玩加电竞军工04 航发零部件军民两用 必然决定必然

  新闻资讯     |      2023-07-26 14:08

  玩加电竞航空发动机的零部件有盘轴、风扇轴、涡轮盘、轴、整体叶盘/叶轮、涡轮机匣和风扇匣等,按照加工成型的方式均可以分为锻件、铸件、钣金件。其中又以锻件、铸件占据主要地位。近些年来,3D 打印增材制造、复合材料特殊工艺等也 逐渐开始使用,但目前占比尚较小。

  锻造通过对金属施加压力使其产生塑性变形从而达到所需要的形状,这个过程可以 消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,且锻件的机械性能一般优于同样材料的 铸件,因此在无特殊需求的情况下多采用锻造的方式进行加工。

  目前航空发动机的零部件锻件毛坯占毛坯总重量的一半以上,航空发动机的风扇和压气机叶片、盘、轴、齿轮和部分机匣零件采用锻造工艺。

  目前航空发动机锻件领域,英美德日走在世界前列,依托高端技术,占据着国际高端市场,国内企业实力相对薄弱,以中航重机为主导,占据国内航空锻造市场60%的份额。

  铸造通过直接浇铸液态金 属到事先准备好的模具中、待金属冷却后去除模具的方式得到所需形状,其优点在于可以生产形状复杂的零件,尤其是复杂内腔的毛坯。在航空发动机上铸件主要用于叶片和机匣等部位。叶片铸造主要是用于涡轮叶片,分为等轴晶、定向晶和单晶三种工艺,其中非单晶铸造叶片以航发动力为主导。

  当前,涡轮前温度已经上升至 1800℃附近,但涡轮叶片所用材料即便是耐温最高的 单晶高温合金,其耐温也仅有 1200℃左右,之间 600℃的温差只能通过叶片表面热障涂 层以及叶片内部复杂的空心冷却结构来弥补。这使得涡轮叶片的内腔冷却结构越来越复 杂,只能通过铸造的方式来加工。

  因为涡轮叶片所使用单晶高温合金等材料的昂贵、以及精密铸造工艺的复杂性,使得 涡轮叶片单价极高,一片叶片成本可达 40 万元。一台发动机中涡轮叶片论数目较压气机 叶片显著偏少,但论总价值,铸造涡轮叶片却较远高于锻造产生的压气机叶片。

  1.叶片、轮盘:上市公司中锻造叶片企业成熟度更高、铸造叶片企业加紧技术攻关

  航空发动机压缩系统(风扇增压级、压气机)转静子叶片、涡轮转静子叶片、及用于 支撑安装转子叶片的压缩系统轮盘及涡轮轮盘是航空发动机中最重要的一组零件,在发 动机功的传递、能量的转化中起核心作用。在发动机价值的拆分上,以上零件合计价值占 比超过 40%。以上零件除涡轮叶片采用铸造方式成型外,其余均采用锻造的方式,两类加 工工艺中,精锻、和精铸分别代表了未来各自技术发展的主流方向。

  目前国内从事航空发动机叶片、轮盘加工制造的企业或单位有中航重机航发动力航亚科技三角防务、中国航发航材院、万泽股份、炼石航空、应流股份、江苏永瀚、无锡透平等。

  根据各公司在以上发动机零组件加工领域所从事业务的具体类型,可以将其分为三 类,一类专注于压气机叶片、压气机及涡轮轮盘轴等航空锻件的加工如中航重机航亚科技、无锡润和等;

  第二类专注于涡轮叶片精铸加工如应流股份万泽股份、炼石航空、江苏永瀚等,目 前该细分赛道因单晶涡轮叶片精铸技术的高技术壁垒,各上市公司前期均进行了大量的 技术研发投入,虽然目前相关业务在各自营业收入中的占比暂时还较低,但随着相关研发 投资项目的实施,精铸业务即将或已初步进入收获期、未来业绩有望放量;

  第三类则是航发动力、中国航发航材院等传统老牌行业内单位,兼具以上铸造、锻造 两类业务能力。

  航空发动机所使用其他结构件主要包括机匣、轴承、齿轮箱、燃烧室零组件、密封封 严装置等,加工方式多采用锻造、少数采用钣金成型。

  航空发动机分系统包括控制系统、空气系统、机械系统、短舱系统等。其中,航空发动机控制系统是发动机的神经和大脑,起着把飞机操纵人员指令传输给发动机、并根据操纵指令精确调节相关运动机构以使得发动机实现操作意图的功能,对于航空发动机正常稳定工作发挥着至关重要的作用。

  我国从事航空发动机控制系统研制生产的企业主要有航发控制晨曦航空海特高新航新科技中航机电等。

  其中,航发控制背靠我国航空发动机控制领域唯一的军工科研院所中国航发控制系统研究所,实力雄厚、产品型号齐全,是航发控制领域的龙头企业。

  在航发产业链中,发动机的整机和系统制造是最关键的一步。发动机的核心技术及总装集成、客户销售、后续的发动机大修与零部件更换等环节都被整机制造商所控制,整机制造商负责整体设计,承担研发风险,利润也相对最高。

