——第14届珠海国际航空展光启参展纪实

珠海航展是国际性专业航空航天展览,也是中国最大的以航空航天为主兼具武器装备展览的综合性国际博览会。在航展上可以看到各种我军现役和未来的高精尖装备。珠海航展每两年举办一次,今年11月8日至13日举办的是第十四届航展 。

一、光启展位印象

1、光启展位布局

本次光启在航展的位置与上次差不多,位于6号馆主干道边!展厅的面积也与上次差不多一样大。

这次光启的展位与上次最大的不同是,如果说上次的展位是半封闭布局的话,这次的展位则是全敞开布局。

2、参展产品

光启这次公开展示的产品比上次少很多,只有廖若晨星似的几件,而且连上届有的文字介绍都没有了。原因估计是今年年初的那个20亿的大合同,据说违反了保密规定,军工安保部门对光启的监管更严格了,去年能够展的一些产品今年都不能展。

能公开亮像的这几件产品我在上次参展的时候已经全部介绍过,这次就不重复介绍。(上一届文章 https://xueqiu.com/3099933422/199594521)

据了解,现在光启的大合同要分解成达不到强制公告要求的小合同,原因是光启的大合同所对应的产品指向太明确了,不得不做分解处理。

这也从一个侧面反映出光启产品的尖端性、敏感性和对我国国防安全的重要性。

3、光启产品的用途

面对众多参观者的询问,刘董事长经常说:要想非常直观的了解光启超材料产品的使用情况,可到中航工业的1号展厅,展厅中间那个大转盘上所放的飞机,除了运输机和直升飞机外,其他所有机身上浅灰色的那一部分,都是光启的产品所用的地方。

据了解,光启的产品目前主要应用在我国最尖端的第5代战机上,并且所有的产品研发都已经完成。其中定位为重型歼击机的歼20,光启的产品正在逐步替换原来已经定性的产品。定位为中型歼击机的FC-31,光启一开始就参与了其研发过程,所以该机在明年推出的时候,所有灰色部位都直接采用光启的产品。

4、其他

由于光启本次参展所展示的产品和资料确实不多,我就不像上次那样将主要时间守在光启的展位上,而是利用难得的机会多看一些其他展品。

在开展的第2天(9号),我看到成都方向某先进战机的总设计师来过,听说他是第2次来了。

同样在开展的第2天,我还碰到“军工一哥”石康带着七八家券商和机构专程来光启展位。而且待了很久,一直到中午才离开。是刘董事长亲自接待的。

二、第4代超材料产品闪亮登场

对真正了解超材料技术的人来说,光启的第4代超材料技术亮相才是光启这次参展的最大亮点。

请大家留心这幅图,它最大的特色就是立体感十分强。这也是第4代超材料技术与前面三代的最大的和最本质的区别。

这次光启还首次展示从第1代到第4代超材料样本,好让大家有个对比。

下面是我在现场用手机拍摄的各代超材料样本的图片。

由于现场的灯光条件很差,又隔着玻璃柜,所以拍摄的图片不是很清楚。只是感到各代超材料样本的表面都比上一代超材料样本更精密,更光滑。

虽然光启在本次展会首次亮相第4代超材料技术,但现场没有任何文字资料介绍,也没有见召开我期待的新闻发布会。我在现场问刘董事长为什么不开个新闻发布会?他非常自信的说,光启的产品是不需要开新闻发布会的!

