2023年军工行业策略报告:星垂平野阔,月涌大江流
(报告出品方/作者:信达证券,张润毅、任旭欢、祝小茜)
1.1 行情复盘①:业绩为锚延续高成长,消化估值凸显“性价比”
军工板块承受政策、市场偏好和行业周期三重压力,2022 年回调幅度较大:2022 年中信国 防军工指数下跌 24.85%,同期上证指数下跌 15.13%、创业板指下跌 29.37%;中信国防军 工指数跑输大盘(上证指数)9.72pct、跑赢创业板指 4.53pct。我们认为:随着“十四五” 战略换装和军民融合的不断深入,军工行业已全面进入“2.0 时代”,业绩已成为板块表现的 主要驱动因素。
年初板块深度回调:2022/1/4-2022/4/26 中信军工指数下跌 41.15%,于 2022/4/26 达 到底部。我们认为本次回调有三重原因:1)市场对军品增值税免税政策变化的误解与 担忧;2)部分企业业绩预告不达预期;3)镍价短期波动造成原材料成本上涨。
业绩已成为军工板块涨跌的主要驱动因素:1)2021 年报和 2022Q1 季报凸显军工板 块成长性:2022/4/27-2022/8/10 板块涨幅达 48.51%。2)半年报业绩相对平淡: 2022/8/11-2022/10/10 板块跌 15.94%。3)Q3 季报业绩增速同比放缓:2022/11/5- 2022/12/30 板块总体呈现震荡走势,跌 9.85%。
重大事件对板块短期走势仍具催化作用:1)2022 年 2 月俄乌局势不断发酵,引发市 场对国际安全形势的广泛关注:2022/2/15-2022/3/1 板块涨 7.31%。2)2022/8/2 美国 众议长佩洛西窜台:2022/8/3-2022/8/10 板块涨 7.14%。3)2022/8/31 日本防卫省公 布 2023 概算创新高,区域安全形势趋紧:2022/9/1-2022/9/14 板块涨 8%。4)“二十 大”强调安全建设:2022/10/11-2022/11/4 板块涨 13.48%。
业绩增速已成为军工股上涨的核心变量,板块估值与业绩增速的匹配度逐步提升。回溯 2020-2022 年军工行情,我们发现板块高 Beta 属性正逐步弱化,而主题事件仅承担行情启 动与催化剂角色,而非股价核心驱动,事实上板块正迈入“业绩为王”的新阶段。
2020 年全年军工板块 PE_TTM 由 75 倍升至 90 倍,军工板块估值与业绩增速匹配: 105 支中信国防军工成分股中 2020 年归母净利润同比正增长的有 78 支,占比高达 74%,归母净利润增速超 50%的 22 支,占比 21%。
2021 年全年军工板块 PE_TTM 由 90 倍降低至 79 倍,业绩增长消化估值风险:105 支 中信国防军工成分股中,2021 年归母净利润同比增长的有 71 支,占比高达 68%,归 母净利润增速超过 50%的有 21 支,占比 20%。
2022 年全年军工板块 PE_TTM 由 79 倍降低至 60 倍,业绩增长进一步消化估值风险: 1)105 支中信国防军工成分股中,2022Q1-Q3 归母净利润同比增长的有 63 支,占比 高达 60%,归母净利润增速超过 50%的有 13 支,占比 12%。2)分季度来看,2021Q4 板块归母净利润增速-19%,2022/1/4-2022/4/26 板块 PE_TTM 自 79 倍降至 49 倍; 2022Q1 归母净利润增速+17%,5-8 月板块 PE_TTM 自 53 倍修复至 60 倍;2022Q2/Q3 板块归母净利润增速+5%/-8%,9-12 月板块 PE_TTM 在 57-67 倍之间震荡。
军工板块 2019-2021 归母净利润 CAGR 位居中信一级行业排名第 9,对应板块涨幅位居第 7:1)军工板块 2019-2021 年营业收入 CAGR 为 11.8%,净利润复合增速 50.1%,居中信 一级行业排名第 9。2)业绩增速与板块涨幅进一步匹配:2020/1/2-2022/12/30,国防军工 板块涨幅为 46%,位居中信一级行业排名第 7。
市场风格、风险偏好和事件因素影响军工股价表现。我们认为,军工 2022 年下跌并非中长 期“装备升级+国产替代”的核心逻辑遭到破坏,而是流动性预期收紧下市场风险偏好降低, 叠加军工 Beta 属性共同作用所致,回调一方面消化了前期涨幅过快的风险,另一方面也带 来了优质个股的介入良机。 通过回溯 2020-2022 年军工行情,我们认为其主要受到市场风格切换、风险偏好变化和事 件因素驱动的共同影响。其中,市场风格又可拆分为流动性预期、业绩增速预期和增量资金 结构这三个方面。
市场风险偏好变化影响军工板块行情:我们用 1/PE 减去无风险利率(中债国债到期收益率: 10 年)计算风险溢价水平 ERP,并用 A 股(万得全 A)市场 ERP 衡量市场风险偏好(ERP 和风险偏好呈反向变动关系)。
2020 年风险偏好提升,军工板块走出强势行情:1)2020/4/1-2020/12/31,市场风险 偏好持续提升: A 股市场 ERP 百分位数(2012-2022)由 78.4%一路降至 37.7%。2) 军工板块走出两波强势行情:①夏季行情(2020/6/25-2020/8/7):军工板块涨幅达 56%, 跑赢大盘 43.4pct;②跨年行情(2020/11/13-2021/1/7):期间军工板块涨幅达 38.5%, 跑赢大盘 31.4pct。
2021 年风险偏好持续高位:1)2021/1/4-2020/12/31,A 股市场 ERP 百分位数自 30% 与 44%之间震荡,市场风险偏好持续处于高位。2)军工板块走出两波强势行情:① 2021/5/11-2021/8/23:军工板块集中爆发,涨幅达 43.9%,跑赢大盘 42.5pct;② 2021/10/13-2021/11/30:军工涨幅达 21%,跑赢大盘 20.6pct。
2022 年市场风险偏好走弱,中期有望继续提升:1)2022/1/4-2022/4/26,A 股市场 ERP 百分位数自 37.6%提升至 80.4%,期间军工板块跌 41.15%,跑输大盘 20.5pct,同属 科技行业的电新、电子板块跌39%/41%,跑输大盘18.3pct/20.1pct。2)截至2022/12/29, ERP 百分位数为 70.42%,处于历史中高位,中期内市场风险偏好有较大提升空间。
流动性变化影响军工板块行情:1)2022 年 5/6 月社融增量同比增幅分别为 46%和 40%, 9 月社融增量同比增幅为 22%。2)此外,2022 年 1-11 月 M2 月增速均维持在 9%-12% (2021 年全年 M2 月同比增速均在 8%-10%)。 基金发行方面:1)2020 年全年新发基金 1320 支,规模达 3.08 万亿,较 2019 年实现翻 倍,为近10 年基金发行规模之最。2)2021年全年新发基金 1947 支,较 2020 年增长 47.5%, 规模达 2.95 万亿。3)2022 年 1-11 月新发基金 1178 支,规模达 1.27 万亿,与 2019 年 1- 11 月相当(1.21 万亿)。
军工板块具有显著日历效应,超额收益多集中出现在年初及 6-9 月份。纵观过去 13 年(2010- 2022),军工板块出现正收益且跑赢大盘的时点多集中于年初 1-2 月和 6-8 月,且上述时间 点军工板块出现正收益且跑赢大盘的概率均大于等于 50%;其中 2 月、7-8 月军工出现正收 益和跑赢大盘概率甚至超过 60%。我们判断这主要因为历年这两个阶段市场风险偏好较高, 以及军工政策或事件催化剂较多有关。
1.2 行情复盘②:板块延续高成长,子板块分化加剧
板块高成长延续,高景气上游配套领涨
军工子板块 2020-2022 年分化加剧,国防信息化、新材料、航空&航发领涨。2020/1/2- 2022/12/30,军工各子板块均产生正收益:国防信息化(+141%)>新材料(+130%)>航 空&航发(+98%)>地面兵装(+45%)>航天(+19%)>船舶(+8%)。
同时,各子板块收益率与业绩增速趋于一致。据我们统计,2019-2021 年军工各细分领域归 母净利润复合增速分别为国防信息化(60%)>新材料(50%)>航空&航发(29%)>船舶 (29%)>地面兵装(28%)>航天(10%)。(航天领域剔除合众思壮、北斗星通非经常性损 益影响)。
新材料板块: 各细分板块2020-2022年走势强劲:1)2020/1/2-2022/12/30,各细分板块收益均超过70%: 高温合金(218%)>钛合金(150%)>碳纤维/复材(95%)>隐身材料(73%)。2)2019- 2021 归母净利润复合增速:隐身材料(633%)>钛合金(77%)>高温合金(50%)>碳纤 维/复材(31%)。3)2022-2024 预期业绩复合增速:隐身材料(51%)>高温合金(43%)> 碳纤维/复材(32%)>钛合金(31%)。
国防信息化板块: 上游元器件、第三方检测、模块/组件领涨:1)2020/1/2-2022/12/30,各细分板块收益:被 动元器件(229%)>主动元器件(157%)>模块/组件(157%)>第三方检测(76%)>微波 器组件/测量(53%)>分系统/终端(51%)>雷达整机(27%)>线缆(22%)。2)2019-2021 归母净利润复合增速:主动元器件(227%)>被动元器件(55%)>雷达整机(53%)>分系 统/终端(52%)>第三方检测(51%)>微波器组件/测量(33%)>模块/组件(1%)>线缆 (0.4%)。3)2022-2024 预期业绩复合增速:模块/组件(42%)>微波器组件/测量(40%)> 主动元器件(35%)>第三方检测(34%)>线缆(33%)>分系统/终端(29%)>被动元器 件(27%)>雷达整机(26%)。
