航空發(fā)動機產業(yè)研究：景氣度大幅提升-搶跑長期掘金賽道

航空發(fā)動機產業(yè)研究：景氣度大幅提升_搶跑長期掘金賽道

1航空發(fā)動機概述

1.1航空發(fā)動機：飛機的心臟，大國的戰(zhàn)略保障

航空發(fā)動機作為飛機的“心臟”是飛行的關鍵。人類在航空領域的每一次重大突破，無不與航空動力技術的進步相關。航空發(fā)動機在工作時需承受極高的溫度、轉速和壓力，這對其設計制造提出了極難的挑戰(zhàn)，因此航空發(fā)動機也被稱作“皇冠上的明珠”，目前在全球范圍內能獨立研制高性能航空發(fā)動機的國家僅有中、美、英、法、俄等少數國家。航空發(fā)動機的研制通常需要機械、能源、材料、計算機、電子等眾多學科的參與，航空發(fā)動機產業(yè)的發(fā)展水平是一個國家科技、工業(yè)、經濟和國防實力的集中體現，也是國家安全和大國地位的重要戰(zhàn)略保障。

1.2航空發(fā)動機的發(fā)展歷程

1.2.1活塞式發(fā)動機助人類實現動力飛行，目前僅應用于輕型飛行（1903~1940s）

活塞式航空發(fā)動機是依靠活塞在汽缸中的往復運動使氣體工質完成熱力循環(huán)，將燃料的化學能轉化為機械能，再帶動螺旋槳高速轉動而產生推力。1903年美國萊特兄弟制造的“飛行者1號”雙翼飛機實現了人類第一次動力飛行，其動力裝置為一臺四缸、四沖程水冷活塞發(fā)動機。1909年8月法國塞甘兄弟發(fā)明的旋轉汽缸“土地神”發(fā)動機，其采用五缸星形排列，1914~1918年的第一次世界大戰(zhàn)可以說是旋轉汽缸航空發(fā)動機的天下，80%的戰(zhàn)斗機都配備了此種類型的航空發(fā)動機。到了40年代末，活塞發(fā)動機達到了發(fā)展頂峰，單臺發(fā)動機功率由12馬力增加到3800馬力，功重比由0.15馬力/千克發(fā)展到2.5馬力/千克，巡航耗油率由0.34千克/（馬力·時）降低到0.19千克/（馬力·時），壽命由數小時提升至上千小時。年產量數十萬臺，裝備飛機超百萬架。

然而盛極必衰，發(fā)動機功率與飛行速度的三次方成正比，隨著飛行速度的提高對發(fā)動機功率提出了更高的要求，活塞式發(fā)動機由于其工作原理與結構的限制不再能勝任高速飛行，逐漸退出了航空主戰(zhàn)場。但由于活塞發(fā)動機具有效率高、耗油率低和價格低廉等優(yōu)點，在功率需求較小的低速小型飛機上仍有一定優(yōu)勢，現在僅應用于輕型運動飛機、農業(yè)飛機，等飛機上。

1.2.2航空燃氣渦輪發(fā)動機時代：渦軸、渦扇、渦槳發(fā)動機成為主流（1950s至今）

航空燃氣渦輪發(fā)動機是以連續(xù)流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，將燃料的能量轉變?yōu)橛杏霉Φ膬热际絼恿C械，是一種旋轉葉輪式熱力發(fā)動機。航空燃氣渦輪發(fā)動機主要有渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪風扇發(fā)動機、渦輪軸發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機、槳扇發(fā)動機五大類型。

渦輪噴氣發(fā)動機：經濟性較差，逐漸被渦扇發(fā)動機取代。20世紀50年代開始，渦輪噴氣式發(fā)動機逐漸成為各型飛機的主要的動力裝置，特別是超聲速飛機。但其工作原理導致油耗較高、經濟性較差，在后續(xù)的發(fā)展中逐漸被渦扇發(fā)動機取代。

