航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)深度研究報告

航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)深度研究報告導語近年來，全球航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)量基本穩(wěn)定在14000臺以上、年產(chǎn)值約為700億美元附近，其中2019年因波音737Max停飛事件影響而略有下降。核心觀點：航空發(fā)動機是強國的象征、更是大國博弈的迫切需要，未來衍生產(chǎn)品戰(zhàn)略價值大1）三代軍用發(fā)動機五大常任理事國標配，四代軍用發(fā)動機僅中美俄競技，商用大涵道比發(fā)動機美英三寡頭壟斷。2）百年未有之大變局下，發(fā)展航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)是大國崛起的必然選擇，中短期著眼周邊局勢國防安全帶來的需求增長；中長期高度關注航空發(fā)動機在國家產(chǎn)業(yè)升級中的巨大經(jīng)濟帶動效應、航空發(fā)動機衍生技術及工藝在其余領域的新應用。航發(fā)集團成立，自研先進型號覆蓋各類型飛機，技術突破與時代需求高度耦合1）中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)起步偏晚、道路曲折，長期以來先進型號依賴進口。航發(fā)集團成立、兩機專項實施，飛發(fā)分離、自主研制，目前在役及在研型號覆蓋我國各類型軍、民用飛機需求。2）先進軍、民用發(fā)動機的技術突破與時代、國家的戰(zhàn)略需求相契合，前后接力驅(qū)動我國航空發(fā)動機全產(chǎn)業(yè)鏈邁上一個新臺階。未來十五年，我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)需求旺盛、確定性高，年均近2000億市場規(guī)模1）軍用領域，我國軍用飛機在數(shù)量、質(zhì)量上均與美國存在較大差距，為保障國家安全、支撐大國崛起，我們預測軍用領域或催生年均900億市場。從2020~2027建軍百年年均復合增長約18%，2027年后隨規(guī)模增大、增速逐漸放緩至2035年的約10%。2）商用領域，C919已收獲上千架訂單，國際商用航空ABC格局動力基礎必須自主可控，長江-1000A研制緊鑼密鼓，預計2030年商用發(fā)動機整機市場向國產(chǎn)航發(fā)打開大門，逐鹿年均千億市場。3）綜合軍民市場，未來15年我國航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈整機市場年均規(guī)模超1,000億、復合增速超15%，前10年軍用放量、10年后民機接力，行業(yè)發(fā)展走出一條“微笑曲線”。航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈重點關注4大領域：整機、零部件、原材料、維修保障1）整機領域：主機廠以其壟斷地位享受航空裝備放量帶來的確定性增長。2）零部件領域：航發(fā)控制與中國航發(fā)控制系統(tǒng)研究所“廠所結合”、壟斷產(chǎn)業(yè)鏈中價值占比13%的控制系統(tǒng)，業(yè)績增長確定性不輸整機。壓氣機渦輪葉片、輪盤價值占比40%、附加值高、市場化程度不斷提升，蘊含投資機會。3）原材料領域：高溫合金、鈦合金合計占比70%；復合材料技術含量高、引領未來發(fā)展方向。4）維修保障：“全面聚焦備戰(zhàn)打仗”背景下實戰(zhàn)化訓練損耗加劇，預計利潤率更高的維修保障環(huán)節(jié)將對相關公司帶來較大利潤增長，重點看好軍用航發(fā)維修保障龍頭航發(fā)動力。1.航空發(fā)動機：強國的象征、飛機的心臟1.1.航空發(fā)動機：將化學能轉化為機械能，為航空工業(yè)提供動力航空發(fā)動機以化石燃料作為能源，將化學能轉化為機械能、為飛行器提供動力，是飛機、火箭等各類飛行器的心臟和動力之源，更是整個航空工業(yè)的動力之源。因其高度的技術難度和復雜性，被稱為“工業(yè)皇冠上的明珠”和“工業(yè)之花”。航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)是國家經(jīng)濟的重要分支、國家安全的重要保障，其綜合水平的高低是一個國家綜合國力的重要體現(xiàn)。目前世界范圍內(nèi)具備軍用航空發(fā)動機研制能力并形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的國家僅有美、俄、英、法、中五大聯(lián)合國常任理事國，具備商用大涵道比渦輪風扇發(fā)動機研制能力并形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的則僅剩美、英兩國三大巨頭企業(yè)及其合資公司。根據(jù)推力產(chǎn)生原理、氧化劑來源、有無壓氣機等的差異，航空發(fā)動機可以分為活塞式發(fā)動機、火箭發(fā)動機、沖壓式發(fā)動機、渦輪發(fā)動機等多個類別。沖壓式發(fā)動機和脈沖式發(fā)動機目前應用范圍還較為有限、暫不具備形成大規(guī)模市場空間的能力。當前，渦輪風扇發(fā)動機以其高效率、低油耗、大推力等優(yōu)勢成為應用最廣的航空發(fā)動機，廣泛裝備于各類型軍民用飛行器，其產(chǎn)值占燃氣渦輪發(fā)動機的90%以上。1.2.