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军转民 惯性仪器仪表产业化正在加快

行业聚焦点中国仪表网2013年10月23日 16:19人气:14298

  日前,由工业和信息化部军民结合推进司、中关村科技园区管理委员会主办,中国技术交易所、工业和信息化部电子科技情报所共同承办的“军转民技术交易试点”在京启动。
  
  提及“军转民”不得不让人想起仪器仪表行业的惯性仪器仪表。20世纪50~80年代,我国的惯性仪器仪表生产企业主要由航天、航空、电子等所属的国有企业组成。产品主要应用在航空航天、舰船、车辆的导航系统上。而随着电子工业的发展,惯性仪器仪表的应用逐步扩大。市场的快速发展,让此类仪表,逐步的从由军事专用性转向民用。
  
  惯性仪器仪表产业是具有综合性、交叉性的高科技先进制造产业,主要应用于敏感运动体在惯性空间的角运动、线运动,进而获取运动体的姿态、位置和速度等信息,在航空、航天、航海以及石油、煤炭、汽车制造、机电工业、电子技术、控制科学和信息科技等领域都有着广泛的应用。惯性仪器仪表技术已成为衡量一个国家科学技术水平和国防实力的重要标志之一。
  
  惯性仪器仪表主要包括最基础的加速度计、陀螺仪以及由加速度计和陀螺仪构成的惯性测量组合和由该组合及结算单元等构成的惯性导航系统。惯性仪器仪表的类型很多,入加速度计主要有石英挠性加速度计、液浮摆式加速度计、微机电加速度计、振弦式加速度计、振梁氏加速度计等类型。陀螺仪主要有液浮式、动力调谐式、压电式、微机电式、光纤式、激光式等类型。
  
  新世纪我国面临着祖国统一、保卫南沙和抵制美国干预等复杂的国家安全问题,导弹武器精确制导对惯性仪器仪表提出了更高的要求。必须加强国防建设,为打赢一场高技术条件下的局部战争作好一切准备。未来战争是核威慑条件下的信息化战争。根据这一战争特点,必须重点发展精确制导武器,实现中远程精确打击和非接触作战;大力提高防空、反导、突防、电子和信息作战体系,加强局部作战区域的制空、制海和制电磁权的作战能力。惯性仪器仪表发展是加强武器系统和提高作战能力的关键。国外液浮、气浮、静电和动力调谐陀螺仪的技术非常成熟,应用非常广泛。目前美国静电陀螺仪随机漂移优于0.001(°)/h,液浮陀螺仪随机漂移为0.001(°)/h,动力调谐陀螺仪随机漂移为0.006(°)/h。在航天与导弹应用方面,德国和法国以挠性陀螺组成的平台和捷联系统应用为主。美国以挠性和液浮陀螺组成的平台和捷联惯导系统应用为主。美国和法国的激光陀螺技术已应用到航天、航空上,多数组成捷联惯导系统。零偏稳定性优于0.01(°)/h。由于对机电陀螺仪的许多误差项不敏感,并且动态活动范围大,从0.01(°)/h~1000(°)/s,因而激光陀螺仪适用于捷联惯导系统。与动力调谐陀螺仪、液浮陀螺仪和静电陀螺仪的应用比例相当。光纤陀螺仪是捷联惯导系统的最佳惯性器件。由于易于集成化,成本可大大降低,因而有很强的竞争力。
  
  三轴化、集成化、数字化、模块化是光纤陀螺仪的发展方向。光纤陀螺仪已在美国、德国和日本等国广泛应用。随着世界经济与科技的高速发展,在信息、生物、航空、航天和环境控制等领域里不断提出微米化,甚至纳米化的更高要求。这一新的微纳米技术必将导致人类认识和改造世界的能力产生重大突破。微米技术已在惯性技术领域得到发展和应用。80年代以来,美国、日本和西欧一些国家十分重视微米、纳米技术的研究与发展。美国德雷伯实验室于20世纪80年代末首先研制出一种新型微硅振动陀螺仪,其漂移已达10(°)/h,近期可接近1(°)/h的实用阶段。目前悬臂梁式可以做到偏置稳定性0.1mg以下,量程100g,标度因数误差0.01%。微硅惯性器件属低成本、中低精度范围,在军民两用技术方面将有广阔的市场。
  
