航空新材料具乘數(shù)效應(yīng)

1、行業(yè)深度研究內(nèi)容目錄 HYPERLINK l _TOC_250012 一、乘數(shù)效應(yīng)：航空工業(yè)升級(jí)下，新材料量與占比齊升 4 HYPERLINK l _TOC_250011 高性能材料是航空工業(yè)迭代的技術(shù)基礎(chǔ) 4 HYPERLINK l _TOC_250010 復(fù)合材料、高端鈦合金是需求增長最快的兩類航空新材料 6 HYPERLINK l _TOC_250009 航發(fā)是國產(chǎn)替代重要方向，高溫合金、陶瓷基復(fù)材是核心材料 8 HYPERLINK l _TOC_250008 高性能材料在新興領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，長期空間有望打開 11 HYPERLINK l _TOC_250007 二、確定性增長：航空新材料

2、將受益我國航空工業(yè)快速發(fā)展 13 HYPERLINK l _TOC_250006 軍機(jī)：裝備升級(jí)需求加大，新老機(jī)型加速更替是大勢(shì)所趨 13 HYPERLINK l _TOC_250005 民機(jī)：處于發(fā)展初期，將成為全球民用航空最大市場 15 HYPERLINK l _TOC_250004 需求量測算：航空發(fā)展將帶來航空新材料三年翻倍、十年九倍增長 16 HYPERLINK l _TOC_250003 三、高附加值：高端航空新材料將提供高成長彈性 19 HYPERLINK l _TOC_250002 四、競爭格局：軍工領(lǐng)域進(jìn)入壁壘高，逐步打開海外市場 21 HYPERLINK l _TOC_25

3、0001 五、投資建議：關(guān)注深耕航空新材料的優(yōu)質(zhì)標(biāo)的 23 HYPERLINK l _TOC_250000 六、風(fēng)險(xiǎn)提示：航空新型號(hào)上量不及預(yù)期、應(yīng)收周轉(zhuǎn)較差等風(fēng)險(xiǎn) 24圖表目錄圖表 1：航空材料可分為結(jié)構(gòu)材料與功能材料 4圖表 2：材料是航空工業(yè)更新?lián)Q代的技術(shù)基礎(chǔ) 4圖表 3：B787 相比上一代 B777 機(jī)體結(jié)構(gòu)材料改變較大 4圖表 4：飛機(jī)機(jī)身與發(fā)動(dòng)機(jī)的材料應(yīng)用區(qū)別 5圖表 5：現(xiàn)階段航空工業(yè)主要應(yīng)用的高性能結(jié)構(gòu)材料梳理 5圖表 6：典型航空航天復(fù)合材料與金屬材料性能對(duì)比 6圖表 7：飛行器結(jié)構(gòu)減重的直接經(jīng)濟(jì)效益 6圖表 8：2-4 代戰(zhàn)機(jī)機(jī)體材料結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨勢(shì) 7圖表 9：F2

4、2 各項(xiàng)機(jī)體材料結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 7圖表 10：F-22 飛機(jī)機(jī)身構(gòu)件用鈦情況 7圖表 11：單架新型戰(zhàn)機(jī)鈦合金與復(fù)合材料用量是上一代的 4.4 倍、3.0 倍 7圖表 12：復(fù)合材料在民機(jī)中結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升最快 8圖表 13：A350XWB 結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量占比情況 8圖表 14：主要飛機(jī)型號(hào)單價(jià)飛機(jī)鈦合金、復(fù)合材料用量測算 8圖表 15：耐高溫材料是航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能提高的重要因素 9圖表 16：航空發(fā)動(dòng)機(jī)用材的趨勢(shì) 9圖表 17：高溫合金與陶瓷基復(fù)材是航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)材料 10圖表 18：發(fā)動(dòng)機(jī)材料用量占比情況 10圖表 19：2019 年中國碳纖維需求分布（千噸） 11圖表 20：碳纖維及其復(fù)合

5、材料的應(yīng)用 11圖表 21：鈦及鈦合金在軍工相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用 12圖表 22：鈦合金在高端民用新興領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例 12 - 2 -行業(yè)深度研究圖表 23：未來 3 年、未來 10-20 年三種主要新材料年均用量、成長空間對(duì)比13圖表 24：我國歷年國防預(yù)算及同比增速 13圖表 25：2017 年 我國裝備費(fèi)占國防費(fèi)比例為 41% 13圖表 26：裝備費(fèi)用于新型列裝與裝備升級(jí)等 14圖表 27：2019 年中、美、俄空軍實(shí)力對(duì)比 14圖表 28：中美軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展差距對(duì)比 15圖表 29：波音、空客歷年飛機(jī)交付量 15圖表 30：中國 2020-2038 年民用飛機(jī)預(yù)測值 15圖表 31：國產(chǎn)

6、大飛機(jī) C919 結(jié)構(gòu)材料占比情況 16圖表 32：CR929 結(jié)構(gòu)材料占比 16圖表 33：單架飛機(jī)航材（鈦合金、復(fù)合材料、高溫合金）用量測算 16圖表 34：我國四種核心機(jī)型所需材料用量空間預(yù)測 17圖表 35：軍用級(jí)高端碳纖維用量需求有望實(shí)現(xiàn)三年翻倍 18圖表 36：2017 年軍用級(jí)碳纖維僅占總用量的 3% 19圖表 37：2017 年軍用機(jī)碳纖維貢獻(xiàn)了約 30%市場價(jià)值 19圖表 38：不同工業(yè)領(lǐng)域碳纖維、預(yù)浸料和制品的單價(jià)對(duì)比（元/kg） 19圖表 39：高性能航材毛利率水平維持較高位 20圖表 40：中國航空航天鈦材占比相比全球、美國情況 20圖表 41：中國航空航天復(fù)合材料占比

7、相比全球情況 20圖表 42：形成軍工批量供貨能力需要經(jīng)過至少 6-7 年 21圖表 43：國內(nèi)能夠批量生產(chǎn)軍用新材料公司梳理（不完全統(tǒng)計(jì)） 21圖表 44：寶鈦股份、光威復(fù)材進(jìn)入國際市場/與國際大客戶展開實(shí)質(zhì)性合作 22圖表 45：核心航空新材料公司估值表 23 - 3 -行業(yè)深度研究一、乘數(shù)效應(yīng)：航空工業(yè)升級(jí)下，新材料量與占比齊升高性能材料是航空工業(yè)迭代的技術(shù)基礎(chǔ)航空材料是推動(dòng)材料科學(xué)與工程不斷發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ?，既是研制、生產(chǎn)航空產(chǎn)品的物質(zhì)保障，又是航空產(chǎn)品更新?lián)Q代的技術(shù)基礎(chǔ)。1其中，結(jié)構(gòu)材料是航空材料的重要組成部分，在航空工業(yè)發(fā)展中占有極其重要的地位與作用。結(jié)構(gòu)材料是航空工業(yè)發(fā)展的重要

8、推動(dòng)力。相比功能材料，結(jié)構(gòu)材料的 需求量、應(yīng)用面更廣，能夠廣泛應(yīng)用于軍工、航天航空、船舶、風(fēng)電 等領(lǐng)域。就航空工業(yè)而言，結(jié)構(gòu)材料主要應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)體、發(fā)動(dòng)機(jī)殼 體等，且考慮到飛機(jī)不同部分的重量、溫度等情況，采用的材料強(qiáng)度、硬度、韌性及塑性均有所區(qū)別。圖表 1：航空材料可分為結(jié)構(gòu)材料與功能材料分類定義主要種類應(yīng)用飛機(jī)部位與應(yīng)用結(jié)構(gòu)材料指工程上要求強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性等以力學(xué)性能為主的材料，同時(shí)需考慮環(huán)境的特殊要求（高溫、低溫、腐蝕介質(zhì)、放射性獨(dú)照等）必須有優(yōu)良可加工性（形狀配合與精度要求）鋁合金、鈦合金、纖維復(fù)合材料和高溫結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)部件，如飛機(jī)的機(jī)體、發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等，其作用主要是承受各種載荷，包