为了让大家对超材料各代产品的区别有个直观印象,下面再展示一组各代产品的样品图形。

一代产品样本

二代产品样本

三代产品样本

四代产品样本。

下面这张是更为精致的第4代超材料产品图片。

四、性能更为优异的第4代超材料技术

刘董事长在航展现场介绍说,第四代超材料技术具有三大特点,首先它在很多关键指标上面有十倍数量级的提升,其次具有更大的超大带宽特性,第三就是工艺制造结构,可以让重量更轻。

由于资料的缺乏,外人是难以理解第4代超材料优异性及与第3代超材料的差异,更难以理解第4代超材料对光启未来发展的影响。我只能通过这次航展所了解的一些信息来试图对此做一些说明。

1、超材料4.0产品性能指标有着10倍数量级提高

光启多次介绍超材料结构件不只具有隐身性能,还同时具有航电、对抗、识别等感知功能。光启2021年年报还首次提到“超材料技术是“制电磁权”的利器”的概念(“制电磁权”是制信息权的基础,敌方电磁信息可以被我方掌握、锁定、干扰、压制,我方电磁信息可以被隐藏)。

2019年之前,光启在尖端装备上所用的超材料技术还是2.0的,从2019年底开始,光启用了两年多时间,用3.0技术全面取代2.0技术。目前光启的所有产品都是基于3.0技术的,3.0技术的所有性能指标都能满足国家关于“制电磁权”的标准要求的。

在这时光启又将超材料技术发展到第4代,实现了由二维平面设计向三维立体设计的重大技术突破和超材料制造工艺的升级改进,从而在很多关键指标上有了十倍数量级的提升,这意味着什么呢?

通俗地说,过去发现不了的目标,现在可以发现了。过去仅可以看清楚的目标,现在可以看得很清楚了。过去我们的5代机如果在雷达反射面上显示0.01平方米(即1平方厘米)的话,现在还要小一个或几个数量级,也就是达到基本上看不到的程度。这对我国的先进战机掌握战场的主动权有着十分重大的意义。

由于超材料具有自然材料不具备的超分辨成像、电磁隐身和电磁吸波等方面超常规物理性能,因此超材料已是电子信息化作战的核心技术之一。

第4代超材料技术性能有如此幅度的提高,对我国尖端行业意味着什么,想必大家都能想象。据了解目前有些部门急需第4代产品进行测试,光启的第4代生产线也将在春节后建成,到时开始生产第4代的产品供应市场,形成第3代产品和第4代产品共存的状况。

2、超材料4.0产品具有更大的超大带宽特性

我曾看到一个评论说,本届航展最尖端的技术应该是隐身技术和发动机技术。这个说法准不准确?我不敢肯定。但这两个技术至少是本届珠海航展最先进的技术的一部分。

隐身性能是第5代战机最重要的指标。这次珠海航展,展出的隐身飞机有歼20实体机、FC-31模型机、攻击-11无人模型机、飞鸿97-A无人模型机等。这就使我国第5代战机的型号和种类将会越来越多。

但自古有矛必有盾!在先进飞机具有越来越强的隐身能力的同时,反隐身装备也在快速进步。在航展上我就发现了两套反隐身装备。

一个是中国电科推出的P波段有源相控阵雷达。根据文字介绍,该雷达工作在P波段,具备优秀的反隐身性能。

另一个是中国电子推出的米波三坐标雷达模型,根据文字介绍,该雷达具有良好的探索隐身飞机能力。

根据介绍,第3代超材料技术就具有全波段隐身性能,但达到何种程度的隐身仍然是一个保密数据。既然超材料4.0在性能指标上比超材料3.0有了10倍以上提高,想必它在各波段的隐身能力也相应有非常大的提高。据说超材料4.0出来以后,我国对先进飞机隐身能力的指标将调整到P波断。

如果国家真的将对P波段隐身纳入尖端装备隐身指标中(也就是对米波段进行隐身),现有的涂料对这些尖端装备隐身的作用将会受到很大的限制,超材料对隐身的作用将会越来越大,甚至整个机体外壳都要用超材料作为隐身材料。

3、超材料4.0产品的工艺制造接近芯片

(1)、有如芯片制造般的工艺流程

超材料技术每跨一代都是巨变。如果说超材料3.0和2.0还只是在制造工艺和测试技术的精度和复杂度上区别很大的话,4.0比3.0则是完全不可同日而语。由于4.0整个制程工艺、理论架构与3.0完全不同,4.0的超材料微结构制造过程更类似于芯片制造,而结构件制造技术则大幅度降低了难度。