渦輪風扇發(fā)動機：效率高、油耗低，當前應用最廣。渦扇發(fā)動機相比于渦噴發(fā)動機在壓氣機前端加裝了風扇部件，將空氣分為兩股分別從內外兩個涵道通過。在核心機相同的條件下，渦扇發(fā)動機與渦噴發(fā)動機相比其空氣流量較大、產生推力較大、效率更高、油耗更低。通常將外涵道與內涵道空氣流量的比稱為涵道比，涵道比大于4的渦扇發(fā)動機稱為大涵道比渦扇發(fā)動機，其主要應用于大型民用和軍用運輸機以及其他大型亞聲速飛機，如加油機、預警機、反潛機等。中小涵道比渦扇發(fā)動機則主要應用在戰(zhàn)斗機或超聲速客機上。

渦輪軸發(fā)動機：直升機的主要動力裝置。渦輪軸發(fā)動機，其基本原理與前兩者相同，但燃氣發(fā)生器出口燃氣可用能量利用方式卻有所不同。渦輪軸發(fā)動機則將能量轉化為軸功率用來驅動直升機旋翼產生動力，渦輪軸發(fā)動機具有功重比高、油耗低等特點，被廣泛應用于各型直升機上。

渦輪螺旋槳發(fā)動機：應用于中低速運輸機、通用飛機。渦輪螺旋槳發(fā)動機將能量轉化為軸功率驅動螺旋槳旋轉產生動力，其具有耗油率低、經濟性好、起飛推力大的特點，但其螺旋槳轉速受限，飛行速度通常小于音速，被廣泛應用于速度小于800km/h的運輸機、通用飛機上。

槳扇發(fā)動機：僅一款裝備。槳扇發(fā)動機的出現進一步提高了航空發(fā)動機的經濟性。槳扇發(fā)動機可看成裝備有先進高速螺旋槳的渦輪螺旋槳發(fā)動機，但先進高速螺旋槳噪聲大、振動大的問題一直無法完美解決。槳扇發(fā)動機目前只有D-27一款成功研制，裝備在安-70運輸機上。

除了上述常見航空發(fā)動機外，隨著人們對更高速度的追求與新燃燒概念的發(fā)展，沖壓發(fā)動機和脈沖爆震發(fā)動機等發(fā)動機層出不窮，目前主要用于導彈上。

總體來說，在人類百年航空發(fā)展歷程中，等各型航空發(fā)動機蓬勃發(fā)展，但航空燃氣渦輪發(fā)動機依然是目前主流應用的航空發(fā)動機。航空燃氣渦輪發(fā)動機中渦扇、渦槳、渦軸三種類型的裝備應用更是廣泛，100%匹配了世界裝備數量前三的各型軍機，在可預見的未來，沒有任何其他動力形式可以完全取代它們。

1.3航空發(fā)動機的分類

航空發(fā)動機可按其組成和工作原理分為兩大類：一類是直接反作用推進的航空發(fā)動機，另一類是間接反作用推進的航空發(fā)動機。

1.3.1直接反作用推進

直接反作用推進的航空發(fā)動機直接將工質加速產生反作用推力，這類航空發(fā)動機一般有渦輪風扇發(fā)動機、渦輪噴氣發(fā)動機、沖壓發(fā)動機和脈沖爆震發(fā)動機。

1.3.2間接反作用推進

間接反作用推進的航空發(fā)動機只將燃料燃燒產生的能量轉化成軸功率，再通過減速器的減速與傳動將功率傳導至固定翼飛機的螺旋槳或直升機的旋翼從而產生推力。通常這種類型的航空發(fā)動機有：活塞式發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機、渦輪軸發(fā)動機、槳扇發(fā)動機。

2航空發(fā)動機研制特點：長周期、高投入、高難度筑起航空發(fā)動機的高壁壘

2.1周期長：飛機的兩倍，最長可達30年

研制一型全新的跨代航空發(fā)動機通常需要二十幾年，是研制同一代飛機時間的兩倍。以國外第4代戰(zhàn)斗機發(fā)動機為例，其研究始于20世紀70年代初，到二十一世紀初投入使用，具備初始作戰(zhàn)能力，周期長達30年。一款優(yōu)秀的航空發(fā)動機得來不易，因此在研制成功后通常會基于其核心機進行一定改進改型，發(fā)展出眾多衍生型號，以更好的適配不同型號飛機?？傮w來說航空發(fā)動機研制全周期可分為預先研究、工程研制和使用發(fā)展三大階段。每個階段又可細分，并設置相應審查點以便控制風險。

