1、2022年航空發動機行業產業鏈分析1 航空發動機價值拆分1.1 按全壽命周期：“研發、制造、維護”三大階段航空發動機全壽命周期要經歷研發、制造、維護三大階段，分別約占全壽命周期價值量 的 10%、45%、45%。1、研發：航空發動機的研發階段成本占全生命周期價值量約 10%，包括設計、試驗、 制造三大費用，根據航空發動機-飛機的心臟所述，三者占比分別為 10%、50%、 40%。根據中國航空工業技術政策，航空發動機研發階段可以分為預先研究階段和型 號研制兩個階段，研發費用分別占比 40%和 60%，其中各子階段研發費用占比為應用 基礎 4%、先進部件 26%、技術驗證機 10%、型號驗證機 5

2、0%、工程發展 10%。2、制造：航空發動機的采購階段成本占全生命周期價值量約 45%，主要由原材料、人 工成本等其他成本構成，其中原材料占比最高達到 50%，主要包括高溫合金、鈦合金、 鋁合金等。所謂“一代材料、一代航空發動機”，新型航空發動機的高價值主要體現在材 料端，目前先進航空發動機中高溫合金用量高達 40%60%。3、維修：航空發動機維修使用階段成本占全生命周期價值量約 45%，可以拆分為：零 備件航材：51%；發動機大修和零部件修理：22%；航線維修：10%；外場更換周轉件： 9%；其他：8%。1.2 按整機產業鏈：“原材料、零部件、分系統、整機、維修”五大環節我們按照成型工藝以及

3、功能部件兩種路線對航空發動機價值占比進行詳細拆分。1、成型工藝：分為鍛造件、鑄造件、鈑金件、機加工件、3D 打印件等。其中鍛造件價 值占比約 15-20%，此外控制系統價值占比約 15%。2、功能部件：各機型配套航發“高、低壓渦輪”價值占比較高，其他部件根據機型不同 呈現差異化。 1）戰斗機發動機：其特征是外涵道小，配有加力燃燒室，因此風扇、外機匣的價值占比 較低，加力燃燒室價值占比高，代表型號如 F100、F101，其加力燃燒室和噴管價值占比 分別為 26%、22.7%； 2）運輸機發動機：其特征是無加力燃燒室，因此風扇、機匣價值占比較高，代表型號如 TF39，其風扇、機匣合記價值占比 35

4、.3%，遠高于戰斗機發動機 F100 的 14.1%； 3）直升機發動機：既無加力燃燒室也無風扇，因此控制系統價值占比較高，代表型號如 T700，其控制系統及附件價值占比達到 22.5%。2 原材料一代材料，一代新型航空發動機，航空發動機材料及其制造技術是提升航空發動機綜合 性能的基石。航空發動機是在高溫、高壓、高速旋轉的惡劣環境條件下，要求長期可靠 工作的復雜熱力機械，在各類武器裝備中航空發動機對材料和制造技術的依存度最為突 出。材料也促進了航空發動機的更新換代：第 1/2 代發動機的主要結構件均為金屬材料； 第 3 代發動機開始應用復合材料及先進的工藝技術；第 4 代發動機廣泛應用復合材料

5、及 先進的工藝技術，充分體現了一代新材料一代新型發動機的特點。目前高溫合金和鈦合金是航空發動機的主要材料，重量分別占比 47%和 25%。不同材 料由于性能優異點不同，往往用于不同的位置，高溫合金耐高溫特性，主要用于發動機 熱端部件；鈦合金雖然密度低可加大航空發動機的推重比，但是由于工作溫度不夠高， 往往用于航空發動機冷端部件；合金結構鋼可承受拉伸、扭轉等力的作用，往往用于航 空發動機的軸件；鋁合金密度低質量低，但是由于強度不夠大，目前僅少量用于航空發 動機冷端部件；復合材料各方面性能優異，未來有望在新型航空發動機上得到廣泛應用。未來趨勢上，持續會有先進的新材料得到應用。總體上看，航空發動機部

6、件正向著高溫、 高壓比、高可靠性發展，航空發動機結構向著輕量化、整體化、復合化的方向發展，發 動機性能的改進一半靠材料。據預測，新材料、新工藝和新結構對推重比 1215 一級發 動機的貢獻率將達到 50%以上，未來甚至可占約 2/3；在發動機減重方面的貢獻率將達 到 70%。我們看到，新材料、新工藝、新結構會持續應用到航空發動機上，如先進的鎳 基高溫合金、樹脂基復合材料（PMC）、陶瓷基復合材料（CMC）等，這就要求航空發動 機處于持續的研制、創新過程中，這也是這行業持續研發投入、高壁壘的原因所在。2.1 高溫合金：先進航空發動機的基石材料，用量占比達 40%60%提高航空發動機的工作溫度，是

7、提升發動機推重比的關鍵手段，最核心手段是應用高溫 合金材料。先進航空發動機高溫合金用量達到 40%60%，被譽為“先進航空發動機 的基石材料”。新材料、新工藝對推重比 12-15 發動機的貢獻將達 50%以上，從未來發 展來看，甚至可占 67%。因此發展高質量性能的高溫合金材料、提高高溫合金成品的工 藝水平（比如葉片精密鑄造工藝從等軸晶、定向晶，向單晶工藝發展），是高溫合金產業 發展必然趨勢。高溫合金從誕生起就用于航空發動機，主要用于航空發動機四大熱端部件：燃燒室、導 向葉片、渦輪葉片和渦輪盤，此外還用于機匣、環件、加力燃燒室和尾噴口等部件。 1）渦輪盤：以變形高溫合金和粉末冶金高溫合金為主。