11月2日,光启在其公众号发表的《第4代超材料首次亮相!光启与您相约中国航展》文章中,对其生产线做了如下描述:“光启超材料生产线是对材料科学,半导体技术等进行整合后搭建的一条特色生产线,融合了激光直写曝光技术和高精度线路刻蚀技术,能够实现高精度光阻贴合、线路直写曝光、高精显影刻蚀、线路检查测量等全流程生产。”

我对芯片制造工艺是外行,无法描述光启超材料产品的生产工艺与芯片的生产工艺有多大的区别。如果大家想进一步了解的话,可参考财经观察GC近期发表的《一文读懂超材料》。

(2)、光刻机等设备是第4代生产线的核心设备

据了解,光启早在一年多以前就已经完成了第4代技术的理论设计,并开始筹建第4代生产线。由于第4代生产线更类似于芯片制造,所以光启就通过一些特殊途径定制了光刻机等一批关键设备,而且还是超大吞吐量的那种。据说这批设备的产能不但能满足光启现在和未来在尖端装备方面的需求,还可以满足相当一部分民用领域的需求。这也是光启敢于在顺德二期工程规划的产能是一期工程的2.5倍的底气。

(3)、超材料4.0产品的重量更轻了

超材料4.0不但在工艺制造上接近芯片制造,而且由于采用了与3.0不同的主材,产品的重量更轻了,使得整个飞机的结构重量系数得到了进一步优化。结构重量的减少意味着可多带燃油或其他有效载荷,不仅可以增加飞行距离,而且可以提高单位结构重量的效费比。这也是4.0产品不可忽略的优势。

4、更为重要的是超材料4.0产品的尺寸不再受限制

在珠海现场,刘董事长在介绍完第4代超材料技术的三大特点后,又补充了一句:更重要的是,第四代超材料应用范围进一步提升,“不仅仅应用在机身的关键部位上面,它可以覆盖在装备全身”。

在第3代及以下的超材料技术所生产的超材料产品,其最大尺寸是有限的,在新闻图片上看到的样品,尺寸大概相当于50厘米到80厘米的地砖那样。

到了第4代超材料技术,由于采用了完全不同的工艺路径,所生产的超材料产品从理论上说可以无限大(当然至少从宽度上来说会受到生产设备的物理尺寸的限制),还可以按照结构件的外形需求生产出成型产品。这就至少从超材料产品这一源头上,为将超材料应用到更大尺寸的尖端设备上,甚至覆盖整个有人或无人飞机、导弹等各种空间飞行器,奠定了基础。而且,减少了超材料产品之间的拼接,也自然相应减少了结构件生产难度,提高效率。

我曾见过一个超材料4.0产品,尺寸非常大,可以随便卷起来或折叠,基材是树脂。

如果说超材料3.0产品生产过程犹如生产瓷砖的话,超材料4.0产品生产过程就犹如布匹印花。

四、超材料4.0技术将成为我国尖端装备规划和预研的利器

一直以来中国军工武器的打造传统,都是“研制一代,生产一代,预研一代”。

早在2016年的时候,歼20就官宣全面列入中国空军并批量生产。大概从那个时候6代机就开始预研,到现在早已进入正式研究阶段。

在本次航展现场,我在中航工业的展厅内看到了下一代概念机的模型,非常科幻的那种。并且得到一个比较权威的信息,我国的第6代概念机将在明年初样机落地。

在2012年光启的超材料实验室刚成立,歼20就已经完成了1.0的设计。也就是说光启并没有参加歼20前期研制工作。光启之所以能够在后来获得歼20壳体许多关键部位的结构件订单,完全是凭着超材料的优异性能,与原参与研发和生产的企业进行一项项PK获得的。