1)預先研究階段：主要任務是為發(fā)展新型發(fā)動機提供技術儲備，以便縮短研制周期，降低研制風險。預先研究又可細分為應用基礎研究、應用研究和先期技術開發(fā)3個階段，具有內容廣泛、探索性強、風險大和技術成果應用面寬廣的特點。

2)工程研制階段：主要任務是根據作戰(zhàn)使用性能指標，研制滿足客戶使用要求的發(fā)動機產品。該階段分為工程驗證機研制和原型機研制2個階段。工程研制階段結束后，將最終給出是否可以大批量裝備使用的結論。

3)使用發(fā)展階段：主要任務是實現可靠性增長和改進改型，是發(fā)動機全壽命科研工作的重要組成部分，發(fā)動機裝備使用后應不斷解決使用中暴露的技術質量問題，提高可靠性，并根據裝備發(fā)展需求和新技術研究成果進行改進改型發(fā)展。

我國的航空發(fā)動機工業(yè)在上世紀50年代從零起步，走過了一條充滿荊棘的道路。從開始的仿制到部分自主設計，再到如今第三代、第四代航空發(fā)動機的自主研制，我國的航空發(fā)動機設計制造水平不斷提高。目前我國航空發(fā)動機主力型號有渦扇-20、渦扇-18、渦扇-10、渦軸-16、渦軸-10、渦軸-9、渦槳-10、渦槳-6等。

近期殲-20、殲-16、直-20、運-20等飛機頻繁出現在如建黨百年慶典、“西部·聯合2021”演習等場合，可以判斷其所裝備的航空發(fā)動機已經進入了生產定型階段，少數甚至進入改進改型階段。隨著我國軍機批產放量與常態(tài)化“練兵備戰(zhàn)”對發(fā)動機消耗增大，預計我國軍用航空發(fā)動機在“十四五”期間的總產量將是“十三五”的數倍。目前我國依舊有20%左右的軍用航空發(fā)動機需依賴進口，預計相關型號將在“十四五”期間完成突破，在“十五五”期間有望開啟批產放量，屆時將全面替代進口發(fā)動機，我國航空發(fā)動機先進型號長期依賴進口的狀況將成為歷史。

2.1技術難度大：多學科參與，上萬小時試驗

在有良好技術儲備的基礎上，研制一種新的航空發(fā)動機尚需要做1萬小時的整機試驗和10萬小時的部件和系統試驗。航空燃氣渦輪發(fā)動機涉及氣動、熱工、結構與強度、控制、測試、計算機、制造技術和材料等多種學科，一臺發(fā)動機內有十幾個部件和系統及數以萬計的零件，其溫度、壓力、應力、轉速、振動、間隙和腐蝕等工作條件遠比飛機其他分系統復雜和苛刻。同時航空發(fā)動機對性能、重量、適用性、可靠性、耐久性和環(huán)境特性等也有極高的要求，因此航空發(fā)動機傳統的研制過程難度極大，是一個設計、制造、試驗、修改設計的多次迭代過程。航空發(fā)動機的研制還需要龐大而精密的試驗設備，例如發(fā)動機模擬高空試車臺，其建設本身就是一項復雜的高科技工程。美國的國家關鍵技術計劃中，把航空發(fā)動機描繪成一個“技術上精深得使新手難以進入的領域，它需要國家充分保護并利用該領域的成果，長期的數據和經驗的積累以及國家的大量投資”。