航空&航发板块: 航空锻、铸造领域领涨:1)2020/1/2-2022/12/30,各细分板块收益:航空锻造(204%)> 航空铸造(198%)>主机厂(103%)>结构加工(58%)>分系统(53%)>无人机(14%)> 地面设备/维修(-15%)。2)2019-2021 归母净利润复合增速:航空锻造(56%)>航空铸造 (29%)>地面设备/维修(29%)>主机厂(20%)>结构加工(19%)>分系统(6%),无 人机领域扭亏为盈。3)2022-2024 预期业绩复合增速:无人机(45%)>地面设备/维修(37%)> 主机厂(36%)>航空锻造(35%)>结构加工(35%)>分系统(28%)>航空铸造(27%)。
1.3 行情复盘③:机构关注度持续升高,基金仓位达 3.6%
2020-2022H1,军工机构配置比例自 1.8%提升至 3.6%。1)机构持仓比例处于历史中高水 平,但较 2016H1 高点仍有 1.4pct 的空间。2)2022Q3 国防军工行业的基金重仓持股比例 为 3.8%,环比上升 0.8pct。3)绝对数方面,2022Q3 基金军工重仓股市值为 1176.5 亿元, 环比增长 10.21%,2022Q3 军工板块获得基金加仓。 机构持仓集中于航空航天产业链,2022Q3 加仓多集中于新材料。1)截至 2022Q3,持股总 市值排名前五的个股分别为中航沈飞(967.9 亿)、航发动力(646.6 亿)、中航光电(599.7 亿)、中国重工(468.1 亿)与中航西飞(447.7 亿)。2)单季度获机构加仓排名前五的个股 分别为西部超导(+127.4 亿)、光威复材(+71.5 亿)、中船防务(+33.0 亿)、航天发展(+17.8 亿)和钢研高纳(+16.6 亿)。
2.1 军工成长逻辑:军费持续稳增长,支出逐步向装备倾斜
军费是国防科技工业景气度扩张的基础,是军工行业需求的根本来源。1)军费是国家财政 支出的一部分,代表一国预算用于国家建设和保卫国家安全的专项支出。2)其直观反映了 国防政策在经济与资源上的配置情况,是国家现代化军事活动的物质基础和经济支柱。3) 其直接决定了武器装备建设的进度,更是军工企业业绩的核心驱动因素。
我国军费开支逐年增长,已连续 6 年过万亿。1)据财政部数据:2011-2021 年,我国国防 预算自 0.58 万亿元增至 1.45 万亿元,CAGR 为 8.7%。2)我们认为,维持军费开支稳定、 理性增长是推动军事现代化建设的基石,将促进国防建设“质”与“量”共同提升。
中、美已经成为世界军事博弈的主要力量,占世界军费总开支的“半壁江山”。据 SIPRI 统 计,2021 年世界军费总支出约 2 万亿美元,其中美国占比 38%,中国占比 13%,印度与俄 罗斯紧随其后,占比分别为 3.67%和 3.16%,中、美已成为世界军费开支的主要贡献国家。
当前我国军费仍仅约为美国的三分之一,上升空间显著。据 SIPRI 数据库,2021 年美 国军费开支约 7678 亿美元,同年中国军费为 2700 亿美元,约为美国军费的 35%。
我国军费占 GDP 与财政支出比重落后于其他主流国家和世界平均水平。据 SIPRI 统 计,我国军费占 GDP 和财政支出比重分别约为 1.7%和 5.0%,2021 年美国、印度、俄 罗斯这几个主流军事大国军费占 GDP 比重和财政支出比重的均值分别约为 3.5%/2.7%/4.1 和 8.3%/8.3%/10.8%,显著高于中国。
根据光明网《俄乌冲突下国际局势的变与不变》一文,持续数月的俄乌冲突加剧了冷战思维 扩张和地缘政治紧张。
受俄乌冲突的刺激,欧洲各国争相提升军费开支。1)据“德国之声”电台消息,德国 2022 年内军费将增加 1000 亿欧元,将国防支出占 GDP 比例自 1.53%提至 2%以上。 2)据“政治新闻网”欧洲版消息,比利时、荷兰、罗马尼亚、波罗的海国家和北欧国 家都宣布将军费支出增加到至少占 GDP2%的计划,而法国、西班牙等西欧和南欧国家 也已加快步伐。英国和波兰更是寻求增加国防预算至 GDP 的 2.5%和 3%。
北约将在 2023 年的峰会上进一步提升其成员国的军费开支要求。2022 年 11 月 21 日, 北约秘书长斯托尔滕贝格表示,或将在明年 7 月举行的北约峰会上对军费开支目标做 出改变,即使保留 2%目标,其也将成为各成员国国防开支的底线而非上限。
科研与装备投入将是未来国防支出的重点领域。军费投入结构可分解为人员生活投入、 训练维持投入和装备投入。1)据《新时代的中国国防》白皮书统计,2010-2017 年我 国军费支出中装备费投入占比由 33.2%上升至 41.1%,训练维持费由 31.9%下降至 28.1%,人员生活费由 34.9%下降至 30.8%。2)财政部《关于 2021 年中央和地方预算执行情况与 2022 年中央和地方预算草案的报告》指出要“贯彻新时代军事战略方针, 支持加快国防和军队现代化,推进国防科技工业创新发展”。 我们判断,为不断弥补与发达国家国防科技、装备领域的代差,未来我国军费支出仍将继续 向高精尖技术装备领域倾斜。
军费传导机制:我国军费由下游军方装备需求部门逐步向上游传导,行业景气度亦逐级递 增。我国军费预算实行严格的财政拨款和预算管理制度,通常率先以预付款等形式由下游往 上游传导,因此越往上游订单越将提前兑现,同时上游民企参与度更高,业绩更具高弹性、 高增长性特征。
航空航天主机厂存货、预付账款均位历史中高位,军备仍处列装交付高峰期,行业景气度或 将不断向上游传导。2022Q3 主机厂存货、预付款项分别为 878 亿/293 亿,均位于历史最 高位:
存货方面根据主机厂往年年报披露存货以在产品为主推测,其存货维持高位代表现阶段 军备列装仍在加速,随着未来产品的持续交付,主机厂业绩与盈利能力有望持续提升;
预付款可反映主机厂向中上游零部件、原材料、电子元器件等供应商所下达的订单/备 产合同情况,预付款保持中高位可从侧面印证当前军工整个产业链订单依旧饱满,或预示着行业整体业绩有望进入新一轮增长期。
新材料、军工电子企业预付款项维持高位,反映上游正在积极备产。1)2022Q3 上游新材 料及国防信息化企业的预付款项达 21.3/30.4 亿元,均为 2016Q1 以来的最高点。2)我们 认为,上游企业预付款项创新高表明其正处于积极备产当中,业绩高增长有望延续。
2.2 国产替代+产能扩张,渗透率提升+规模效应逐步显现
①国产替代:总体由追赶期向跨越期拔升
《关键核心技术国产替代的逻辑、驱动因素与实现路径》一文对关键核心技术国产替代作出 了详细解读:1)关键核心技术国产替代指通过自主创新等方式实现技术自主可控和替代应 用的过程。2)实现关键核心技术国产替代,不仅是缓解技术断供风险和保障供应链安全可 控的重要手段,更是突破“卡脖子”瓶颈、实现经济高质量发展和塑造国际竞争新优势的必然 选择。3)中国在“‘十四五’规划纲要”中指出“坚持自主可控、安全高效”,通过关键核心技术国 产替代与本地配套畅通产业链供应链断点与堵点,提升产业链供应链现代化水平。
关键核心技术国产替代的逻辑转换:1)具有鲜明的长期性和阶段性特征:是应对外部 环境变化和内部发展需求的核心战略之一,也是伴随国家技术追赶和产业结构升级渐进 发展的动态过程。2)随着国家所处赶超周期与发展形势变化,关键核心技术国产替代 的基本逻辑由“效益逻辑-价值逻辑-安全逻辑”方向依次转换。
关键核心技术国产替代的驱动因素:包括技术因素、组织因素、环境因素。
技术因素:包括技术就绪度和技术相对优势。1)技术就绪度是评估技术性能与发 展水平的重要指标,包括兼容性、可靠性、安全性与稳定性等维度,高技术就绪度 与优越性促使行业国产替代率快速提升。2)技术相对优势是企业评估国产替代价 值与预期收益的关键指标,主要体现在成本优势、技术服务优势、供应保障优势与 技术任务匹配优势四个方面。
组织因素:包括高管支持、技术能力、资源冗余。1)高管支持指高管在认知层面 与行为层面对关键核心技术国产替代的支持程度。2)组织技术能力的构建和积累 能保障核心技术国产替代的顺利推进。3)资源冗余反映企业资源的充裕程度,是 企业开展核心技术国产替代的重要内部保障。
环境因素:包括市场机会、供应链协同和政府支持。1)市场机会包括市场现实需 求和潜在发展趋势,广阔的市场空间将直接拉动企业核心技术国产替代进程,而新 兴市场需求及潜在发展趋势也会推动企业国产替代决策。2)供应链协同指供应链 上各个企业为推动关键核心技术国产替代进程而开展密切的配合与协作。3)政府 支持主要体现为对关键核心技术国产替代的政策引导与资源支持。
我国在电子元器件、新材料等高端领域供给长期被美日韩等国外厂家垄断,随着中美贸易摩 擦加剧、国际局势日趋复杂、叠加近年来疫情对全球产业的冲击,未来国产替代势必提速。 2018-2022 年前三季度,军工板块整体研发费率自 4%提升至 4.9%(+0.9pct)。1)其中, 国防信息化板块研发费率自 8.7%提至 10.7%(+2pct),在所有子板块中最高。2)我们认 为,这与国防信息化建设提速、自主可控的迫切需求密切相关。
