航空发动机：飞机心脏，国之重器.pdf

1 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 航空发动机 ： 飞机心脏， 国之重器 航空发动机 ： 飞机的心脏，国家安全 的 战略保障 。 航空发动机行业的发展水平是一个国家工业基础、科技水平和综合国力的集中体现，也是国家安全和大国地位的重要战略保障。航空发动机 具 有研制周期长，技术难度大，耗费资金多等特点 ， 当今世界能够独立研制航空发动机并形成产业规模的也仅仅只有中 、 美 、 俄 、 英 、 法等 五 国，其中军用航空发动机被美、俄、英主导 。 中国军用航空发动机： 测仿 起步实现 自研 ，自主可控是大势所趋 。我国航空发动机经历了“维护使用 -测绘仿制 -型号研制 -开展预研”的反过程 ，当前 已建立 起 了相对完整的发动机研制生产体系，具备了涡喷、涡扇、涡轴 、涡桨 等类发动机的系列研制生产能力 ， 国产发动机 已 装配歼击机、 运输机 、轰炸机等 多种机型。 当前我国军机发动机国产化比例已大大提高，但新型号发动机，尤其是四代发动机用的小涵道比涡扇发动机和大型运输机、轰炸机用的大涵道比涡扇发动机，技术较为落后，存在明显短板。随着军机换装列装提速，再叠加发动机国产化比例不断提高，我国军用发动机行业将迎来快速发展时期。 航发集团成立带动产业发展，“两机”专项带来政策红利 。 航发 集团成立，飞发分离体系正式确立，航空发动机国产化高度可期 ； 两机专项的推出必定会给两机行业带来巨大的政策红利，将从根本上解决长期困扰我国航空发动机与燃气轮机产业的投入不足问题，在政策和资金的有利支持下，将推动我国航空发动机与燃气轮机技术赶超世界先进水平，实现历史性飞跃，我国航空发动机和燃气轮机产业将加速发展，并有望在未来打破巨头垄断进入国际市场。 航空装备 尤其新型战机换装列装带来对发动机的巨大需求。 发动机是核心分系统 ， 军用航空发动机的发展和军机发展相辅相成，而军机发展依赖于航空兵部队（包括空军航空兵、陆军航空兵、海军航空兵等，空军为主力）建设。 目前我国军机尤其是战斗机数量和结构与美国有较大差距，与战略空军建设目标还有较大的差距， 预计随着国防预算的倾斜以及战略空军建设的要求，我国航空装备尤其战机换装列装有望加速，带来对航空发动机的巨大需求。 我国军用航空发动机市场 ： 未来十年 年均 420 亿元 。 全球军用航空飞机发动机市场将从 2018 年的 162 亿 美 元增加到 2028 年的 250.5 亿1.1.1.1 Table_Title 2020 年 08 月 09 日 国防军工 Table_BaseI nfo 行业深度分析 证券研究报告 投资 评级 领先大市 -A 维持 评级 Table_Char t 行业表现 资料来源： Wind资讯 % 1M 3M 12M 相对收益 4.57 -5.53 -27.13 绝对收益 1.82 13.25 2.44 冯福章 分析师 SAC 执业证书编号： S1450517040002 fengfzessence 相关报告 -3%9%21%33%45%57%69%2019-08 2019-12 2020-04国防军工 沪深 300 2 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 美元 ； 预计未来十年，我国军用发动机平均每年购臵经费 280 亿，维修费 140 亿，合计 420 亿；按各部分拆分费用，平均每年叶片 161 亿、零部件 182 亿、动力控制系统 49 亿。 投资 建议 ： 我们认为， 航空 发动机 具有极其重要的战略地位， 国产化势在必行 ，当前军用航空发动机投资主要围绕两条主线： 具有垄断地位的国家队主机厂： 我国军用航空发动机生产由航发集团主导，当前量产的发动机型号较少，新型号 一旦 定型量产， 具备垄断地位和稀缺性的 主机厂将显著受益； 材料、叶片等领域 寻求 突破的民营企业： 近年来许多民营企业投身于 航空发动机 产业， 关键技术一旦突破，将极大促进行业发展，同时也为自身打开巨大的发展空间。 