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敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 D ON GX IN G S E C U R IT IES行业研究 东兴证券股份有限公司证券研究报告 飞机碳纤维产业链分析 2019 年 02 月 27 日 看好 /维持 国防军工 专题 报告 投资摘要： 碳纤维具有较高技术壁垒，美日技术领先，我国已开始战略布局。 碳纤维是轻质高强的航空航天材料 ，其 加工流程复杂，工艺难度高，具有很高的技术壁垒。目前，世界碳纤维技术主要掌握在日本公司手中，其生产的碳纤维无论质量还是数量均处于世界领先地位。近年来，我国 已经意识到 碳纤维及复材 的重要性，开始 进行战略布局，大力推动碳纤维材料研发 。 我国碳纤维产业保持稳定增长，但实现产业化的企业仍然稀缺。 目前我国碳纤维产业正处于产业整合阶段 ， 产能 2006 年至 2009 年增速较快，在经历 2010年增速触底后， 2011 年至今，我国碳纤维产能始终保持稳定增长。 但目前我国 碳纤维行业内还存在各种问题，实现产业化的企业仍然比较稀缺。 碳纤维复材在飞机上用量逐年增加， 我国飞机产业链碳纤维需 求空间巨大 。 碳纤维复合材料应用于飞机结构材料可相应减重 20%-30%， 还可以带来结构和性能的改善 , 以及运营成本下降的综合效益 。因此，复合材料在军民用飞机上的用量正逐年增加。 飞机产业对碳纤维的需求增量主要来自两大因素：一是碳纤维复合材料在飞机结构材料中的应用比例不断提高，二是飞机订单的增长。我们 预计 ， 未来 10年我国新增军机的碳纤维需求量约为 3345 吨 ， C919对碳纤维需求量超过 7000 吨 。 光威复材是我国 A 股市场碳纤维第一股，产业链布局完善。 光威复材是我国第一家实现碳纤维工程化的企业，逐步形成 了 从原丝到碳纤维制品的全产业链布局， 公司 碳纤维生产技术先进， T800 级高强中模碳纤维 打破国外封锁，现已开始在部分直升机型号上开展小规模应用 。 公司 2 月 22 日发布 2018 年业绩快报，初步核算 2018 年实现营收 13.64 亿元，同比增长 44.%；实现归母净利润 3.77 亿元，同比增长 59%。 中航高科是航空复合材料龙头企业，中航工业旗下复材供应商。 子公司中航复材是中航工业集团旗下唯一专门从事复材研发生产的企业，主要向西飞、成飞、沈飞等整机厂供应复合材料。 公司 2018 年业绩预告显示，预计实现归母净利润 3.09 亿元，同比增 长约 270%。 推荐标的 ： 光威复材 、中航高科 风险提示 ： 碳纤维产业化进程不及预期，航空 产品应用碳纤维复材比例提升进度不及预期 ，飞机订单不及预期 。 行业重点公司盈利预测与评级 简称 EPS(元 ) PE PB 评级 17A 18E 19E 17A 18E 19E 光威复材 0.77 1.02 1.24 59.45 44.87 36.89 5.73 强烈推荐 中航高科 0.06 0.22 0.25 133.3 35.95 31.57 3.32 强烈推荐 资料来源：公司财报、东兴证券研究所 陆洲 010-66554142 luzhoudxzq 执业证书编号 : S1480517080001 王习 010-66554034 Wangxidxzq 执业证书编号 : S1480518010001 研究助理： 张卓琦 010-66554018 zhangzq_y jsdxzq 执业证书编号 : S1480117080010 行业基本资料 占比 % 股票家数 50 1.48% 重点公司家数 - - 行业市值 8471.13 亿元 1.35% 流通市值 7241.36 亿元 1.64% 行业平均市盈率 83.96 / 市场平均市盈率 20.59 / 行业指数走势图 资料来源： 贝格数据， 东兴证券研究所 相关研究报告 1、国防军工行业周报（ 20170924）：军民融合系列政策出台 