国防工业对碳纤维需求迫切,碳纤维行业发展空间较大。1)我国碳纤维市场长期受制于欧 美及日本等国家,我国出台相关政策大力扶持国产高性能碳纤维在航空航天等国防领域的广 泛应用。2)航空航天产业快速发展及军民深度融合政策的不断深入实施,为以碳纤维为代 表的新材料行业提供了发展良机。
高性能碳纤维作为敏感的国防战略新材料:1)其价格不仅仅遵循市场规律,还与供需 两端国家的国防政策相关。2)国外碳纤维企业通过技术及价格优势打压国内碳纤维企 业,使我国碳纤维市场长期受制于欧美及日本等国家。
国内碳纤维产业发展存在一些问题:1)多数碳纤维企业技术装备、生产工艺与国际先 进企业存在较大差距,产能利用率低。2)多数企业产品处于低端领域,且行业集中度 不高。3)国内碳纤维厂家缺乏核心技术和人才积累,难以满足航空航天和高端民用领 域对高性能碳纤维的需求。
以中简科技为代表的碳纤维企业正在加快研发和产业化步伐,产品和企业的竞争力不断提 高。中简科技突破了高于 T700 级碳纤维的工程产业化技术,打破了国外对航空航天领域高 端碳纤维的封锁。
中简科技生产的 ZT7 系列碳纤维所用技术均为自主研发,生产设备 98%为自主设计, 关键原辅料均为国内配套或自制,核心控制系统采用国产化 DCS 自动系统。
ZT7 系列碳纤维对日本东丽 T700 级碳纤维形成超越:1)ZT7 系列碳纤维力学性能介 于日本东丽 T700 级与美国 IM7 之间,拉伸模量高于东丽 T700 级碳纤维,综合性能优 于日本东丽 T700S 级碳纤维。2)ZT7 系列碳纤维不追求产品的单一指标而追求综合平 衡,以及与树脂的最佳匹配。3)ZT7 系列与某双马树脂的绝大多数复合材料力学性能 指标均超过日本东丽 T700S 与对应双马树脂的复合材料,形成全新一代航空用复合材 料体系。
②产能提升:适应新一代高端装备放量列装需求
2023 年或成为军工行业产能提升落地年,重点关注新材料、国防信息化、航空锻造领域: 1)新材料:碳纤维、钛合金领域主要聚焦解决产能瓶颈问题;高温合金新增高端产能,提 升产品纯净度。2)国防信息化:聚焦国产替代,横向扩张打造平台型企业。3)航空锻造: 锻造产能向大型化、整体化、精密化发展,部分企业开启横向扩展和纵向产业链延伸。
新材料: 碳纤维企业先后推出产能扩充计划:1)我国中高端碳纤维生产技术相比发达国家尚存差距, 影响了关键战略新材料的自主可控与保障。2)为应对快速增长的下游需求,各碳纤维企业 先后推出了产能建设计划,2023 年有望成为新建成产能陆续达产与新产能陆续投放的关键 一年。
2023 年或将成为高温合金/钛合金产能爬坡年:1)钛合金、高温合金作为航空航天领域重 要原材料,其纯净性、强韧性、耐高温性的要求较高。2)为应对航空航天行业下游需求增 长,业内核心企业先后推出扩产计划,其中,抚顺特钢、图南股份、钢研高纳、宝钛股份、 万泽股份、西部材料等公司部分扩产项目于 2022 年建设完成,有望在 2023 年迎来产能爬 坡。
国防信息化
“十四五”规划出台以来,军工电子元器件企业纷纷募集资金扩充产能,有望在 2023-2025 年陆续投产。宏达电子、鸿远电子、火炬电子、振华科技、中航光电、航天电器等企业积极 拥抱行业高景气,通过募投项目进行横向、纵向扩张。我们认为,随着各企业募投项目的逐 渐投产,我国军工电子元器件行业供给能力有望进一步增强。
特种集成电路企业纷纷展开芯片研发与产业化项目,相关产品涉及射频微系统、安全芯片、 T/R 芯片、人工智能芯片等。根据各公司募集资金使用计划披露的信息,2022-2024 年部分 项目将陆续投产。
军工电子中游模组、分系统领域企业密集扩产,其中,T/R 组件和嵌入式计算机部分产能建 设或将于 2023-2025 年落地。我们认为,随着高端产品研发的持续投入和新产能的陆续投 放,军工电子中游供给能力将进一步提升。
航空锻造
据《大型航空模锻件的生产现状及发展趋势》一文介绍,1)新一代航空模锻件向着“大型 化、整体化、精密化”的趋势发展。2)环形锻件为了进一步提高发动机推重比以满足作战 平台的需求,必须大量采用轻质、高强韧、耐高温的先进材料、工艺和结构布局。 为顺应行业发展趋势,中航重机、派克新材、三角防务、航宇科技推出一系列募投计划,预 计自 2023 年起陆续进入达产期。
2.3 国企改革初显成效,关注股权激励下的管理效率提升
军工行业管理效率逐步提升:1)2015-2022 前三季度,行业整体三费费率自 13%降至 6.7% (-6.3pct),其中地方国企降幅最大,自 20%降至 8.9%(-11.1pct)。2)我们认为,管理效 率的提升与国企改革、股权激励的实施有关。
国企改革三年行动已整体进入全面收官的关键阶段,各大军工集团已取得重要成效。1)国 企改革三年行动是 2020-2022 年落实国有企业改革“1+N”政策体系和顶层设计的具体施工 图,旨在增强国有经济竞争力、创新力、控制力、影响力、抗风险能力。2)据《人民日报》 2022 年 10 月 11 日消息,国企改革三年行动方案台账完成率超 98%。3)十大军工集团在 2021 年度中央企业改革三年行动重点任务考核评级中均获 A 级,并在推进全级次单位经理 层成员任期制和契约化管理以及实施股权激励等方面取得成效。
多家军工企业推进股权激励,提升管理效率,同时彰显经营信心。1)股权激励考核指标侧 重公司业绩:包括扣非后加权平均净资产收益率、营业收入增长率、营业利润率、经济增加 值等指标。2)航空工业、航天科工下属企业陆续推出股权激励计划,军工集团业绩确定性 有望增强:航天电器、中航沈飞、中航西飞分别于 2022 年 11 月 5 日/11 月 29 日/11 月 30 日推出股权激励计划。3)我们认为,随着股权激励的落地,未来军工企业的盈利能力、经 营效率等有望进一步提高。
3.1 主线一:“20”时代航空产业链全面腾飞,国产大飞机捷报频传
3.1.1 峥嵘岁月 70 载,打造空天一体、攻防兼备的战略空军
空军是战略性军种,在国家安全和军事战略全局中具有举足轻重的作用。当今战争的空天化 趋势愈发显著,空军作为国家武装力量的骨干军种,是空天力量运用的主体;努力打造一流 空军,谋求信息化战争中空天竞争优势,成为世界强国空军建设的核心目标和最高准则,反 映了空天领域军事革命发展的新趋势和国家空天安全的新需求。
将空军建设列为重点,资源不断向其倾斜:《2004 年中国的国防》白皮书中明确指出, 空军适应信息化空中作战要求,逐步实现由国土防空型向攻防兼备型转变,重点发展新 型战斗机、防空反导武器、信息作战手段和空军指挥自动化系统。
中国空军发展进入“战略空军”阶段:中国空军的发展先后经历“国土防空”、“攻防兼 备”、“战略空军”三个阶段,目前中国空军已进入大力发展“战略空军”阶段。在政策 倾斜下,其将得到更多的国防费支持。
2019 年提出建设现代化空军。据《新时代的中国国防》白皮书表述,空军在国家安全 和军事战略全局中具有举足轻重的地位和作用,要提高战略预警、空中打击、防空反导、 信息对抗、空降作战、战略投送和综合保障能力,努力建设一支强大的现代化空军。
十四五规划:发展航空等战略新兴产业。十四五规划中提出加快国防和军队现代化,实 现富国和强军相统一。聚焦新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、 新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等战略性新兴产业。
军机谱系日益完善,全面迈入“20 时代”
我国空军航空器谱系不断完善,多款“20”机型相继亮相。我国军用航空器谱系覆盖范围较 广,包含战斗机、轰炸机、攻击机、运输机、教练机等各型飞机。2021 年歼-20、运-20、直 -20 悉数亮相第十三届中国航展,正式宣告我国航空装备迈入“20 时代”,国之重器成果丰 硕。
歼-20:继 F-22 和苏-57 之后世界上第三款问世的第四代隐身重型战斗机,于 2011 年首 飞,开启了中国空军战斗机升级换代的进程。
运-20:重型军远程战略用运输机,是目前我国最大型的军用飞机,于 2013 年首飞,中 国成为继俄、美后第三个有能力研发重型军用运输机的国家,对我国空军后勤水平的提 高有着重大意义。
直-20:我国自主研制的最先进的中型通用直升机,于 2013 年首飞,满足海陆空三军的 需要,填补战略空白。
70 年峥嵘岁月,跨过“从无到有”,正经历“从有到精”。新华社《从“0”到“20”……中国航空 工业这样走过 70 年》介绍了我国航空工业发展历程:我国航空工业从修理到仿制、从测绘 到自主研发,从无到有、从小到大,走过 70 年奋斗历程,跻身少数大国之列。
70 年前,新中国航空事业从“0”起步,在百废待兴的征程中起飞:1)70 年前,新中国 一穷二白,开国大典上,受阅的飞机因为数量不够,不得不飞完一圈绕回来再飞一圈。 2)1950 年,远赴朝鲜战场作战的中国人民志愿军飞机修理量、消耗性器材需求激增。 次年 4 月 17 日,新中国航空工业在抗美援朝的烽火硝烟中诞生,《关于航空工业建设 的决定》颁发,航空工业管理委员会正式成立。
70 年后,中国航空工业进入“20”时代:国产大飞机运 20、C919、AG600 蓝天聚首, 歼 20、运 20、直 20 携手迈入中国航空工业“20 时代”。
70 年间,从歼击机到水陆两栖飞机,从运输机到轰炸机,从教练机到直升机,从预警 机到无人机……中国航空人创造了中国航空史上一次又一次的“第一”。
国产大飞机捷报频传,商业化、产业化进程提速