9、括由自重造成的靜態(tài)載荷和飛行中產(chǎn)生的各種動(dòng)態(tài)載荷。功能材料具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)功能及其相互轉(zhuǎn)化的功能，被用于非結(jié)構(gòu)目的的高技術(shù)材料透波材料、吸波材料、紅外敏感材料、激光晶體及低膨脹微晶玻璃等測控系統(tǒng)所涉及的電子信息材料等（包括用于微電子、光電子和傳感器件的功能材料）來源：新型功能材料，航空航天材料發(fā)展現(xiàn)狀及前景全面解析，航空金屬材料結(jié)構(gòu)，國金證券研究所在航空制造百余年發(fā)展的過程中，飛機(jī)材料的更新?lián)Q代呈現(xiàn)出高速迭代的狀態(tài)，呈現(xiàn)“一代材料，一代飛機(jī)”。截至目前，航空工業(yè)已經(jīng)歷了三代典型材料的更新?lián)Q代木布、金屬、復(fù)合材料，以空客、波音為代表的飛機(jī)制造商均推出以高

10、性能材料為主的民機(jī)（復(fù)合材料、鈦合金結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別超過 50%、15%），以使飛機(jī)在維持原強(qiáng)度的前提下減輕重量。圖表 2：材料是航空工業(yè)更新?lián)Q代的技術(shù)基礎(chǔ)圖表 3：B787 相比上一代 B777 機(jī)體結(jié)構(gòu)材料改變較大來源：中國民航報(bào)，國金證券研究所整理、繪制來源：國內(nèi)外碳纖維復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)供應(yīng)與制造現(xiàn)狀，國金證券研究所航空材料正朝高性能化、多功能化、低成本化與結(jié)構(gòu)功能一體化方向發(fā)展，現(xiàn)階段主要包括復(fù)合材料、高性能合金與高溫材料等。根據(jù)材料特性，我們粗略地將高性能材料的應(yīng)用面歸納為機(jī)身與發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，機(jī)身材料更注重輕質(zhì)與高強(qiáng)度，降低結(jié)構(gòu)重量以提高經(jīng)濟(jì)效益，諸如碳纖維復(fù)合材料、鈦合金與新型鋁鋰合

11、金是較好的材料選擇；發(fā)動(dòng)機(jī)材料最重要的指標(biāo)是耐高溫，高溫合金、陶瓷基復(fù)合材料1 航空金屬材料結(jié)構(gòu)（中國航空工業(yè)集團(tuán)洪都培訓(xùn)基地）（/html/2017/1026/137923992.shtm ） - 4 -行業(yè)深度研究等在熱端部分的加大應(yīng)用可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力，從而提高整架飛機(jī)性能。此外，特種工程塑料等材料在飛機(jī)零部件上應(yīng)用較多。圖表 4：飛機(jī)機(jī)身與發(fā)動(dòng)機(jī)的材料應(yīng)用區(qū)別來源：十三五新材料技術(shù)發(fā)展報(bào)告，航空航天材料發(fā)展現(xiàn)狀及前景全面解析，國金證券研究所繪制圖表 5：現(xiàn)階段航空工業(yè)主要應(yīng)用的高性能結(jié)構(gòu)材料梳理分類定義使用特性目前主要應(yīng)用部位具體部位復(fù)合材料碳纖維及復(fù)合材料碳纖維是含碳量高于 95%

12、的無機(jī)高分子纖維低密度、高強(qiáng)度、耐高溫、高化學(xué)穩(wěn)定性、抗疲勞、耐磨擦等優(yōu)異的基本物理及化學(xué)性能，并有高振動(dòng)衰減性、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性能以及較低的熱膨脹系數(shù)等。主承力結(jié)構(gòu)、次承力結(jié)構(gòu)飛行控制舵面、起落架艙門、機(jī)翼和安定面的前后緣面板、內(nèi)艙設(shè)備、飛機(jī)尾部和客艙地板梁、機(jī)翼、機(jī)身和飛機(jī)尾部金屬基復(fù)合材料以金屬為基體，無機(jī)非金屬的纖維、晶須、顆?；蚣{米顆粒等為增強(qiáng)體，經(jīng)過人工復(fù)合而成的新材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、良好的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能、熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好、耐磨性好、良好的斷裂韌性和抗疲勞性能結(jié)構(gòu)件主艙體龍骨桁架與支柱陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復(fù)合的一類復(fù)合

13、材料低密度（ 僅為高溫合金的 1/4- 1/3 ） 、 高 硬 度 、 耐 高 溫 (1650)、耐腐蝕、抗氧化等航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部位發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)襯、燃燒室筒、噴口導(dǎo)流葉片、渦輪葉片和渦輪罩環(huán)等部位。合金高溫合金高溫合金是以金屬鎳、鎳 - 鐵及鈷為 基，在高溫下能夠承受一定應(yīng)力且具有抗氧化、耐腐蝕能力的先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料在 600 以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長期工作的一類金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部位高溫合金約占先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)總重量的 50%，主要應(yīng)用在燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片以及渦輪盤四大熱端部件。鈦合金鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入

14、其他元素組成的合金機(jī)身：在 300以下，比強(qiáng)度高發(fā)動(dòng)機(jī)：在 500以下具有高的屈服強(qiáng)度/密度比和疲勞強(qiáng)度/密度比，良好的熱穩(wěn)定性，優(yōu)異的抗大氣腐蝕性能，可減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量主承力結(jié)構(gòu)、次承力結(jié)構(gòu) & 發(fā)動(dòng)機(jī) 500以下部位1）飛機(jī)主要結(jié)構(gòu)： 防火壁、蒙皮、大梁、起落架、翼肋、隔框、緊固件、導(dǎo)管、艙門、拉桿 2 ）航空發(fā)動(dòng)機(jī)：壓氣盤、靜葉片、動(dòng)葉片、機(jī)殼、燃燒室外殼、排氣機(jī)構(gòu)外殼、中心體、噴氣管等新型鋁鋰合金在鋁合金中加入金屬元素鋰，可在降低合金密度的同事提高彈性模量密度低、彈性模量高、比強(qiáng)度和比剛度高、疲勞性能好、耐腐蝕及焊接性能好主承力結(jié)構(gòu)、次承力結(jié)構(gòu)蒙皮、長桁、地板梁、滑軌、邊界 梁 、 地 板

15、支 撐 結(jié)構(gòu) 等 部件 （C919）特種工程塑料特種工程塑料是指綜合性能較高，長期使綜合性能較高，長期使用溫度在150以上零部件飛機(jī)零部件：貨艙排水系統(tǒng)、低壓液體處理系統(tǒng)、電纜管道和保 - 5 -行業(yè)深度研究用溫度在 150以上的一類工程塑料護(hù)外套等來源：十三五新材料技術(shù)發(fā)展報(bào)告，從鈦礦到鈦材產(chǎn)業(yè)鏈，鋁鋰合金在國產(chǎn)大飛機(jī) C919 鋁合金機(jī)身上的應(yīng)用等，國金證券研究所總結(jié)、整理復(fù)合材料、高端鈦合金是需求增長最快的兩類航空新材料在航空工業(yè)發(fā)展的過程中，航空器對(duì)重量的要求一直十分嚴(yán)苛，有“一克重量換一克黃金”的說法，結(jié)構(gòu)減重不僅能加強(qiáng)飛機(jī)性能，也是提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)輕量化和與之相關(guān)的“低油耗