  航发集团是我航空发动机研制和生产的主要力量,我国航空发动机整机集成交付领域八大主机厂均为为中国航发集团下属。其中,5家已经注入上市公司或作为上市公司母公司。

  航发动力囊括了其中4家,基本覆盖了当前航发集团主要在研或已服役的先进发动机型号。

  发动机维修即对发动机部件进行检测、修理、排故、翻修及改装等,在全寿命周期中维修费用约占50%,与发动机本身的价值相当。

  军用发动机一部分由57XX 厂提供维修服务,另一部分由发动机整机制造商航发动力分别在贵州、山西、吉林的维修厂提供售后维修保障服务。

  民用维修以珠海摩天宇、四川斯奈克玛等OEM 厂家合资企业及北京飞机维修工程有限公司等民航投资企业为主。

  未来随着军民用航空发动机的放量增长,航空发动机维修市场也将迎来市场空间的扩充。

  1.军用航空发动机整机市场:2021-2035 年均近 1000 亿元人民币

  当前,我国与美国在军用飞机数量和质量上均有着较大差异。战斗机领域,我军战斗 机数量为美军的 58%,三代以上先进战斗机数量约为美国的 26%。运输机轰炸机等大型 军用飞机领域,我军数量是美军的 20%,且缺乏大型战略轰炸机;直升机教练机领域,我 军飞机总数约为美军的 17%,且缺乏重型直升机。

  以《新时代中国的国防》白皮书“力争到 2035 年基本实现国防和军队现代化”为牵 引,我们假设到 2035 年,我军各类型军用飞机装备数目与美军当今装备数量及已确认订 单数量之和保持一致,据此预估各类型飞机装备数目及所需的航空发动机数目、市场价 值。测算过程中的重要假设如下:

  目前存量飞机截止 2035 年平均换发 2 次:以当前三四代机所装备的三代主流发 动机为例,其寿命约为 2000 小时,考虑到“全面聚焦备战打仗”背景下训练量 有所增加,预估一架飞机一年飞行时间约为 300-400 小时,从而平均约 5-7 年 需换发 1 次,目前存量飞机到 2035 年需至少换发 2 次;

  至 2035 年增量飞机平均换发 0.5 次:以 7 年换发 1 次计算,2028 年及之前列装 的飞机到 2035 年需换发 1 次,2029-2035 年列装的飞机到 2035 年无需换发,假 设新增飞机

  据此测算,从 2021 ~2035 中国军用航空发动机整机市场总规模为 14,898 亿元人民币、年均 993 亿元人民币。其中新增军机初始采购需求和存量及新增军机换发需求大体各占一半。按飞机种类,歼击机、运输机及加油机占比相对较大。

  2.商用航空发动机整机市场:2021-2039 年均 1000 亿元人民币

  根据中国商飞公司预测,到 2039 年,中国民航客机队的规模将从 2019 年的 3863 架 增长到 9641 架,在全球市场中的占比从 16.2%增长至 21.7%,届时中国将成为全球民航第一大市场和增长速度最快的市场。据此预估各类型飞机所需相应型号航空发动机的数 目及市场价值。测算过程中的重要假设如下:

  各型号国外发动机单价信息参考各发动机厂家官网订单信息,国产发动机单价 参考同级别国外发动机:长江-1000A 参考 Leap-1X、长江-2000A 参考 GE-NX、 长江-500 参考 CF-34;

  不考虑换发需求:目前先进商用大涵道比涡扇发动机首翻期前寿命已达到 20000-40000 小时,首翻期结束后视情维修更换部分零件又可继续服役,除非发 生重大事故导致发动机报废,否则一架飞机全生命周期内一般不转发。

  据此测算, 2021 年-2039 年中国商用航空发动机整机市场总规模为 20,131 亿元 民币、年均 1,059 亿元人民币。

  我国军用飞机未来增长潜力巨大,预计未来 10 年整机市场将达万亿市场空间:根据《世界空中力量 2020》数据显示,我军现在尚有超 50%比例的二代战斗机在服役, 在战斗机更新换代加速的背景下,预计未来 10 年,我国战斗机将保持每年新增+替换100 架左右的需求,共计新增 1,000 架;运输机--大型运输机缺乏,未来爆发式增长。根据国防大学《中国军民融合发展报告》预测,我国未来需要至少 400 架以上运-20 系列运输机才能满足我军在亚洲地区执行任务。预计未来 10 年,我国大型运输机将需要 200架;目前中国陆军每万人军用直升机拥有量仅为 8.8 架,美国为 99.5 架,俄罗斯为 28.7架,我国陆军部队对直升机需求迫在眉睫。预计未来 10 年,我国陆军每万人军用直升机拥有量将达到 30 架左右,预测新增军用直升机 1,800 架;特种飞机已经成为了现代战争中快速反应、远程机动、立体作战战略打击的关键手段。在未来的特种飞机市场上, 美国、日本、以色列和欧洲都将占据一席之地。预计未来 10 年新增需求量为 120 架; 相较美国,我国教练机的数量明显不足。预计未来我国空军教练机/战斗机数量比可能接近 0.4,据此推测我国未来 10 年教练机需求量 400 架。