2.2投入高：研發(fā)投入可達數十億美元

通常來說一款航空發(fā)動機的研制需要投入數十億美元，在航空領域均衡發(fā)展的國家，航空發(fā)動機的研制費約為整個航空領域經費的1/4。航空發(fā)動機研制費用與其技術難度大和研制周期長密切相關。研制一臺航空發(fā)動機的費用可以與航天領域的火箭發(fā)動機相比，早期研制一臺推力為11000daN、推重比為5.5的渦輪噴氣發(fā)動機的費用與“阿波羅”登月飛船的第一級助推火箭發(fā)動機的研制費用相當，但后者的推力是前者的60倍。還可以與造船工業(yè)相比，上述這臺航空發(fā)動機的研制費用超過58000噸級“瑪麗皇后”號豪華客輪的2倍。隨著技術的發(fā)展，航空發(fā)動機的研制費用增長迅速，80年代研制一臺10000daN的渦輪風扇發(fā)動機需要10~15億美元。到90年代，F-119發(fā)動機的研制費用超過20億美元，而當前美國F-35戰(zhàn)斗機的發(fā)動機F-136研制費用更是高達50億美元。

航空發(fā)動機產業(yè)如此之高的壁壘導致后來者進入困難，一般體量的資金無法支持其研發(fā)工作，通常來說航空發(fā)動機產業(yè)發(fā)展的背后都有國家力量的支撐，因此只有綜合實力強大的國家及其支持的企業(yè)才能獨立完成先進航空發(fā)動機的研制工作。

3中國軍用航空發(fā)動機市場：坡長雪厚，長期空間廣闊

我國軍機即將迎來“量”與“質”的雙重提升，將拉動軍用航空發(fā)動機市場景氣向上，同時航空發(fā)動機作為易耗品在“練兵備戰(zhàn)”部隊訓練量大增的背景下需求將進一步擴大。我們預計2021年我國軍用航空發(fā)動機市場空間大約在471~534億元，2021~2027年我國軍用航空發(fā)動機市場總規(guī)模約為4927億元，年均復合增速10.2%。

3.1從國防預算看2021年我國軍用航發(fā)市場約471億元

根據兩會消息，2021年全國財政安排國防支出預算13795.44億元，比2020年預算執(zhí)行數增長6.8%。我國國防軍費主要使用于三大領域：人員生活費、訓練維持費、裝備費?？v向對比2010年至2017年，我國裝備費占國防支出比例持續(xù)提升，2017年已達到41.1%，年均復合增長率達13.44%，2015年至2017年裝備費占比穩(wěn)定在41%左右。

但我國目前尚未披露詳細的裝備費明細，如果參照美國軍費預算使用情況看，在美國軍費預算中航空裝備采購費約占裝備采購費的1/3。我們假設2021年我國國防預算支出中裝備費占比41%，同時裝備費結構與美國類似，則2021年我國軍費中用于航空裝備采購的金額為1883.5億元。航空發(fā)動機是飛機上的關鍵部件，其價值一般占整機價值的25%左右，由此可以推測出2021年我國軍用航空發(fā)動機市場空間大約在471億元。

3.1從空軍機型看未來7年我國軍用航發(fā)市場總量約為4927億元

我國空軍目前軍機總量不足，尚不能完全滿足戰(zhàn)略空軍要求，未來我國軍機有望加速列裝。當前我國空軍與世界強國空軍相比在軍機數量上還存在不小差距。目前我國擁有軍機3260架，美國擁有軍機13232架，我國軍機總量僅為美國的25%。近6年來我國軍機總量年復合增長率為2.2%，這主要是因為我軍裝備采用“小步快跑”的發(fā)展策略，在尚未完全設計定型前裝備數量較低。隨著改進改型的逐漸完成，大量型號正式列裝部隊頻繁出現在各種重大場合，新型戰(zhàn)機有望在“十四五”期間開啟列裝放量模式。

我國空軍目前尚存在大量老舊二代機型，新機型占比較低，未來將有大量更新換代需求。當前我國空軍與世界強國空軍相比在質量上也存在較大差距。從戰(zhàn)斗機看，美國戰(zhàn)斗機全部為三代四代機，而我國戰(zhàn)斗機數量1571架，其中以二代三代機為主，四代機占比極低。除此之外，我國僅擁有特種飛機115架，加油機3架，運輸機264架，戰(zhàn)斗直升機902架，教練機405架。我軍缺乏遠程大型戰(zhàn)略轟炸機，重型直升機，等關鍵機型，我國相較于美國在軍機領域的結構劣勢明顯。