16、”是目前航空制造領(lǐng)域的競爭焦點(diǎn) 之一，油耗多少直接體現(xiàn)了飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)服役壽命期的經(jīng)濟(jì)性和環(huán) 保性的優(yōu)劣。復(fù)合材料與鈦合金以其比強(qiáng)度高的優(yōu)異性能，能夠幫助 飛機(jī)實(shí)現(xiàn)有效減重，提高經(jīng)濟(jì)效益，在航空用材市場取得了廣泛應(yīng)用。圖表 6：典型航空航天復(fù)合材料與金屬材料性能對(duì)比性能材料碳纖維/環(huán)氧樹脂芳綸纖維/環(huán)氧樹脂碳化硅纖維/環(huán)氧樹脂鋼鋁合金鈦合金密度(g/cm3)1.61.42.07.82.84.5拉伸強(qiáng)度(Mpa)18001500150014005001000比強(qiáng)度(x107mm)11.310.77.51.81.72.2拉伸模量(Gpa)128801302.72.82.4比模量(x109mm)8.

17、05.76.52.72.82.4沖擊強(qiáng)度(kgxcm/cm2)76200260線膨脹系數(shù)(x10-6C-1)0.21.82.612239.0來源：先進(jìn)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用_趙云峰、國金證券研究所圖表 7：飛行器結(jié)構(gòu)減重的直接經(jīng)濟(jì)效益機(jī)種減重經(jīng)濟(jì)效益機(jī)種減重經(jīng)濟(jì)效益小型民機(jī)50 萬美元/磅商用運(yùn)輸機(jī)800 萬美元/磅直升機(jī)300 萬美元/磅超聲速運(yùn)輸機(jī)3000 萬美元/磅戰(zhàn)斗機(jī)400 萬美元/磅航天飛機(jī)30000 萬美元/磅來源：航空航天材料發(fā)展現(xiàn)狀及前景全面解析，國金證券研究所從典型的軍機(jī)來看，美國新型戰(zhàn)機(jī)復(fù)合材料、高端鈦合金結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為 24%、39%，相比上一代

18、提升 12pct、26pct，粗略估計(jì)，單架新型戰(zhàn)機(jī)復(fù)合材料與高端鈦合金用量是上一代的 2.7 倍與 4.0 倍。新型戰(zhàn)機(jī)中復(fù)合材料與高端鈦合金用量占比大幅提升。根據(jù)洪都培訓(xùn)基地航空金屬材料結(jié)構(gòu)所述，以美國、俄國等為代表的戰(zhàn)機(jī)結(jié)構(gòu)材料迭代快速，樹脂基復(fù)合材料、鈦合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升最快，替代原來使用占比最大的鋁合金與鋼材。以美國生產(chǎn)型 F22 為例，樹脂基復(fù)合材料、鈦合金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 24%、39%，相比第三代戰(zhàn)機(jī)提升 12pct、26pct，用量占比大幅提升。 - 6 -行業(yè)深度研究圖表 8：2-4 代戰(zhàn)機(jī)機(jī)體材料結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨勢(shì)圖表 9：F22 各項(xiàng)機(jī)體材料結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%50%40

19、%30%20%10%0%第二代第三代第四代鋁合金鈦合金鋼樹脂基復(fù)合材料鋁合金鈦合金鋼樹脂基復(fù)合材料其他14%15%24%39%8%來源：航空金屬材料結(jié)構(gòu)，國金證券研究所來源：航空金屬材料結(jié)構(gòu)，國金證券研究所圖表 10：F-22 飛機(jī)機(jī)身構(gòu)件用鈦情況來源：關(guān)于先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)制造用鈦概述，國金證券研究所單架新型戰(zhàn)機(jī)的機(jī)體復(fù)合材料與高端鈦合金用量是上一代的 2.7 倍與4.0 倍。戰(zhàn)機(jī)結(jié)構(gòu)重量一般占空機(jī)質(zhì)量的 30%2，我們以此與材料結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為基礎(chǔ)假設(shè)，謹(jǐn)慎估計(jì)，一架四代戰(zhàn)機(jī)的鈦合金機(jī)體結(jié)構(gòu)用量是三代戰(zhàn)機(jī)的 4.4 倍，提升約 2.9 噸；樹脂基復(fù)合材料機(jī)體結(jié)構(gòu)用量是三代戰(zhàn)機(jī)的 3.0 倍，提升

20、約 1.6 噸。圖表 11：單架新型戰(zhàn)機(jī)鈦合金與復(fù)合材料用量是上一代的 4.4 倍、3.0 倍項(xiàng)目第二代第三代第四代空重（噸）9.813.419.7結(jié)構(gòu)系數(shù)50%50%50%結(jié)構(gòu)重量（噸）4.96.79.9鈦合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%13%39%鈦合金用量（噸）0.10.93.8復(fù)合材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%12%24%復(fù)合材料用量（噸）0.10.82.4來源：先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)選材與制造工藝需求分析（北京航空技術(shù)工程研究中心），國金證券研究所測算2 先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)選材與制造工藝需求分析（北京航空技術(shù)工程研究中心，李航航、高宏建） - 7 -行業(yè)深度研究不僅在軍機(jī)領(lǐng)域，復(fù)合材料與鈦合金在民機(jī)的不斷迭代中也扮演重要角色

21、。在空客與波音最新一代的客機(jī)中，復(fù)合材料與鈦合金機(jī)體質(zhì)量分?jǐn)?shù)占比約 為 50%與 15%。以飛機(jī)制造商空中客車為例，在最新的 A350XWB 大型民機(jī)中，復(fù)合材料的用量提升最快，在機(jī)身、機(jī)翼與尾翼上均有大量應(yīng)用，全機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 53%，相比上一代民機(jī) A380 大幅提升 31pct；同時(shí)，鈦合金結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 14%，相比 A380 提升 4pct。圖表 12：復(fù)合材料在民機(jī)中結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升最快 圖表 13：A350XWB 結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量占比情況100%80%60%40%20%0%A300A320A340A380A350復(fù)合材料鈦合金鋁合金鋼來源：大飛機(jī)用鋁合金的研究現(xiàn)狀及展望，A380

22、飛機(jī)結(jié)構(gòu)的先進(jìn)材料和工藝，從 A350XWB 看大型客機(jī)的選材方向，國金證券研究所來源：從 A350XWB 看大型客機(jī)的選材方向，國金證券研究所單架新一代遠(yuǎn)程寬體客機(jī)機(jī)體的復(fù)合材料與鈦合金用量是上一代的 2.3倍與 1.3 倍。對(duì)照軍機(jī)情況，我們謹(jǐn)慎、合理地假設(shè)民機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量系數(shù)約為 50%，粗略估計(jì)，一架 A350 大型民機(jī)大約需要 71 噸復(fù)合材料與 19 噸鈦合金，分別是上一代 A380 材料用量的 2.3 倍、1.4 倍，提升約 41 噸、5 噸。圖表 14：主要飛機(jī)型號(hào)單價(jià)飛機(jī)鈦合金、復(fù)合材料用量測算型號(hào)A300A320A340-200A380A350-900空重（噸）90421292