看好高成长性民参军企业 2017-09-26 2、国防军工行业周报（ 20170917）：关注半岛局势走向 建议底部超配军工 2017-09-19 3、国防军工行业周报（ 20170903）：朝核问题烽烟再起，关注板块阶段性表现机会 2017-09-07 4、国防军工行业事件点评：关注军用无人机行业投资机会 2017-09-04 -20.1%-0.1%19.9%10/10 12/10 2/10 4/10 6/10 8/10国防军工 沪深 300 P2 东兴证券专题报告 国防军工 行业： 飞机碳纤维产业链分析 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES目 录 1. 碳纤维是轻质高强的航空航天材料 . 4 1.1 碳纤维是典型高壁垒行业 . 4 1.2 需求增长迅速，航空航天为主要应用领域 . 6 1.3 美日技术领先，垄断全球 . 7 2. 碳纤维复合材料带来产业链变革 . 8 2.1 民用飞机 CFRP 比例不断提升 . 9 2.2 CFRP 广泛作为军机结构材料 .12 2.3 我国飞机产业链碳纤维需求空间巨大 .14 3. 我国飞机碳纤维产业正处在爬坡阶段 .16 3.1 我国碳纤维产业取得长足进步 .16 3.2 实现碳纤维产业化的企业仍然稀缺 .18 4. 推荐标的 .21 4.1 光威复材（ 300699）：高强军用碳纤维一枝独秀，民品放量业绩兑现 .21 4.2 中航高科（ 600862）：航空复材龙头企业，复材业务收入稳定增长 .21 5. 风险提示 .22 东兴证券专题报告 国防军工 行业： 飞机碳纤维产业链分析 P3 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES表格目录 表 1：碳纤维按照原丝的分类 . 4 表 2：我国碳纤维产业重要政策一览 . 6 表 3:碳纤维复合材料分类及其特点 . 8 表 4:几种军用飞机 CFRP 应用情况 .12 表 5: 未来 10 年我国新增军机碳纤维需求量预测 .15 表 6：国内碳纤维生产线类型 .18 表 7：不同工业领域需求的碳纤维品种、价格和需求量 .19 插图目录 图 1：碳纤维材料的特点 . 4 图 2：碳纤维分类 . 5 图 3：碳纤维加工流程 . 5 图 4：各种飞行器减重的经济效益数据分析表 . 7 图 5: 全球小丝束碳纤维市场份额 . 7 图 6: 全球大丝束碳纤维市场份额 . 7 图 7：国外民用飞机复合材料结构应用历程 . 9 图 8：波音 787 直径 5.8 米整体成型 CFRP 框段 . 9 图 9： C919 尾翼主盒段和后 机身前段使用了先进的第三代中模高强碳纤维复合材料 .10 图 10：碳纤维复合材料优势 . 11 图 11：直 20大量采用碳纤维减重 .13 图 12：歼 20机身机翼、垂尾鸭翼采用大量碳纤维 .13 图 13：碳纤维需求空间巨大 .14 图 14: 美中两国军机数量对比（架） .15 图 15: 2017 年全球碳纤维理论产能分 布 .16 图 16: 2017 年中国碳纤维理论产能及销售量 .17 图 17: 中复神鹰的碳纤维生产线 .17 图 19:光威复材 营业收入及增速（单位：亿元） .21 图 20:光威复材 净利润及增 速（单位：亿元） .21 图 21:中航高科 营业收入及增速（单位：亿元） .22 图 22:中航高科 净利润及增速（单位：亿元） .22 P4 东兴证券专题报告 国防军工 行业： 飞机碳纤维产业链分析 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES1. 碳纤维是轻质高强的航空航天材料 1.1 碳纤维是典型高壁垒行业 碳纤维是由有机纤维（粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等）在 1000 以上的高温环境下裂解碳化形成的一种含碳量高于 90%的无机纤维 。 