“大飞机”是大型客机的简称。1)航空界所说的“大飞机”,一般指总重超过 100 吨的运输 类飞机,也包括 150 座以上的干线客机,直接反映一个国家民用航空工业乃至整个工业体 系的整体水平。2)“大飞机”的典型代表有欧洲空客公司(AIRBUS)的 A320 系列、美国 波音公司(BOEING)的波音 737 系列,以及中国商飞公司(COMAC)的 C919。 披星戴月 15 年,C919 正式进入批量生产阶段:1)我国自主研制的中远程干线客机 C919 于 2007 年立项、2008 年研制、2015 年总装下线、2017 年首飞,随后进入大强度试飞取证 工作。2)C919 于 2022 年 9 月 29 日取得型号合格证(TC)。3)并于 2022 年 11 月 29 日 取得生产许可证(PC),由设计研制阶段过渡到了批量生产阶段。
总结我国航空产业 70 年蓬勃发展的原因,除企业自身的奋斗以外,其他主要因素可归纳为 两个方面:一是国家禀赋,二是需求:1)国家禀赋含生产要素、相关产业的支撑、国家战 略与与政府政策等。2)需求指民用与军用、国内与国外的全部市场。没有足够的市场驱动, 航空产业无以发展;没有强大的国家禀赋,航空产业难以做大。
3.1.2 正视现状,中美航空工业发展仍有差距
①产业规模尚小,核心领域仍有短板
航空产业是第二和第三产业的混合形态,是名副其实的朝阳产业。航空产业主要包括航空制 造、航空运营和航空维修三大子行业,其中航空制造业主要包括航空器制造、机载设备制造 和发动机制造。航空运营业主要包括商业航空、通用航空和军用航空三大领域。航空产业还 包括为上述各领域提供服务支持的航空维修行业。
我国航空产业核心领域仍存在短板,国产化率亟待提高。《The Global Aerospace Industry Size & Country Rankings》一文中将我国航空产业特征总结为以下 7 个方面:1)在产业规 模前十名中出口额最小,贸易逆差最大(内需尚未满足,国产化率有待提高);2)依旧以模 仿、复制俄军机与美客机为主;3)正转向生产新型飞机(歼-20、运-20 等);4)消耗和就 业率高,产量和利润低;5)昂贵和冒险的工业增长模式;6)拥有丰富的资源和国家禀赋; 7)以第三大产业国自豪,体量正在快速增长。 目前来看,在发动机、导航系统、电子防务设备和高端复合材料方面,西方航空工业依然领 先中国。
②我国军机质与量较美国有显著代差
现阶段我国军机总数仍不足美国的四分之一。据《World Air Forces 2023》统计,2022 年 全球在役军机数量共 53265 架,其中美国在役军机数量达到 13300 架,占比 25%,位列世 界第一;俄罗斯在役军数量 4182 架,位列世界第二,占比 8%;中国在役军机数量 3284 架, 位列世界第三,占比 6%,中国在役军机总数量不到美国的四分之一。
与美国相比我国各类军机数量均有显著差距,其中武装直升机数量差距最大。据《WorldAir Forces 2023》统计,2022 年我国在战斗机、特种飞机、运输机、武装直升机和教练机领域 和美国均有显著差距,其中武装直升机我国和美国数量差距达 4671 架。 战斗机方面中美数量差距明显,但差距呈现缩小趋势。据 WorldAir Forces 统计,2010-2022 年我国战斗机数量由 1452 架提升至 1570 架,增幅约 8%;同时,我国战斗机占美国战斗机 数量比重由 52%升至 57%,绝对量差距由 1366 架缩小至 1187 架,数量差距正逐步缩小。
我国依旧以二代战机为主力,新一代战机比重显著低于美国。据《World Air Forces 2023》 统计,2022 年我国在役战斗机中以歼-7/8 为代表的老旧二代机型占比仍高达 55%,以歼10/11/15 等为代表的三代机型占比 43.66%,而最新四代机歼-20 占比仅 1.34%。然而,相 较 2017 年我国尚无四代机服役的情况,2022 年我国歼-20 数量已有 19 架。 美国方面,美军现役已无老旧二代机,四代机占比达 25.89%,其中 F-35 及其衍生型号的 订单(含意向订单/合同)更是达到 1943 架,可以推测美军未来在 F-35 机型上将投入更多 资源,F-35 为代表的四代战机有望成为今后美军主力机型。
中国军用直升机发展现状:处于起步阶段,多线布局,谱系持续完善,但 10 吨级以上武装 直升机仍有空缺。
通用型直升机:13 吨级直-20,13 吨级直-8,4 吨级直-9。直-20 和直-8 是目前国产吨 位最大的直升机,直-8 目前延伸型号众多,包含运输机、预警机、医疗救护机等多个型 号。直-20 通用型直升机首次于 2019 年大阅兵时亮相,2021 年年初,直-20 已经出现 在青藏高原参加训练。
武装直升机:6 吨级武直-10、4 吨级武直-19、2 吨级武直-11。武直-10 是中国第一款 国产武装直升机,属于 6 吨级,武直-10 能上高原,能上舰艇,也是目前最重要的武装 直升机,被称为超低空霸主。直-11 是一种 2 吨级、6 座位的轻型多用途直升机。整体 布局采用直升机常规模式,为主旋翼加尾桨布局。
10 吨级以上武装直升机仍有空缺:虽然我国直升机发展迅速,多线布局,多点开花, 但是产能尚无法匹配需求,在 10 吨级武装直升机和 20 吨以上重型直升机领域仍然是 空白。目前世界主流武装直升机阿帕奇,米-28,卡-52 均是 10 吨以上大型武装直升机, 载弹量与战斗力较小吨位直升机均有显著提升,而我国在这一领域尚依赖于进口。
预计未来我国新一代军用直升机将加速列装。当前美国黑鹰已经服役超40年,衍生机型众 多,在美国海陆空三军都有型号服役,至今超4500架的生产量成为世界上生产数量最多的 直升机之一。我们认为,直-20作为对标美国黑鹰的我国新一代直升机,在未来我军战术体 系中将扮演重要角色,有望加速列装。
未来运-20 有望成为我国大型运输机的主要力量。运-20 原型机载重量为 55 吨,改进后载重 量能够增加到 65 吨,高于俄罗斯伊尔-76MF 运输机的 55 吨,低于美国 C-17 运输机 78 吨 载重量。运-20 最初的版本采用俄罗斯 D-30KP 发动机,后续将换装 WS-18 并最终替换成 WS-20。截至 2022 年,我国已有 32 架运-20、1 架运油-20 服役,较 2021 年新增 2 架。我 们认为,运-20 加速列装将有效降低空军运输能力的对外依赖,提升现代空军机动力,为建 设战略空军奠定坚实基础。
3.1.3 深度剖析产业链,我国航空产业蕴含万亿投资机遇
①军机产业链
我国军机产业链结构复杂,涉及多领域共同合作,为典型的资本、技术密集型产业。军机产 业链覆盖从上游材料、电子元器件到中游机体、发动机和机载系统制造,再到整机总装的全 过程,整体可概括为研发设计、军机制造和运营保障维护三个环节。
未来 20 年中国军机需求约 2900 架,市场规模超万亿。据爱乐达招股说明书统计,未来 20 年,中国包括战斗机和运输机等在内的军用飞机采购需求在约 2900 架,军用航空器市场规 模将达到 2290 亿美元,折合人民币约 1.4 万亿元。我们认为,新机型需求的放量将进一步 提振航空产业景气度,我国航空产业有望进入快速发展期。
②国产大飞机产业链
发展大飞机对国民经济增长具有带动效应,大飞机产业链蓄势待发:1)大飞机投入产出比 高达 1:80:一架大飞机通常有 300-500 万个零件,发展大飞机能带动新材料、先进制造、 电子信息等领域的发展。2)实现产业化是大飞机发展的终极目标:是大飞机“基业长青”的必 经之路,也是产业链安全的有力保证。3)大飞机产业化正在提速:关键零部件国产化替代 取得多项成果,国内厂商参与度和专业化整合程度不断提高。
大飞机产业链蕴藏万亿市场空间:1)2022-2041 年中国民机市场空间达 1.47 万亿美元:据 中国商飞于 2022 年 11 月 8 日发布的《中国商飞公司市场预测年报(2022-2041)》预计, 未来 20 年我国支线/单通道/双通道客机交付数量分别为 958/6288/2038 架,三种机型的市 场空间分别为 490/7490/6730 亿美元。2)大飞机在手订单饱满:截至 2022 年 11 月 8 日, C919/ARJ21 在手订单分别为 1115 架/770 架。3)C919 产能计划或将迎合市场需求:中国 商飞营销中心副总经理杨洋 2022 年 11 月 8 日在珠海航展上表示,C919 产能跟市场需求、 航司需求密切相关,公司将与航司充分交流后相应制定产能计划。
③产业链剖析:重点关注机体制造、发动机和主机厂
我国已经建立完整的航空工业研制生产体系:上游飞机设计研发是航空产业链的核心部分, 投入大、产品研发周期长,属于资金、技术密集型行业。民营公司很难进入,竞争程度较低, 研发机构主要集中在中国航空工业集团下属研究所。 飞机设计研发:军机类型众多,中航集团针对不同机型,划分了若干总体研究所和关键技术 研究所,对军用飞机进行重点研发。其中 601 所、611 所、650 所和 602 所等主要研发飞机 整机,如歼 10、歼 20 等战斗机及教练机、直升机等。 军机制造环节:主要有三部分,即上游新材料、电子元器件,中游机体零部件、机载设备和 发动机配套以及下游总装。
3.2 主线二:备战思维+耗材属性,导弹进入放量阶段
3.2.1 历经四次迭代,导弹成为现代战争的决胜因素之一
