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国产传感器路在何方?C919即将获得国内适航证

9月19日,中国民航局预计为国产大飞机C919颁发国内适航证。C919是在2017年5月完成首次试飞的,之后经过了5年多的安全试飞,在9月13日完成了适航取证前最后的试飞工作。这意味着,C919即将可以正式投入商业运营,进入批量生产和订单交付的阶段。

据券商统计,目前C919已经获得了28家客户的采购意向订单,共815架飞机,订单总金额达到5000亿元。未来,C919的市场总销量有望达到2000架,开启一个万亿级的市场。国产大飞机的大时代,即将到来。

消息就是这样,来看看能学到什么知识。

大家除了热议C919的市场机会,另一个关注的焦点就是所用零部件和系统的国产化率。目前C919的国产率达到了60%,已经接近波音、空客的水平。如果把欧盟当成一体来看,波音、空客的国产化率都在70%左右。

不过,如果细分各个部分,C919在关键零部件上的国产化率还不够。其中,机体制造部分,包括机头、机身、机翼的制造,这部分占飞机总价值的30%—35%,国产化率较高;而最核心的航空发动机与航电系统、机电系统,这部分占飞机总价值的45%—55%,主要由欧美厂商提供。其中,航空发动机100%需要进口,航电系统和机电系统60%需要进口。

你可能认为,在大飞机国产化之路上,最难啃的硬骨头是航空发动机这样的“大件”,其实未必。像这种目标聚焦、方向明确的卡脖子技术,是可以通过集中攻坚、“大力出奇迹”的方式来攻克的。最难的反而是一些技术含量看起来没那么高,但极其分散的零部件,比如传感器。一架飞机上有2000—4000个传感器,包括空速管、静压孔、陀螺仪、温度传感器、湿度传感器、失速传感器、迎角传感器、接地传感器、加速度传感器等等。

你一定还记得2019年的那次埃塞俄比亚空难,一架波音737MAX8失去控制而坠毁。波音737MAX搭载了AI姿态自动调整系统,它的工作原理是:当传感器感知到机头过于上扬时,系统会自动将机头压低。不幸的是,那架飞机上用来感知飞机俯仰姿态的迎角传感器失灵了,传出了错误信号,让系统频频压低机头,飞行员一直在拼命地手动拉升机头,但没能成功,飞机最终坠毁。

这就是机载传感器的特点:第一,对飞机的安全飞行非常重要,质量必须过硬,但每个传感器的单价并不高。第二,传感器的种类庞杂、高度分散,每一种单独的市场需求量都不大。整个工业领域,一共会用到将近3万种传感器。第三,技术原理并不复杂,但制造工艺复杂,里面包含大量的默会经验,而且每一种传感器的制造工艺都不一样。按质量专家林雪萍老师的说法,传感器是现代制造中少见的仍然带有“手艺”气息的工业品。

传感器的这些特点,导致了它很难用“集中力量办大事”的方法来统一攻关,这个市场是被无数个“隐形冠军”甚至是“微型冠军”分散把守的,你重拳出击却找不到方向。想要靠市场培育出一批种子选手,也难。在产值低、单个品类的市场需求小、制造工艺复杂的情况下,企业没有足够的动力来投入研发。

更何况,传感器又极度依赖产业链,上游要靠芯片、材料、电子信号板的支撑,下游要靠仪表制造商、工程集成商等来做产品集成和系统集成,传感器才能派上用场。靠单个传感器厂商在单个行业的单独发力,是成不了事的。

中国目前有1800多家传感器企业,基本都是小企业,只能抢占低端市场,利润微薄。在大飞机、工业母机、大型装备等高端制造领域,基本是国外传感器巨头的天下,像博通、博世、霍尼韦尔等等。

在林雪萍老师看来,国内传感器厂商和国际巨头的根本区别,还不在于大小强弱,而是组织阵型的差异。目前国内厂商还处于渔船出海各自捕捞的状态,而国外巨头是通过“航母编队”的形式在作战,双方的战斗力悬殊。具体来说,“航母编队”有这么几种阵型:

第一,横向编队,用一种技术打穿多个行业。

由于传感器业务高度破碎的特点,只为单个行业研发特定的传感器,很难覆盖成本。除非,传感器厂商能够为一种核心技术寻找多个行业的应用场景。

比如瑞士的奇石乐公司,它的传感器遍布汽车发动机、工业机床等多个领域,看似八竿子打不着,其实核心都是基于它的压电式传感器。无论是枪管爆炸压力,还是发动机缸体燃烧压力,或者是机床切削力,都是基于压电技术的延展应用,只需要稍加修改就可以用到不同的领域。这种“横向编队”的能力,是传感器业务做大做强的关键。

而且,对于传感器企业来说,越是产品单一的小公司,越要去开拓全球市场,任何单一国家的国内体量都太小,不足以支撑一家企业的持续研发。

第二,纵向编队,以下游业务反哺上游传感器业务。

比如美国的阿美泰克,这是一家仪表巨头,拥有十多个工业仪表品牌,牢牢卡住了传感器的下游市场。阿美泰克自家的仪器当然要用自家的传感器,它由此建立起了一个庞大的传感器业务,包括温度、压力、燃油、液位等领域,几乎所有的飞机发动机都会使用它的传感器。

再比如,工业巨头霍尼韦尔,它同样是卡住了传感器的下游市场,也就是各个工业领域都要用到的自动化与控制系统,它以此为起点向传感器领域发展,通过不断向上游收购,目前拥有了20多个系列的近六万种传感器产品,成为传感器领域的巨头。

这种下游厂商向上发力传感器业务的例子,国内也有。比如“果链”企业歌尔股份从耳机业务中发展出了MEMS传感器业务,这是所有智能电子产品都会用到的传感器。国营仪表公司重庆川仪,是国内化工压力仪表的龙头,它也发展出了单独的传感器业务。还有河南汉威,通过下游工程应用项目来反哺传感器业务。

第三,混合编队,建立产业联盟。

比如,全球海运的低速船发动机,被德国的MAN和芬兰的瓦锡兰这两家公司垄断,这两家公司的发动机只用美国伍德沃德公司的电子调速器,而伍德沃德公司的电子调速器只用挪威康士伯的转速传感器。通过这样的上下游捆绑,几家公司共同进退,共同分享垄断红利。

这有点类似于当年的Windows+Intel的组合,电脑品牌商用了Windows操作系统就必须同时配备Intel芯片,同样的,想配备Intel芯片就必须配备Windows操作系统,它们也因此被并称为“wintel”联盟,两者携手统治个人电脑领域几十年。

正如林雪萍老师所说:在传感器领域,单打独斗没有出路,产业战略的顶层设计是关键。

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