根据原丝种类，碳纤维主要可分为 聚丙烯腈（ PAN）基碳 纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。其中， 聚丙烯腈（ PAN）基碳纤维占据主 流地位，产量占碳纤维总量的90%以上 ，粘胶基碳纤维还不足 1%，沥青基碳纤维约占 8%。 表 1： 碳纤维按照原丝的分类 分类 优势 劣势 应用现状 聚丙烯腈（ PAN）基 成品品质优异，工艺较简单，产品力学性能优良 - 已经成为碳纤维主流 沥青基 原料来源丰富，碳化收率高 原料调制复杂，产品性能较低 目前规模较小 粘胶基 高耐温性 碳化收率低，技术难度大，设备复杂，成本高 主要用于耐烧蚀材料及隔热材料 资料来源： 中国知网 、 东兴证券研究所 碳纤维 材料 具有高强度、低密度等优质特性 。 碳纤维 具有低密度、高强度、耐高温、高化学稳定性、抗疲劳、耐摩擦等优异的基本物理及化学性能，并有高振动衰减性，良好的导电导热性能、电磁屏蔽性能以及较低的热膨胀系数等特性。 图 1： 碳纤维 材料的 特点 资料来源： 中国知网、 东兴证券研究所 东兴证券专题报告 国防军工 行业： 飞机碳纤维产业链分析 P5 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES碳纤维材料 除按照原丝进行分类外，还可以按照制造方法分为碳纤维（ 800-1600C）、石墨纤维（ 2000-3000C）、氧化纤维（预氧丝 200-300C）、活性碳纤维、气相生长碳纤维 。按照力学性能分为高强型、高强中型、高模型和高强高模型四类。按照丝束大小，把 48K 及以 下的 碳纤维称为 小 丝束碳纤维 （宇航级）， 48K 以上的成为大丝束碳纤维（工业级） ，其中 K 数是指不加捻的连续丝束中所含单丝的数量 。 图 2：碳纤维分类 资料来源： 中国知网、 东兴证券研究所 碳纤维及复材加工流程复杂，工艺难度高，具有很高的技术壁垒 。 完整的碳纤维产业链包括从原油到获得丙烯，再聚合成聚丙烯晴，经过结丝、氧化、碳化后得到碳纤维，与树脂、陶瓷等材料结合，形成碳纤维复合材料，最后由各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。 根据基体材料的不同，碳纤维复合材料有树脂基、碳基、陶瓷基、金属基等多种形式， 其中，树脂基复合材料是使用最广泛的碳纤维复合材料。 制作碳纤维的产品需要高温固化、真空导入、热压罐等生产工艺， 全过程流程长 ，精度要求高，需要开发高精度模具，研制成本非常高。 图 3：碳纤维加工流程 P6 东兴证券专题报告 国防军工 行业： 飞机碳纤维产业链分析 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES资料来源： 中国知网、 东兴证券研究所 1.2 需求增长迅速，航空航天 为 主要应用领域 我国积极鼓励支持碳纤维产业发展 。 2015年 5月，国务院正式 发布中国制造 2025，把新材料作为重点领域之 一进行大力推动和发展，其中高性能结构材料、先进复合材料是新材料领域的发展重点。 2015 年 10 月，工信部正式公布了中国制造 2025重点领 域技术路线图，将“高性能纤维及其复合材料”作为关键战略材料， 2020 年的目标为 “国产碳纤 维复合材料满足大飞机等重要装备的技术要求”。 2016 年 11 月，国务院印发 “十三五 ”国家 战略性新兴产业发展规划，明确指出加强新材料产业上下游协作配套，在碳纤维复合材料等领域开展协同应用试点示范，搭建协同应用平台。2017 年 1 月，工信部、发改委、科技部、财政部联 合制定新材料产业发展指南，提出到 2020 年， “在碳纤维复合材料、高品质特殊钢、先进轻合金材料等领域实现70 种以上重点新材料产业化及 应用，建成与我国新材料产业发展水平相匹配的工艺装备保障体系。” 