导弹兼具实战与威慑双重使命,是现代战争的“杀手锏”。导弹是一种携带战斗部,依靠自 身动力装置推进,由制导系统导引控制飞行航迹,导向目标并摧毁目标的飞行器,其通常由 战斗部、弹体结构、动力装置和制导系统组成。
战斗部是毁伤目标的专用装置。弹道导弹的战斗部一般配置在导弹的头部,战斗部主要 由壳体、战斗装药、引爆装置和保险装置组成。战略导弹的弹头大多用核装药,战术导 弹的战斗部多采用非核装药,如高能炸药、化学毒剂、生物战剂等。
动力装置是导弹飞行的动力源。巡航导弹通常用固体火箭发动机助推,涡轮风扇或涡轮 喷气发动机巡航,弹道导弹一般用固体或液体火箭发动机。
制导系统用于控制导弹的飞行,引导导弹或弹头准确地飞向目标。导弹通常使用无线电 制导、惯性制导、寻的制导、地形匹配制导、遥控制导、有线制导等制导方式。
导弹种类繁多,分类方式多样,每种导弹又因发射平台,弹头不同衍生出多种型号。可按作 战运用、飞行方式、发射点和目标点以及射程等多种方式分类。
按作战运用:1)战略导弹:射程通常在 3000 公里以上,携带核弹头,主要打击敌政 治经济中心、军事战略及战争潜力目标,能够对敌产生较大的政治和军事震慑,并直接 影响着战争的进程和结局。2)战役战术导弹:射程通常在 3000 公里以内,携带普通 或者是特种战斗部,主要担负战场支援任务,重点打击敌战场指挥机构、重兵集团及枢 纽目标等。
按飞行方式:1)弹道式导弹:依靠自身携带的推进剂,按照自由落体运动轨迹飞行, 通常采用垂直发射方式,可以以最短的路径飞离大气层,并按规定的弹道飞行。2)巡 航导弹:依靠空气喷气发动机推力,依靠弹翼的气动升力进行推进,在大气层内以巡航 状态飞行,可以从地面、空中、水面或水下发射。
按发射点和目标点:1)地地导弹,从地面发射打击地面目标;2)地舰和地空导弹:从 地面发射,打击军舰或空中目标;3)空空导弹:从飞行器上发射,攻击空中目标;4) 空地和空舰导弹:从飞行器上发射,攻击地面或水面目标;5)潜地导弹:从潜艇上发 射,打击地面目标;6)舰舰导弹:从水面舰艇发射,打击敌舰艇;7)岸舰导弹:从岸 上发射,打击敌水面舰艇;8)反弹道导弹:专门拦截导弹的导弹;9)反坦克导弹:用 于击毁敌坦克和其他装甲车辆;10)反雷达导弹:用于摧毁敌雷达及其载体的导弹。
按射程:1)洲际导弹:射程在 8000 公里以上;2)远程导弹:射程在 5000-8000 公 里;3)中程导弹:射程在 1000-5000 公里;4)近程导弹:射程在 1000 公里以内。
据《世界导弹发展脉络与趋势》,第二次世界大战至今导弹共经历四代发展,未来一体化、 智能化和高速化是发展方向。导弹最早诞生于第二次世界大战,由纳粹德国发明,并运用于 战场,导弹的出现拉开了远程攻防作战的序幕,成为人类历次军事革命竞相角逐的焦点。截 至目前导弹共经历 4 个代际的发展。
3.2.2 国之重器成果丰硕,未来发展有望提速
“十四五”将是国防建设的黄金时期,导弹作为肩负实战与震慑双重使命的国之重器,其未 来发展具有增速快、确定性高等特点。1)战略储备催生导弹需求放量。导弹肩负实战与威 慑两重作战使命,研制、列装并发展导弹装备已成大国刚需。2)航空平台需装配先进导弹 以形成实质战斗力。我国军机已全面进入“20”时代,未来新一代航空作战平台将迎来换装 列装高峰以缩小和发达国家的差距,而与之配套的导弹装备也将迎来放量。3)导弹实战消 耗量大。作为一次性耗材,随着实战化训练推进和备战思维的演绎,导弹需求也将水涨船高, 驶入发展快车道。 改革开放四十余年,火箭军导弹装备实现蓬勃发展。
核导弹实现跨越式发展:火箭军是中国战略核力量的主体,承担着陆基战略核威慑与核 反击的作战使命,而战略核导弹装备是火箭军的重要基础。1984 年,东风-4、东风-5 等 主战装备于阅兵仪式亮相,表明中国初步具备了远程和洲际战略打击能力,但较世界先 进水平差距较大。随后 1999、2009、2015、2017 年的阅兵仪式上东风-31、东风 31- A、东风 5-B 等新型洲际弹道导弹再次亮相反映出火箭军在陆基战略核导弹装备上实现 了跨越式发展。
从单一核导弹发展到核常兼备:改革开放初期,第二炮兵只是装备单一的核导弹,重点 担负陆基战略核威慑与核反击作战任务,部队规模较小。在改革开放的 40 年里,第二 炮兵武器装备实现了从单一核导弹到核常兼备、从以液体燃料弹道导弹为主到以固体燃 料弹道导弹为主的转型发展升级。
从弹道导弹发展到巡航导弹:中国航天导弹工业部门展开巡航导弹的技术攻关,先后突 破了小型涡扇发动机等关键技术,研制生产了先进的巡航导弹。在 2009 年新中国成立 60 周年阅兵式上,第二炮兵长剑-10 陆基巡航导弹首次公开展示,战术技术指标和整体 作战能力均达到了世界先进水平。
2018-2027 年全球导弹数量年产量合计将超过 35 万枚,反坦克、地空导弹合计占比达 75% 以上。据《2018 World Missile Briefing》统计,2018-2027 年全球导弹数量年产量合计将超 达 35.2 万枚,其中空空导弹、地空导弹、防空导弹、反坦克导弹、反舰导弹和地地导弹占 比分别为 7%、28%、13%、49%、2%和 1%。
3.2.3 产业链剖析:导弹产业链较短,重点关注制造环节投资机遇
导弹产业链短,覆盖领域众多。导弹产业链主要由上游设计、测试等研发环节、中游制造环 节、下游运维保障环节组成。其中制造环节本身又覆盖上游新材料,电子元器件、中游系统 集成、下游导弹总装三部分:
研发设计环节:主要由军工集团及其下属单位共同参与,如航空工业、航天科工、航天 科技和兵器工业等。此外,少部分科研院所、民营企业厂商等亦会参与到该环节。
制造环节:制造环节参与企业众多,新材料、元器件、分系统和设备生产配套由军工集 团下属企业和民企共同参与,而总装集成则主要由军工集团和相关总装厂完成。
运维保障环节:由军工集团及其下属企业和部分民企共同完成。 导弹研发设计环节:军工集团主导,自主研发能力持续提高。参与导弹研发的主要有中国空 空导弹研究院,中央国防科研部、航天科技,航天科工及其下属科研院所等单位。
3.3 主线三:自主研制+装备放量列装,静待航空发动机产业链开花结果
3.3.1 无动力难远航,航空发动机是国家安全重要保障
航空发动机被誉为“现代工业皇冠上的明珠”,是人类工业文明的结晶。航空发动机产业具 有难度高、投资大、周期长的特点,目前具备自主设计制造航空发动机能力的国家只有美、 英、法、俄和中国,发动机的研发决定飞机的研发进度和成败,其发展水平是一个国家综合 国力、工业基础和科技水平的集中体现,是国家安全的重要战略保障。 涡扇发动机是航空发动机的主流发展方向。1)历经一百多年发展,航空发动机主要分为涡 扇发动机、涡喷发动机、涡轴发动机、涡浆发动机四类。2)其中涡扇发动机广泛应用于战 斗机、运输机、客机、无人机,占比在 95%以上,是目前最为核心的航空发动机。
涡扇发动机由 8 类部件构成。常见的航空涡扇发动机可由进气道、风扇、压气机、燃烧室、 涡轮、混合器、外涵和尾喷管这八类部件构成,航空发动机的主要零部件按其功能结构可以 分为叶片、盘环件、机匣、轴、齿轮、钣金件等。零部件按毛坯提供方式可以分为锻件、铸 件和钣金件。各个结构零部件由动力控制系统调配。 《航空知识》2018 年 06 期刊登的《中国航空发动机现状、症结、差距》一文介绍了中国航 空发动机的症结:1)新中国航空发动机事业起步不晚,初期在涡喷发动机仿制批产方面储 备较为厚实,能力较强。2)在从涡喷到涡扇、特别是大推力涡扇提升转变过程中,我国从 发展理念和技术实践大大落后。3)我国航空发动机的症结集中表现为:军用涡扇发动机性 能急需提升,民用涡扇发动机急需解决有无问题。
3.3.2 从仿制到自主研制,航发产业迎来新时代
《无动力,难远航——中国航空发动机产业发展回顾》一文梳理了我国航空发动机产业发展 历程:中国航空发动机产业是从新中国成立之后在一张白纸上发展起来的,从最初的修理、 仿制、改进改型到如今可以独立设计制造高性能航空发动机,70 年来,中国航空发动机产 业走过了一条十分艰难的发展之路。
从仿制开始起步:1)涡喷 5 的研制成功标志着我国航空发动机进入喷气时代:该型发 动机仿制了前苏联的 BK-1,于 1956 年 6 月通过鉴定并投入生产;在涡喷-5 的基础上, 我国开启了自行研制涡喷-1A 的尝试并装在歼教-1 飞机上成功试飞。2)20 世纪 50 年 代末,我国根据前苏联 PⅡ-B 的技术资料,制造了涡喷-6 发动机。3)此后,我国又先 后研制了涡喷-7 和涡喷-8 型发动机,通过涡喷-7 甲项目,首次走完设计、试制、零部 件加工及整机地面调试、高空模拟试验到最后试飞定型的全过程。
自主研制的探索:1)仿制苏式发动机为我国积累了人才队伍和科研经验,在此基础上 我国开始了自主研制发动机的探索。2)涡喷-14(昆仑)发动机是我国第一款完全自行 设计、研制的涡喷发动机,其技术、材料、工艺完全来自国内,通过涡喷-14 的研制, 我国航发产业实现了生产体系和行业标准的重大转变,解决了可靠性低、可维护性差、 使用寿命短等缺陷。3)我国自 1975 年引进了英国罗罗公司“斯贝”MK202(涡扇-9), 并于 20 世纪 90 年代开始进行涡扇-9 的国产化工作,国产化的涡扇-9 被命名为“秦岭”, 于 2003 年通过技术鉴定。4)继“秦岭”发动机之后,涡扇-10(太行)发动机问世。