我國軍機即將迎來“量”與“質”的雙重提升，將拉動軍用航空發(fā)動機市場景氣向上，同時航空發(fā)動機作為易耗品在“練兵備戰(zhàn)”部隊訓練量大增的背景下需求將進一步擴大。我們預計2021~2027年我國軍用航空發(fā)動機市場總規(guī)模約為4927億元。

關鍵假設1：結合目前飛機主機廠數量，并考慮軍工行業(yè)的高景氣度，假設2021~2027年我國軍機數量以10%的年均復合增速增加，預計到2027年我國軍機數量將比現在3260架增加3093，達到6353架。

關鍵假設2：一般軍用發(fā)動機壽命為8~10年，常態(tài)化的練兵備戰(zhàn)也加劇了裝備的損耗，大大縮短了裝備的更新周期，因此假設目前存量軍機在七年內換發(fā)一次，每年有當前存量的1/7約466架共932臺發(fā)動機需要更換，換發(fā)來自于備用發(fā)動機，故不再考慮備用部分，同時假設增量軍機在七年內不換發(fā)。

關鍵假設3：飛機根據不同型號裝備發(fā)動機數量有所不同，我們假設平均每架飛機裝備兩臺發(fā)動機，則預計2021~2027年我國軍用發(fā)動機總需求量為12710臺。發(fā)動機采購價格參考國內外各方采購信息取中值2000萬人民幣/臺。

關鍵假設4：發(fā)動機壽命期內通常需要大修2次，每次大修費用約占采購費的50%。假設發(fā)動機每3年大修一次，現有軍機發(fā)動機每年約有33%共2173臺需要大修。

預計2021~2027年我國軍用航空發(fā)動機市場總規(guī)模約為4927億元，對比2020年市場總規(guī)模417.4億元（用同種方法測算得到），2021~2027年年均復合增速為10.2%。

4中國軍用航空發(fā)動機產業(yè)鏈：國企為主，產業(yè)鏈完備

1954年，新中國第一臺航空發(fā)動機在331廠試制成功。如今，中國的航空發(fā)動機產業(yè)經過70多年的發(fā)展壯大，已經形成了一條軍工國企為主，民營企業(yè)部分參與的完備產業(yè)鏈。我國航空發(fā)動機產業(yè)鏈包括：研發(fā)設計、原材料毛坯制造、零部件加工制造、整機制造交付、運營維修等全部環(huán)節(jié)，航空發(fā)動機研制和生產體系完整。

4.1航空發(fā)動機研發(fā)設計：中國航空發(fā)動機集團旗下研究所為主

我國航空發(fā)動機的研發(fā)設計以中國航空發(fā)動機集團旗下的科研院所為主體，相關高校合作參與。目前基礎研究與關鍵技術研究主要由中國航發(fā)研究院與北京航空航天大學、西北工業(yè)大學、南京航空航天大學、中科院工程熱物理研究所等相關高校的航空院系共同承擔；具體發(fā)動機型號與子系統的設計研發(fā)主要由中國航空發(fā)動機集團旗下四大主機研究所與相關單位承擔。

4.2航空發(fā)動機整機制造：航發(fā)動力A股唯一整機標的

航發(fā)動力為航空發(fā)動機整機在A股的唯一上市公司，產品型號全面技術實力強大，其產品幾乎涵蓋我國軍用航空發(fā)動機全譜系。我國軍用航空發(fā)動機整機制造任務由中國航空發(fā)動機集團旗下主機制造廠承擔，其中絕大部分在航發(fā)動力體內。中國航發(fā)集團目前已經實現各型第三代航空發(fā)動機與第四代民用渦軸發(fā)動機的生產制造能力。渦扇-10經過不斷改進性能質量成熟穩(wěn)定，同時還衍生出矢量推力版本，已經基本完全替代俄羅斯進口的AL-31F，裝備在我國第三代主力戰(zhàn)機殲-10、殲-11、殲-16等戰(zhàn)斗機上。AES100渦軸發(fā)動機是中國第一型具備第四代發(fā)動機水平的民用渦軸發(fā)動機。渦軸-10、渦槳-10質量穩(wěn)定提升，為我國中大型通用直升機、大型運輸機和預警機提供了強勁的國產動力保障。同時渦扇-15、渦扇-20正在加緊研制，暫時還不能完全替代進口發(fā)動機。

