世界航空涡轮发动机：从细分市场看产业格局.pdf

1 2019 年 4 月 3 日 股市有风险 入市须谨慎 中航证券金融研究所发布 证券研究报告 请务必阅读正文后的免责条款部分 联系地址：深圳市深南大道 3024号航空大厦 29楼 公司网址： avicsec 联 系电话： 0755-83692635 传真： 0755-83688539 中航证券金融研究所 分析师： 李欣 证券执业证书号： S0640515070001 研究助理 ： 董俊业 证券执业证书号： S0640118010019 邮箱： dongjyavicsec 行业分类：军工 世界航空涡轮发动机： 从细分市场看产业格局 重点公司 ： 航发动力（ 600893.SH） 航发控制（ 000738.SZ） 相关报告： 中航证券军工行业深度报告 世界航空涡轮发动机：从产品衍变看行业发展 2019-02-14 上证指数 3216.30 沪深 300 4022.16 创业板指 1768.18 近一年 军工 与沪深 300 指数走势对比图 资料来源： wind，中航证券金融研究所 行业观点： 由于高技术、高投入、长周期、高风险等特点， 航空发动机 的研制及制造行业拥有极高的 门槛 。 全球范围内 ， 航空发动机 市场 经过 近百年的发展 已经 呈现出典型、明显的寡头垄断格局 。 全球民用市场 被寡头 垄断 以大推力商用航空发动机为例，目前主要是美国 和 英国 的 企业占据垄断地位， 包括 美国通用电气、普拉特惠特尼 、 英国罗尔斯罗伊斯以及由它们主导 或合资 组建的 CFM 国际 与 IAE 国际航空发动机公司 ，占据着 约 97%全球商用航空发动机市场。 各国 军用 航发技术差距 显著 军用航空发动机也主要集中在美国、加拿大、俄罗斯、英国、法国、乌克兰和中国 七 个国家 。其中， 加拿大普惠公司在军用航空发动 机方面的能力尤为突出 ，其 F135 系列 产品是全球唯一成熟的 第五代军用发动机 ，未来市场广阔。 国内需求旺盛 ， 静待 航发 突破 我国 军用和民用航空发动机需求 旺盛 ， “两机专项”资金向全产业投放极大地促进 着航发 产业发展 ，并且已经取得了较大的进步。中国航空发动机集团 是我国唯一有能力研发 和 生产 军、民用航 发的平台，随着技术的逐步突破，其下属上市公司业绩稳定 增长， 未来 广阔市场空间。 风险提示 ： 军、民用航空发动机项目研制缓慢，低于产业发展 预期。 2 中航证券金融研究所发布 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责声明部分 中航军工 航空策 之 航空涡轮发动机产业（二） 世界航空涡轮发动机： 从 细分 市场 看 产业 格局 内 容 目 录 一、全球航空发动机产业概况 . 4 二、重要航空发动机制造企业 . 7 三、民用航空发动机市场 . 9 四、军用航空发动机市场 . 13 五、无人机航空发动机市场 . 19 六、航发集团下属上市公司 . 20 图 表 目 录 图表 1 全球主要航空发动机制造企业及地域分布 . 4 图表 2 重要航空发动机制造企业基本情况 . 5 图表 3 2018 年民用涡扇发动机市场格局 . 5 图表 4 2012-2018 年 GE/RR/PW 营业收入及研发投入 . 6 图表 5 2012-2018 年全球三大航空发动机集团总营业收入及研发投入数据 . 6 图表 6 近三 年商用涡扇发动机重大历史事件， . 8 图表 7 主要商用涡扇发动机推力及首次测试年份 . 9 图表 8 商用航空发动力市场结构 . 10 图表 9 各类型发动机市场概况 . 11 图表 10 2018-2037 年全球各类客机交付量和飞机市场价值 . 11 图表 11 近十年首次试车的商用航空发动机及适用机型概况 . 12 图表 12 全球发 动机订单情况及市场结构 . 12 图表 13 未来即将入市的新型号飞机及其配套发动机 . 13 图表 14 全球军用飞机（包括直升机）概况及地域分布 . 