新时代新启航:1)2016 年 8 月,中国航空发动机集团在北京挂牌成立,改变了我国民 用航空发动机的研制模式:未来我国民用航发将摆脱对飞机型号的依赖,开始寻求独立 的发展道路。2)在中国航发集团成立后不久,国家制造强国建设战略咨询委员会编制 出台了《中国制造 2025》重点领域技术路线图,对国产航空发动机发展制定了详细的 时间表。3)我国商用发动机项目进展正在逐步提速:AEP100、AEP500 研制工作陆续 展开,“长江”系列研制方中国航发也有了系列化发展的计划:包括长江 500(未来可 装配 ARJ21 新支线客机的改进型)、长江 1000(未来可装备 C919)、长江 2000(未来 可装配 CR929)。
3.3.3 剖析航发产业链:研发周期漫长,重点关注制造领域投资机会
航空发动机研发周期漫长,需要大量资金投入。新型航空发动机全寿命可分为预先研究、工 程研制和使用发展 3 大阶段。根据美国第四代发动机研究经验,发动机研究和发展全周期长 达 30 年,其中发动机工程研制周期也要 15 年。研发资金也在随着研发时间的增长投的越 来越多,航空发动机由于型号和条件的不同所需要的经费和时间也不同。研究一台技术先进 的大中型航空发动机,需要花费 15 亿-30 亿美元。
4.1 重点赛道一:新材料助推武器装备战力全面升级
4.1.1 碳纤维:航空航天潜力大,高端民用齐开花
碳纤维被誉为 21 世纪新材料之王,是材料皇冠上的一颗璀璨明珠。1)碳纤维(Carbon Fiber, 简称 CF)是一种含碳量高于 90%的无机纤维,由有机纤维(粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基 纤维等)在高温环境下裂解碳化形成碳主链机构而制得。2)作为新一代增强纤维,碳纤维 具有出色的力学性能和化学性能,既具有碳材料固有的本性特征,又兼备纺织纤维的柔软可 加工性,因此被广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域。
碳纤维为航空航天必备新材料,推动航空航天迈入轻量化时代。当前,由于碳纤维性能 的不断提高和基体树脂增韧性技术的突破,碳纤维复合材料正逐步取代传统金属材料被 广泛应用于航空制造业中,特别是高强中模、大伸长碳纤维,能够显著提高冲击后的压 缩强度和耐热/湿性,成为飞机结构材料的不二之选。
碳纤维复合材料在航空领域的应用大致可分为三个部分:1)应用在受力不大或非承力构件 (如舵面、口盖等);2)应用在次承力或承力较大构件(如机翼等);3)应用在主承力构件 或复杂受力构件(如机身、中央翼盒)等。
耐热+减重,碳纤维助力火箭、导弹飞得更高,打得更远。1)据《新型碳纤维在军事领域中 的应用研究》一文介绍:经过加工处理的军用碳纤维可以承受 3000°C 甚至更高的温度,被 广泛应用于火箭的助推器、防护罩、发动机罩和导弹壳体、发射筒等结构。2)碳纤维复合 材料亦可减轻火箭和导弹的质量,加大其射程,提高落点精度。
装备升级放量、民航需求爬坡,碳纤维新增需求旺盛。据《2021 年全球碳纤维复合材料市 场报告》预测:2021-2025 年我国碳纤维需求量将由 6.2 万吨增至 15.9 万吨,CAGR 为 26.4%。
我国军机单机重量、碳纤维复材用量同步提升,放量后将产生乘数效应:1)据《先进 复合材料在航空航天领域的应用》与《复合材料在飞机结构中的应用》数据,以歼-20 为代表的四代机中复合材料用量达 27%,相比歼-7(2%)、歼-8(1.7%)、歼-10(6%) 为代表的二代机、三代机显著提升。2)新一代战机的重量相对增加:据环球时报、安 徽省航空科普协会、南昌航空大学科技学院数据,歼-20 的空重达到 17 吨,相比歼-7 的 5.3 吨、歼-10 的 8.8 吨大幅提升。
国产大飞机碳纤维复材用量逐步增加:1)据《先进复合材料在飞机上的应用及其制造 技术发展概述》数据,ARJ21/C919/CR929 碳纤维含量为 2%/12%/50%以上。2)大飞 机市场空间广阔:据《中国商飞公司市场预测年报(2022-2041)》数据,未来 20 年我 国航空运输市场将接收 9284 架喷气客机,其中支线/单通道/双通道客机数量分别为 958/6288/2038 架。
4.1.2 钛合金:航空深布局,军民共放量
钛合金性能优异,下游应用广泛,具有重要战略意义。1)钛合金是以钛为基加入适量其他 元素,调整基体相组成和综合物理化学性能而形成的合金。2)钛凭借密度小、比强度高、 耐高温低温、耐腐蚀、生物相容性好等优点,被誉为“太空金属”、“海洋金属”、“现代金属” 和“战略金属”。3)钛和钛合金被广泛应用于航空、航天、舰船、兵器等领域,对国防、经 济及科技发展具有战略意义。
钛合金凭借无可比拟的优异性能,在航空航天领域得以广泛应用。钛合金是飞机和发动机的 主要结构材料之一,主要用于飞机的起落架部件、机身的梁、框和紧固件等,发动机风扇、 压气机、叶片、鼓筒、机匣、轴等,以及直升机桨毂、连接件。当前,钛合金的应用水平已 成为衡量飞机结构选材先进程度的重要指标。
我国军机单机重量和钛合金含量同步提升,放量后将产生乘数效应。以歼击机为例,我 国歼-10 空重 8.8 吨,钛合金含量约 4%,歼-20 空重为 17 吨,钛合金含量约为 20%, 相比老旧机型,新机型单机重量与钛合金含量均显著提升,未来将产生乘数效应支撑钛 合金需求增长。
民用方面,客机钛合金含量不断提高,行业景气度持续向上。由于钛合金的密度比钢小 得多,而强度又和钢很接近,因此,它可以大大减轻飞机及其发动机的重量。早期的美 国波音 707 飞机,钛合金用量只有 0.2%,到了波音 777 飞机,钛合金用量就上升到 7% 至 8%。波音 787 机体钛合金用量达 15%,创下民用客机机体钛合金用量最高纪录。
我国高端钛材技术进步迅速,基本满足国内市场需求:1)因我国大量军工装备、大飞机研 制及批量化生产加快,少数优势单位依托承担国家项目、自立项目的研发推动,高端钛材相 关技术显著提升。2)大规格钛合金铸锭真空自耗电弧熔炼技术、大规格棒材锻造技术等发 展迅速,基本满足了国内高端市场对钛材性能水平的需求。
4.1.3 高温合金:航空发动机必备新材料
高温合金是指以 Fe、Ni、Co 为基,在 600℃以上具有抗氧化和抗腐蚀性能,并在一定应力 作用下可以长期工作的金属材料。高温合金既是航空发动机的燃料室、导向器、涡轮叶片和 涡轮盘等热端部件、航天火箭发动机高温部件的关键材料,又是工业燃气轮机、能源、化工 等工业部门所需的高温耐蚀部件材料,是国民经济中不可或缺的一类重要材料。 我国高温合金从 1956 年开始生产后,已经历 60 年发展历程。总体来看我国高温合金产品 在向更高的工作温度和强度等方面进步,但与国外先进水平相比,仍然面临材料制造工艺和 性能、产品成材率、配套设备等方面的差距。
高温合金主要应用于航空发动机,是屹立于金字塔尖的尖端工业材料。1)高温合金在材料 工业中主要是为航空航天产业服务,由于其优良的耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等性能,已经广 泛应用到电力、石油石化、汽车、冶金、玻璃制造、原子能等工业领域。2)据前瞻产业研 究院数据,航空航天领域占高温合金总使用量的 55%,其次是电力领域(20%)和机械领域 (10%)。
军用航空发动机内带动高温合金需求快速增长,2025 年我国高温合金行业市场规模将达 856 亿元:
航空航天领域带动我国高温合金市场需求快速增长。据观研天下数据,2015-2020 年我 国高温合金市场规模由 78 亿元增长至 187 亿元,5 年增长 3 倍。未来随着军用航空发 动机内生的巨大需求规模释放,预计到 2025 年我国高温合金行业市场规模将达 856 亿 元,CAGR 为 35.56%。
我国是世界上少数具有高温合金生产体系的国家,但与美、俄相比仍有提升空间。
经过 60 多年的发展,我国高温合金行业技术水平不断提升,形成了自身的高温合金生 产体系,一方面形成了一批装备先进,具备一定生产规模的高温合金制造基地;另一方 面,也形成了一批研究水平较高,研究手段齐备的科研单位,逐步具备了高温合金自主 研发和生产能力。
但同时,我国高温合金行业与世界先进水平相比仍存在一定不足,一方面高端产品仍与 美、俄等国具有一定差距,无法满足应用需求;另一方面材料质量水平偏低,合金成分 波动较大,在合金质量水平上仍有提升空间。
4.1.4 隐身材料:决胜千里的重要法宝
隐身化是未来武器装备主要发展趋势之一:1)据《隐身材料的现状及发展趋势》一文介绍, 当前武器装备发展呈现“精确化、隐身化、信息化”特点,各军事强国均大力发展隐身技术。 2)其中隐身材料是武器装备实现隐身的物质基础:可使飞行器在不改变外形结构、气动特 性的情形下,大大降低信号特征,提高生存能力。隐身材料的研制和应用也成为评价一个国 家隐身技术先进性的主要指标。
隐身材料一般具有两类分类方法:1)根据成型工艺和承载能力,可以分为隐身涂层材 料与隐身结构件。2)根据其针对的探测技术,可以分为雷达隐身、红外隐身、可见光 隐身、激光隐身以及多频谱隐身等。
隐身材料在主战兵器中的应用逐步提升,应用领域持续拓宽:20 世纪 90 年代以来,国际上 的隐身技术发展迅猛,世界军事强国的武器装备隐身化呈现出从部分隐身到全隐身、从单一 功能隐身到多功能隐身、从少数武器装备隐身到实现多数主战兵器装备隐身的循序渐进的发 展趋势,且隐身技术正向“多频谱、全方位、全天候、智能化”的方向发展。
