(報(bào)告出品方/分析師:中航證券 魏永 楊天昊)
引言
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的概念和分類
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”,通過(guò)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為燃?xì)獾臒崮転轱w機(jī)提供飛行動(dòng)力,在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速等惡劣環(huán)境條件下長(zhǎng)期反復(fù)使用的高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械裝置,被譽(yù)為“工業(yè)皇冠上的明珠”。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)是關(guān)系國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技發(fā)展的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),其發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家軍事裝備水平、科技實(shí)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志,具有極高的軍事價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和政治價(jià)值。
自1903年問(wèn)世至今一百多年以來(lái),航空發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了兩個(gè)主要發(fā)展時(shí)期,1903年至1945年為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)治時(shí)期,1945年至今是噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)代。
在噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)代,航空上廣泛應(yīng)用的是有壓氣機(jī)空氣噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。
在壓氣機(jī)空氣噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)中,壓氣機(jī)是用燃燒室后的燃?xì)?span id="031hehm" class="wpcom_tag_link">渦輪來(lái)驅(qū)動(dòng),因此這類發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。按燃?xì)獍l(fā)生器出口燃?xì)饪捎媚芰坷梅绞降牟煌?,燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)分為渦輪噴氣、渦輪風(fēng)扇、渦輪螺旋槳、渦輪軸和螺旋槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)前航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主流。
渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)由于其推力大、推進(jìn)效率高、耗油率低等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、客機(jī)、無(wú)人機(jī),占比在95%以上,是目前最為廣泛的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管等部件組成。
其工作原理為:外界空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后,由風(fēng)扇葉片進(jìn)行初步壓縮,壓縮后的空氣一部分進(jìn)入外涵道高速排出,產(chǎn)生巨大推力。
另一部分則進(jìn)入內(nèi)涵道,由壓氣機(jī)葉片進(jìn)一步壓縮后送至燃燒室。增壓后的空氣在燃燒室中與燃料混合加熱,產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)馔苿?dòng)渦輪葉片高速旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)壓氣機(jī),隨后氣流經(jīng)渦輪出口進(jìn)入尾噴管,在此過(guò)程中壓力降低、速度增加,從而產(chǎn)生反作用力,推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)。
一、產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)——高行業(yè)壁壘,長(zhǎng)回報(bào)周期
1.1 高溫、高速、高負(fù)荷工作條件,考驗(yàn)現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)極限
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是典型的技術(shù)密集型產(chǎn)品,要求重量輕、體積小、使用安全可靠、經(jīng)濟(jì)性好,滿足在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和高負(fù)荷等苛刻條件下長(zhǎng)期反復(fù)工作指標(biāo),因而必須設(shè)計(jì)精巧、加工精密、使用高性能材料部件,其研制是氣動(dòng)、燃燒、傳熱、控制、機(jī)械傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、材料等多種學(xué)科或?qū)I(yè)綜合優(yōu)化的結(jié)果,也與計(jì)算機(jī)硬件能力、商用和專用設(shè)計(jì)軟件、材料與工藝、測(cè)試與試驗(yàn)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集與處理能力、科技管理水平等密切相關(guān)。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的超高研發(fā)、制造難度,考驗(yàn)現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)極限。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)高門檻、極具技術(shù)壁壘、新手難以進(jìn)入的尖端技術(shù)領(lǐng)域。
1.2 研制周期長(zhǎng)、資金投入大、軍民通用性強(qiáng)