相关上市公司： 航发动力、航发科技、 航发控制、华伍股份、 炼石航空 、 应流股份、 海特高新 、火炬电子 。 风险提示： 宏观经济表现低迷，军工行业也很难独善其身；相关支持资金未按时按量下拨；军工集团发展战略调整、上市公司定位发生变化；技术与产品研制进程的不确定性。 行业深度分析 /国防军工 3 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 内容目录 一、航空发动机：飞机心脏，工业之花 . 7 1. 航空发动机分类 . 7 2. 航空发动机发展历程 . 8 2.1. 活塞式发动机：低速、通用飞机仍在应 用 . 8 2.2. 涡喷发动机：已逐步被涡扇发动机取代 . 8 2.3. 涡扇发动机：军民用飞机主要动力 . 9 2.4. 涡桨发动机：应用于中小型运输机和通用飞机 . 10 2.5. 涡轴发 动机：直升机唯一动力 .11 2.6. 桨扇发动机：目前仅有一款成功机型 . 12 3. 航空发动机产业特点 . 12 3.1. 基于核心机衍生发展 . 12 3.2. 高温高压高转速，考验现代工业技术极限 . 14 3.3. 高投入长周 期，伴随巨大经营风险 . 14 3.4. 壁垒门槛高，经济回报高 . 15 3.5. 军民通用性强 . 15 二、产业格局：美俄英寡头垄断，中国从测仿到自研 . 17 1. 航空发动机产业 格局 . 17 1.1. 全球寡头垄断 . 17 1.2. 军民协调发展 . 17 1.3. 主承包商 -供应商发展模式 . 18 2. 军用航空发动机市场寡头垄断，美俄占比超八成 . 18 2.1. 军用航 空发动机：美俄英占九成 . 18 2.2. 美国：以引进起家，通过 ”调控 ”式竞争推动发展 . 22 2.3. 俄罗斯：整合重组发动机企业形成竞争力 . 22 3. 国产军用航空发动机的自主之路 . 24 3.1. 国产军用航空发动机发展 历程 . 24 3.2. 航发集团：军用航空发动机制造国家队 . 26 3.3. 民营企业：积极投身航空发动机领域，以零部件配套为主 . 27 3.4. 中国航空发动机与燃气轮机两机专项 . 27 三、军用航空发动机产业链 . 29 1. 整机 . 31 2. 原材料 . 31 2.1. 高温合金：先进发动机的基石 . 32 2.2. 钛合金：低密度、高 强度 . 33 2.3. 陶瓷基复合材料：制造高推重比航空发动机的理想材料 . 34 3. 零部件 . 36 4. 叶片 . 37 4.1. 民用涡扇发动机风扇叶片 . 38 4.2. 军用涡扇发动机风扇叶片和压气机低压级叶片 . 38 4.3. 压气机高压级叶片 . 38 4.4. 涡轮叶片 . 39 5. 动力控制系统 . 40 四、军用航空发动机价值拆分和市场空间 . 41 行业深度分析 /国防军工 4 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 1. 军用航空发动机价值拆分 . 41 1.1. 按生命周期拆分 . 41 1.2. 按部件价值拆分 . 43 2. 军用航空发动机价值拆分和市场空间测算 . 44 2.1. 全球军用航空发动机市场 . 44 2.2. 中国军用航空发动机市场 . 44 五、投资机会分析 . 47 1. 主机厂：国产化进程加速，受益于自研型号放量 . 47 2. 民营企业：材料、叶片等领域寻求突破 . 47 六、风险提示 . 47 七、重点个股 . 48 1. 航发动力：我国发动机制造龙头企业 . 48 2. 航发科技：外贸业务稳步增长，内贸需求逐步增强 . 49 3. 航发控制：国内军用发动机控制系统主要配套企业 . 50 4. 华伍股份： 被忽略的航空制造优质公司，成飞、成发的核心配套商 . 50 5. 炼石航空：收购 Gardner，战略布局航空制造全产业链 . 52 6. 应流股份： “两机 ”叶片有望量产，铸造龙头终成航空核电精兵 . 53 7. 海特高新：航空产业加速布局，半导体与高端装备制造不断突破 . 