  我国军用飞机零部件制造产业未来 10 年规模预计超 3000 亿元。受益于“十四五”强军强国政策的大力推进实施,以及我军现在新型号主战机型的不足和原有旧机型的更新换代,未来 3-5 年将迎来下游主战型号飞机更新换代的高峰。考虑到我军未来十年各种机型的新增数量以及旧机型机身零部件的维修保养、零件更新等工作,军用飞机航空零部件产业市场预计新增需求超 2000 亿,已有飞机维修更新市场需求近 1000 亿,合计超3000 亿航空零部件制造市场需求。鉴于该行业属于高壁垒、长积淀、深度跟踪的小众行业,未来行业内稀缺龙头将显著受益。

  航空零部件制造业或将显著受益于军工集团业务外包比例增加。目前我国军工企业外部竞争环境变化正在不断加快,社会分工不断细化,未来利用外部社会资源降低生产成本、提高生产效率、充分发挥自身核心竞争力,军工企业将非核心的生产制造环节转让给具有合格专业技术的生产厂家已成为主要发展趋势。未来随着军工集团“大产业链+小总部”模式的不断建设,军工产业集群将以军工集团为核心,以关键加工装配工厂为辅助形成区域性航空制造产业园。军工集团为保证自身的效率与利润,未来有望将非核心生产环节外包比例逐渐提升,从而使零部件生产、机加工、装配等企业显著受益

  国内民用航空转包业务进入快速发展阶段,国际地位逐步提升,预计未来 10 年国内需求+国际分包将超 1800 亿市场规模。中国的航空工业外贸转包生产始于 1980 年, 先后与美国波音、欧洲空客、加拿大庞巴迪、巴西航空工业公司等世界先进飞机制造公司以及美国通用电气公司、英国罗罗公司、美国普惠公司等发动机制造公司建立了工业合作关系,开展了广泛的航空零部件外贸转包生产,项目涉及机头、机翼、机身、尾段、舱门、发动机部件等多种产品。随着中国航空工业的发展,产品技术水平与质量逐渐获得国际市场的认可。近年来中国航空转包生产发展非常迅猛。中国将在国际航空转包市场上与世界各民用飞机制造商包括中国商飞、波音、空客、庞巴迪、巴西航空等开展全方位的合作。目前全球知名飞机制造商均有采用中国产品,以波音公司为例,在全球飞行的 6000 架波音飞机当中,均有中国制造的零部件及零件。

  国内转包市场规模稳步提升,逐步成为世界航空产业重要组成部分。近些年来,中国航空企业一直通过国际航空转包生产以及大量合资企业建设的方式,不断提升国际主力机型结构部件、金属型材、金属零部件等方面的生产能力和产品质量,逐步成为世界航空产业重要的组成部分,提升了国际化发展能力。中国民用航空零部件转包交付金额不断扩大,波音、空客等零部件转包需求持续增长,中国企业获得的民航转包生产金额呈稳步上升趋势,国内民营航空企业获得的国际航空转包份额也有所提升。而国内航空零部件转包业务承接方主要分为国资背景及民营企业,主要由中航工业和中国航发两大军工集团的旗下个主机厂或成立的合资公司承担。据统计,目前中航工业整体承担了约80的航空发动机转包业务

  国内自生分包市场规模:国产飞机需求扩产达 1400 亿市场规模,国际分包稳定增长。在国际转包业务持续推进的同时,我国大型自主商用飞机谱系的建设也快速发展, 随着商用飞机航空制造产业链的不断成熟,航空零部件制造规模及分包比例也将随下游 大飞机放量获得明显增长。我国 C919 大飞机于 2015 年 11 月 2 日完成总装下线 月成功试飞。根据官网数据显示,目前 C919 已获得 28 家客户累计 815 架订单;国 产支线 交付不断增加,目前确认+意向客户超 700 架。按照各自售价及零部件占飞机总价值 30%/36%比例计算,考虑已有订单及已落地飞机后期维修更新替换工作, 我国未来 10 年可贡献零部件制造分包收入近 1400 亿元。

  国际航空制造转包市场未来 10 年超 400 亿规模。根据未来 10 年我国对外采购干线飞机数量及向航空产品输入市场的贸易补偿标准,以及国内航空分包产业的不断发展壮大,按飞机零部件约占飞机总价值 30%的比例测算,我国国际转包航空零部件可预见的市场规模将超过 400 亿元,民用飞机航空零部件制造总市场规模超 1800 亿元。

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