23、77268結(jié)構(gòu)重量系數(shù)50%50%50%50%50%結(jié)構(gòu)重量452165139134鈦合金質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%5%6%10%14%鈦合金用量（噸）2141419復(fù)合材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%6%8%22%53%復(fù)合材料用量（噸）2153071來源：飛機(jī)結(jié)構(gòu)，國金證券研究所測算（注：結(jié)構(gòu)重量=結(jié)構(gòu)重量系數(shù)*空重；A340 采用的是 A340-200 的空重，A350 采用的是 A350-900 的空重）航發(fā)是國產(chǎn)替代重要方向，高溫合金、陶瓷基復(fù)材是核心材料推重比是航空發(fā)動(dòng)機(jī)最核心的性能指標(biāo)，提高渦輪前進(jìn)口溫度能夠提升發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比，因此對(duì)耐高溫材料需求突出。發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”，是確保飛機(jī)使用性能、可靠性與經(jīng)濟(jì)

24、性的決定性因素，其性能的提升與所使用的耐高溫材料密切，飛機(jī)航程加長與速度提高要求發(fā)動(dòng)機(jī)更大的推力、推重比3，這意味著發(fā)動(dòng)機(jī)的壓力比、進(jìn)口溫度、燃燒室溫度以及轉(zhuǎn)速都須極大提高4。根據(jù)美國先進(jìn)戰(zhàn)斗殲擊機(jī)研究計(jì)劃和綜合高性能發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究計(jì)劃，發(fā)動(dòng)機(jī)推重比要達(dá)到 20，其油耗比要比目前再降低 50%。對(duì)于推重比3 推重比：是發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要指標(biāo)，指發(fā)動(dòng)機(jī)推力與重量之比4 航空航天材料發(fā)展現(xiàn)狀及前景全面解析（中國材料研究學(xué)會(huì)，唐見茂） - 8 -行業(yè)深度研究在 1520 的發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪前進(jìn)口溫度最高達(dá)約 2300 ，因而除高比強(qiáng)度、高比模量外，對(duì)耐高溫性能的需求更為突出5。圖表 15：耐高溫材料是航空

25、發(fā)動(dòng)機(jī)性能提高的重要因素指標(biāo)/代數(shù)二代三代四代五代推力重量比5-67-89-1015-20渦輪前溫度K1250-14001600-17501850-19502250-2350壓氣機(jī)出口溫度 K650-700800-900850-900950-1200渦輪盤工作溫度600650700780-950渦輪盤材料Fe 基、Fe-Ni 基、Ni 基高溫合金 WP6、WP6、WP8、 WP13 、 WS9 、 GH2036 、GH4133B、GH2901Ni 基變形高溫合金，F(xiàn)WS10 （ GH4196 ）FGH95 粉末盒FGH96 粉末盒、纖維增強(qiáng)超合金；變形高溫合金雙性能粉末冶金、纖維增強(qiáng)超合金；

26、0 相 TiAI、陶瓷基復(fù)合材料來源：航空金屬材料結(jié)構(gòu)，國金證券研究所目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)材料包括高溫合金與鈦合金，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 40%與 30%；未來陶瓷基復(fù)合材料等由于其優(yōu)良的特性，將成為發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)換代的核心材料。根據(jù)世界著名發(fā)動(dòng)機(jī)公司羅爾斯-羅伊斯（Rolls-Royce）公司對(duì)航空發(fā) 動(dòng)機(jī)材料發(fā)展情況作出的統(tǒng)計(jì)和預(yù)估，傳統(tǒng)的鋁合金及結(jié)構(gòu)鋼在發(fā)動(dòng) 機(jī)中的用量會(huì)進(jìn)一步減少，而鎳基高溫合金、鈦合金等材料的使用有 所提升；一些新型高溫結(jié)構(gòu)材料，如金屬間化合物（Ti3Al、Nb3Al 等）、陶瓷基/金屬基復(fù)合材料（CMC、MMC）將是發(fā)動(dòng)機(jī)材料選取趨勢(shì)。圖表 16：航空發(fā)動(dòng)機(jī)用材的趨勢(shì)來源

27、：英國 RR 公司，國金證券研究所高溫合金是航空發(fā)動(dòng)機(jī)提升推重比的基礎(chǔ)材料，主要應(yīng)用燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片與渦輪盤四大熱端部位；鈦合金在 500以下性能穩(wěn)定，應(yīng)用于壓氣盤、靜葉盤、機(jī)殼等；陶瓷基復(fù)合材料屬于發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)程度的提升關(guān)鍵，目前最先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前進(jìn)口溫度逼近高溫合金的熔點(diǎn)，而陶瓷基復(fù)合材料是航空發(fā)動(dòng)機(jī)減重增效“升級(jí)換代”的核心材料。5 航空航天材料發(fā)展現(xiàn)狀及前景全面解析（中國材料研究學(xué)會(huì)，唐見茂） - 9 -行業(yè)深度研究圖表 17：高溫合金與陶瓷基復(fù)材是航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)材料材料定位應(yīng)用部位高溫合金發(fā)動(dòng)機(jī)推重比提升的基礎(chǔ)熱端部位：燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片和渦輪盤其他：機(jī)匣、環(huán)件、加

28、力燃燒室和尾噴口鈦合金低密度、高強(qiáng)度特性可以替代部分高溫合金與不銹鋼中等溫度部位（ 500以下）：壓氣盤、靜葉片、動(dòng)葉片、機(jī)殼、燃燒室外殼、排氣機(jī)構(gòu)外殼、中心體、噴氣管等陶瓷基復(fù)材發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)程度提升的關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)襯、燃燒室筒、噴口導(dǎo)流葉片、渦輪葉片和渦輪罩環(huán)等部位來源：十三五新材料技術(shù)發(fā)展報(bào)告，從鈦礦到鈦材產(chǎn)業(yè)鏈等，國金證券研究所根據(jù)Global Commercial Aero Turbofan EngineMarket，以質(zhì)量計(jì) 算，航空發(fā)動(dòng)機(jī)中鎳合金、鈦合金和特鋼分別占比 40%、30%、25%。以裝配在美國戰(zhàn)斗機(jī) F22 上的發(fā)動(dòng)機(jī)（型號(hào)：F119-PW-100）為例， 發(fā)動(dòng)機(jī)重量

29、為 1.36 噸，以上述質(zhì)量占比粗略估算，一臺(tái)F119-PW-100發(fā)動(dòng)機(jī)用鎳合金 0.54 噸，用鈦合金 0.41 噸，一架 F22 配置雙發(fā)，發(fā) 動(dòng)機(jī)共用 1.09 噸、0.82 噸鎳合金與鈦合金。圖表 18：發(fā)動(dòng)機(jī)材料用量占比情況來源：Global Commercial Aero Turbofan EngineMarket，國金證券研究所 - 10 -行業(yè)深度研究高性能材料在新興領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，長期空間有望打開除了航空工業(yè)，高性能材料在其他軍民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，具體包括軍工行業(yè)中的火箭、導(dǎo)彈及航天飛船工業(yè)、船舶及艦艇制造業(yè)、其他常規(guī)軍品制造等等，民用中的醫(yī)療、體育器材、汽車、建筑等新興