研制周期長(zhǎng)——航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期長(zhǎng),預(yù)研和工程研制階段長(zhǎng)達(dá)30年。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)周期包括基礎(chǔ)預(yù)研、工程驗(yàn)證機(jī)研制和改進(jìn)改型等多個(gè)階段,一般比飛機(jī)研制時(shí)間長(zhǎng)一倍以上。戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)全新研制周期(從最初的方案設(shè)想到全面生產(chǎn))一般為9-15年。
20世紀(jì)80年代以來(lái),由于技術(shù)領(lǐng)域又取得了重要進(jìn)展和技術(shù)要求的不斷提高,國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期又略有增長(zhǎng),即從型號(hào)驗(yàn)證機(jī)到設(shè)計(jì)定型17-19年,第四代發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期比第三代發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期明顯延長(zhǎng)。
資金投入大——現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)需要?jiǎng)佑门e國(guó)之力完成。
20世紀(jì)80年代初,美國(guó)軍方和航空工業(yè)界高層決策部門預(yù)測(cè):在葉輪機(jī)氣動(dòng)熱力學(xué)、耐高 溫輕質(zhì)材料和新穎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制技術(shù)等方面已取得和將要取得巨大進(jìn)步,在保持已經(jīng)達(dá)到的可靠性和耐久性前提下,可以為大幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能提供可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。
因此,在1987年,美國(guó)空軍發(fā)起,海軍、陸軍、國(guó)防部先進(jìn)技術(shù)預(yù)研計(jì)劃局、NASA和7家主要發(fā)動(dòng)機(jī)制造商參與制訂并實(shí)施了綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)(IHPTET)預(yù)研計(jì)劃。
資金投入大——航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,技術(shù)難度大、研制周期長(zhǎng),需要大量的經(jīng)費(fèi)投入。
據(jù)統(tǒng)計(jì),1950—2000年美國(guó)在航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上的研究和開(kāi)發(fā)投入超過(guò)1000億美元。1988—2017年,美國(guó)“綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)”(IHPTET)和“通用經(jīng)濟(jì)可承受渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)”(VAATE)兩項(xiàng)計(jì)劃共投入87億美元。GE、羅羅和賽峰近年來(lái)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的科研投入每年都超過(guò)10億美元。
軍民通用性強(qiáng)——基于核心機(jī)系列化研制模式,軍民一體化推動(dòng)航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
由高壓壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪組成的發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)包括了推進(jìn)系統(tǒng)中溫度最高、壓力最大、轉(zhuǎn)速最高的組件,其成本和周期在發(fā)動(dòng)機(jī)研制中占比重大,是發(fā)動(dòng)機(jī)研制主要難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)最集中的部分。
據(jù)統(tǒng)計(jì),發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中發(fā)生的80%以上的技術(shù)問(wèn)題都與核心機(jī)密切相關(guān)。高技術(shù)、高投入的特點(diǎn)也決定了航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的高風(fēng)險(xiǎn)。
基于高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn),各航空發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭紛紛傾向于基于自身技術(shù)特點(diǎn)走出一條航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的系列化、衍生化發(fā)展道路。
國(guó)外從四代機(jī)研制開(kāi)始,普遍采用提前開(kāi)展技術(shù)驗(yàn)證機(jī)研究的發(fā)展思路,使型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用的新技術(shù)能得到充分的前期技術(shù)驗(yàn)證。
美國(guó)典型的四代機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)F119,在預(yù)研階段,以充分的核心機(jī)技術(shù)驗(yàn)證為基礎(chǔ);進(jìn)入型號(hào)階段后,核心機(jī)上采用同期開(kāi)展的各項(xiàng)技術(shù)驗(yàn)證計(jì)劃中經(jīng)驗(yàn)證的成熟技術(shù);設(shè)計(jì)定型后,以核心機(jī)為驗(yàn)證平臺(tái),派生發(fā)展途徑從系列化已逐漸跨越到多用途層面。
在產(chǎn)品研發(fā)中,可采用在核心機(jī)平臺(tái)上驗(yàn)證過(guò)的新技術(shù)來(lái)改進(jìn)已有型號(hào),滿足新的需求;也可選擇合適的驗(yàn)證核心機(jī)平臺(tái)研制型號(hào)核心機(jī),進(jìn)而衍生發(fā)展系列發(fā)動(dòng)機(jī),滿足廣泛的動(dòng)力需求。