表 2： 我国碳纤维产业重要政策一览 发布时间 发布机构 政策文件 具体要点 2017.01 工信部等部委 新材料产业发展指南 在碳纤维复合材料、高品质特殊钢、先进轻合金材料等领域实现 70 种以上重点新材料产业化及应用，建成与我国新材料产业发展水平相匹配的工艺装备保障体系 2016.11 国务院 “十三五”国家战略性新兴产业发展规划 明确指出加强新材料产业上下游协作配套，在碳纤维复合材料等领域开展协同应用试点示范，搭建协同应用平台 2015.10 工信部 中国制造 2025 重点领域技术路线图 将“高性能纤维及其复合材料”作为关键战略材料， 2020 年的目标为 “国产碳纤维复合材料满足大飞机等重要装备的技术要求 ” 2015.05 国务院 中国制造 2025 将碳纤维列为 关键战略材料 之一，要求到 2020 年国产碳纤维复合材料要满足大飞机技术要求，国产碳纤维用量要达到 4000 吨以上； 到 2025年高性能碳纤维东兴证券专题报告 国防军工 行业： 飞机碳纤维产业链分析 P7 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES基本实现自主保障 2013.10 工信部 加快推进碳纤维行业发展行动计划 经过三年，初步建立碳纤维及其复合材料产业体系，碳纤维的工业应用市场初具规模；聚丙烯腈（ PAN）原丝、高强型碳纤维的产品质量接近国际先进水平，高强型碳纤维单线产能产量达到千吨级并配套原丝产业化制备 ；到 2020 年，我国碳纤维技术创新、产业化能力和综合竞争能力达到国际水平 2012.07 国务院 “十二五”国家战略性新兴产业发展规划 加快发展高性能纤维并提高规模化制备水平， 重点围绕聚丙烯腈基碳纤维及其配套原丝 开展技术提升， 着力实现千吨级装备稳定运转 ，积极开展高强、高模等系列碳纤维开发和产业化 2012.01 工信部 新材料产业“十二五”发展规划 加强高强、高强中模、高模和高强高模系列品种攻关， 实现千吨级装置稳定运转 ，提高产业化水平，扩大产品应用范围。到 2015 年，碳纤维产能达到 1.2万吨 ，基本满足航空航天、风力发电、运输装备等需求 。 资料来源： 国务院，工信部， 东兴证券研究所 图 4：各种飞行器减重的经济效益数据分析表 资料来源： 公开资料、 东兴证券研究所 1.3 美 日技术 领先，垄断全球 技术先进国家在碳纤维技术发展初期已经意识到该材料的重要性，纷纷进行战略布局，大力推动碳纤维材料研发。 目前碳纤维主要生产国家包括日本、美国、欧洲和韩国等国家。 目前，世界碳纤维技术主要掌握在日本公司手中，其生产的碳纤维无论质量还是数量均处于世界领先地位。 日本是全球最大的碳纤维生产国，日本的东丽公司、东邦 公司和三菱丽阳 公司 拥有全球丙烯腈 基碳纤维 （小丝束）近 50%市场份额 ，其中日本东丽公司是世界上高性能碳纤维研制的“领头羊” 。 图 5: 全球小丝束碳纤维市场份额 图 6: 全球大 丝束碳纤维市场份额 P8 东兴证券专题报告 国防军工 行业： 飞机碳纤维产业链分析 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES资料来源： 招股说明书 ，东兴证券研究所 资料来源： 招股说明书 ，东兴证券研究所 2. 碳纤维复合材料带来产业链变革 碳纤维复合材料与铝合金、钛合金、合金钢并称为飞机机体的四大先进结构材料， 在小型商务飞机和直升飞机上的使用量 达到 70 80，在军用飞机上占 30 40，在大型客机上占 15 50。 碳纤维复合材料以 CFRP 为主。 碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，与其它材料具有很高的相容性，兼备纺织纤维的柔软可加工性，并且容易复合，具有很大的设计自由度。目前碳纤维复合材料以树脂基复合材料（ CFRP）为主，占全部碳纤维复合材料市场份额的 90%以上。 CFRP 具有质量轻等 一系列突出的性能，在对重量、刚度、疲劳特性等有严格要求的领域以及要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都具有很大优势。 