  激光陀螺仪和光纤陀螺仪是新一代的惯性器件激光陀螺仪是利用光程差来测量旋转角速度(Sagnac效应)。目前高精度激光陀螺仪要求反射镜的反射率优于99.95%,散射率为0.01%~0.02%。标度因数的稳定度取决于闭锁阈值的大小。为了提高激光蛇螺仪的精度,需要采取速度偏频技术。现在,激光陀螺仪已广泛用于民用飞机和军用直升机,开始取代动力调谐陀螺仪(DTG)。
  
  虽然由于汽车行业、消费电子、石油勘探等领域需求量快速发展,拉动了惯性仪器仪表产业需求的迅猛增长。作为惯性制导系统中重要部件的惯性器件在制导武器系统中的应用前景非常广阔。
  
  然而高端惯性仪器仪表属于禁止出口的产品。国内惯性仪器仪表制造企业的技术水平参差不齐.大部分制造企业技术落后.手工组装仍占相当大的比重,技术开发能力不足,在一些重要的领域,国内水平相比于国际先进水平存在较大的差距,主要体现在:技术积累的差距具有国际先进水平的惯性仪器仪表企业大多具有较长的研发历史,经过长期的技术积累形成了技术优势。而我国惯性仪器仪表的主要研发力量集中于少数专业化军工企业和科研院所,大多数厂商研发历史短、规模小,技术积累与国际先进水平存在差距。
  
  基础材料的差距高端惯性仪器仪表的研发需要精密模具和高性能的基础原材料。目前.我国的精密五金、塑胶、线材正在逐渐缩小与国际水平的差距,但精密模具水平以及高性能敏感材料等还有较大差距,制约着我国惯性仪器仪表技术水平的提高。
  
  研发投入不足我国惯性仪器仪表的研制生产企业普遍立足于为本行业服务,缺乏系统性、可持续性的研发思路.主要依赖国家投入,自身无法保证对技术研发的大规模投入。
  
  近年来,随着汽车工业、消费电子、航空航天、军事装备领域的高速发展,我国的惯性仪器仪表市场出现了同步增长,成为全球发展最快的市场之一。而一些中高端制造企业经过多年追赶,在研发和制造水平上与国际先进水平差距逐渐缩小,部分技术甚至已领先世界水平。
  
  我国惯性仪器仪表行业已充分进入市场化竞争阶段,各企业面向市场自主经营,但其市场中高低端产品的发展不均衡。高端产品主要应用于航天、航空、航海、兵器等技术领域,生产具有品种多、批量大的特点,其生产企业不过一两家,产品的毛利率普遍偏高。而中低端产品毛利率低,新产品的开发相对滞后。近年来,出现了引进国外低端产品制造技术的企业,其产品主要应用于汽车、消费电子,产品价值相对较低,与国外大型企业竞争十分激烈。
  
  目前对于惯性仪器仪表来说,有利因素正逐渐加多。信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势,以信息化带动机械化,实现跨越式发展已成为我国的基本策略。未来五年正是我国电子技术和产品更新换代的关键时期,国家产业政策的支持将提高我国的信息化装备和系统集成能力。在未来的五年里,国内惯性仪器仪表的市场前景看好,主要是由于下游应用产业规模的不断扩大,引导需求快速增长。下游产业产品的不断提升对惯性仪器仪表行业提出了新的需求,一些高端产品的生产厂商通过加大技术投入,引进先进的生产设备,不断提高产品的技术性能,开发新型产品来满足市场需求。由此技术领先的厂商可获得较多的利润,保证对研发和设备的持续投入,保持优势地位。同时,技术含量的提升也提高了行业的进入门槛,避免了行业内的恶性竞争,保证行业的健康发展。国内产业集中速度加快。鉴于产品质量意识的提高,惯性仪器仪表产品的应用单位在对价格重视的同时,对产品质量体系建设提出新的要求,对生产企业的研发实力、交货期限、质量保障能力都提出了更高的要求,需要规模相当的企业为其提供配套服务。因此,小型生产企业的生存空间越来越小,优势企业的规模日益壮大,国内惯性仪器仪表产业的集中度越来越高。
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