國(guó)20世紀(jì)70年代后投入使用的先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)都是這一技術(shù)途徑的產(chǎn)物,例如,F(xiàn)119基于XTC-65核心機(jī),F(xiàn)100基于JTF-22的核心機(jī)。
GE航空集團(tuán)將經(jīng)過(guò)充分考驗(yàn)和鑒定的F101發(fā)動(dòng)機(jī)作為通用核心機(jī),改型研制了多型發(fā)動(dòng)機(jī)。
F110發(fā)動(dòng)機(jī)配裝F-15和F-16飛機(jī)使用,發(fā)展了F118發(fā)動(dòng)機(jī)配裝B-2遠(yuǎn)程轟炸機(jī),改進(jìn)改型發(fā)展了CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)。
其中,CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)是民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)界的傳奇,迄今為止累計(jì)交付超過(guò)30000臺(tái),累計(jì)飛行超過(guò)10億h,自1979年取得適航證以來(lái),共衍生發(fā)展出CFM56-2、CFM56-3、CFM56-5、CFM56-7等4個(gè)系列、20多個(gè)改型。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)高技術(shù)、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(jìn)入市場(chǎng),接下來(lái)就有望長(zhǎng)期的持續(xù)穩(wěn)定盈利,其間面臨的競(jìng)爭(zhēng)威脅小,制造商可以安心收獲技術(shù)和產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的收益。
二、驅(qū)動(dòng)因素——軍用飛機(jī)放量、實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練耗損、國(guó)產(chǎn)民機(jī)突破
2.1 軍機(jī)加速列裝帶動(dòng)航發(fā)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展
軍用飛機(jī)加速列裝帶動(dòng)批產(chǎn)型號(hào)放量、新型號(hào)密集定型、國(guó)產(chǎn)替代加速——為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)軍備戰(zhàn)目標(biāo),“十四五”以來(lái),我國(guó)武器裝備發(fā)展由以往的“研制、定型或小批量生產(chǎn)階段”發(fā)展到批量生產(chǎn)階段,特別是軍用飛機(jī)、軍用無(wú)人機(jī)加速發(fā)展不斷列裝上量。
從運(yùn)-20到殲-20,再到直-20,這些年我國(guó)航空工業(yè)領(lǐng)域“20家族”不斷壯大,各種機(jī)型相繼研制成功并體系化發(fā)展。
隨著軍用飛機(jī)型號(hào)升級(jí)和新機(jī)型加速列裝對(duì)新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)提出了新需求,軍用航發(fā)產(chǎn)品線愈發(fā)豐富,眾多產(chǎn)品將陸續(xù)定型批產(chǎn)。同時(shí)隨著國(guó)產(chǎn)軍用航發(fā)技術(shù)逐漸成熟,航發(fā)國(guó)產(chǎn)化率也將持續(xù)提升。
2.2 實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練耗損加劇打開(kāi)維修市場(chǎng)
實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練加速軍機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)損耗,驅(qū)動(dòng)航發(fā)維修市場(chǎng)加速發(fā)展。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)維修的壽命占總壽命的2/3以上,維修是航空發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期內(nèi)的重要階段,是保證航空武器裝備快速恢復(fù)戰(zhàn)斗力、有效遂行戰(zhàn)術(shù)技術(shù)訓(xùn)練任務(wù)的重要環(huán)節(jié)。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)從全壽命周期角度可以劃分為產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、運(yùn)營(yíng)維護(hù)三個(gè)階段。
根據(jù)相關(guān)研究,使用維修階段的成本占整個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)全壽命周期成本的比例高達(dá)50%。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)具有耗材屬性,需進(jìn)行定期維修,大修數(shù)次后會(huì)強(qiáng)制報(bào)廢。
自2016年中央軍委頒發(fā)《加強(qiáng)實(shí)戰(zhàn)化軍事訓(xùn)練暫行規(guī)定》以來(lái),各軍航空兵部隊(duì)訓(xùn)練質(zhì)量得到有效提升,訓(xùn)練頻率、強(qiáng)度明顯提高。隨著軍隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練推進(jìn),我軍航空兵年飛行時(shí)間或進(jìn)一步增大,從而導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)耗損加速,為軍用航發(fā)提供大量維修市場(chǎng)需求。
2.3 國(guó)產(chǎn)民機(jī)突破驅(qū)動(dòng)商發(fā)進(jìn)程
我國(guó)通過(guò)支線飛機(jī)型號(hào)研制、窄體干線飛機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、寬體飛機(jī)拓展形成全系列產(chǎn)品三部曲,構(gòu)建完整的研發(fā)體系和產(chǎn)品譜系,探索獨(dú)具特色的商用飛機(jī)發(fā)展路徑。