世界航空發(fā)動機發(fā)展史：西方引領下從活塞到噴氣、從軍用到民用從1842年第一份關于航空發(fā)動機的專利出現(xiàn)到現(xiàn)在，世界航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)走出了一條從活塞式到渦輪噴氣式再到渦輪風扇發(fā)動機的發(fā)展道路，這個過程中，以美、英為代表的西方國家憑借其起步早的先發(fā)優(yōu)勢持續(xù)積累在技術和產(chǎn)業(yè)上的優(yōu)勢壁壘、不斷引領著航空發(fā)動機領域的發(fā)展方向。進入21世紀，高溫合金和先進涂層等技術為渦輪風扇發(fā)動機性能的進一步提高提供了可能。當前軍、民用領域航空發(fā)動機技術和產(chǎn)業(yè)均已發(fā)展至第四代。軍用領域，美國的F135發(fā)動機（裝備F-35戰(zhàn)斗機）、F119發(fā)動機（裝備F-22戰(zhàn)斗機）牢牢占據(jù)著頭部位置，F(xiàn)135發(fā)動機最大推重比11.7，最大推力近19噸，是目前推力最大的軍用小涵道比渦輪風扇發(fā)動機。其余處在第一梯隊的軍用航空發(fā)動機還包括俄羅斯的AL-41、AL-31FN，英國的EJ-200等，這些產(chǎn)品在滿足美、英、俄、法等國自身國防軍隊建設需要的同時，還單獨或伴隨飛機整機大量出口至其他國家。民用領域，用于窄體客機的Leap-X、PW1000G、用于寬體客機的GE9X、TrentXWB等發(fā)動機技術先進、代表了當前商用航空發(fā)動機領域的最高水平。1.3.軍用航空發(fā)動機格局：三代機“五?！睒伺?、四代機中美俄競技軍用航空發(fā)動機最重要的技術指標是推重比，對于大推力航空發(fā)動機，按照推重比大小一般可分為四代，第一代推重比在3-4之間、第二代5-6、第三代7-9、第四代10-12。當前在役戰(zhàn)斗機發(fā)動機以第二代、第三代為主，具備三代主流航空發(fā)動機研制和生產(chǎn)能力的國家主要是美、俄、英、法、中五大常任理事國，烏克蘭接收前蘇聯(lián)軍事工業(yè)遺產(chǎn)也具備一定的發(fā)動機研制生產(chǎn)能力，其航空發(fā)動機產(chǎn)品主要用于出口。根據(jù)《WorldAirForces2021》統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算，產(chǎn)自五大常任理事國的軍用航空發(fā)動機數(shù)量占當前世界所有在裝軍用航發(fā)總數(shù)的90%以上。這其中，又尤其以美、俄占比最大，其軍用航空發(fā)動機產(chǎn)品除滿足本國軍隊裝備建設需要外，還隨著飛機一起大量出口至其盟友、部分新興國家等。第四代軍用航空發(fā)動機目前的參與者僅美、俄、中三國，進入實際服役狀態(tài)的型號僅美國的F119、F135及俄羅斯的AL-41F。其中美國的技術和研究進展遙遙領先，其F119發(fā)動機在1997年起即開始裝備F-22猛禽戰(zhàn)斗機，俄羅斯的AL-41F發(fā)動機約在2017年前后首飛，中國的四代發(fā)動機還尚未見研制成功。目前，第四代航空發(fā)動機裝備數(shù)量總體還較少，但其作為接下來各大國空軍力量進一步提升的必然選擇，將隨著F-35、F-22、殲20、蘇-57等第四代戰(zhàn)機的批量列裝而逐漸成為未來軍用航空發(fā)動機市場的重心。1.4.商用航空發(fā)動機格局：三巨頭壟斷、中俄謀求入場機會相較于軍用航空發(fā)動機，商用航空發(fā)動機高經(jīng)濟型、高可靠性的要求使得它的研制技術難度更高。經(jīng)濟性要求航空發(fā)動機不斷提高其運行效率、降低耗油率，為航空公司帶來經(jīng)濟效益?？煽啃砸竺窈娇蜋C發(fā)動機在各種可能出現(xiàn)的極端工作狀態(tài)下依然能保證發(fā)動機穩(wěn)定安全運轉、避免出現(xiàn)安全事故。此外，商用航空發(fā)動機還要能實現(xiàn)技術成功前提下的商業(yè)成功。以上因素作用之下，商用航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)寡頭壟斷的格局更加明顯。目前世界范圍內(nèi)獨立掌握商用航空發(fā)動機研制核心技術、并有能力實現(xiàn)其產(chǎn)品商業(yè)化成功的企業(yè)僅美國通用電氣（GE）、美國普惠（PW）、英國羅羅（RR）三家公司，世界范圍內(nèi)商用航空發(fā)動機市場基本被這三家公司及其與其他公司組建的合資公司所壟斷。俄羅斯歷史上曾推出過D-30、PS-90等商用航空發(fā)動機產(chǎn)品，但由于蘇聯(lián)解體、俄羅斯經(jīng)濟發(fā)展緩慢等原因，其生產(chǎn)量、使用量均極為有限。近年來，俄羅斯聯(lián)合航空發(fā)動機制造集團下屬的彼爾姆航空發(fā)動機公司為其國產(chǎn)單通道客機MC-21推出了PD-14航空發(fā)動機，用于其國產(chǎn)寬體客機的PD-35發(fā)動機也正處在研制當中。PD-14、PD-35兩款發(fā)動機寄托著俄羅斯重新打入世界商用航空發(fā)動機市場的愿望。同樣謀求進入該市場的中國以其單通道客機發(fā)動機長江-1000A、寬體客機發(fā)動機長江-2000、支線客機發(fā)動機長江-500成為這個市場一名最新的參與者。1.5.中國航空發(fā)動機發(fā)展史：起步偏晚、道路曲折、先進型號依賴進口從1954年新中國第一臺航空發(fā)動機試制成功到現(xiàn)在，中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過了近70年的發(fā)展道路。其間實現(xiàn)了多個具有重要里程碑意義的“第一次”，也經(jīng)歷了多個型號發(fā)動機隨飛機一起下馬的曲折。