商用大型發(fā)動機方面，商發(fā)公司的長江-1000已經完成整機試車，但距離正式商用還較為遙遠。我國商用大型發(fā)動機起步較晚，尚需時間發(fā)展，目前只能依賴進口。

4.3航空發(fā)動機零部件及系統研發(fā)制造：參與企業(yè)眾多

航空發(fā)動機可從前往后劃分為幾大部件：風扇、高低壓壓氣機、燃燒室、高低壓渦輪、尾噴管、附件及控制系統。組成各部件的零件可按其加工成形方式分為鍛造件、鑄造件、鈑金件、機加件等等。隨著技術的發(fā)展，新工藝新材料也逐漸開始在航空發(fā)動機制造領域應用，但由于航空發(fā)動機零部件對結構強度、耐溫性與輕量化要求較高，新材料的應用較少，僅應用在風扇、機匣等少數部件上。

4.3.1鍛造、鑄造件：國企為主，中航重機市占領先

鍛造是通過對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形，從而使材料內部結構更為致密，提升其機械性能。航空發(fā)動機風扇和壓氣機葉片、盤、軸、齒輪等零部件多采用鍛造工藝。主要先進工藝有：1）葉片無余量精鍛工藝，精鍛葉片葉身不需要再進行機加切削，只需要砂帶磨削、化學銑削或精拋光。2）等溫鍛造粉末盤，具有良好的綜合性能。

鑄造是將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，獲得零件或毛坯的方法。航空發(fā)動機渦輪葉片和部分機匣多采用鑄造工藝。主要先進工藝有：1）精鑄渦輪葉片，其表面有氣孔中間為空心空氣流道，有利于形成氣膜冷卻從而提升渦輪前溫度帶來更好的發(fā)動機性能。精鑄渦輪葉片一經出現就迅速代替了實心鍛造渦輪葉。同時渦輪葉片鑄造工藝還經歷了等軸晶、定向晶到單晶的發(fā)展歷程。單晶葉片由一個晶體生長而成，具有較高的機械性能，是先進航空發(fā)動機不可或缺的部分。

鍛造件作為飛機與發(fā)動機中的關鍵部件，通常占發(fā)動機結構重量的30%~45%。根據相關企業(yè)營收來統計2020年我國航空鍛造市場約68億元。航空鍛造領域技術壁壘較高，目前此領域以國企為主，如中航重機，其市占率大于60%。除此之外，三角防務、航宇科技、應流股份等企業(yè)也參與其中。隨著我國軍隊現代化建設步伐的加速，下游飛機和發(fā)動機新型號正處于快速批產上量階段，航空鍛造市場將雙重受益迎來高增長，預計2021年市場增速在30%~50%。

4.3.2鈑金、機加件：主機廠內部完成

鈑金是將一些金屬薄板通過手工或模具沖壓使其產生塑性變形，形成所希望的形狀和尺寸，并可進一步通過焊接或少量的機械加工形成更復雜的零件。航空發(fā)動機燃燒室和噴管機匣通常以鈑金件為主。機械加工是指通過一種機械設備對工件的外形尺寸或性能進行改變的過程。按加工方式上的差別可分為切削加工和壓力加工。通常航空發(fā)動機主機廠通過內部機加、鈑金車間完成相關零部件的加工制造。

4.3.3控制系統及其它部件：航發(fā)控制幾乎壟斷

發(fā)動機控制系統是發(fā)動機的重要管理系統，在不同飛行狀態(tài)下對發(fā)動機進行實時自動控制，保障飛行的順利進行。經過幾十年的發(fā)展，航空發(fā)動控制系統已由液壓機械控制發(fā)展到全權限數字電子控制(FADEC)。