通過(guò)ARJ21飛機(jī)的研制,我國(guó)第一次走完了噴氣客機(jī)設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、試飛、批產(chǎn)、交付、運(yùn)營(yíng)全過(guò)程,掌握了民用噴氣運(yùn)輸類飛機(jī)研制核心技術(shù),填補(bǔ)了我國(guó)自主研發(fā)噴氣運(yùn)輸類飛機(jī)全程實(shí)踐的空白,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)民用飛機(jī)集成創(chuàng)新能力的大幅度提升,為C919大飛機(jī)的發(fā)展積累了非常寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
特別是ARJ21飛機(jī)的適航取證實(shí)踐,讓中國(guó)商飛真正完整而全面地理解和實(shí)踐民用飛機(jī)型號(hào)合格審定全過(guò)程,因此C919后續(xù)進(jìn)程將明顯提速。工信部近期表示,C919大飛機(jī)取得重大突破,即將取證交付。
目前C919飛機(jī)采用的是CFM國(guó)際公司研制的LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī),我國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)與世界領(lǐng)先水平還有較大差距,產(chǎn)品還處于研制階段。伴隨民用大飛機(jī)事業(yè)的發(fā)展,中國(guó)航發(fā)商發(fā)應(yīng)運(yùn)而生,是民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的總師單位和總承制單位。
中國(guó)航發(fā)商發(fā)國(guó)產(chǎn)民用發(fā)動(dòng)機(jī)共規(guī)劃了三個(gè)產(chǎn)品系列為中國(guó)商飛的飛機(jī)產(chǎn)品配套:
一是160座窄體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)“長(zhǎng)江”1000,配裝C919大型客機(jī);
二是280座寬體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)“長(zhǎng)江”2000,配裝CR929寬體客機(jī);
三是110-130座的新支線發(fā)動(dòng)機(jī)“長(zhǎng)江”500,配裝ARJ21支線客機(jī)的改進(jìn)型。
三、發(fā)展現(xiàn)狀——航發(fā)業(yè)務(wù)逐漸成熟,自主可控大勢(shì)所趨
3.1美俄技術(shù)領(lǐng)先,我國(guó)后起發(fā)力
軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的技術(shù)指標(biāo)是推重比,對(duì)于大推力航空發(fā)動(dòng)機(jī),按照推重比大小一般可分為四代,第一代推重比在3-4、第二代5-6、第三代7.5-8、第四代9.5-10。
當(dāng)前在役戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)以第二代、第三代為主,具備三代主流航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制和生產(chǎn)能力的國(guó)家主要是美、俄、英、法、中五大常任理事國(guó)。
第四代軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)目前的參與者僅美、俄、中三國(guó),進(jìn)入實(shí)際服役狀態(tài)的型號(hào)僅美國(guó)的F119、F135及俄羅斯的AL-41F。其中美國(guó)的技術(shù)和研究進(jìn)展遙遙領(lǐng)先,其F119發(fā)動(dòng)機(jī)在1997年起即開(kāi)始裝備F-22戰(zhàn)斗機(jī),俄羅斯的AL-41F發(fā)動(dòng)機(jī)約在2017年前后首飛,中國(guó)的四代發(fā)動(dòng)機(jī)還尚未見(jiàn)研制成功。
目前,第四代航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝備數(shù)量總體還較少,但其作為接下來(lái)各大國(guó)空軍力量進(jìn)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(jī)的批量列裝而逐漸成為未來(lái)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)的重心。
3.2 我國(guó)軍用航發(fā)取得實(shí)質(zhì)進(jìn)展,下一代產(chǎn)品亟待突破
當(dāng)今世界能夠獨(dú)立研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)并形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的也僅僅有中美俄英法等國(guó)家,軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)被美俄英主導(dǎo)。
我國(guó)由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制起步較晚,目前軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)展較民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)更快,但仍落后于美英法等國(guó)家,而俄羅斯航空工業(yè)發(fā)展長(zhǎng)期以軍用為主,民用航空發(fā)展失衡,故在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面也相對(duì)落后。
小涵道比加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)兼具亞音速巡航低油耗和超音速機(jī)動(dòng)性的特點(diǎn),適合作為戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力,以推重比為主要發(fā)展指標(biāo)。
根據(jù)戰(zhàn)斗機(jī)的性能,現(xiàn)役及在研的戰(zhàn)斗機(jī)的代數(shù)可以分為五代,與之對(duì)應(yīng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)也被劃分為五代。
當(dāng)前,發(fā)達(dá)國(guó)家裝備主戰(zhàn)機(jī)種是第三代戰(zhàn)斗機(jī),未來(lái)將逐步過(guò)渡到四代戰(zhàn)機(jī)。
軍用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)多用于運(yùn)輸機(jī)、預(yù)警機(jī)、轟炸機(jī)和加油機(jī)等,推力范圍覆蓋100-500kN。