30、領(lǐng)域。復(fù)合材料在各大領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其中航天航空、風(fēng)電葉片需求最為強(qiáng)勁。根據(jù)2019 全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告，2019 年全球碳纖維市場總需求約為 10.37 萬噸，同比增長約 12%，應(yīng)用領(lǐng)域多樣化。其中，航天航空領(lǐng)域相比去年增長 12%，主因波音 787 及空客 350 產(chǎn)量增加所拉動(dòng)；風(fēng)電葉片需求強(qiáng)勁，同比增長 16%，主要依賴于風(fēng)電具有 VESTAS 強(qiáng)勢(shì)驅(qū)動(dòng)。圖表 19：2019 年中國碳纖維需求分布（千噸）來源：2019 全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告，國金證券研究所我們認(rèn)為，碳纖維未來依托各大新興領(lǐng)域打開更大的市場空間。得益于碳纖維及其復(fù)合材料的優(yōu)異特性，已在航天航空、交通運(yùn)輸、能

31、源領(lǐng)域、工程領(lǐng)域與船舶應(yīng)用等多領(lǐng)域承擔(dān)重要角色。圖表 20：碳纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用行業(yè)細(xì)分領(lǐng)域具體應(yīng)用部位航天航空導(dǎo)彈武器彈體整流罩、復(fù)合支架、儀器艙、誘餌艙和發(fā)射筒等主次承力結(jié)構(gòu)部件,導(dǎo)彈彈頭等空間平臺(tái)制造衛(wèi)星和空間站的承力筒、蜂窩面板、基板、相機(jī)鏡筒和拋物面天線等結(jié)構(gòu)部件運(yùn)載火箭制造箭體整流罩、儀器艙、殼體、級(jí)間段、發(fā)動(dòng)機(jī)喉襯和噴管等部件航空器整流罩、平尾、垂尾、平尾翼盒、機(jī)翼、中前機(jī)身等結(jié)構(gòu)構(gòu)件；發(fā)動(dòng)機(jī)、剎車盤等交通運(yùn)輸軌道交通座椅內(nèi)飾、轉(zhuǎn)向架、高鐵輪架體、車體、車頭、過渡車鉤等汽車零部件隔音板、前端支架、座椅結(jié)構(gòu)、車身底盤、儀表盤、緩沖架、備胎倉、窗飾等能源領(lǐng)域風(fēng)電葉片葉尖部位、防雷

32、系統(tǒng)、主梁帽、蒙皮表面、葉片根部等儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備壓力容器等工程領(lǐng)域建筑加固補(bǔ)強(qiáng)建筑補(bǔ)強(qiáng)、橋梁拉索、海上平臺(tái)、增強(qiáng)混凝土、破冰公路、增強(qiáng)水泥等其他領(lǐng)域體育休閑高爾夫球桿、球拍、雪橇、滑雪板、曲棍球棒、釣魚竿、自行車等醫(yī)療器械檢測設(shè)備、磁體構(gòu)建、醫(yī)療床板、假肢、矯形器、理療用品、輪椅、臂架等船舶應(yīng)用艦船推進(jìn)器葉片、一體化桅桿和先進(jìn)水面艦艇上層建筑等電纜電纜芯來源：碳纖維的十六個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域及近期技術(shù)進(jìn)展、新材料在線，國金證券研究所 - 11 -行業(yè)深度研究鈦合金已在軍工與諸多民用領(lǐng)域多點(diǎn)開花。鈦集高比強(qiáng)度和優(yōu)異的耐腐蝕性能于一身，是理想的船舶艦艇制造用材，尤其是需要在深海運(yùn)轉(zhuǎn)的潛水器。我國“蛟龍?zhí)枴陛d人

33、潛水器就首次采用了俄羅斯制造的鈦合金耐壓殼，成為國產(chǎn)潛水器大規(guī)模采用鈦合金材料的成功案例。2015 年 5 月，我國首個(gè)國產(chǎn) 4500 米潛深載人潛水器耐壓殼在洛陽船舶材料研究所出廠。該耐壓殼使用了我國自主研制的 Ti80 鈦合金材料，標(biāo)志著我國突破了 Ti80 大規(guī)格厚板研制、球瓣成型、球瓣機(jī)加工、焊接、無損探測等關(guān)鍵技術(shù)研究。圖表 21：鈦及鈦合金在軍工相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域材料的使用特性具體應(yīng)用航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在 500以下具有高的屈服強(qiáng)度/密度比和疲勞強(qiáng)度/密度比，良好的熱穩(wěn)定性，優(yōu)異的抗大氣腐蝕性能，可減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量在 500以下的部位使用：壓氣盤、靜葉片、動(dòng)葉片、機(jī)殼、燃燒室外殼、排氣

34、機(jī)構(gòu)外殼、中心體、噴氣管等機(jī)身在 300以下，比強(qiáng)度高防火壁、蒙皮、大梁、起落架、翼肋、隔框、緊固件、導(dǎo)管、艙門、拉桿等火箭、導(dǎo)彈及航天飛船工業(yè)在常溫及高低溫下，比強(qiáng)度高，并具有足夠的韌性及塑性高壓容器、燃料貯箱、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及導(dǎo)彈殼體、飛船船艙蒙皮及結(jié)構(gòu)骨架、主起落架、登月艙等船舶、艦艇制造工業(yè)比強(qiáng)度高，在海水及海洋氣氛下具有優(yōu)異的耐腐蝕性能耐壓艇體、結(jié)構(gòu)件、浮力系統(tǒng)球體、水上船舶的泵體、管道和甲板配件、快艇推進(jìn)器、推進(jìn)軸、水翼艇水翼、鞭狀天線等常規(guī)軍品制造耐腐蝕性好、密度小火炮尾架、迫擊炮底板、火箭炮炮管及藥室、噴管、火炮套、坦克車輪及履帶、扭力棒、戰(zhàn)車驅(qū)動(dòng)軸、裝甲板等來源：從鈦礦到鈦材產(chǎn)業(yè)

35、鏈，國金證券研究所整理民用方面，鈦合金目前主要用于醫(yī)療、體育器材、汽車、建筑及娛樂 音響等高端應(yīng)用場景。以醫(yī)療領(lǐng)域?yàn)槔?，醫(yī)用鈦合金主要用于生產(chǎn)和 制造外科植入物和矯形器械產(chǎn)品，鈦及鈦合金密度較小，彈性模量低，可以避免局部骨吸收現(xiàn)象的產(chǎn)生，因而是十分優(yōu)良的人工骨、 關(guān)節(jié)等 硬組織替換材料。典型產(chǎn)品如牙種植體、人工關(guān)節(jié)和血管支架等。外 科植入物中的鈦合金用量正以每年 5%-7%的速度增長6。圖表 22：鈦合金在高端民用新興領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例來源：醫(yī)用鈦合金的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀、鈦合金在體育器材中的應(yīng)用與優(yōu)化設(shè)計(jì)等、國金證券研究所6 來源： HYPERLINK /a/143485095_620991 /a/

36、143485095_620991 - 12 -行業(yè)深度研究二、確定性增長：航空新材料將受益我國航空工業(yè)快速發(fā)展我國進(jìn)入航空工業(yè)加速升級(jí)階段，高性能材料占比高的軍機(jī)型號(hào)（如新一代運(yùn)輸機(jī)、新一代戰(zhàn)斗機(jī)）將逐步上量、替代舊型號(hào)，民航制造進(jìn)入自主化新時(shí)期，從而帶來可觀的復(fù)合材料、鈦合金及高溫合金等高性能材料的需求增量市場。僅考慮可預(yù)見的軍民機(jī)型，我們預(yù)計(jì)未來 3 年鈦合金、復(fù)合材料與高溫合金年均用量分別有望達(dá) 273 噸、137 噸與 137 噸；未來 10-20 年鈦合金、復(fù)合材料與高溫合金年均用量為 1968 噸、2421 噸、496 噸。從遠(yuǎn)期材料用量成長潛力來看，復(fù)合材料成長性最大（18 倍）