54 8. 火炬电子：军用 MLCC 龙头，布局特种陶瓷材料开启新成长 . 56 图表目录 图 1：航空发动机分类及用途 . 7 图 2：活塞发动机工作原理 . 8 图 3： PW “巨黄蜂 ”星型气缸活塞发动机 . 8 图 4：涡喷发动机工作原理 . 9 图 5： R&R/SNECMA Olympus 593 涡喷发动机图 . 9 图 6：涡扇发动机工作原理 . 9 图 7： PW F119 军用涡扇发动机试车图 . 9 图 8：涡桨发动机工作原理 .11 图 9： PWC PT6A 涡桨发动机 .11 图 10：涡轴发动机工作原理 .11 图 11： PWC T700 涡轴发动机 .11 图 12：航空发动机研制流程 . 12 图 13：典型核心机系列化派生发展 . 13 图 14： IHPIET 计划的组织结构 . 14 图 15：美国 GE VAATE 计划中的 ADVENT 发动机验证机 . 14 图 16：典型发动机研制经费（亿美元） . 15 图 17：典型发动机研制周期（ 月） . 15 图 18：单位重量创造的价值对比 . 15 图 19：配装 CF6-80C2 的波音 767 民用客机 . 16 图 20：配装 CF6-80C2 的 C-5 大型军用运输机 . 16 图 21：航空发动机产业格局 . 17 图 22： GE 和 R&R 航空发动机业务营收（ 亿美元） . 18 图 23： GE、 R&R 和 PW 军用航空发动机营收（亿美元） . 18 行业深度分析 /国防军工 5 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 24： R&R 公司外购与自行生产选择矩阵 . 18 图 25：全球军用飞机装备量前十名发动机产地 . 21 图 26：战斗机装备数量前十名发动机厂商 . 21 图 27：运输机装备数量前十名 发动机厂商 . 21 图 28：直升机装备数量前十名发动机厂商 . 21 图 29：战斗机、运输机、直升机装备数量前十名发动机厂商 . 22 图 30：军用航空发动机数量机型占比 . 22 图 31：中、美、俄战斗机发动机发 展对比 . 24 图 32：中国军用航空发动机发展历程 . 25 图 33：航发集团股权结构 . 26 图 34：军用航空发动机产业链 . 29 图 35：航空发动机材料构成 . 32 图 36：航空发动机中高温合金应用部位（红 色部分代表高温合金） . 32 图 37： GE 公司 F110 发动机结构 . 37 图 38： GE90 涡扇发动机树脂基复合材料风扇叶片 . 38 图 39： R&R RB211 涡扇发动机钛合金空心叶片 . 38 图 40：涡轮叶片气膜冷却结构发展历程 . 39 图 41：涡轮叶片表面喷覆陶瓷涂层 . 39 图 42：典型民用飞机成本构成 . 41 图 43：典型战斗机成本构成 . 41 图 44：航空发动机研制阶段费用按成本构成拆分 . 42 图 45：航空发动机研发阶段费用按研制流程拆分 . 42 图 46：航空发动机制造成本拆分 . 42 图 47：航空发动机维护成本构成 . 43 图 48：航空发动机大修和零部件修理价值拆分 _1 . 43 图 49：航空发动机大 修和零部件修理价值拆分 _2 . 43 图 50：世界主要国家军用飞机数量 . 45 图 51： 中美俄军机数量及比例 . 45 图 52：公司 2012-2019 年归母净利润及增速 . 48 图 53：公司 2012-2019 年净利润及增速 . 48 图 56：公司 2012-2019 年营收及增速 . 49 图 57：公司 2012-2019 年归母净利润及增速 . 49 图 54：公司 2012-2019 年营收及增速 . 50 图 55：公司 2012-2019 年归母净利润及增速 . 50 图 66：公司 2012-2019 年营收及增速 . 51 图 67：公司 2012-2019 年营收及增速 . 51 图 58：公司 2012-2019 年营收及增速 .