為降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),提高可靠性,考慮到軍民用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)通用性強(qiáng)的特點(diǎn),軍用大型飛機(jī)動(dòng)力裝置普遍采用成熟的大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
如在伊爾-76MF軍用運(yùn)輸機(jī),選用了已經(jīng)在伊爾-96和圖214客機(jī)上使用驗(yàn)證的PS-90A-76發(fā)動(dòng)機(jī)。
渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)在性能、結(jié)構(gòu)和使用要求等方面發(fā)展成為滿足直升機(jī)需要的最佳動(dòng)力裝置。
第一代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是20世紀(jì)50年代研制,并于60年代開(kāi)始服役,目前現(xiàn)役直升機(jī)多采用第三代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī),少數(shù)采用第四代。
現(xiàn)在技術(shù)特點(diǎn)為功重比顯著提高,改善了軍用直升機(jī)的機(jī)動(dòng)性能;耗油率明顯降低,使軍用直升機(jī)獲得更遠(yuǎn)的航程和續(xù)航時(shí)間;增加了防砂裝置和紅外抑制措施,提高了生存能力;開(kāi)始采用全權(quán)限電子控制系統(tǒng),有利于減輕機(jī)重和減輕駕駛員的操縱工作負(fù)荷。
經(jīng)過(guò)六十多年的發(fā)展,我國(guó)已建立了相對(duì)完整的發(fā)動(dòng)機(jī)研制生產(chǎn)體系,具備了蝸噴、渦槳、渦扇、渦軸等發(fā)動(dòng)機(jī)的系列研制生產(chǎn)能力。
從具體類型來(lái)看,渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)已相對(duì)成熟、完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化;裝配在直升機(jī)上的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,僅少部分型號(hào)需要進(jìn)口;以WS-10為代表的小涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定,已大量裝配我國(guó)第三代戰(zhàn)斗機(jī)平臺(tái),僅有少量三代機(jī)仍使用進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī),用于四代機(jī)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)仍在研制中;用于運(yùn)輸機(jī)和轟炸機(jī)的大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)暫時(shí)缺少成熟型號(hào),仍然依賴進(jìn)口,屬于目前明顯的短板。
3.3 競(jìng)爭(zhēng)格局——整機(jī)航發(fā)集團(tuán)為主,中上游逐漸市場(chǎng)化
航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈主要由設(shè)計(jì)研發(fā)、加工制造、試驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)維修四大環(huán)節(jié)構(gòu)成。
同時(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工制造產(chǎn)業(yè)鏈可分為4個(gè)層次:發(fā)動(dòng)機(jī)主承包商、子系統(tǒng)供應(yīng)商、小部件及零組件供應(yīng)商、原材料供應(yīng)商。
發(fā)動(dòng)機(jī)主承包商負(fù)責(zé)為飛機(jī)提供完整的發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)力裝置,具有研制、生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的能力,負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、總裝、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)、銷售以及售后服務(wù);子系統(tǒng)供應(yīng)商具備發(fā)動(dòng)機(jī)大部件/組件和關(guān)鍵分系統(tǒng)的研發(fā)和制造能力,通過(guò)與主承包商建立風(fēng)險(xiǎn)合作關(guān)系,在關(guān)鍵分系統(tǒng)和部件設(shè)計(jì)方面具備核心競(jìng)爭(zhēng)力,這類供應(yīng)商生產(chǎn)大型復(fù)雜分系統(tǒng)和重要結(jié)構(gòu)件;我國(guó)目前已基本建立了完整的航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制和生產(chǎn)體系。
作為主戰(zhàn)裝備的核心,自主可控和國(guó)產(chǎn)替代是發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的必由之路。從國(guó)內(nèi)航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,上游原材料主要涉及鈦合金、高溫合金和復(fù)合材料等,以航發(fā)集團(tuán)下屬科研院所和企業(yè) 為主,新興民營(yíng)企業(yè)如寶鈦股份、西部超導(dǎo)、鋼研高納、撫順特鋼等均具備很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
零部件的機(jī)加環(huán)節(jié),英美等西方國(guó)家占據(jù)高端市場(chǎng),鍛造件方面以中航重機(jī)、三角防務(wù)等占 據(jù)主要市場(chǎng)份額,非單晶葉片以航發(fā)動(dòng)力為主,難度最大的單晶葉片環(huán)節(jié)仍以航材院等研究所為主。整機(jī)和動(dòng)力控制系統(tǒng)以中國(guó)航發(fā)集團(tuán)處于絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)地位。
四、行業(yè)策略
4.1 行業(yè)策略
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是決定航空武器裝備性能的根本,也是工作環(huán)境最極端苛刻的分系統(tǒng),其研制周期長(zhǎng)、研發(fā)投入大、涉及多學(xué)科集成并具有很強(qiáng)的軍民通用性。