13 图表 15 全球现役军用战机、运输机及直升机规模最多的十款机型及其动力系统 . 14 图表 16 经典军用航空发动机发展历程 . 15 图表 17 俄罗斯军机及其配套发动机系统 . 16 3 中航证券金融研究所发布 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责声明部分 中航军工 航空策 之 航空涡轮发动机产业（二） 图表 18 俄罗斯现役军机动力系统 . 17 图表 19 第一代至第五代航空发动机推重比对比 . 17 图表 20 美国未来空军战机组成 . 18 图表 21 世 界先进战机及动力系统概况 . 18 图表 22 美军部分无人机性能及动力系统情况 . 19 图表 23 全球现役第五代战机及动力系统 . 19 图表 24：公司年报营业收 入及增速 . 20 图表 25：公司年报归母净利及增速 . 20 图表 26：公司年报营业收入及增速 . 20 图表 27：公司年报归母净利及增速 . 20 图表 28：公司年报营业收入及增速 . 21 图表 29：公司年报归母净利及增速 . 21 4 中航证券金融研究所发布 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责声明部分 中航军工 航空策 之 航空涡轮发动机产业（二） 航空发动机的研制及生产是一项综合性极强的工作，涵盖了气动、传热、材料、工艺、强度、振动、装配、 控制 和维修等诸多领域 。相关设计及制造厂 所 必须 要 全 面综合 地 考虑已有材料性能、 机械制造 技术 、航空 发动机 性能 需求与 工作 环境 ，以及类似产品的 使用经验等 诸多 因素，才有可能获得到 较好 的 结构 设计和 制造工艺， 并最终 加工 组装得到 满足 各种 要求的航空发动机 产品 。 一、 全球 航空发动机产业概况 图表 1 全球主要 航空发动机 制造企业 及地域分布 资料来源： 公司官网， 维基百科 等 中航证券金融研究所整理 自 1903年以来， 世界航空发动机 设计 研制 及制造 技术 获得了突飞猛进，各大 航空发动机 制造 公司 都 积累 了 大量 的 研制 数据和经验 ， 产品 性能 获得了 极 大的 提升 。但是，由于 航空发动机研制工作所需 的超高技术要求、超高资金投入、超长研制周期、超高试验风险等 因素 ，世界航空发动机产业 成为 了 门槛 极高 的产业 ，相关 产品 市场 也 呈现出了典型的寡头垄断格局。 在 民用 航空发动机 市场 ，主要是美国 和 英国的企业占据 着 垄断地位 ；在 军用 市场， 世界主要 军事强国均有 自己的航空发动机研制及制造企业， 例如 美国、英国、法国、加拿大、俄罗斯、 德国、 中国 、 乌克兰 和日本 。 5 中航证券金融研究所发布 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责声明部分 中航军工 航空策 之 航空涡轮发动机产业（二） 图表 2 重要航空发动机制造企业基本情况 资料来源： 维基百科 中航证券金融研究所整理 在民用 航空发动机 领域 ，全球 相关制造 企业 之间相互 配合 及渗透 ， 呈现 着 金字塔式 的产业 结构 。 通用电气 公司 （简称“通用”或“ GE”） 、 普拉特 惠特尼公司（简称“普惠”或“ PW”）、罗尔斯 罗伊斯公司（简称“罗罗”或“ RR”） 位于 该 产业的核心 位置。 它们的 航空 发动机 业务均开始于 第二次世界大战 之前 ，相关 产品 和技术 在战争 中获得 了充分的验证 与 提升。 之后， 为了 拓展民用市场和优势 互补， 这些公司直接主导或者与其他企业合资先后 成立了 CFM国际公司、国际航空发动机公司（简称“ IAE”）和发动机联盟公司（简称“ EA”） 。 目前， 这六 个航空发动机 公 司 均 具有独立研制 大型民用 航空发动机整机的能力，并且控制着 民用 飞机航空发动机的核心技术， 包括结构 设计、制造加工、总装集成等，垄断着全球 各个细分市场的销售及客户服务市场 ，特别是 CFM国际公司。 