到了FC-31开始研制的时候,光启就直接参与了,已公告的研制经费1.3亿元。这应该是光启第1次参与我国先进战机的研制工作。

到了现在,光启已经在我国众多尖端装备的概念阶段就已经参与其中,并且成为核心研发单位,许多重要指标都是光启提出来的。作为一个规模还不算大的民营企业,光启之所以能走到这一步,其根本原因就是作为全球最前沿、最有战略意义的超材料技术,其所展现的常规材料所不具备的超常物理性质,能从各方面提升我国尖端装备的性能。材料技术的研究和开发对国防工业和武器装备的发展起着决定性的作用。因此行业内有着“一代材料,一代装备”的说法。

超材料4.0技术不但在许多指标上较前一代技术有着10倍数量级的提高,而且由于制造工艺的改变,使得超材料产品的尺寸可以做得非常非常之大。这对降低超材料结构件的制造难度和成本,提高装备的整体性能起着非常重要的作用。不排除我国新一代尖端装备,比如第6代战机的外壳完全使用超材料的可能性。

正是由于光启能够全面介入我国新一代尖端装备的概念和预研,才能够根据我国尖端装备的规划和立项情况,提出未来5年光启每年的营收能保持至少50%以上的增长速度。

据了解,每一代装备的划定,一条重要指标是新一代装备在对抗上一代装备中至少能够取得1:10的效果。比如说以隐身为重要特征的第5代战机对抗第4代战机,能取得一比十几甚至1:100以上的效果。这在中国和美国都进行过测试的。

五、超材料技术与芯片的关系

目前没有任何官方资料论述过超材料技术与芯片的关系,但既然第4代超材料生产过程与芯片生产过程有一定的相似度,而且光刻机也是超材料生产线的核心设备,那自然就有两个问题需要投资者去思考和探索。

1、超材料产品能在某些方面替代芯片吗?

2016年光启借壳上市时所募集的资金主要投向民用智能装备,公司当年上市文件对智能装备是如此描述的:“智能装备的主要特征在于装备本身即具有一定程度的自主能力,可根据工作环境的变化做出自主判断,而传统非智能装备通常仅能根据预设自动化程序的指令运转,对超出程序预设范围的环境变化无法做出应变。”“超材料技术针对智能结构拟实现的功能(结构支撑、力感应变、电磁感应等),从材料微结构着手设计充分适合该等功能发挥的物理特性(轻质、高强度、良好的力感应性和电磁波透波性等),从而使材料满足作为集成化智能结构载体的要求。”

后来由于军工对超材料产品的需求爆发,光启不得不中断民用项目,全力转向军工项目。目前光启对应用于军工项目的超材料结构件功能的统一描述为:“超材料结构件不只具有电磁调制功能,还同时具有航电、对抗、识别等感知功能。”

超材料技术原理和芯片技术原理是完全不同的。但基本物理原理告诉我们,电和磁是相伴相生的关系,运动的电荷能在其周围激发磁场,磁体的运动也会产生感应电流。芯片的本质是对电荷的运动进行控制和调节,而超材料技术能对磁场的形式进行控制和调节。因此,超材料技术是有可能在某些方面产生传统的以集成电路为主的芯片的功能的。如果真是这样,一些需要集成电路芯片才能达到的功能,有可能通过调整材料内部的微结构就能实现。

现在的自动化和智能装备都离不开芯片,光启的超材料产品功能能不能取代这些芯片?在多大程度上取代这些芯片?目前没有确切的资料,只能是猜测。

2、超材料生产线能直接生产芯片吗?

第4代超材料产品的生产过程与芯片生产过程极为类似,而且光刻机也是该生产线的核心设备,那就自然会产生另一个问题,超材料4.0生产线能否直接生产芯片?

尽管现在还没有见到实物,但据说能做超材料4.0,就能做很多芯片,比如元宇宙设备要用的核心芯片Micro LED。如果真是这样,那以集成电路模式设计和制造芯片的传统方法有可能被颠覆,至少被部分颠覆。

六、4.0开启了超材料应用新平台

光启的超材料结构件不只具有隐身性能,还同时具有航电、对抗、识别等感知功能。这些功能在超材料3.0阶段就已能满足我国现有的指标要求。现在光启又推出了功能更为强大的超材料4.0,并且由于4.0采取了与3.0完全不同的制造工艺,还彻底解决了产量瓶颈问题。光启除了将这些指标更为优秀的技术用于参与研制我国下一代尖端装备外,超材料4.0还对光启的未来发展有多大影响呢!