目前,軍用小涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)已取得部分突破,新機(jī)型迫切需求新型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)定型;軍民用大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)暫時(shí)依賴進(jìn)口,國(guó)產(chǎn)新型號(hào)正在加速研制。
未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間,航空發(fā)動(dòng)機(jī)將充分受益于軍機(jī)加速列裝、實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練損耗和國(guó)產(chǎn)民機(jī)突破等多重利好驅(qū)動(dòng),從產(chǎn)業(yè)鏈維度看原材料、零部件、控制系統(tǒng)和整機(jī)的行業(yè)機(jī)會(huì)。
4.2 行業(yè)圖譜
航空發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)上市公司主要集中在產(chǎn)業(yè)鏈中上游,下游整機(jī)制造和控制系統(tǒng):航發(fā)動(dòng)力和航發(fā)控制;
上游原材料是發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ),也最能反映航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈的高景氣度,特別是高溫合金、鈦合金和復(fù)合材料等:撫順特鋼、鋼研高納、寶鈦股份、西部超導(dǎo)和華秦科技;
航發(fā)機(jī)加環(huán)節(jié)主要涉及鍛造、鑄造和鈑金,技術(shù)實(shí)力雄厚、業(yè)績(jī)確定性強(qiáng)的標(biāo)的,如三角防務(wù)、航宇科技等。
4.3 主要上市公司(2021年年報(bào),時(shí)間截至2022.8.4)
核心觀點(diǎn)
航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入壁壘高,核心機(jī)序列化研制模式鑄就長(zhǎng)坡厚血賽道。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是決定航空武器裝備性能的根本,也是工作環(huán)境最極端苛刻的分系統(tǒng),其研制周期長(zhǎng)、研發(fā)投入大、涉及多學(xué)科集成,是一個(gè)高門檻、極具技術(shù)壁壘、新手難以進(jìn)入的尖端技術(shù)領(lǐng)域。同時(shí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)也是工業(yè)部門目前附加值最高的高端制造業(yè),其基于核心機(jī)系列化的研制模式,不但可以軍民一體化應(yīng)用,而且產(chǎn)品紅利期長(zhǎng),是典型的長(zhǎng)坡厚雪賽道。
軍用飛機(jī)加速列裝帶動(dòng)批產(chǎn)型號(hào)放量、下游高性能需求驅(qū)動(dòng)航發(fā)代際升級(jí)、實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練加速維修換發(fā)等多因素驅(qū)動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展?!笆奈濉币詠?lái),我國(guó)軍用飛機(jī)型號(hào)升級(jí)和新機(jī)型加速列裝對(duì)新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)提出了新需求,軍用航發(fā)產(chǎn)品線愈發(fā)豐富,眾多產(chǎn)品將陸續(xù)定型批產(chǎn),隨著國(guó)產(chǎn)軍用航發(fā)技術(shù)逐漸成熟,國(guó)產(chǎn)化率同步提升。同時(shí),鑒于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的耗材屬性,隨著實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練漸成常態(tài),軍用航發(fā)損耗加速,驅(qū)動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修和換發(fā)需求。
航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)格局穩(wěn)定,整機(jī)航發(fā)集團(tuán)為主,中上游逐漸市場(chǎng)化。目前,軍用小涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)已取得部分突破,新機(jī)型迫切需求新型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)定型;軍民用大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)暫時(shí)依賴進(jìn)口,國(guó)產(chǎn)新型號(hào)正在加速研制。從國(guó)內(nèi)航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,整機(jī)和動(dòng)力控制系統(tǒng)以中國(guó)航發(fā)集團(tuán)處于絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)地位,上游原材料及零部件以航發(fā)集團(tuán)下屬科研院所和企業(yè)以及其他國(guó)資上市企業(yè)為主,但隨著軍民融合加速,新興民營(yíng)企業(yè)滲透率不斷提升。
行業(yè)重點(diǎn)公司:航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)龍頭企業(yè);鑒于航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的高門檻和高技術(shù)壁壘以及較為穩(wěn)定的競(jìng)爭(zhēng)格局特性,總裝和分系統(tǒng)領(lǐng)域的航發(fā)動(dòng)力和航發(fā)控制,零部件領(lǐng)域的三角防務(wù)、航發(fā)科技、航宇科技、航亞科技、派克新材等,原材料領(lǐng)域的撫順特鋼、鋼研高納、圖南股份、西部超導(dǎo)等。
風(fēng)險(xiǎn)提示
局部疫情反復(fù)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈造成影響
下游需求不及預(yù)期
技術(shù)研發(fā)不及預(yù)期
匯率波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)出口造成影響
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