法国 赛峰公司 、美国霍尼韦尔公司、德国 MTU公司、 俄罗斯联合发动机制造集团及 中国航空发动机集团公司 等 是第二梯队 。 它们拥有 较完整的航空发动机 研制与 生产能力， 为其他航空发动机企业提供着大型部件或核心零部件的制造加工，而且在 军用 航空 发动机 和 小型 民用 航空发动机 研制领域具有独特的优势和一些经典产品。此外， 日本 三菱重工、川崎重工、石川 岛播磨重工和韩国三星 等企业也 具有 优秀 的航空发动机零部件加工制造能力，主要为 其他下游 企业提供发动机零部件。 图表 3 2018 年 民用 涡扇发动机市场 格局 资料来源： Commercial Engines 2018 中航证券金融研究所整理 6 中航证券金融研究所发布 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责声明部分 中航军工 航空策 之 航空涡轮发动机产业（二） 多年来，世界一流 航空发动机 企业持续大力投入技术 提升和新产品 研发， 同时， 所属国家 也 在政府层面出台政策法规， 对其他国家 推行着 技术封锁，抑制其他国家 相关 产业 的发展 。 例如， 美国 政府 将航空发动机 列为 国防科技战略的核心，严格 管理 和 控制 着 本国企业 相关 技术 的出口或 外移 ，甚至在 某些核心技术和零部件方面，对其 欧洲盟友 也 实行 着 禁运 ，包括 空心 叶片制造 技术 、整体叶盘制造及修复 技术 和 先进 燃烧室 制造 技术。 此外， 这些国家 在人力资源方面也实行 着 管控 ， 禁止其他 国家人员通过 各种 途径进入航空发动机核心研制领域 工作 ， 或者 限制本国 相关 技术人才 去 国外 工作 。 图表 4 2012-2018 年 GE/RR/PW 营业收入及研发投入（单位：亿美元） 资料来源：网络信息 中航证券金融研究所整理 通常来讲，一款航空发动机的研制过程需要上万小 时的试验，从设计、研制、加工、生产到服役往往需要十多年的时间，花费约 15-30亿美元 。如果技术或设计积累不够，研发投入将无法估量； 如果研究先进航空发动机，相关费用、时间及风险呈指数增长并且 也无法 估量。因此，其他国家研制航空发动机面临着一系列的困难和风险。 通用、普惠和罗罗拥有着先进技术和丰富的研制经验，每年在航空发动机研制过程中投入数十亿美元。2012年至 2018年期间，罗罗公司研发 投入合计 76.65亿美元，年均 10.95亿美元。终于，通过前期大量的工作验证，罗罗公司于 2018年正式宣布与空客公司联合研发 UltraFan新型航空发动机 UltraFan，预计将比其遄达系列发动机相比燃油效率将进一步提高 25%。 图表 5 2012-2018 年 全球 三大航空发动机集团总 营业收入及研发投入 数据 （单位：亿美元） 资料来源： 彭博 中航证券金融研究所整理 7 中航证券金融研究所发布 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责声明部分 中航军工 航空策 之 航空涡轮发动机产业（二） 二、 重要 航空发动机 制造企业 航空发动机 产业 处于高度垄断状态，特别是运用于 大中型 客机和运输机的大涵道比涡扇发动机几乎全由 美国和英国所属企业控制着 。 俄罗斯、 中国 、德国、日本、乌克兰 作为 第二至第三梯队，也 在 尽力 推进相关 项目的 研发 。 如 下 是世界 范围内重要的 航空发动机制造及配套厂商： 1、 通用 航空公司 （ GE Aviation） ： 简称 GE航空 ， 是世界领先的民用、军用、公务和通用飞机喷气及涡桨发动机、部件和集成系统制造商。在全世界范围内，每 2秒钟就有一台由 GE航空公司的飞机发动机提供动力的飞机起飞。 