我们还是分层次来探讨吧!

1、超材料4.0对外部信息的感知能力比现有的指标要求提高了好几倍甚至十倍以上,使得原来看不见的东西现在能看见了,原来只能看见的东西现在看得更清楚了,原来接收不到的信号现在也可以接收到了,这些远远超过现有水平的新能力,能够挖掘出什么新用途?

2、如前面所述,如果超材料4.0真的能够具有类似传感器前端芯片(如射频芯片)的功能,那就意味着通过调整内部微结构的形式就能使自然界材料具有芯片的功能,这能在哪些方面开拓新的应用?

3、更进一步,如果光启真的能利用超材料4.0技术,不按传统的半导体电路设计制造模式就能制造出新的芯片,这能在多大的格局上颠覆传统芯片制造模式?又能产生多少新类型的芯片?

4、从更大的角度来说,超材料突破了传统的材料设计思想,直接通过材料物理尺度上的有序结构的设计来获得等效的表观性能,而这些性能往往是传统材料所不具备的,如左手特性、逆Doppler效应、逆Snell效应、逆Cherenkov效应、完美透镜效应等,这些最终能产生什么样的功能特异的新材料,现在还不知道,但有了超材料4.0技术完全可以进行各方面的探索。

5、上面所说的都只是涉及超材料在光、电、磁方面的应用。在材料的物理性能方面,超材料也有非常出色的表现,比如说硬度更硬,耐热性更高,耐腐蚀性更强,抗疲劳度更好等。最有名的一个案例就是我国的先进战机的进气口和出气口隔栅,过去不论用合金材料还是陶瓷材料,使用期限都只有一两年。最后用超材料技术制作,使用期限才达到了与战机同等寿命的水平。

总之,虽然目前超材料应用主要的方向在电磁波控制和调节方面,但随着超材料技术的大跨步发展,不但在电磁波的调节和控制方面会有越来越多的应用出现,而且其他方面的应用也会出来。光启也会利用超材料4.0技术作为超材料应用平台,从各方面积极探索超材料的应用的。

在推出第4代超材料技术的前后,光启的领导人曾在不同场合下说过,第4代超材料技术才真正代表光启的未来。

附:

在本文即将完成之时,光启披露了签订超材料批产合同的公告:光启尖端将向客户 A 交付金额为 13,808.28 万元的超材料航空结构产品。 其中 11,919.28 万元属于 2022 年已完成转批产的 11 项产品对应的订单。

对此公告我是这么理解的。

1、光启的新产品开发一般遵循这个程序:先是研发,该阶段提供3~5件产品。其次是小批量生产,该阶段提供十几件产品。再到大批量生产,该阶段提供几十件至上百件产品。

上述的金额接近1.2亿元的11项产品属于小批量生产阶段。到明年对应的应该是几亿甚至10亿以上的大批量生产阶段(现在小批量生产的时间一般为一年)。

2、明年光启业绩增长的动力主要来自于:

(1)、我国某先进战机生产量的大幅度增加。

(2)、光启超材料结构件在该战机应用比例的增加。

(3)、到了下半年,另一款先进战机也应该进入了小批量生产阶段。

3、至于产能方面,超材料4.0生产线预计在明年春节前后投产,该生产线的产能是比较大的,应该可以满足新增的产量。至于到了2024年,顺德2期项目进入投产阶段,完全可以满足我国两个型号的先进飞机的大规模量产。

到了2024年,“忠诚僚机”也应该定型和完成了研发,其小批量甚至大批量生产所需要的产能,光启二期项目完全可以满足。

林 中 行

2022年12月 1 日