表 3:碳纤维复合材料分类及其特点 分类 子分类 特点 应用领域 树脂基复合材料（ CFRP） 热固性树脂（ TS） 强度、刚度高；酚醛树脂基耐热性好 宇宙飞行器外表面防热层及火箭喷嘴（酚醛树脂基）、航空航天机构材料（环氧树脂基）、钓鱼竿、建筑补强等 热塑性树脂（ TP） 耐湿热、强韧，优良的成型加工性 碳 /碳复合材料（ C/C） 由碳纤维及其制品（碳布等）增强的复合材料 低密度、耐烧蚀、抗热震、高导热、低膨胀、摩擦磨损性能优异 导弹弹头、固体火箭发动机喷管、航天飞机、飞机刹车盘、人工骨骼都等 金属基复合材料（ CFRM） 锕、铝、镍、铜 高比强度、高比模量、优异的疲劳强度 宇航结构材料、汽车、铁道、机械等 陶瓷基复合材料（ CFRC） - 改善任性、提高机械冲击 /热冲击性 发动机高温部件等 橡胶基复合材料（ CFRR） - 改善热疲劳性、提高使用寿命 管材、耐磨衬轮、特殊密封件等 资料来源： 公司公告、 东兴证券研究所 东兴证券专题报告 国防军工 行业： 飞机碳纤维产业链分析 P9 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES2.1 民用飞机 CFRP 比例 不断提升 碳纤维复合材料在军民用飞机上的用量逐年增加。 由于碳纤维复合材料 具有 低密度、高比强度、高比模量 、可设计性强、 等优点 , 在飞机上采用先进复合材料可以大幅度减轻机体结构质量、改善气动弹性 , 提高飞机的综合性能 , 大批量飞机零部件相继采用碳纤维复合材料，并且采用复合材料的面积、部位和重量也日趋增加 。 将碳纤维复合材料应用于飞机结构中可相应减重 20%-30%，这是其他先进技术很难达到的效果，而且还可以带来结构和性能的改善 , 以及运营成本下降的综合效益 。因此，复合材料在军民用飞机上的用量正逐年增加。 但由于民机对安全性、可靠性、经济型的要求高于军机，因此在应用上更加保守和延后。 图 7：国外民用飞机复合材料结构应用历程 资料来源： 中国知网、 东兴证券研究所 由次承力构件向主承力构件过渡，碳纤维复合材料在客机上的应用比例逐步提升。20 世纪 80 年代开始，碳纤维复合材料开始应用在客机上的非承力构件，在早期的A310、 B757 和 B767 上，碳纤维复合材料的占比仅为 5%-6%，随着技术的不断进步，碳纤维复合材料逐渐作为次承力构件和主承力构件应用在客机上，其质量占比也开始逐步提升，到 A380 时，复合材料占比达到 23%，具体应用在客机主承力结构部件如主翼、尾翼、机体、中央翼盒、压力隔壁等，次承力结构部件如辅助翼、方向舵及客机内饰材料等，开创了先进复合材料在大型客机上大规模应用的先河。而最新的 B787 和 A350，复合材料的用量达到了 50%以上，有更多部件使用碳纤维，例如机头、尾翼、机翼蒙皮等，使用量大大提升。 图 8：波音 787 直径 5.8 米整体成型 CFRP 框段 P10 东兴证券专题报告 国防军工 行业： 飞机碳纤维产业链分析 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES资料来源： 公开资料整理、 东兴证券研究所 就国内民用客机产业而言， 在 2017 年首飞的 C919 大客机上 , 使用的复合材料占到飞机结构重量的 12%， 其应用范围涵盖方向舵等次承力结构和飞机平尾等主承力结构，主要包括雷达罩、机翼前后缘、活动翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、后机身、尾翼等部件 ， 其中尾翼主盒段和后机身前段使用了先进的第三代中模高强碳纤维复合材料，主承力结构、高温区、增压区使用复合材料在国内民用飞机研制中也属首次。 2018年 珠海航展上 亮相的 中俄合作研制的 280 座远程宽体客机 CR929 复合材料使用比例有望超过 50%。 图 9： C919 尾翼主盒段和后机身前段使用了先进的第三代中模高强碳纤维复合材料