37、，鈦合金有 7 倍提升空間，高溫合金有 4 倍成長空間，如考慮未來民機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)國產(chǎn)化，航材有望打開更大的應(yīng)用空間。圖表 23：未來 3 年、未來 10-20 年三種主要新材料年均用量、成長空間對(duì)比來源：國金證券研究所測算（注：詳細(xì)測算請(qǐng)見后文）軍機(jī)：裝備升級(jí)需求加大，新老機(jī)型加速更替是大勢(shì)所趨空軍裝備作為我國核心武器之一，將受益我國國防開支的穩(wěn)健增長與裝備升級(jí)需求，未來 5-10 年空軍新老機(jī)型的加速更替將是大勢(shì)所趨。2020 年年度國防預(yù)算同比+6.6%，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健增長，將帶動(dòng)裝備采購需求；根據(jù)該黨的十九大報(bào)告提出的“確保到 2020 年基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，信息化建設(shè)取得重大進(jìn)展，戰(zhàn)略能力有大的提升

38、”、“形成聯(lián)合作戰(zhàn)能力、全域作戰(zhàn)能力”，國防軍費(fèi)有望向裝備升級(jí)與換代傾斜，新一代戰(zhàn)斗機(jī)與運(yùn)輸機(jī)有望迎來新增長。圖表 24：我國歷年國防預(yù)算及同比增速圖表 25：2017 年我國裝備費(fèi)占國防費(fèi)比例為 41%裝備費(fèi)占比（%）4240383634323020102011201220132014201520162017來源：WIND，新華社，國金證券研究所來源：2010 年中國的國防，國金證券研究所 - 13 -行業(yè)深度研究圖表 26：裝備費(fèi)用于新型列裝與裝備升級(jí)等來源：國金證券研究所繪制（參考2010 年中國的國防、網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)裝備體系、央視網(wǎng)等）我國的空軍實(shí)力與美俄發(fā)達(dá)國家仍存在不小差距，具體體現(xiàn)為

39、數(shù)量不足和現(xiàn)代化機(jī)型比例不高，未來 5-10 年空軍新老機(jī)型的加速更替將是大勢(shì)所趨。我國空軍飛機(jī)總量雖然在全球范圍排位第三，但從數(shù)量上來看，我國軍機(jī)數(shù)量僅為美國的 1/5，其中運(yùn)輸機(jī)和教練機(jī)數(shù)量明顯不足；從先進(jìn)程度上來看，我國的現(xiàn)代化戰(zhàn)機(jī)（三代機(jī)及以上）比例為 50%，而在美國，這一比例則高達(dá)近 90%（IISS 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）。圖表 27：2019 年中、美、俄空軍實(shí)力對(duì)比中國（架）俄羅斯（架）美國（架）14000120001000080006000400020000戰(zhàn)斗機(jī)特殊作戰(zhàn)機(jī)運(yùn)輸機(jī)武裝直升機(jī)教練機(jī)總數(shù)來源：Global Firepower、國金證券研究所整理航空武器裝備升級(jí)的另一個(gè)重要方

40、面，就是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國產(chǎn)化，對(duì)應(yīng)高性能航空材料一塊巨大的增量市場。我國已成立航發(fā)集團(tuán)，預(yù)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自主設(shè)計(jì)研產(chǎn)能力將是未來很長一段時(shí)間內(nèi)的攻堅(jiān)重點(diǎn)。目前，我國 WS-10“太行”渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)及其改進(jìn)型的性能指標(biāo)已可與美國普惠 F100 和通用電氣 F110 相當(dāng)，是目前來看最有希望取代俄制 AL-31，列裝 J-10、J-11 和 J-20 等空軍主力戰(zhàn)機(jī)的航發(fā)產(chǎn)品。 - 14 -行業(yè)深度研究圖表 28：中美軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展差距對(duì)比來源：環(huán)球網(wǎng)、國金證券研究所民機(jī)：處于發(fā)展初期，將成為全球民用航空最大市場民用航空領(lǐng)域，我國正處于發(fā)展的起步期，未來空間廣闊，將成為全球民用航空最大市場（萬億級(jí)

41、美元），未來 20 年年均需求約 400 架。中國是未來 20 年全球唯一萬億級(jí)美元的民用飛機(jī)市場，未來發(fā)展空間 廣闊。根據(jù)波音發(fā)布的 2019 版中國民用航空市場展望，中國未來 20 年間將需要 8090 架新飛機(jī)，總價(jià)值達(dá) 1.3 萬億美元，根據(jù)預(yù)測數(shù) 據(jù)，我們粗略估計(jì)，未來 20 年，我國市場年均需求約 400 架民用飛機(jī)。圖表 29：波音、空客歷年飛機(jī)交付量圖表 30：中國 2020-2038 年民用飛機(jī)預(yù)測值80006000400020000波音公司預(yù)測中國商飛預(yù)測值中航工業(yè)窄體客機(jī)（架）寬體客機(jī)（架）來源：波音官網(wǎng)，空客官網(wǎng)，國金證券研究所（注：波音 2019 年交付量下降主因 7

42、37MAX 事件）來源：波音官網(wǎng)，中國商飛，中航工業(yè)，國金證券研究所我國民航業(yè)正快速發(fā)展，未來兩款主力機(jī)型ARJ-21 和 C919 將進(jìn)入放量階段，有望帶來高性能航材更多需求隨著我國民航業(yè)發(fā)展，未來兩款主力機(jī)型（ARJ-21、C919）有望進(jìn)入 量產(chǎn)階段。根據(jù)中國商飛官網(wǎng)信息，第四架 C919 將于今年完成首飛， - 15 -行業(yè)深度研究累計(jì)獲取 28 家客戶 815 架訂單；ARJ-21 新支線飛機(jī)已正式投入航線運(yùn)營，累計(jì) 24 家客戶 528 架訂單；CR929 研制項(xiàng)目已正式啟動(dòng)。我們認(rèn)為，國內(nèi)民機(jī)制造產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展將對(duì)我國高性能材料行業(yè)提出更大的需求、帶來更多的機(jī)遇。以 C919 為

43、例，根據(jù)西部超導(dǎo)招股說明書、北京日?qǐng)?bào)報(bào)道的信息，國產(chǎn)大飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，鈦合金、復(fù)合材料與第三代鋁鋰合金的結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 9.3%、12.0%和 8.8%，量產(chǎn)后將產(chǎn)生大量高性能航材需求。此外，根據(jù) CR929 總設(shè)計(jì)師陳迎春在“2017 北京航展首屆國際航空發(fā)動(dòng)機(jī)論壇”上披露的信息， CR929 復(fù)合材料、鈦合金占比相比 C919 提升快，其中，復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 55%，鈦合金機(jī)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 16%。圖表 31：國產(chǎn)大飛機(jī) C919 結(jié)構(gòu)材料占比情況圖表 32：CR929 結(jié)構(gòu)材料占比9.30%12%8.80%69.90%鈦合金 復(fù)合材料鋁鋰合金其他鈦合金 復(fù)合材料鋁合金 鋼8%16%

