航空发动机行业深度报告( 46 页)

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目录

1. 航空发动机：强国的象征、飞机的心脏 ........... 6

1.1. 航空发动机：将化学能转化为机械能，为航空工业提供动力 ........ 6

1.2. 世界航空发动机发展史：西方引领下从活塞到喷气、从军用到民用 ..... 7

1.3. 军用航空发动机格局：三代机“五常”标配、四代机中美俄竞技 ..... 9

1.4. 商用航空发动机格局：三巨头垄断、中俄谋求入场机会 ..... 11

1.5. 中国航空发动机发展史：起步偏晚、道路曲折、先进型号依赖进口 ............ 12

1.6. 中国航空发动机现状：奋起直追、方兴未艾、重点型号全面开花 ....... 14

1.7. 航空发动机产业特点 ........... 15

1.7.1. 高技术、高投入下的高行业壁垒 ........ 15

1.7.2. 衍生化发展模式下的长回报周期 ........ 17

1.7.3. 大分工、大合作下的广阔经济效益 ............. 18

1.8. 航空发动机产业定位：富国强军、国家意志 ....... 19

2. 中国航空发动机产业链：军民融合、功能完备 ....... 21

2.1. 产业链全景：从设计研发到维修保障 .......... 21

2.2. 设计研发：集中大批研究院所等优质资源 ........... 24

2.3. 原材料：镍、钛、钢、铝四足鼎立，复合材料大势所趋 ..... 25

2.3.1. “太空金属”钛合金：宝钛股份收入最高、西部超导毛利高于行业平均 .......... 26

2.3.2. “先进航空发动机的基石”高温合金: 钢研高纳产量最高、业务集中度最高 ............ 26

2.3.3. “非金属发动机”复合材料：中航高科、光威复材两大龙头 ........... 27

2.4. 零部件与子系统：锻造、铸造各司其职、控制系统自成一体 ...... 28

2.4.1. 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 ...... 30

2.4.2. 机匣等其他结构件：航发科技其中龙头 ..... 31

2.4.3. 控制系统：航空领域内中航机电是龙头、航发细分赛道航发控制做龙头 ............. 31

2.5. 整机集成交付：航发动力唯一龙头 ..... 33

2.6. 运营维修：“全面聚焦备战打仗”背景下的行业增长新动力 ........... 33

3. 中国航空发动机产业市场空间测算及重点领域价值拆分 ..... 34

3.1. 军用航空发动机整机市场：2021~2035 年均近1000 亿元人民币 .......... 34

3.2. 商用航空发动机整机市场：2021~2039 年均1000 亿元人民币 ..... 36

3.3. 整机市场2021~2035 拆分：前10 年军机放量、10 年后民机接力 ........ 37

3.4. 重点领域价值拆分 ...... 39

3.4.1. 零部件及子系统加工领域价值拆分 ............. 39

3.4.2. 原材料市场价值拆分 .......... 40

4. 坚定看好我国航空发动机产业的三大逻辑...... 40

4.1. 外部因素：百年未有之大变局下航空发动机不可或缺 ......... 40

4.2. 内部因素：新航发、新型号，与时代的需要耦合共振 ......... 41

4.3. 多方位改革举措未来可期 ............ 41

5. 投资建议：重点看好整机及维修保障、原材料、零部件 ........... 42

5.1. 航发动力：航空发动机整机交付及维修保障垄断性龙头 ..... 43

5.2. 航亚科技：精锻技术未来主流方向、深度参与民机发动机研制 ........... 43

5.3. 应流股份：高端涡轮精铸叶片助力打开两机大门 ........ 44

5.4. 航发控制：航空发动机控制领域垄断性龙头 ....... 44

5.5. 西部超导：稳占钛合金产业中最优赛道、业绩增长预期强 .......... 45

5.6. 钢研高纳：高温合金领域龙头 ............. 45

5.7. 中航高科：占据复材产业链中确定性最强环节 ............ 45

图表目录

图 1：涡轮风扇发动机是当前航空发动机的主流 ........ 6

图 2：涡轮喷气发动机由压气机、燃烧室、涡轮、喷口组成 ...... 7

图 3：涡轮风扇发动机：涡喷基础上增加风扇和低压涡轮 .......... 7

图 4：涡轮螺旋桨发动机：涡喷通过减速器驱动飞机螺旋桨 ...... 7

图 5：涡轮轴发动机：涡喷通过减速器驱动直升机旋翼 ..... 7