總的來講，發(fā)展早期主要采取國外型號測繪仿制的模式，之后在渦噴-13等部分型號上初步嘗試自主改進設計，直到最終在渦噴-14等型號上實現(xiàn)自主研制。進入21世紀初期，空軍裝備建設提速對航空發(fā)動機提出了更高的要求，但由于前期航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)特別是渦輪風扇發(fā)動機發(fā)展的相對緩慢，這一時期對新型先進軍用航空發(fā)動機的需求只能通過進口來滿足。如殲10、殲11、殲20等第三代、第四代戰(zhàn)機對大推力小涵道比渦扇發(fā)動機的需求；從俄羅斯進口的蘇-27、蘇-30側衛(wèi)系列戰(zhàn)斗機的換發(fā)需求；國產(chǎn)轟-6的后續(xù)改型、戰(zhàn)略運輸機運20等對大涵道比渦扇發(fā)動機的需求等。2005年，國產(chǎn)第一型三代大推力軍用渦扇發(fā)動機渦扇-10通過了定型審查，并再隨后的使用中不斷提高其可靠性和穩(wěn)定性，直到最終趨于成熟，這一步在中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史中意義巨大。目前渦扇-10及其改進型號可用于裝備殲-10、殲-100、殲-15、殲-16乃至殲-20等中國當代主力三、四代戰(zhàn)斗機。我國對外軍用航空發(fā)動機的進口額、依賴度也在2015~2017年之間逐步企穩(wěn)下落。1）起步晚：中國第一臺活塞式發(fā)動機落后世界近50年，第一臺渦輪噴氣發(fā)動機落后世界約16年，第一臺渦輪風扇發(fā)動機落后世界4年（但第一款投入量產(chǎn)的渦輪風扇發(fā)動機落后世界44年），且早期渦輪噴氣和渦輪風扇發(fā)動機的研制生產(chǎn)均為國外型號的引進仿制、缺乏自主研制和獨立的技術攻關；

2）發(fā)展歷程曲折：中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中長期存在（1）依賴于國外型號的引進仿制；（2）發(fā)動機型號依附于飛機，多個型號發(fā)動機特別是后期主流技術方向的渦輪風扇發(fā)動機因飛機下馬而終止研制兩個問題，導致中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)在較長時間內(nèi)發(fā)展相對緩慢。1.6.中國航空發(fā)動機現(xiàn)狀：奮起直追、方興未艾、重點型號全面開花2016年8月，中國航空發(fā)動機集團在北京成立。新成立的航空發(fā)動機集團由國資委、北京國有資本經(jīng)營管理中心、中國航空工業(yè)集團有限公司、中國商用飛機有限責任公司共同出資組建，整合了我國國防軍工領域航空發(fā)動機研制生產(chǎn)相關的科研院所、主機廠、配套廠等企事業(yè)單位，集團總資產(chǎn)約1100億元。航發(fā)集團的成立有助于改變過去發(fā)動機型號依附于飛機型號的格局，賦予發(fā)動機研制以更大的自主權和自由度，使得我國航空發(fā)動機研制可以更加充分的走出一條從基礎研究、到型號預研、再到型號項目工程研制的完全自主正向設計道路。以中國航發(fā)集團為代表的我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)基本具備了軍用大中小型渦噴、渦扇、渦軸等各類型航空發(fā)動機的研制生產(chǎn)能力。但與西方先進國家相比尚有一定差距。軍用領域，國產(chǎn)三代渦扇-10太行發(fā)動機晚于美國F110約30年，用于四代戰(zhàn)機的美國F-119發(fā)動機首裝于1997年，我國相對應的發(fā)動機截至目前尚未研制成功，落后至少20年以上。民用領域，我國尚無用于商業(yè)航線的大涵道比渦輪風扇發(fā)動機成熟型號，若假設中國航發(fā)商發(fā)正在研制的長江-1000A發(fā)動機于2025年~2030年之間研制成功，則至少落后于國際先進水平CFM國際公司的Leap發(fā)動機約15~20年。面對差距，中國航發(fā)集團秉承“動力強軍、科技報國”的使命，在保障現(xiàn)有武器裝備保障供應的同時，進行了多個先進型號的攻關研制。覆蓋了用于戰(zhàn)斗機、教練機、運輸機、轟炸機等各類型軍用飛機、及用于C919和CR929大型客機的各類型軍民用發(fā)動機。在兩機專項國家充足資源的保障下，我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)新型號的研發(fā)呈現(xiàn)出了多點開花的局面，基本形成“軍民并舉、完整覆蓋”的態(tài)勢。未來的5~10年內(nèi)，隨著軍、民用重點型號研制攻關的相繼完成轉入量產(chǎn)，將可以滿足屆時我國軍、民用領域幾乎各類型航空發(fā)動機的需要，我國航空發(fā)動機整個產(chǎn)業(yè)也將迎來一個高速增長的黃金時期。1.7.航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)特點1.7.1.高技術、高投入下的高行業(yè)壁壘航空發(fā)動機的運行特點可以概括為“三高一長”，即高壓、高轉速、高溫、長期循環(huán)往復工作。嚴苛的工作條件和高可靠性要求決定了航空發(fā)動機的研制需要綜合工程熱力學、氣體動力學、燃燒學、傳熱學、固體力學、強度振動、現(xiàn)代控制理論、材料學、冶金、加工制造、試驗測試等幾乎所有現(xiàn)代技術門類來實現(xiàn)，是一個十足的高技術行業(yè)。高技術決定了航空發(fā)動機研制的高投入。