44、21%55%來源：西部超導(dǎo)招股說明書，詳解航空材料“五朵金花”（北京日?qǐng)?bào)），中國商飛，國金證券研究所來源： 中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司科技委常委、CR929 總設(shè)計(jì)師陳迎春在 “2017 北京航展首屆國際航空發(fā)動(dòng)機(jī)論壇”上披露，國金證券研究所需求量測算：航空發(fā)展將帶來航空新材料三年翻倍、十年九倍增長我們基于以下關(guān)鍵假設(shè)，對(duì)短期、中長期的我國高性能航材作以測算。測算范圍：僅考慮五種可預(yù)見的新型軍民機(jī)型，包括新一代運(yùn)輸機(jī)、新一代戰(zhàn)斗機(jī)、ARJ-21、C919、CR929（預(yù)計(jì) 2027 年交付7，加入中長期預(yù)測）；合理假設(shè)結(jié)構(gòu)質(zhì)量系數(shù)約為 50%，即不把非結(jié)構(gòu)件以外的情況考慮在內(nèi)，達(dá)到更合理的測算效

45、果；假設(shè)未來新一代運(yùn)輸機(jī)、新一代戰(zhàn)斗機(jī)全部采用國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，民航客機(jī)則全部裝配進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)成品，因此在測算中僅將新一代運(yùn)輸機(jī)、新一代戰(zhàn)斗機(jī)兩款機(jī)型的航發(fā)材料考慮在內(nèi)；為了統(tǒng)一口徑，測算僅以最終飛機(jī)成品用量為準(zhǔn)，主要目的是看成長潛力，若考慮成材率，用量將大大高于本文的測算數(shù)據(jù)。首先，我們基于相關(guān)文獻(xiàn)信息與可比機(jī)型對(duì)單架飛機(jī)的航材需求（鈦合金、復(fù)合材料、高溫合金）進(jìn)行估算。詳見圖表 33，以 C919 為例，假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口，僅考慮機(jī)身結(jié)構(gòu)，單架國產(chǎn)大飛機(jī)鈦合金、復(fù)合材料用量約為1.96 噸、2.53 噸。其他各機(jī)型測算過程詳見圖表 34-35）圖表 33：單架飛機(jī)航材（鈦合金、復(fù)合材料、高溫合金）用量

46、測算分類型號(hào)單架鈦合金用量（ 噸）單架復(fù)合材料用量（ 噸）單架高溫合金用量（ 噸）軍機(jī)新一代運(yùn)輸機(jī)7.082.405.44新一代戰(zhàn)斗機(jī)4.242.471.127 中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司科技委常委、CR929 總設(shè)計(jì)師陳迎春在“2017 北京航展首屆國際航空發(fā)動(dòng)機(jī)論壇”上披露 - 16 -行業(yè)深度研究民機(jī)ARJ-210.600.13-C9191.962.53-CR9299.0030.60-來源：國金證券研究所測算在對(duì)中期（3 年左右）和遠(yuǎn)期（10-20 年）不同型號(hào)飛機(jī)年均產(chǎn)量進(jìn)行合理假設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行高性能航材預(yù)測。我們測算，2019 至 2021 年，高性能航材年均需求有望實(shí)現(xiàn)翻倍；未來 1

47、0-20 年的年均需求約為短期年均需求的 9 倍。我們預(yù)計(jì)，未來 3 年，新一代運(yùn)輸機(jī)、新一代戰(zhàn)斗機(jī)、ARJ-21、C919 這四種主要機(jī)型的批量生產(chǎn)交付將產(chǎn)生確定性的高性能航材增量需求，對(duì)應(yīng)鈦合金、復(fù)合材料與高溫合金年均用量分別有望達(dá) 273 噸、137 噸與 137 噸。遠(yuǎn)期預(yù)測中加入 CR929 機(jī)型，預(yù)計(jì)未來 10-20 年鈦合金、復(fù)合材料與高溫合金年均用量為 2421 噸、1968 噸、496 噸。市場空間中長期增長具潛力。短中期看，以碳纖維為例，未來三年年均用量相比當(dāng)前用量翻倍；遠(yuǎn)期看，隨著國產(chǎn)大飛機(jī)、新一代軍機(jī)批量生產(chǎn)，復(fù)合材料、鈦合金及高溫合金的遠(yuǎn)期年均用量是中期年均用量的 1

48、8 倍、7 倍與 4 倍。 若考慮長期民機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)國產(chǎn)化，高性能航材將具更大的成長空間。圖表 34：我國四種核心機(jī)型所需材料用量空間預(yù)測分類型號(hào)架數(shù)假設(shè)鈦合金用量（噸）復(fù)合材料用量（噸）高溫合金用量（噸）軍機(jī)新一代運(yùn)輸機(jī)1725535122710712454151063682201424810950354120272新一代戰(zhàn)斗機(jī)1421521126104225111564371720854922251066228301277434200848493224軍機(jī)合計(jì)未來 3 年年均248110137未來 10-20 年年均1202613496民機(jī)ARJ-21110-320-531-1061-2012

49、3-20012025-C91951013-102025-203951-100196253-C9291931-545153-1090306-504501530-民機(jī)合計(jì)未來 3 年年均3228-未來 10-20 年年均7661808-四種機(jī)型合計(jì)未來 3 年年均279137137未來 10-20 年年均19682421496 - 17 -行業(yè)深度研究材料成長空間： 10-20 年年均/3 年年均71849來源：國金證券研究所測算（注：為了統(tǒng)一測算口徑，本部分測算僅考慮飛機(jī)最終用量，未考慮過程中的成材率；若考慮成材率，材料商供應(yīng)量更大）高性能航材有望實(shí)現(xiàn)三年翻倍的成長空間。以高端碳纖維為例，我們

50、測算，未來三年，僅計(jì)算航空用碳纖維，年均需求大約為 560-660 噸，是 2017 年的 2-2.5 倍；若考慮通飛無人機(jī)、航天及其他武器裝備，未 來三年高端碳纖維年均需求約為 1000 噸，是 2017 年的約 1.8 倍。若考慮高性能材料在船舶、兵器及其他民用設(shè)備領(lǐng)域，則有望獲取更廣褒的市場空間。圖表 35：軍用級(jí)高端碳纖維用量需求有望實(shí)現(xiàn)三年翻倍類別2017（噸） 2019-2021 年均（噸） 航空220-320560-6602019-2021 年均需求是 2017 年的 2-2.5 倍通飛無人機(jī)4053航天6079武器裝備200263軍用級(jí)合計(jì)520-620954-10542019

51、-2021 年均需求是 2017 年約 1.8 倍來源：國金證券研究所測算（注：1、2017 年數(shù)據(jù)根據(jù)論文從國產(chǎn)碳纖維的處境談碳纖維“全產(chǎn)業(yè)鏈”估算得來；2、根據(jù)前瞻研究院報(bào)告，材料中碳纖維約 50%的滲透率；3、合理假設(shè)成材率約為 20%；4、其他領(lǐng)域按照國防軍費(fèi)約每年增長 7%估算。） - 18 -行業(yè)深度研究三、高附加值：高端航空新材料將提供高成長彈性相比一般民用級(jí)材料，軍用級(jí)高性能材料的附加值更高，將提高更大的成長彈性。以碳纖維及復(fù)合材料制品為例，軍用級(jí)價(jià)格是民用級(jí)的 15 至 20倍，僅 3%用量可貢獻(xiàn) 30%的市場價(jià)值。航空航天及武器領(lǐng)域一直是碳纖維的傳統(tǒng)應(yīng)用市場和對(duì)纖維性能要求