美国的隐身技术发展相对领先:典型代表如 F-117A 隐身攻击战斗机、F-22 战斗机、F35 战斗机以及 B-2 隐身战略轰炸机均采用隐身涂层材料和结构隐身材料。此外,其他 武器装备中也大量应用了隐身材料,如“长弓”阿帕奇武装直升机、P-3“猎户座”反潜机、 E2C/E2D“鹰眼”预警机、朱姆沃尔特级(DDG-XXXX)驱逐舰等。
4.2 重点赛道二:国防信息化持续提速,军工电子弯道超车
4.2.1 国防信息化:现代军事力量倍增器
信息化战争是现代战争的发展趋势。据《信息化战争对我国国防建设的几点启示》一文介绍: 1)从上世纪 90 年代起,世界上先后爆发了海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战 争等规模较大的战争,这些战争呈现出与机械化战争显著不同的新特点,标志着信息化战争 的来临。2)美国在信息化战争理论和实践中已独占鳌头,处于领先地位。
信息化战争意味着信息系统更充分地支持作战。《战争形态演进及信息系统发展趋势》 一文指出:传统的战争形态按照战斗力生成模式中主战武器装备特征的不同,可划分为 冷兵器战争、热兵器战争、机械化战争、信息化战争四个阶段。
我国军队已基本实现机械化,正在加快信息化、智能化、现代化建设。
我国军队已基本实现机械化:据国防部网消息,2020 年 11 月 26 日国防部例行记者会 上,国防部新闻发言人任国强大校透露,解放军已经基本实现机械化,信息化建设也已 取得重大进展。
加快机械化信息化智能化融合发展,是实现建军百年奋斗目标的内在要求:1)随着战 争形态加速演变,建设智能化军事体系已成为世界军事发展重大趋势。2)战争形态演 变和我军自身发展实际,决定我们需要准确把握国防和军队现代化的时代内涵,加快机 械化信息化智能化融合发展,抢占世界军事变革先机主动。
军工电子行业是国防军工现代化建设的重要工业基础和创新力量,直接对我国综合国力及 相关尖端科技技术的发展起着重要作用,为主战装备飞机、卫星、舰船和车辆由机械化向信 息化转变提供技术支持和武器装备的配套支持。
我国军工电子行业或将迎来黄金发展期:据中商产业研究院预测:2025 年我国军工电子行 业市场规模将达到 5012 亿元,2021-2025CAGR 达 9.33%。
4.2.2 军工电子元器件:装备跨越式发展的基础支撑
军工电子元器件包括被动元器件和主动元器件。1)被动元器件通常也被称作无源器件(不 需接入外部电源,输入信号即可工作):可分为 RCL 元件、被动射频元器件、连接器及其他。 2)主动元器件又叫有源器件(工作时内部有电源存在):可分为集成电路和分立器件等。
我国电子元器件生产大国地位稳固:据工业和信息化部《基础电子元器件产业发展行动计划 (2021-2023)》,计划到 2023 年我国电子元器件销售总额达 21000 亿元,进一步巩固中国 作为全球电子元器件生产大国的地位,充分满足信息技术市场规模需求。
细分领域①:电容器(重点关注 MLCC、钽电容等)
电容器是三大被动元件之一,是电子线路中必不可少的基础元件:1)电容器通过静电的形 式储存和释放电能,在两极导电物质间以介质隔离,并将电能储存其间。2)其主要作用为 电荷储存、交流滤波或者旁路、切断或阻止直流电压、提供调谐及振荡等,广泛应用于电路 中的隔直通交、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等方面。 电容器分类:1)按照介质不同,可将电容器产品分为陶瓷电容器、铝电解电容器、钽电解 电容器和薄膜电容器四大类。2)其中,陶瓷电容器下游应用最为广泛,钽电解电容器在航 天航空、武器装备等军用领域和民用高档消费电子领域应用较多,薄膜电容器在新能源汽车 行业拥有较大的前景,铝电解电容器则主要应用于大电容场景。
电容器行业产业链上游主要为钯、银、铜、镍、铝箔、金属膜、石墨等电极材料和陶瓷粉末、 钽金属、高性能铝材、塑料膜等电介质;中游为电容器行业,主要包括钽电解电容器、铝电 解电容器、陶瓷电容器、薄膜电容器;下游广泛应用于军工、航空航天、工业控制、通讯设 备、消费电子、汽车电子等领域。
中国已经成为全球最大的 MLCC 市场,但仍依赖进口,国产替代空间大。
中国 MLCC 市场规模全球第一,预计到 2026 年达 726 亿。根据中国电子元件协会数 据:1)2022 年全球 MLCC 行业市场规模达 1204 亿,中国市场规模达 596 亿,占全 球 49.5%。2)预计到 2026 年全球 MLCC 市场规模将达 1525 亿,我国 MLCC 市场规 模将达 726 亿,2022-2026CAGR 约为 5%。
我国高端 MLCC 仍依赖进口,国产替代空间大。1)大陆厂商产能供应较小:全球 MLCC 主要制造商主要集中在日本、韩国、中国台湾、美国和中国大陆,日本地区企业的整体 市场占有率最高,达到 56%,而中国大陆 MLCC 制造商仅占全球 6%的份额。2)中国 中高端 MLCC 进口依赖度较高:2020 年,中国 MLCC 进口量为 3.08 万亿颗,进口平 均单价为 26.35 美元/万颗;出口量为 1.63 万亿颗,出口单价为 23.6 美元/万颗。
钽电容方面:钽电容按照介质形态可以分为固体阴极钽电解电容和液体阴极钽电解电容,按 照制作工艺可分为烧结型固体、箔型卷绕固体和烧结型液体三种。
钽电容稳定性好、容量大,但由于造价昂贵,主要用于高端大容量场景。钽电容性能优 异,是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品。相比液体钽电容,固体钽电容不 存在漏液问题,可有效避免线路之间发生短路,大幅提高安全性,因而目前使用的钽电 容几乎都是固体钽电容(烧结型固体钽电容占 95%以上)。
钽电容应用以军工及高端市场为主。由于钽是稀有金属,导致钽电容的原材料成本远高 于其他电容器。据唯样电子商城的数据,容值为 100μF,规格为 1206 的钽电容器价格 一般是相同指标 MLCC 的 3 倍以上,导致钽电容在追求性价比的中低端民用领域不断 被 MLCC 代替。而得益于其优良特性,钽电容在航空航天、武器装备等军用领域,在 高档消费电子产品等高端民用领域以及其他对于可靠性有较高要求的产品中仍拥有稳 定的市场空间。
市场空间:根据前瞻产业研究院数据,2020 年中国钽电容市场规模约 64.5 亿元,其中 军用 23 亿元(约占 36%)、民用 41.5 亿元(64%)。
细分领域②:连接器
连接器是构成整机电路系统电气连接必需的基础元件之一,凡需要光电信号连接的地方都 要使用光电连接器。连接器借助电信号、光信号和机械力量的作用使电路或光通道接通、断 开或转换,用作器件、组件、设备、系统之间的电信号/光信号连接,传输信号或电磁能量, 并且保持系统与系统之间不发生信号失真和能量损失的变化。 按照传输的介质不同,连接器可以分为电连接器、微波连接器、光
连接器产业链结构清晰。1)连接器产业链上游为原材料,如金属、塑胶、电镀材料等;2) 中游为连接器制造行业,由制造企业通过对上游原材料进行加工处理,制配组立,经过测试 之后得到连接器成品;3)下游广泛应用于航空、航天、军事装备、通讯、计算机、汽车、 工业、家用电器等领域。
连接器行业是一个具有市场全球化和分工专业化特征的行业,竞争较为充分,行业竞争格局 相对稳定。1)连接器应用领域广泛,涉及到很多技术壁垒较高的细分产品和应用领域。2) 部分历史悠久、规模庞大的跨国企业在多个应用领域占优,而建立时间较短、资产规模较小 的领先企业则以细分领域的优势产品作为行业切入点。
细分领域③:特种集成电路
集成电路产业已成为国民经济中的基础性、战略性产业。1)集成电路是把一定数量的常用 电子元件,如电阻、电容、晶体管等,以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成在一 起的具有特定功能的电路。2)集成电路具有体积小、重量轻、引出线和焊接点少、寿命长, 可靠性高、性能好等优点。3)同时,集成电路具有成本低、标准化、可大规模生产的特征, 使得其在电子设备领域被迅速推广、运用。
集成电路产业链清晰:可以大致分为 IC 设计、IC 制造、IC 封测三个主要环节。集成电路生 产流程是以电路设计为开端,集成电路设计公司根据客户需求设计出集成电路图,然后委托 芯片制造厂根据设计的电路进行晶圆加工,再委托封装厂进行集成电路封装、测试,最后销 售给电子整机产品生产企业。
供需共振,我国集成电路市场规模及产量不断增长,发展前景广阔。 市场规模或加速增长:1)据中国半导体行业协会数据,2012-2021 年我国集成电路销 售额自 2158.5 亿增至 10458.3 亿,CAGR 为 19.16%。2)据中研网预计,到 2026 年 中国集成电路市场规模将达 22755 亿元,2021-2026CAGR 为 20%。 产量不断扩大:1)我国集成电路产业凭借较大的市场需求、丰富的人口红利、稳定的 经济增长和有利的产业政策环境等众多优势条件实现了快速发展。2)据国家统计局数 据,2012-2021 年我国集成电路产量自 780 亿块增至 3594 亿块,CAGR 为 18.51%。 3)其中 2021 年产量增速达 36.8%,为近十年最高。
4.2.3 微波器组件:装备升级+实弹演练,需求有望大幅提升
雷达是现代战争中重要的电子装备,在警戒、侦察、敌我识别等方面应用广泛。雷达具有发 现目标远,测定目标坐标速度快,能全天时、全天候使用等特点,可用于探测飞机、导弹、 卫星、舰艇以及山川、地形等多种目标。