航空發(fā)動機的研制主要分為基礎研究（含基礎研究、應用研究）、型號預研（先期技術開發(fā)、先期部件開發(fā)等）和型號工程研制（含系統(tǒng)研制和驗證、作戰(zhàn)或推進系統(tǒng)開發(fā)等）不同階段。美國長期以來非常重視基礎研究和型號預研，在其上所投入的經(jīng)費占航空發(fā)動機研發(fā)總計費的約1/3，基礎預研總經(jīng)費中政府投入又占據(jù)了2/3以上。從20世紀80年代末期以來先后實施了IHPTET、VAATE、ATTAM等多個預研項目，其中IHPTET計劃投入最大、持續(xù)時間最長，獲取的成果在后續(xù)GE90、CFM56-7、F110、F119、F135等許多軍民用發(fā)動機型號的研制上得到了應用。IHPTET計劃的開展在一定程度上奠定了今天美國在航空發(fā)動機技術上的領先地位。到型號工程研制階段，一臺典型的航空發(fā)動研制經(jīng)費約10~30億美元，F(xiàn)-135發(fā)動機的研制經(jīng)費更是達到了令人咂舌的50億美元。高技術、高投入的特點決定了航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的參與者只能是那些經(jīng)濟發(fā)達、資金實力雄厚、科技水平和工業(yè)門類完備的現(xiàn)代化國家。從0到1這一步的跨越，所需的基礎研究、工程技術積累及資金投入，對于一個完全的行業(yè)新參與者來說很難實現(xiàn)。這為行業(yè)已有的參與者、特別是在技術產(chǎn)業(yè)上具備領先地位的國家、寡頭企業(yè)建立了深深的護城河。1.7.2.衍生化發(fā)展模式下的長回報周期高技術、高投入的特點也決定了航空發(fā)動機研制的高風險。羅羅在進行其第一款三轉子發(fā)動機RB211的研制時，因技術的復雜性，項目花費達原有計劃2倍研制結果卻不盡如人意。嚴重超支導致資金鏈破裂、羅羅也到了破產(chǎn)的境地。英國政府為保護本土航空發(fā)動機工業(yè)，將羅羅收歸國有。此后又經(jīng)過多年政府支持下的發(fā)展，三轉子發(fā)動機才最終研制成功、并繼而助力羅羅成為當代大型航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)中的寡頭之一?；诟唢L險的特點，各航空發(fā)動機巨頭紛紛傾向于基于自身技術特點走出一條航空發(fā)動機產(chǎn)品的系列化、衍生化發(fā)展道路。采用衍生化的發(fā)展路線，一是可以繼承原始機型的優(yōu)點；二是降低新技術臺階的跨度，從而節(jié)省經(jīng)費、縮短周期、降低風險。美國GE基于F101核心機衍生發(fā)展出一系列、滿足不同場景使用要求的發(fā)動機產(chǎn)品。其中的CFM56更是成為了民用航空發(fā)動機界的傳奇，迄今為止持續(xù)運營近40年，助力CFM國際公司成為了國際窄體客機發(fā)動機市場的絕對老大。航空發(fā)動機高技術、寡頭壟斷下的衍生化發(fā)展模式，確保了一旦以一款成熟的系列產(chǎn)品進入市場，接下來就有望享受30-50年的持續(xù)穩(wěn)定盈利，其間面臨的競爭威脅小，制造商可以安心收獲技術和產(chǎn)業(yè)帶來的收益。1.7.3.大分工、大合作下的廣闊經(jīng)濟效益航空發(fā)動機本身具備高科技、高附加值的屬性，可以為社會發(fā)展帶來巨大的經(jīng)濟效益。據(jù)統(tǒng)計，按照產(chǎn)品單位重量創(chuàng)造的價值計算，航空發(fā)動機是船舶的1400倍、是汽車的150倍。近年來，全球航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)量基本穩(wěn)定在14000臺以上、年產(chǎn)值約為700億美元附近，其中2019年因波音737Max停飛事件影響而略有下降。預估未來十五年航空發(fā)動機全球總產(chǎn)值約為1.3萬億美元、年均約866億美元，市場空間廣闊。航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈長、覆蓋面廣，可以帶動和輻射上游機械加工、材料制備、電子元器件等一大批行業(yè)?，F(xiàn)如今，世界航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成了典型的四級結構形式:第一層級即GE、普惠、羅羅等整機制造商，負責整機研制及總裝交付；第二層包括德國MTU、意大利AVIO等，主要負責子系統(tǒng)、大部件/單元體的制造，第二層級的企業(yè)中很多與第一層的整機制造商建立合資公司從而形成了更為密切的風險利益共擔關系。第三層和第四層分別是零組件、和原材料的供應商。中國的航發(fā)動力、航亞科技等公司也以外貿(mào)轉包的形式參與到了全球航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈中去。在這樣的體系框架下，航空發(fā)動機的廣闊市場空間將層層向上傳遞，從而拉動原材料、加工制造等一大批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1.8.航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)定位：富國強軍、國家意志美英法等西方航空強國始終堅持將航空發(fā)動機列為國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，其航空發(fā)動機的發(fā)展無不體現(xiàn)出國家意志。美國《2020聯(lián)合設想》報告提出的構成美國未來戰(zhàn)略基礎的九大優(yōu)勢技術中，航空發(fā)動機位列第二，排在雷達技術之后、核技術之前。