图 6：普惠R-2800 双黄蜂星型发动机是活塞式发动机发展至顶峰的代表之一 ............. 8

图 7：美国普惠F-135 发动机：军用小涵道比发动机的标杆 ....... 9

图 8：CFM 国际Leap 发动机：商用大涵道比发动机的翘楚 ....... 9

图 9：美俄在世界现役装备量前十战斗机发动机中占比89% ............. 10

图 10：美俄英在世界现役装备量前十运输机发动机中占比84% ....... 10

图 11：GE、普惠、罗罗及其合资公司组成的世界商用航空发动机垄断网 ........ 11

图 12:CFM 发动机占据71%窄体市场 ....... 12

图 13:GE/RR 发动机占据79%宽体市场 ............. 12

图 14:GE 发动机占据75%支线市场 .......... 12

图 15：中国军用航空发动机进口额在 2015~2017 年之间企稳回落 ........... 14

图 16：中国航空发动机集团坚持自主研制发展战略、深耕军民两个市场 .......... 14

图 17：中美军用发动机代差20~30 年、商用发动机代差15~20 年 ............ 15

图 18：美国航空发动机研发经费中基础预研占比1/3 ....... 17

图 19：美国航空发动机基础预研总经费中政府投入占2/3 以上 ........ 17

图 20：美国GE 基于F101 核心机衍生发展出一系列、满足不同场景使用要求的发动机产品 ............ 18

图 21：近年来全球航空涡轮发动机年产量稳定在14000 台以上 ....... 18

图 22：近年来全球航空涡轮发动机年产值约在700 亿美元附近........ 18

图 23:全球涡轮发动机2020~2034 总产量预测为23.8 万台 ........ 18

图 24:全球涡轮发动机2020~2034 总产值预测为1.3 万亿美元 ........... 18

图 25：航空发动机市场拉动四级结构式产业链的发展 ..... 19

图 26：习近平对中国航空发动机集团公司成立作出重要指示 ........... 20

图 27：航空发动机产业链由设计研发、加工制造、运营维修三大环节构成 ...... 21

图 28：航发集团下属研究院所覆盖航空发动机设计各主要领域........ 25

图 29：高温合金、钛合金是目前航空发动机中应用占比最大的两种材料 .......... 26

图 30：树脂基复合材料已经在GE90 发动机风扇叶片上使用 ............ 28

图 31：陶瓷基复合材料已经在F414 发动机尾喷管上使用 ........ 28

图 32：锻造：对金属施加压力使其变形达到预定形状 ..... 29

图 33：铸造：液态金属直接浇入模型得到预定形状 ......... 29

图 34：空心涡轮叶片复杂冷却结构注定其只能采用铸造工艺 ........... 30

图 35：航空发动机控制技术发展历程：全权限数字式控制系统是当前主流 ...... 32

图 36：我国航空发动机产业八大主机厂，其中五家与上市公司相关，航发动力独占四家 ......... 33

图 37：部分民航客机发动机维修中外合资企业 ........ 34

图 38：中国先进战斗机数量显著少于美国 ....... 35

图 39：三代以下战斗机美国已经淘汰、在中国占据半壁江山 ........... 35

图 40：中国运输机数量显著少于美国、缺乏战略运输机 .......... 35

图 41：中国直升机教练机数量显著少于美国、缺乏重型直升机........ 35

图 42:军用发动机总价值中初始采购、换发大体各占一半 ......... 36

图 43: 军用发动机总价值中歼击机、运输机及加油机占比较大 ........ 36

图 44：预测2019~2039 中国民航客机队规模增速全球最快 ...... 36

图 45：预测2019~2039 中国窄体客机增长最多、占比略降 ...... 36

图 46：2021~2035 中国军用航空发动机整机市场价值预估：2027 年前复合增速约18% ............ 37

图 47：2021~2035 中国商用航空发动机整机市场价值逐年拆分：疫情后逐渐修复直至平稳 ...... 38

图 48：2021~2035 中国航空发动机产业链整机市场：前十年军用放量、十年后民用接力、年均复合增长超15% ...... 39

图 49：大型涡扇发动机零部件价值占比 ........... 39

图 50：涡轴发动机零部件价值占比 .......... 39

图 51：加力涡扇发动机零部件价值占比 ........... 39

图 52：国内精锻叶片在压气机叶片中的占比尚有极大提升空间........ 44

图 53：西部超导所参与军工航空新材料的开发过程长、合格供应商合作关系长期稳定 ............. 45