52、 最高的應(yīng)用領(lǐng)域，代表著碳纖維應(yīng)用的制高點(diǎn)。目前，航空航天及武 器領(lǐng)域的碳纖維用量雖不大，但得益于高附加值，市場價(jià)值貢獻(xiàn)較大。根據(jù)江蘇恒神的沈真在從國產(chǎn)碳纖維的處境談碳纖維“全產(chǎn)業(yè)鏈” 中的表述，2017 年，航空航天及武器領(lǐng)域碳纖維用量僅占碳纖維總量 的約 3%，但貢獻(xiàn)了約 30%的市場價(jià)值。圖表 36：2017 年軍用級(jí)碳纖維僅占總用量的 3%圖表 37：2017 年軍用機(jī)碳纖維貢獻(xiàn)了約 30%市場價(jià)值3%航天航空&武器體育休閑建筑補(bǔ)強(qiáng)風(fēng)電葉片軌交汽車壓力容器電纜芯航天航空&武器體育休閑29%建筑補(bǔ)強(qiáng)風(fēng)電葉片軌交汽車壓力容器電纜芯來源：從國產(chǎn)碳纖維的處境談碳纖維“全產(chǎn)業(yè)鏈”，國金證券研究所

53、來源：從國產(chǎn)碳纖維的處境談碳纖維“全產(chǎn)業(yè)鏈”，國金證券研究所軍用級(jí)高性能材料價(jià)格是民用級(jí)的數(shù)十倍。以復(fù)合材料制品為例，軍用航空結(jié)構(gòu)件、民用航空（國內(nèi)）用復(fù)合材料價(jià)格分別為 1000 至 1500 萬/噸、800 至 1000 萬元/噸，約是民用級(jí)復(fù)合材料價(jià)格的 15-20倍，具有更高的附加值。圖表 38：不同工業(yè)領(lǐng)域碳纖維、預(yù)浸料和制品的單價(jià)對(duì)比（元/kg）分類領(lǐng)域碳纖維品種碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料制品民用級(jí)體育休閑T700S-12K80-140120-200300-500T300-12K風(fēng)電葉片梁板T300 24K80-150工業(yè)領(lǐng)域高端應(yīng)用T700S-12K80-140120-200500-1

54、000T300-12K軍用級(jí)武器裝備（纏繞用）T700S-12K250-300-通用飛機(jī)和無人機(jī)T300-1K,3K,6K,12K-800-10002000-3000T700S-12K軍用無人機(jī)T300-3K,6K,12K-1500-25005000-8000民用航空（國內(nèi)）T300-3K,6K,12K-2500-30008000-10000T800-6K,12K軍用航空（結(jié)構(gòu)件）T300-3K,6K30005000-700010000-15000T800-6K,12K來源：從國產(chǎn)碳纖維的處境談碳纖維“全產(chǎn)業(yè)鏈”（沈真，江蘇恒神），國金證券研究所得益于高附加值，下游主要為航空的高性能材料供應(yīng)商

55、毛利率維持穩(wěn)定且較高。擁有軍用級(jí)高端碳纖維的光威復(fù)材、中簡科技的產(chǎn)品毛利率隨著產(chǎn)能利用提升，近兩年維持在近 80%；主要供應(yīng)高端鈦材的西部超導(dǎo)毛利率約為 40%，且在上游海綿鈦漲價(jià)后能快速恢復(fù)高毛利率水平8；鋼研高納的8 詳見國金軍工此前發(fā)布的鈦產(chǎn)業(yè)鏈報(bào)告鈦產(chǎn)業(yè)鏈系列報(bào)告之二：行業(yè)出清有望加速，供需關(guān)系持續(xù)改善 - 19 -行業(yè)深度研究高溫合金毛利率約為 30%至 40%，隨著后續(xù)產(chǎn)能逐步釋放，毛利率仍有上升空間。圖表 39：高性能航材毛利率水平維持較高位來源：WIND，國金證券研究所相較于國際市場，我國航空航天等高性能材料用量仍有較大的提升空間，我們認(rèn)為，隨著高性能航材占比的逐步攀升，長遠(yuǎn)看

56、，有望產(chǎn)生以數(shù)十倍的市場價(jià)值增量空間。我們看到，從全球看，我國新材料在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用占比遠(yuǎn)小于平均水平，其中鈦材、復(fù)合材料在航空航天應(yīng)用量僅占總量的約 18%、3.7%，相比全球的 50%、23%有較大差距。圖表 40：中國航空航天鈦材占比相比全球、美國情況 圖表 41：中國航空航天復(fù)合材料占比相比全球情況來源：2018 年中國鈦工業(yè)發(fā)展報(bào)告，美國地質(zhì)調(diào)查局（UDGS），國金證券研究所來源：2019 全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告，國金證券研究所 - 20 -行業(yè)深度研究四、競爭格局：軍工領(lǐng)域進(jìn)入壁壘高，逐步打開海外市場軍用新材料的研制研制技術(shù)屬于軍事機(jī)密，在國際上存在嚴(yán)格的進(jìn)出口限 制。因此

57、，我國軍用材料市場主要來自國內(nèi)企業(yè)的自主研發(fā)。鑒于軍工配 套審批流程存在一定時(shí)間周期，我們預(yù)計(jì)主要供貨商將受益重點(diǎn)型號(hào)放量。以鈦材為例，我們看到美國、俄羅斯鈦產(chǎn)品制造企業(yè)均供本土航空航天制造或者配套全球民用領(lǐng)域。我國軍用航材供貨有嚴(yán)苛的供應(yīng)商資質(zhì)審批流程，一旦通過評(píng)審，標(biāo)志著配套項(xiàng)目長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。從國際上來看，美國航空航天級(jí)鈦材供應(yīng)商 TIMET 和 ATI 等企業(yè)，產(chǎn)能全部為美國本土航空制造自用。全球最大的鈦產(chǎn)品制造企業(yè)俄羅斯的 Vsmpo-Avisima，其用于出口的鈦產(chǎn)品也主要為全球知名民用客機(jī)制造商配套。在我國，軍用航空材料的開發(fā)通過參與軍工配套項(xiàng)目的形式進(jìn)行。我國具有嚴(yán)苛的軍工

58、供應(yīng)商資質(zhì)審批流程，成為我國軍用高端鈦材領(lǐng)域壁壘高筑的原因之一。一般而言，從資質(zhì)認(rèn)證、參與預(yù)研，到正式實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)和批量供應(yīng)，需要至少 6-7 年時(shí)間。而一旦通過評(píng)審，成為合格的軍用材料供應(yīng)商，則標(biāo)志著一種長期穩(wěn)定的合作關(guān)系，前期沒有參與相關(guān)項(xiàng)目的企業(yè)短期將很難再取得相關(guān)材料的供應(yīng)資質(zhì)。圖表 42：形成軍工批量供貨能力需要經(jīng)過至少 6-7 年來源：軍工“四證”及其認(rèn)證相關(guān)問題研究、國金證券研究所我們對(duì)國內(nèi)具備軍工資質(zhì)、能夠批量生產(chǎn)高端軍用新材料的公司進(jìn)行梳理，目前格局相對(duì)穩(wěn)定。其中，鈦材主要生產(chǎn)商為寶鈦股份、西部超導(dǎo)等；碳 纖維與復(fù)合材料主要包括中復(fù)神鷹、光威復(fù)材、中簡科技、中航高科與火 炬電子；高溫合金領(lǐng)域主要是鋼研高納、西部超導(dǎo)。圖表 43：國內(nèi)能夠批量生產(chǎn)軍用新材料公司梳理（不完全統(tǒng)計(jì)）分類企業(yè)名稱主要鈦合金材料產(chǎn)品合計(jì)產(chǎn)能（噸/年）毛利率產(chǎn)品結(jié)