航空噴氣式發(fā)動機鼻祖的英國，在羅羅公司瀕臨破產(chǎn)的關鍵時刻伸出援手，并保留一英鎊的“黃金股”，防止股權落入外國投資者手中。此前長期以來，中國沒有給與航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)足夠的重視。這一局面已經(jīng)隨著中國航空發(fā)動機集團的成立、兩機專項的正式實施得到了根本性的改變。隨后啟動的航空發(fā)動機和燃氣輪機國家科技重大專項直接投入在1000億元量級，加上帶動的地方、企業(yè)和社會其他投入，預估總金額將不少于3000億元。將有效解決長期以來我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)投入不足的問題。在近期發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中，又著重對航空發(fā)動機和燃氣輪機予以了單獨列示，并明確提出“推進民用大涵道比渦扇發(fā)動機CJ1000產(chǎn)品研制，突破寬體客機發(fā)動機關鍵技術，實現(xiàn)先進民用渦軸發(fā)動機產(chǎn)業(yè)化”。我們預估，航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)在十四五期間將持續(xù)受到國家、中央層面上的高度重視，相關型號研究和產(chǎn)業(yè)化進展都將大大提速、體現(xiàn)國家意志！2.中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈：軍民融合、功能完備2.1.產(chǎn)業(yè)鏈全景：從設計研發(fā)到維修保障經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，中國國防軍工行業(yè)已經(jīng)形成了一條軍民融合、功能完備的航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈。產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)包括：設計研發(fā)、加工制造（原材料）、加工制造（零組件）、整機集成交付、運營維修等。設計研發(fā)環(huán)節(jié)主要由相關研究院所及高校組成。加工制造（原材料）環(huán)節(jié)傳統(tǒng)上以鋼鐵金屬材料類企業(yè)、研究院所為主，近年來部分民營企業(yè)也有參與。加工制造（零組件）環(huán)節(jié)傳統(tǒng)上以航發(fā)集團系統(tǒng)內(nèi)單位為主，但近些年來系統(tǒng)外企業(yè)參與這一配套環(huán)節(jié)的積極性高漲、現(xiàn)如今各類型企業(yè)眾多。整機集成交付環(huán)節(jié)基本由航發(fā)集團壟斷。運行維修分軍用民用，軍用主要由航發(fā)集團、軍隊相關單位提供維修保障；民用主要由各大航司及其與航發(fā)OEM等組建的合資公司提供維修保障。2.2.設計研發(fā)：集中大批研究院所等優(yōu)質(zhì)資源航空發(fā)動機設計研發(fā)這一環(huán)節(jié)中集中了大量優(yōu)質(zhì)資源?？煞譃榛A研究及關鍵技術研究、子系統(tǒng)研發(fā)、整機集成設計等幾大類?；A研究及關鍵技術研究目前主要由相關高校航空航天專業(yè)、中科院相關院所承擔。子系統(tǒng)研發(fā)主要包括材料工藝方案和控制系統(tǒng)兩大類，分布在航發(fā)集團、航空工業(yè)集團、中科院系統(tǒng)以及一些地方政府下屬的科研機構中。整機集成設計的幾大主機所則均為航發(fā)集團所屬。2.3.原材料：鎳、鈦、鋼、鋁四足鼎立，復合材料大勢所趨早期的航空發(fā)動機采用鋁合金、鎂合金、高強度鋼和不銹鋼等制造，后期為減輕發(fā)動機重量、提高耐溫性能、提高發(fā)動機效率和推重比，而逐步引入了鈦合金、高溫合金以及復合材料。當前，航空發(fā)動機中傳統(tǒng)鋁合金和高強度鋼、鈦合金、鎳基高溫合金四足鼎立，復合材料則憑借其優(yōu)良的綜合性能成為未來航空發(fā)動機性能進一步提升的不二選擇。2.3.1.“太空金屬”鈦合金：寶鈦股份收入最高、西部超導毛利高于行業(yè)平均鈦合金指用鈦與其他金屬制成的合金金屬，以其輕質(zhì)、高強度、抗腐蝕性能好的優(yōu)勢，特別適合應用于航空航天領域，因而被稱為“太空金屬”。航空用鈦合金屬于鈦工業(yè)鏈條中的高端產(chǎn)品，在航空發(fā)動機冷端部件中得到大量使用。我國鈦合金產(chǎn)業(yè)集中度高、陜西省鈦材生產(chǎn)領跑全國，主要上市企業(yè)有寶鈦股份、西部超導、西部材料。其中西部超導鈦合金產(chǎn)品應用市場集中，主要為航空航天等軍工產(chǎn)業(yè)，銷售毛利率較高。2.3.2.“先進航空發(fā)動機的基石”高溫合金:鋼研高納產(chǎn)量最高、業(yè)務集中度最高高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料，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，按照制造過程的不同可以分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和新型高溫合金。2.3.3.“非金屬發(fā)動機”復合材料：中航高科、光威復材兩大龍頭復合材料是指由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短、產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原先組成材料從而滿足不同使用場景下的需要。