2、 罗尔斯罗伊斯公司 （ Rolls-Royce） ： 是欧洲最大的航空发动机企业， 是 全球第二大军用发动机和第二大民用发动机制造商 ，是 大型豪华公务飞机生产商湾流公司的主要发动机提供商。 3、 普拉特惠特尼公司 （ Pratt & Whitney Group） ： 是联合技术公司 的 子 公司，在 全球 军用领域 拥有 强大的竞争力 ,是 美国 第五代战机 F 22和 F 35的唯一动力供应商 ； 在民 用领域 ， 其 PW4000系列 发动机从 1984年投入使用一直延续 至今 。 4、 CFM国际公司 （ CFM International） ： 由 GE和 赛峰 合资成立， 其 CFM56系列产品 是世界最畅销的 产品 之一。目前，该公司 的 LEAP系列 发动机是商业航空史上订单攀升最快的 产品 ，未来也将继续成为新型单通道飞机动力装置的受欢迎的型号。 5、 IAE国际航空发动机公司 （ International Aero Engines） ： 主要为 150座级 客机 提供 V2500发动机，与 CFM56发动机争夺市场 ，是目前在量产方面生产的第二个最成功的商用喷气发动机项目，也是航空史上第三个最成功的商用喷气发动机项目。 6、 霍尼韦尔航空航天 （ Honeywell Aerospace） ： 在 二战期间快速 崛起 ，主要产品 为 航空发动机、航空电子设备和辅助动力装置（ APU）， 著名 涡轴发动机产品为 T53和 T55型号 。 7、 EA发动机联盟公司（ Engine Alliance） ：由 GE和普惠合资成立，为新型远程飞机提供发动机系统的研发、制造及维修服务。 GP7200发动机为波音 747-500 / 600X飞机提供动力，经改进后也可为空客 A380飞机提供动力系统，目前主要与罗罗公司的 Trent 900竞争。 8、 联合发动机制造集团（ United Engine Corporation） ：是俄罗斯国有企业，下属土星科学生产联合公司是俄罗斯最具实力的航空发动机设计制造企业之一，具备很强的科 研和生产制造能力。 9、 赛峰飞机发动机公司 （ Safran Aircraft Engines） ：法国赛峰 集团 下属子公司，研制或参与研制了包括阵风战机的 M88型 发动机、 CFM56系列发动机和 LEAP系列 发动机 。 10、 MTU航空发动机 （ MTU Aero Engines） ：德国 重要航空 发动机制造 和配套企业， 近年 来民用航空 发动机维护业务发展 快速，主要归功于 V2500发动机和 CF34系列 。该 公司正在积极参与 欧洲下一代飞机及新型 发动机 研制 项目。 11、 马达西奇 （ Motor Sich） ：乌克兰 重要 航空发动机制造 企业 ，著名产品包 括用于安 124与安 225运输机的 D18T发动机和米 24、米 28、卡 50、卡 52、米 17等俄系直升机的 T 3-117系列发动机。此外，我国猎鹰高级教练机也是采用其 AL-222-25发动机。 12、 中国航发 （ Aero Engine Corporation of China） ： 2016年 从中国航空工业集团公司独立出来，是我国航空发动机建设主体，主要产品包括涡扇 -15、涡扇 -10和涡轴 -9等，基本覆盖了我国现役全部 军用机型。 13、 日本航空发动机公司 （ Japanese Aero Engine Corporation） ：由川崎 重工，石川岛哈里马重工和 三菱重工 合资 组建，成立于 1981年 ，曾与罗罗公司合作开发 RJ500发动机。 