雷达技术起源于 20 世纪 20-30 年代,利用电磁波对目标进行测向和定位,发射电磁波 对目标进行照射并接收其回波,经过处理来获取目标的距离、方位和高度等信息。
雷达系统的构成:由天线、发射机、接收机、信号处理机、数据处理机和显示器等若干 分部件构成。
以毫米波相控阵雷达产品为例,按照各个零部件所处层级,可以分为器件、组件和微系统。 一部有源相控阵雷达中天线微系统成本占比超 50%。
器件:指工作在毫米波频段、由多个电路元件构成、具备独立封装结构的电路单元的集 合,用于实现对电磁波能量和信号的处理和变换等功能,如对电磁波信号的定向传输、 衰减、隔离、滤波、相位控制、波形及极化变换、阻抗变换等,按其功能可分为微波振 荡器(微波源)、功率放大器、混频器、检波器、微波天线、微波传输线等。
组件:指由多种电路元器件、电路、电源及控制电路组成,以同轴或波导形式与外部电 路相连,在分系统中具备独立完整功能的电路集成组合,可实现对毫米波信号的综合处 理功能,如 T/R 组件、显示模块等。
微系统:指以微电子、光电子、微机电等技术为基础,通过系统架构和算法软件,将 微传感器、微机构或微执行器、微控制器、各种接口及微能源等集成形成的多功 能一体化系统。
4.2.4 第三方检测:检测行业增长迅猛,第三方实验室方兴未艾
据《温、湿、振三综合环境试验技术的应用》一文数据,在各种应力的影响中,温度、湿度、 振动环境应力引发的失效占所有环境应力的 88%。
振动应力(振动、冲击、碰撞、恒加速等)对产品的影响是造成产品失效的主要因素之 一,振动能使产品出现结构性损坏、工作性能失灵以及工艺性能破坏,影响产品正常工 作。据相关统计,引起机载设备失效的各种环境因素中,振动因素约占 29%。
振动试验设备:是一种主要的力学环境试验设备。力学环境主要包括振动、碰撞、跌落、 冲击等机械运动环境。振动试验设备是对机械系统施加可控制并可再现的机械振动,并 对试验数据进行采集和分析的装置。
振动试验是主要的试验之一,贯穿整个产品研发和生产过程。振动试验设备能对研发产 品施加可控制并可再现的机械振动,分析振动理论,评估试验结果,优化产品性能,应 用于产品研发及生产各个阶段。
独立的第三方实验室市场化程度高,发展空间广阔:
由于三类实验室的服务目标及对象有所不同,以及随着我国环境与可靠性试验需求近年 来的高速增长,现有的各类实验室之间未存在明显的竞争。第三方实验室具有立场独立、 服务领域广泛的特点,其市场化程度较高,市场份额的集中度较低。
目前,我国专注于对社会公众提供环境与可靠性试验的第三方专业实验室数量不多,远 远不能满足我国环境与可靠性试验服务市场需求的增长,这为公司试验业务的发展创造 了广阔的空间。
4.3 重点赛道三:航空锻造,打造高端装备“钢筋铁骨”
4.3.1 锻造是高端装备必备工艺,广泛应用于航空领域
锻造本质上是一种金属的塑性成形工艺:即利用金属的塑性变形使毛坯改变形状和性能,利 用锻压设备和模具,外加载荷(冲击载荷或静载荷),使金属毛坯产生塑性变形,从而获得 一定形状和尺寸、机械性能和内部组织符合一定技术要求的锻件。
锻件具有最佳的综合力学性能。1)金属棒料、铸锭在冶炼、浇注和结晶的过程中,不 可避免地会产生气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷,通过锻造可以改善和提高其组织性能。 2)锻造可以使金属发生塑性变形和再结晶,细化粗大晶粒,得到致密的金属组织,提 高其力学性能。3)在零件设计时,若正确选用零件的受力方向与纤维组织方向,还可 以提高锻件的抗冲击性能。
锻件广泛应用于国民经济和国防工业的各个领域。锻造在生产、加工工具零件的过程中, 具有生产效率高、锻件综合性能强等优势,因此被广泛应用于装备制造业中的关键及核 心零部件中。 锻造按照工艺可以分为三大类:碾环、自由锻和模锻:三类锻造工艺涉及的锻件尺寸、形状 不同,采用的工装模具不同,使用的锻造设备不同。
航空发动机零件可以分为转动件和静止件。其中,转动件多为盘、轴类锻件,静止件多为环 形锻件。
航空发动机转动件多为盘轴类锻件:1)种类:主要包括航空发动机或燃气轮机的前轴 颈、风扇盘、压气机盘、整流罩、涡轮轴、低压涡轮盘、高压涡轮盘、锥轴等。2)用 材:主要有高温合金、钛合金、超高强度钢和不锈钢等。 ?
航空发动机静止件多为环形锻件:1)种类:主要包括机匣、燃烧室、密封环、支撑环、 承力环等重要部位。2)其中机匣是航空发动机的重要零部件之一,它是发动机的基座 和主要承力部件,其外形结构复杂,不同的发动机、发动机的不同部位,其机匣形状各 不相同,机匣的功能决定了机匣的形状,基本特征为圆筒形或圆锥形的壳体和支板组成 的部件。3)用材:高温合金、钛合金和航空航天用铝合金。
4.3.2 飞机、航发齐放量,催生航空锻造千亿市场
飞机被称为“工业之花”和“技术发展的火车头”,产业链长,覆盖面广。为保持国家经济 活力、提高公众生活质量和国家安全水平、带动相关行业发展具有重要作用。
锻件是飞机的关键部件。锻件制成的零件重量约占飞机机体结构重量的 20%~35%和发 动机结构重量的 30%~45%,是决定飞机和发动机的可靠性、寿命和经济性的重要因素 之一。航空发动机的涡轮盘、后轴颈(空心轴)、叶片,机身的肋筋板、支架、机翼梁、 吊挂,起落架的活塞杆、外筒等都是涉及飞机安全的重要锻件。由于航空锻件所用材料 以及零件工作环境的特殊性,航空锻造成为技术含量最高、质量控制要求最严的行业。 在装备的特殊部位应用不可取代。
飞机机身中的锻件主要集中在主结构承力件上。包括承力框、梁框架、起落架、机翼、 垂尾等主结构件;风挡、舱门边缘、机载武器吊挂等等需要长期承受交变应力的部件。
航空发动机价值约占军用飞机的 25%、民用飞机的 22%。
立鼎产业研究《飞机机体材料结构发展阶段及航空零部件制造价值占比分析》一文指出: 军用飞机和民用飞机因为用途的显著不同,各组成部分价值占比差别较大。对于军用飞 机,动力系统占整机价值比最高,达 25%,航电系统次之,机体结构占比约为 20%; 对于民机,机体结构占整机比超过 1/3,达到 36%,动力系统次之,航电和机电系统合 计占 30%。 ?
证券导报在《中航重机:华丽转身整机制造商 钢筋铁骨锻造者》一文中指出:按价值 计算,锻件在飞机构件中价值占比约 6%~9%,在飞机发动机中价值占比约 15%-20%。
航空锻造驱动因素一:军用飞机进入放量生产列装阶段,航空锻造市场迎来黄金时期。
从数量上看,我国军机总量与美俄存在较大差距,军机增补空间很大。截至 2021 年, 美国拥有军机数量为 13246 架,占比 25%,数量位居世界第一;其次是俄罗斯,数量 达到 4173 架,占比 8%。我国拥有军机数量为 3285 架,占比为 6%。横向对标美、俄, 我国军机总数占比分别为:24.80%、78.72%。未来为应对日益白热化的国际竞争,军 机增补空间很大。
代际上看,我国军机亟需迭代升级。美国和俄罗斯均已淘汰第二代战斗机,完成了向 第三代、第四代战斗机的转型。而中国目前正在逐步淘汰二代机、向三代机转型的过程 当中,仍有大量二代机在服役。
航空发动机作为飞机的心脏,对材料具有超高要求,成为航空锻造新增长极。
航空发动机对制造工艺要求很高。高性能航空发动机追求的是在极有限的自身重量与工 作空间、极恶劣的工作条件下保证长期稳定的服役性能,其制造技术要求极高,是一种 极端制造情形。
轻量化结构、难变形原材料、复杂型面薄壁零件对航空发动机制造工艺提出高要求。为 达到高的推重比性能要求,航空发动机大量采用复杂的整体轻量结构,如空心叶片、宽 弦叶片、整体叶盘等,以做到最大程度的减重;同时高性能的钛合金、高温合金以及复 合材料也大量应用,而这些材料都属于典型的难加工材料;另外航空发动机关重件多属 于复杂型面薄壁零件,对加工精度和表面质量的要求极高。
精密锻造在航空发动机制造中至关重要。贾丽等在《航空发动机零部件精密制造技术》 一文中指出:目前航空发动机的零部件锻件毛坯占毛坯总重量的 50%以上,精密锻造 技术在航空发动机制造企业获得了重视并被广泛采用。精密锻压技术制造的发动机零部 件的毛坯,具有精确的毛坯外形,可以实现小切削余量甚至无切削余量的空心涡轮叶片、 整体涡轮以及其他部件的加工制造。随着等温模锻、超塑性等温模锻等先进的锻造技术 的发展应用,航空发动机制造企业已经可以制造无偏析超细晶粒毛坯,并批量生产无余 量精锻叶片。
发动机属于消耗品,在全生命周期内大约翻修 4 次。其性能、耗油量与翻修次数有关,航空 发动机翻修次数影响翻修成本。
推力的衰减和油耗的增加是发动机翻修的主要原因。航空发动机翻修令航空发动机的 零部件因长期处于高温、高压的工作环境当中,随着使用时间的增长,部分零件会出现 疲劳破裂失效,发动机的性能也因此衰减,发动机耗油量也因此提升。寿命期内,发动 机性能衰减应满足 GJB241A-2010《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》相关要 求,推力衰减量不超过 5%,耗油率增加量不超过 5%。当发动机性能衰减到此红线时, 应返厂进行翻修,一般发动机翻修可以使其性能得到恢复。
发动机翻修可以使性能恢复,但翻修次数越多,可靠性恢复越有限。在首个翻修期内, 早期故障多,平均故障发生时间(MTBF)较短,每个翻修期内,大修后可靠性恢得到 恢复(MTBF 增加),但随着使用时间的
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