根據(jù)兩種材料（一般區(qū)分為基體材料和增強材料）的不同可以將復合材料分為不同的類別。美國針對航空發(fā)動機實施的IHPTET和VAATE計劃均將復合材料在航空發(fā)動機上的應用列為重點內(nèi)容予以驗證和突破，包括風扇寬弦復合材料葉片、纖維增強樹脂基復合材料機匣、350℃熱塑性復合材料中介機匣、SiC長纖鈦基復合材料葉環(huán)、葉鼓和低壓渦輪軸等。目前，隨著復合材料在航空渦輪發(fā)動機上應用范圍越來越廣且比例越來越大，甚至有說法航空渦輪發(fā)動機將向著"非金屬發(fā)動機"或"全復合材料發(fā)動機"的方向發(fā)展。2.4.零部件與子系統(tǒng)：鍛造、鑄造各司其職、控制系統(tǒng)自成一體航空發(fā)動機由部件和子系統(tǒng)組成，部件包括風扇增壓級、壓氣機、燃燒室、高低壓渦輪等；子系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、短艙系統(tǒng)等。除控制系統(tǒng)自成一體外，其余各部件系統(tǒng)的零組件按照加工成型的方式均可以分為鍛件、鑄件、鈑金件等幾種，其中又以鍛件、鑄件占據(jù)主要地位。近些年來，3D打印增材制造、復合材料特殊工藝等也逐漸開始使用，但目前占比尚較小。鍛造通過對金屬施加壓力使其產(chǎn)生塑性變形從而達到所需要的形狀，這個過程可以消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，且鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件，因此在無特殊需求的情況下多采用鍛造的方式進行加工。鑄造通過直接澆鑄液態(tài)金屬到事先準備好的模具中、待金屬冷卻后去除模具的方式得到所需形狀，其優(yōu)點在于可以生產(chǎn)形狀復雜的零件，尤其是復雜內(nèi)腔的毛坯。當前，渦輪前溫度已經(jīng)上升至1800℃附近，但渦輪葉片所用材料即便是耐溫最高的單晶高溫合金，其耐溫也僅有1200℃左右，之間600℃的溫差只能通過葉片表面熱障涂層以及葉片內(nèi)部復雜的空心冷卻結構來彌補。這使得渦輪葉片的內(nèi)腔冷卻結構越來越復雜，只能通過鑄造的方式來加工。因為渦輪葉片所使用單晶高溫合金等材料的昂貴、以及精密鑄造工藝的復雜性，使得渦輪葉片單價極高，一片葉片成本可達40萬元。一臺發(fā)動機中渦輪葉片論數(shù)目較壓氣機葉片顯著偏少，但論總價值，鑄造渦輪葉片卻較遠高于鍛造產(chǎn)生的壓氣機葉片。2.4.1.葉片、輪盤：上市公司中鍛造葉片企業(yè)成熟度更高、鑄造葉片企業(yè)加緊技術攻關航空發(fā)動機壓縮系統(tǒng)（風扇增壓級、壓氣機）轉靜子葉片、渦輪轉靜子葉片、及用于支撐安裝轉子葉片的壓縮系統(tǒng)輪盤及渦輪輪盤是航空發(fā)動機中最重要的一組零件，在發(fā)動機功的傳遞、能量的轉化中起核心作用。在發(fā)動機價值的拆分上，以上零件合計價值占比超過40%。以上零件除渦輪葉片采用鑄造方式成型外，其余均采用鍛造的方式，兩類加工工藝中，精鍛、和精鑄分別代表了未來各自技術發(fā)展的主流方向。目前國內(nèi)從事航空發(fā)動機葉片、輪盤加工制造的企業(yè)或單位有中航重機、航發(fā)動力、航亞科技、三角防務、中國航發(fā)航材院、萬澤股份、煉石航空、應流股份、江蘇永瀚、無錫透平等。根據(jù)各公司在以上發(fā)動機零組件加工領域所從事業(yè)務的具體類型，可以將其分為三類，一類專注于壓氣機葉片、壓氣機及渦輪輪盤軸等航空鍛件的加工如中航重機、航亞科技、無錫潤和等；第二類專注于渦輪葉片精鑄加工如應流股份、萬澤股份、煉石航空、江蘇永瀚等，目前該細分賽道因單晶渦輪葉片精鑄技術的高技術壁壘，各上市公司前期均進行了大量的技術研發(fā)投入，雖然目前相關業(yè)務在各自營業(yè)收入中的占比暫時還較低，但隨著相關研發(fā)投資項目的實施，精鑄業(yè)務即將或已初步進入收獲期、未來業(yè)績有望放量；第三類則是航發(fā)動力、中國航發(fā)航材院等傳統(tǒng)老牌行業(yè)內(nèi)單位，兼具以上鑄造、鍛造兩類業(yè)務能力。2.4.2.機匣等其他結構件：航發(fā)科技其中龍頭航空發(fā)動機所使用其他結構件主要包括機匣、軸承、齒輪箱、燃燒室零組件、密封封嚴裝置等，加工方式多采用鍛造、少數(shù)采用鈑金成型。2.4.3.控制系統(tǒng)：航空領域內(nèi)中航機電是龍頭、航發(fā)細分賽道航發(fā)控制做龍頭航空發(fā)動機控制系統(tǒng)是發(fā)動機的神經(jīng)和大腦，起著把飛機操縱人員指令傳輸給發(fā)動機、并根據(jù)操縱指令精確調(diào)節(jié)相關運動機構以使得發(fā)動機實現(xiàn)操作意圖的功能，對于航空發(fā)動機正常穩(wěn)定工作發(fā)揮著至關重要的作用。航空發(fā)動機控制技術的發(fā)展已經(jīng)走過了好幾代，總的趨勢是從機械液壓式向著數(shù)字電子式發(fā)展，當前先進軍、民用航空發(fā)動機所使用的標準控制系統(tǒng)為全權限數(shù)字式發(fā)動機控制系統(tǒng)（FADEC），在FADEC控制中，發(fā)動機電子控制器EEC或電子控制系統(tǒng)ECU是它的核心，所有控制計算由計算機進行，然后通過電液伺服機構將控制指令轉化為液壓機械裝置及各個活門、作動器的動作，從而實現(xiàn)對發(fā)動機硬件狀態(tài)的調(diào)節(jié)。