8 中航证券金融研究所发布 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责声明部分 中航军工 航空策 之 航空涡轮发动机产业（二） 图表 6 近三年商用涡扇发动机重大历史事件 资料来源： Commercial Engines 2016/2017/2018 等 中航证券金融研究所整理 9 中航证券金融研究所发布 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责声明部分 中航军工 航空策 之 航空涡轮发动机产业（二） 三、 民用 航空发动机 市场 图表 7 主要商用涡扇发动机推力及首次测试年份 资料来源： 公司官网、维基百科等 中航证券金融研究所整理 10 中航证券金融研究所发布 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责声明部分 中航军工 航空策 之 航空涡轮发动机产业（二） 3.1 民用航空发动机产品 近百年来，航空发动机制造企业一直在不断地追求着更高的安全性、可靠性、经济性、环保性和低噪音等，主要通过改进气动设计、材料应用、低排放燃烧室、高效叶片冷却技术、智能化监测系统等方式。具体到产品参 数，推力大小一直是评价航空发动机的核心技术指标之一。图表 7汇总了过去六十年部分经典航空发动机的首次试验时间及推力数据。可见，科技的进步和经验的积累使得研制大推力甚至超大推力航空发动机成为可能。 GE90型航空发动机是 GE公司为波音 777客机研制的一款高涵道比超大推力涡扇发动机，其 1995年投入商业运营，至今已经衍生出两个子型号，即最大推力为 94000磅的 GE90-94B和最大推力 115000磅 GE90-115。目前， GE90-115仍然是 世界上推力最大的民用航空发动机。 2016年，它的改进型 GE9X型首次 在地面进行测试，预计将在 2019年为波音 777-9的首次飞行提供动力，并将于 2020年正式投入使用。 GE9X配备更大的风扇，采用更先进的陶瓷基复合材料，更高的涵道比和压缩比，虽然推力有所减弱，但是燃油效率将提升 10左右。 3.2 民用 航空 发动 机 市场 现状 民用 航空发动机 市场主要 由 GE、 RR、 PW及其主导或合资成立的 CFM国际 、 IAE公司垄断。根据 Flight Global报告， 2018年全球 商用 航空发动机 存量市场规模是 52107台，较 2016年的 48609台 新增 3498台。 上述五家公司合计 占据了 该 市场 的份 额高达 96.26%，其中， CFM国际 22934台、 GE公司 11718台、 IAE公司 6118台、罗罗公司 5920台和 普惠公司 3466台。 图表 8 商用 航空 发动力市场 结构 资料来源： Flight Global 中航证券金融研究所整理 近三年， CFM国家的产品销量较好， 2016年市场占有率为 41.93%， 2017年增至 43.12%， 2018年达到了44.01%。但是，普惠公司产品数量却由 2016年的 3919台降至 3466台，市占率由 2016年的 8.06%降至 2018年的 6.65%。 窄体客机发动机市场 ： 根据 Flight Global报告， 该细分市场的 存量 为 31690台，其中 CFM国际市占率为 71.13%， IAE市占率 19.31%， PW市占率 5.55%。这三家 头部企业 产品 合计 占据了市场总额 95.99%，而且几乎所有在生产的窄体客机都选配了 CFM国际的 CFM56或 LEAP系列发动机，包括中国商飞研制的 C919客机。 宽体客机发动机市场 ： 根据 Flight Global报告， 该细分市场的存量为 12701台，其中 GE市占率为 51.21%，RR市占率为 28.31%， PW市占率为 13.42%。目前，这三家头部企业产品合计占据了市场总额 92.95%，在产的宽体客机主要选配了 GE公司的 GE90、 GE9X和 GEnx发动机，和 RR公司的 Trent系列发动机。 支线客机发动机市场 ： 根据 Flight Global报告， 该细分市场的存量为 7214台，其中 GE市占率为 72.28%，RR市占率为 17.08%，霍尼韦尔市占率为 6.27%。目前，这三家头部企业产品合计占据了市场总额 95.62%，在产的支线客机主要选配了 GE的 CF34系列发动机。