UUW可以克服人类生理极限，长年累月地潜伏在水下，而常规动力潜艇在作战时需要不定期上浮充电或者换气，容易暴露请阅读最后评级说明和重要声明10/38