航發(fā)控制作為國內主要航空發(fā)動機控制系統研制生產企業(yè)，在軍用航空發(fā)動機控制系統方面持續(xù)保持領先地位。公司與國內各發(fā)動機主機單位合作密切，幾乎已經壟斷軍用航空發(fā)動機控制系統領域市場份額，根據航發(fā)控制2020年營收來推測我國軍用航空發(fā)動機控制系統2020年市場空間約為35億元?？刂葡到y其它部件有電纜、傳感器、電機、泵等。

4.4航空發(fā)動機原材料及毛坯制造：鈦合金、高溫合金為主

鈦合金與高溫合金為主，復合材料應用較少。早期的航空發(fā)動機受限于材料與制造工藝的限制，只能采用鋁合金、鎂合金、高強度鋼和不銹鋼等來制造，隨著機械加工技術的進步和材料學科的發(fā)展，鈦合金和高溫合金被廣泛使用。

4.4.1鈦合金：強度高、輕量化

鈦合金性能優(yōu)異，有著較高的結構強度與輕量化等眾多優(yōu)點，主要應用于壓氣機葉片、壓氣機盤、機匣等零件。鈦合金是以鈦為基體加入其他元素（鋁、鉬、釩、鋯等金屬）組成的合金，根據所摻雜的元素。目前，我國鈦合金的應用主要集中在化工、航空航天、冶金等領域。其中，化工應用量占總量的45.30%，航空航天領域占比為17.9%。

國內鈦合金市場集中度較高，寶鈦股份、西部超導和西部材料為鈦合金行業(yè)前三大企業(yè)，合計市占率超過80%。

4.4.2高溫合金：應用廣泛、需求強

高溫合金成本約占航空發(fā)動機成本的35%，高溫合金在航空發(fā)動機上主要應用于燃燒室、導向器、渦輪葉片、渦輪盤、加力燃燒室和尾噴口等部件。此外，高溫合金還廣泛用于航天、能源等領域。高溫合金主要有鎳基、鈷基等幾種類型，能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作，具有優(yōu)異的高溫強度、良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能、良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，又被稱為“超合金”。

根據前瞻產業(yè)研究院統計2019年我國高溫合金市場為169.8億元，按20%的增速計算，2021年國內高溫合金整體市場約為244.5億元，航空航天領域約占55%，為134.5億元。

高溫合金國內的高溫合金生產單位主要分為三類，一類為特種鋼企業(yè)，如撫順特鋼、長城特鋼、寶鋼特鋼等；另一類為研究院所，如航空材料研究院、中科院沈陽金屬研究所，鋼研高納等，最后一類為圖南股份、江蘇隆達等民營企業(yè)。其中鋼研高鈉市占率較高，在各個細分領域均達到30%以上。鋼研高鈉目前的高溫合金產品主要有三類：鑄造高溫合金、變形高溫合金、新型高溫合金。一般高溫合金毛利率普遍在20%~30%左右，但新型高溫合金毛利率可達50%~60%。公司是我國新型高溫合金領域的重要研發(fā)和生產基地，我國新型高溫合金市場受益于航空航天型號放量與大型發(fā)電企業(yè)需求的快速增長，預計公司新型高溫合金業(yè)務未來三年復合增長率超30%，公司盈利能力有望進一步提升。

4.4.3復合材料：航空發(fā)動機跨代發(fā)展的保障

復合化是新材料的重要發(fā)展方向，也是新材料的重要組成部分和最具生命力的分支之一。航空發(fā)動機使用的先進復合材料有：樹脂基復合材料、陶瓷基復合材料和金屬基復合材料，它們替代了傳統材料，擁有顯著的減重效果。

樹脂基復合材料主要應用在航空發(fā)動機的外涵機匣、進氣機匣、風扇葉片等冷端部件上，具有較好的減重效果。陶瓷基復合材料主要應用在航空發(fā)動機燃燒室、渦輪和噴管等熱端部件上，具有不易疲勞壽命長，密度低的特點。金屬基復合材料主要為鈦基復合材料和鋁基復合材料，多應用在發(fā)動機冷端部件，相比于前兩種復合材料具有成本較低的特點。隨著下一代航空發(fā)動機對更高推重比與輕量化的追求，在未來航空發(fā)動機中復合材料的占比將會逐漸提升，但目前傳統金屬材料仍是首選。