图 54：中航高科在产业链预浸料环节具有垄断性地位 ..... 46

表 1：不同类型的航空发动机具有不同的适用场景 ............. 6

表 2：世界航空发动机发展史：起步于1842 年，从活塞到涡喷再到涡扇 ............ 8

表 3：当代国外先进军用航空发动机推重比已达到11 一级 ......... 9

表 4：当代国外先进商用航空发动机涵道比达到10~12 ...... 9

表 5：世界现役装备量前十战斗机发动机基本为美俄所造 ........ 10

表 6：世界现役装备量前十运输机发动机：英、美、俄、乌、中上榜 ....... 10

表 7：GE、普惠、罗罗及其合资公司占世界现役商用客机发动机的96%、2017 年交付量的99% ..... 11

表 8：中国航空发动机发展史：从涡喷到涡扇、从测绘仿制到自主研制 ............ 12

表 9：中国早期涡扇发动机研制过程中多个型号随飞机下马 ............. 13

表 10：中国部分先进战机研制初期依赖进口俄、乌发动机 ...... 13

表 11：中国当前重点（在研）商用航空发动机型号完整覆盖窄体、宽体、支线客机市场 ......... 15

表 12：航空发动机运行特点的“三高一长”是其高技术属性的集中体现 ..... 16

表 13：美国典型航空发动机预研项目前后接力、投入巨大 ...... 16

表 14：美国部分典型航空发动机工程研制耗时长、投入大 ...... 16

表 15：对航空发动机产业的重视支持在国家级政策中连年出现、不断加码 ...... 20

表 16：设计研发环节主要由相关研究院所及高校组成，无上市公司 ......... 21

表 17：整机集成交付环节由航发集团垄断 ....... 22

表 18：加工制造（零组件）环节传统上以航发集团系统内单位为主，近年来系统外企业参与热情高涨 ............ 22

表 19：加工制造（原材料）环节以钢铁类企业、材料类研究院所及其下属企业等为主，近年来民企也有参与 ......... 23

表 20：维修服务军用由航发集团、军队相关单位提供；民用由各大航司及其与航发OEM 等组建的合资公司提供 .. 24

表 21：航空发动机所使用的主要材料为铝合金、高强度钢、高温合金、复合材料 ............ 25

表 22：主要钛合金上市公司2020 年相关业务情况: 宝钛股份收入最高、西部超导毛利高于行业平均 ...... 26

表 23：高温合金的三种主要类别在航空发动机上均有所使用 ........... 27

表 24：主要高温合金上市公司2020 年相关业务情况：钢研高纳产量最高、业务集中度最高 ............ 27

表 25：不同组成、不同类别复合材料在航空发动机上均有使用的场景 ..... 27

表 26：主要复合材料上市公司2020 年相关业务情况：中航高科、光威复材两大龙头 ...... 28

表 27：锻造、铸造是涡轮风扇发动机两大主要加工工艺 .......... 29

表 28：锻造类叶片、轮盘产品主要上市公司2020 年相关业务情况：中航重机是航空锻造领域绝对龙头 .......... 30

表 29：铸造涡轮叶片主要上市公司2019 年相关业务情况：铸造业务营业占比均还不高 ........... 31

表 30：铸造涡轮叶片主要上市公司该领域相关业务动态：进度不一、应流股份相对领先 ......... 31

表 31：机匣等其他结构件主要上市公司2020 年相关业务情况：航发科技营收优势明显 ........... 31

表 32：航空发动机控制系统决定了航空发动机多个功能的实现........ 32

表 33：航空发动机控制领域主要上市公司2020 年相关业务情况：中航机电产品丰富营收最高、航发控制在发动机领

域优势明显 ....... 32

表 34：航空发动机整机集成交付主要上市公司2020 年相关业务情况：航发动力唯一龙头 ....... 33

表 35：航空发动机维修主要上市公司2019 年相关业务情况：航新科技营收相对占优 ...... 34

表 36：到2035 年增量商用飞机所需发动机总价值：超2 万亿元人民币 ............ 36

表 37：2020 年中国民航客机队新增飞机发动机市场规模：202 亿元人民币，受疫情影响不增反降 ........... 38

表 38：2021~2035 年航空发动机零部件及子系统价值拆分（亿人民币） .......... 39

表 39：2021~2035 年航空发动机高温合金、钛合金、复合材料价值拆分（亿人民币） ..... 40

表 40：部分军工央企下属上市公司近年来多次实施股权激励 ........... 42

表 41：航空发动机产业链重点标的覆盖整机、零部件、原材料、维修四大领域 ....... 42