我國從事航空發(fā)動機控制系統(tǒng)研制生產(chǎn)的企業(yè)主要有航發(fā)控制、晨曦航空、海特高新、航新科技、中航機電等，其中航發(fā)控制背靠我國航空發(fā)動機控制領域唯一的軍工科研院所中國航發(fā)控制系統(tǒng)研究所，實力雄厚、產(chǎn)品型號齊全，是航發(fā)控制領域的龍頭企業(yè)。2.5.整機集成交付：航發(fā)動力唯一龍頭我國航空發(fā)動機整機集成交付領域共有八大主機廠，全部為中國航發(fā)集團下屬，其中5家注入上市公司或作為上市公司母公司。航發(fā)動力囊括了其中4家，基本覆蓋了當前航發(fā)集團主要在研或已服役的先進發(fā)動機型號。太行發(fā)動機已經(jīng)進入穩(wěn)定服役狀態(tài)，將隨著三四代戰(zhàn)斗機的上量享受確定的業(yè)績增長。三代中等推力航空發(fā)動機生產(chǎn)線建設項目也于今年通過竣工驗收，將有望隨梟龍、FC-31戰(zhàn)機一并上量。2.6.運營維修：“全面聚焦備戰(zhàn)打仗”背景下的行業(yè)增長新動力運營：軍用、商用航空發(fā)動機的運營方分別為軍隊和航空公司。維修：軍用發(fā)動機一部分由解放軍57XX廠提供維修服務，另一部分由發(fā)動機整機制造商航發(fā)動力分別在貴州、山西、吉林的維修廠提供售后維修保障服務。發(fā)動機維修保障環(huán)節(jié)的利潤率較初始產(chǎn)品交付更高，后續(xù)隨著“全面聚焦備戰(zhàn)打仗”背景下實戰(zhàn)化訓練的增多，軍用發(fā)動機維修保障領域市場空間將有望快速上升，為相關企業(yè)帶來業(yè)績增長的新動力。民用領域，多個航空公司與國外OEM或國外航空公司、專業(yè)發(fā)動機維修公司等建立合資公司，用于為自身及行業(yè)提供發(fā)動機及飛機維修保障服務。此外，上市公司中航新科技、海特高新也涉足有航空發(fā)動機維修市場。未來隨著軍民用航空發(fā)動機的放量增長，航空發(fā)動機維修市場也將迎來市場空間的擴充。3.中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)市場空間測算及重點領域價值拆分3.1.軍用航空發(fā)動機整機市場：2021~2035年均近1000億元人民幣當前，我國與美國在軍用飛機數(shù)量和質(zhì)量上均有著較大差異。戰(zhàn)斗機領域，我軍戰(zhàn)斗機數(shù)量為美軍的58%，三代以上先進戰(zhàn)斗機數(shù)量約為美國的26%。運輸機轟炸機等大型軍用飛機領域，我軍數(shù)量是美軍的20%，且缺乏大型戰(zhàn)略轟炸機；直升機教練機領域，我軍飛機總數(shù)約為美軍的17%，且缺乏重型直升機。以《新時代中國的國防》白皮書“力爭到2035年基本實現(xiàn)國防和軍隊現(xiàn)代化”為牽引，我們假設到2035年，我軍各類型軍用飛機裝備數(shù)目與美軍當今裝備數(shù)量及已確認訂單數(shù)量之和保持一致，據(jù)此預估各類型飛機裝備數(shù)目及所需的航空發(fā)動機數(shù)目、市場價值。測算過程中的重要假設如下：目前存量飛機截止2035年平均換發(fā)2次：以當前三四代機所裝備的三代主流發(fā)動機為例，其壽命約為2000小時，考慮到“全面聚焦備戰(zhàn)打仗”背景下訓練量有所增加，預估一架飛機一年飛行時間約為300~400小時，從而平均約5-7年需換發(fā)1次，目前存量飛機到2035年需至少換發(fā)2次；至2035年增量飛機平均換發(fā)0.5次：以7年換發(fā)1次計算，2028年及之前列裝的飛機到2035年需換發(fā)1次，2029-2035年列裝的飛機到2035年無需換發(fā)，假設新增飛機按勻速增加，則平均換發(fā)次數(shù)為1/2*1+1/2*0=0.5次；各類型飛機所需發(fā)動機單價參考國外同類型、同級別發(fā)動機進出口合同訂單價格或公司官網(wǎng)軍方采購信息；發(fā)動機采購費和維護保養(yǎng)費按照1:1預估；考慮換發(fā)發(fā)動機來自于備發(fā)，因此不再單獨考慮備發(fā)數(shù)。據(jù)此測算，從2021~2035中國軍用航空發(fā)動機整機市場總規(guī)模為14,898億元人民幣、年均993億元人民幣。其中新增軍機初始采購需求和存量及新增軍機換發(fā)需求大體各占一半。按飛機種類，殲擊機、運輸機及加油機占比相對較大。3.2.商用航空發(fā)動機整機市場：2021~2039年均1000億元人民幣根據(jù)中國商飛公司預測，到2039年，中國民航客機隊的規(guī)模將從2019年的3863架增長到9641架，在全球市場中的占比從16.2%增長至21.7%，屆時中國將成為全球民航第一大市場和增長速度最快的市場。據(jù)此預估各類型飛機所需相應型號航空發(fā)動機的數(shù)目及市場價值。測算過程中的重要假設如下：各型號國外發(fā)動機單價信息參考各發(fā)動機廠家官網(wǎng)訂單信息，國產(chǎn)發(fā)動機單價參考同級別國外發(fā)動機：長江-1000A參考Leap-1X、長江-2000A參考GE-NX、長江-500參考CF-34；發(fā)動機維護保養(yǎng)費與采購費按照1:1預估；不考慮換發(fā)需求：目前先進商用大涵道比渦扇發(fā)動機首翻期前壽命已達到20000~40000小時，首翻期結束后視情維修更換部分零件又可繼續(xù)服役，除非發(fā)生重大事故導致發(fā)動機報廢，否則一架飛機全生命周期內(nèi)一般不轉發(fā)。據(jù)此測算，2021年~2039年中國商用航空發(fā)動機整機市場總規(guī)模為20,131億元人民幣、年均1,059億元人民幣。3.3.