4.5航空發(fā)動機維修保障：中國航發(fā)集團與空軍裝備部共同承擔

我國軍用航空發(fā)動機的維修保障體系主要有兩條：一是中國航發(fā)集團旗下各總裝類主機廠，為自身交付的航空發(fā)動機提供部分售后維修保障；二是空軍裝備部體系內的維修保障工廠，為空軍裝備的各型發(fā)動機提供部分維修保障。

5重點企業(yè)分析

5.1航發(fā)動力：擁有航空發(fā)動機全譜系整機制造能力，勢在必行

公司是國內航空發(fā)動機和燃氣輪機領域的龍頭，擁有較強的科研能力。公司產品幾乎涵蓋全譜系航空發(fā)動機，包括WS-10、WZ-8、WZ-9、WZ-10、WJ-6、WJ-10等各型航空發(fā)動機，目前已經應用到各型戰(zhàn)斗機，直升機，運輸機上。公司在國內軍用航空發(fā)動機領域的領先地位不可撼動，是我國三代主戰(zhàn)機型國產發(fā)動機唯一供應商，也是全球為數不多能實現自主研發(fā)制造航空發(fā)動機的廠商之一。

市場需求旺盛：空軍裝備加速列裝，練兵備戰(zhàn)消耗增大

未來我國戰(zhàn)機更新換代與列裝加速將拉動軍用航空發(fā)動機市場景氣向上。軍用發(fā)動機的壽命通常在2000小時左右，一般飛機在五年左右需要更換發(fā)動機，我軍練兵備戰(zhàn)進一步提升了發(fā)動機的更換頻次，將會進一步拉動航空發(fā)動機的需求量。

從長期來看，航空發(fā)動機是國家安全與戰(zhàn)略的保障，關鍵產品技術絕不能受制于人，自主研發(fā)是必然選擇。目前我國依舊有20%左右的軍用航空發(fā)動機需依賴進口，預計相關型號將在“十四五”期間完成突破，在“十五五”期間有望開啟批產放量，屆時將全面替代進口發(fā)動機，公司有望開啟新一輪增長模式。同時“兩機專項”與中國航空發(fā)動機集團的成立也為公司帶來了重大發(fā)展機遇。

6.2中航重機：公司重點聚焦軍用飛機與發(fā)動機鍛造領域，民用市場即將突破

公司是航空工業(yè)集團旗下第一家上市公司，原名力源液壓，于1996年在上交所上市。經管二十多年的運作發(fā)展，在聚焦主業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略下，公司于2016~2018年剝離力燃機與新能源板塊，形成了航空鍛鑄和液壓環(huán)控兩大業(yè)務主力板塊。公司的核心業(yè)務為鍛鑄，2020年鍛鑄業(yè)務占總營收比例為74.4%，公司下屬鍛鑄業(yè)務公司為貴州安大、陜西宏遠、江西景航，其均為航空工業(yè)集團專業(yè)鍛鑄廠，歷史悠久實力雄厚，目前在行業(yè)內具有較強綜合實力。公司液壓業(yè)務主要包括液壓和熱交換器兩部分，主要子公司有力源液壓、貴州永紅，近年來公司在液壓業(yè)務領域不斷剝離低效資產，公司報表情況有望持續(xù)提升。

軍用飛機與發(fā)動機鍛造龍頭，外貿轉包及國產民機打開長期成長空間

鍛造件作為飛機與發(fā)動機中關鍵部件，通常占飛機結構重量的20~25%，占發(fā)動機結構重量的30%~45%。隨著我國軍隊現代化建設步伐的加速，下游飛機和發(fā)動機新型號正處于快速批產上量階段，我們預計在“十四五”期間軍用鍛鑄市場將迎來高景氣階段。公司為我國航空工業(yè)集團旗下專業(yè)鍛鑄企業(yè)，歷史悠久實力雄厚，與下游需求廠商保持長期緊密的合作關系，同時軍用鍛鑄領域技術壁壘較高，潛在競爭者進入較難，因此行業(yè)競爭格局相對穩(wěn)定，公司近年來通過兩次定增募投加強自身科研生產能力