整機市場2021~2035拆分：前10年軍機放量、10年后民機接力軍用領域，2020年航發(fā)動力年報中航空發(fā)動機制造及衍生產(chǎn)品營業(yè)收入約為262億元，以此近似作為我國軍用航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)2020年整機市場規(guī)模。以2027年實現(xiàn)百年建軍目標、2035年基本實現(xiàn)國防和軍隊現(xiàn)代化為牽引，我們預估十四五期間航空發(fā)動機領域?qū)⒖焖僭鲩L，隨后隨著市場規(guī)模的增大增速逐漸放緩。據(jù)此對2021~2035共計14,898億的軍用航空發(fā)動機市場進行拆分。商用領域，2020年，中國內(nèi)地民航客機隊增長了140架（受波音737Max停飛、新冠疫情影響較前幾年有較大幅度下降），據(jù)此計算得到2020年商用航空發(fā)動機新增整機采購市場規(guī)模約202億元。此外，根據(jù)國內(nèi)三大航司披露，機隊飛機及發(fā)動機維修費用總計約202億元，三大航機隊占國內(nèi)民航機隊總數(shù)約42.9%，發(fā)動機維修占飛機維修價值比例約39%。據(jù)此計算得到民航客機發(fā)動機維修市場規(guī)模約183億元。新增采購與維修費用加和得到2020年中國內(nèi)地商用航空發(fā)動機市場總規(guī)模約385億元。我們預估，后續(xù)隨著新冠疫苗在全球范圍內(nèi)的逐漸使用和普及，新冠疫情將逐漸得到控制，全球商用航空市場也將逐漸恢復，中國商用航空發(fā)動機市場規(guī)模也將迎來一個逐漸修復再趨于平穩(wěn)的過程。據(jù)此對2021~2039共計20,131億的商用航空發(fā)動機市場進行逐年拆分。但對于中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈而言，暫時尚沒有屬于自己的商用大涵道比渦扇發(fā)動機成熟型號。我們預估，國產(chǎn)長江-1000A發(fā)動機于2030年前后投入市場，長江-2000A緊隨其后，從2029到2035年之間，我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈在整個發(fā)動機整機市場中占比從0逐漸上升至30%，據(jù)此測算出2021~2035年我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈軍、民用兩個市場整機交付市場空間?？梢钥吹?，未來15年間我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈整機市場年均復合增長率約15%，其中前10年主要受益于軍機的放量，之后民機開始接力，帶來規(guī)模持續(xù)增長的新引擎。3.4.重點領域價值拆分3.4.1.零部件及子系統(tǒng)加工領域價值拆分基于預測的2021~2035我國發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈整機市場規(guī)模，并參考航空發(fā)動機整機制造龍頭航發(fā)動力2020年毛利率15%，測算得到零組件及子系統(tǒng)加工制造環(huán)節(jié)逐年市場規(guī)模，再按照航空發(fā)動機不同零部件及子系統(tǒng)的價值占比，測算得到不同零部件和子系統(tǒng)2021~2035年間的市場空間。3.4.2.原材料市場價值拆分基于預測的2021~2035發(fā)動機零部件及子系統(tǒng)加工制造市場規(guī)模，減去控制系統(tǒng)的平均占比約13%，得到其余零組件市場規(guī)模，其中原材料占比參考航空發(fā)動機零組件加工企業(yè)航發(fā)科技2020年報原材料成本占比數(shù)據(jù)約為55%，計算得到原材料市場逐年總規(guī)模。當前先進發(fā)動機所使用的原材料中，高溫合金占比約40%、鈦合金30%、鋁合金15%、高強度鋼10%、復合材料5%，計算得到各類原材料2021~2035年間的市場空間。4.堅定看好我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的三大邏輯4.1.外部因素：百年未有之大變局下航空發(fā)動機不可或缺軍事領域：不斷上升的經(jīng)濟實力、國際地位需要相稱的國防力量做支撐近期，中共中央政治局委員、中央外事工作委員會辦公室主任楊潔篪，國務委員兼外長王毅同美國國務卿布林肯等舉行了中美高層戰(zhàn)略對話。會上，雙方圍繞各自內(nèi)外政策、中美關系等問題進行了溝通。同時楊潔篪也就中國與美國對話的立場做了較為強硬的表態(tài)：“你們從實力的地位出發(fā)同中國談話?！笨梢钥吹?，近些年來，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展、GDP的不斷增長，中國在國際舞臺上的外交形象也愈發(fā)強勢，這體現(xiàn)了中國對實現(xiàn)民族偉大復興這一目標的付諸實施。一帶一路構想、中伊25年合作協(xié)議的簽訂等也都是側面的佐證。但這個過程必將會招致美國等西方國家的全力壓制。經(jīng)濟領域有中美貿(mào)易戰(zhàn)、美國制裁中國企業(yè)等矛盾爭端。軍事領域，美國戰(zhàn)略重心重回亞洲，構建了美、日、澳、印的包圍圈圍堵中國?？梢灶A見的是，中國大國崛起的路必將會伴隨著中美之間各領域摩擦的頻繁化、常態(tài)化。在這個戰(zhàn)略風險增大、不確定性增強的狀態(tài)下，國防實力的競爭將是所有領域競爭的基礎和支撐。中國要實現(xiàn)自己的戰(zhàn)略目標，就必須要補齊現(xiàn)在的短板、構建與想要達到的經(jīng)濟地位、政治地位相對等的國防實力。航空發(fā)動機作為