8、渦輪盤在四大熱端部件中所占質 量最大。 2）渦輪工作葉片：以單晶高溫合金為主。渦輪葉片是航空發動機上工作條件最惡劣也是 最為關鍵的構件。 3）渦輪導向器葉片：以鑄造高溫合金為主。導向葉片是航空發動機上承受溫度最高、熱 沖擊最大的零件之一，目前國際先進發動機主要使用單晶葉片。 4）燃燒室主要零部件：用量最大、最為關鍵的是變形高溫合金。燃燒室的作用在于把燃 油的化學能釋放變為熱能，是動力機械能源的發源地。高溫合金按照工藝路線分類有三大類：變形高溫合金、鑄造高溫合金、粉末高溫合金。 其中鑄造高溫合金根據結晶方式又可以分為：等軸晶鑄造高溫合金、定向凝固柱晶高溫 合金和單晶高溫合金 3 類。其中變形高溫

9、合金應用范圍最廣，占比達到 70%多，鑄造 高溫合金占比為 20%，其余不到 10%。總體上看，變形高溫合金的制造工藝難度大于 鑄造母合金，因此價格上變形高溫合金更高，鑄造高溫合金產業鏈的工藝難點在于后續 的精密鑄造工藝，也是提升鑄造合金產品附加值的重要環節。國內從事高溫合金生產的單位分為三類，一類是特鋼企業，如撫順特鋼、長城特鋼、寶 鋼特鋼等；另一類則是研究院所，如航空材料研究院、中科院沈陽金屬研究所，還有鋼 鐵研究總院系統的專業生產廠家鋼研高納等；還有如圖南股份、江蘇隆達等民企。1、變形高溫合金產業鏈變形高溫合金材料：主要供應商包括大型鋼鐵生產基地以及新興的變形高溫合金廠商。 1）大型鋼鐵

10、生產基地：撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼等大型鋼鐵企業，生產批量較大 的合金板材、棒材和鍛件； 2）新興的變形高溫合金廠商：西部超導、江蘇隆達、圖南股份、中信特鋼、四川六合、 廣大特材等新興廠商。軍用變形高溫合金擁有極高的壁壘，鑄就穩固的競爭格局，預計十四五撫鋼仍占據主導 地位。高溫合金的工藝為非標準化，因此對研發實力、經驗積淀要求很高；下游是航空 發動機等產品也要求非常高的質量穩定性，因此高溫合金行業有著非常強的市場先入壁 壘，一旦進入用戶的供應鏈體系，一般不會輕易更換。高溫合金供應要 2 步，走完科研 -驗證流程、批量供貨，前者時間周期很長，后者對質量穩定性、成材率要求很高，因此 我們認為“

11、十四五”撫鋼占據軍用變形高溫合金的主導地位不會變化。2、鑄造高溫合金產業鏈鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金，具有合金化程度高、 成分范圍高、應用領域廣闊等特點。其工藝流程較為復雜，包括精選、組裝和熔煉等多 個步驟，復雜的工藝流程也使產品更加精細化。廣泛應用于制造航空、航天、能源等領 域高端裝備核心熱部件的高溫母合金、精鑄件以及高溫合金葉片等。鑄造高溫合金產業鏈中，主要企業分類： 1）鑄造高溫合金母合金企業：航材院、鋼研高納、中科院金屬所、圖南股份、江蘇隆達； 2）精密鑄造企業：一類是黎明、黎陽等航發體系內的精密鑄造廠；另一類是鋼研高納、 圖南股份、應流股份、安吉鑄造、

12、江蘇永瀚等體系外的企業。 鑄造母合金企業都會涉及鑄造制品，母合金+精鑄鑄造一體化可實現內部工序高效協同 降低成本，提升產品質量，我們后續將鑄造母合金+葉片/機匣等鑄件統籌分析。3、粉末高溫合金產業鏈粉末高溫合金在我國高溫合金領域應用占比約 10%，鋼研高納為該領域市場占有率達 60%。粉末高溫合金是航空發動機渦輪軸、渦輪盤擋板、渦輪盤等關鍵熱端部件的首選 材料。目前世界上只有美國、俄羅斯、英國、法國、中國等少數國家具備粉末高溫合金 研發、生產能力，其中美國和俄羅斯是粉末高溫合金研制和工程化應用最成功的國家， 所生產的粉末高溫合金制品被用于多個型號的航空發動機。我國粉末高溫合金產業鏈中，鋼研院、

13、航材院等為粉末高溫合金研發做出重要貢獻。其 中鋼研高納是國內最早開始研發和生產粉末高溫合金制品的企業，目前已研制出 10 余 種型號，其中 FGH4091、FGH4095、FGH4096、FGH4097、FGH4098 等粉末高溫合金盤 鍛件滿足了國家多個重點型號航空發動機的設計和應用需求，市場占有率達 60%，其余 主要廠商是航材院。近年來鋼研高納粉末高溫合金業務處于快速發展階段。4、高溫合金供需情況：目前嚴重供不應求，高端航空用高溫合金的有效產能遠遠不能滿 足日益增長的市場需求，預計十四五仍然處于供不應求狀態。1）需求端：航空發動機耗材屬性+維修市場啟動+遠期商發、燃氣輪機等提供更大市場，

14、 預計未來 10 年國內航發高溫合金市場規模 4555.5 億元。軍用航空發動機新機領域：我們預計未來 10 年高溫合金市場規模達 869.1 億元。前文 我們測算出未來 10 年國內軍用航發新機市場規模 2897 億元，按照高溫合金價值量占航 發整機價值量 30%計算，那么未來 10 年軍用航發高溫合金市場規模達 869.1 億元。 軍用航空發動機維修領域：我們預計未來 10 年高溫合金市場規模達 873.6 億元。前文 我們測算出未來 10 年國內軍用航發維修市場規模 2496 億元，由于航空發動機后期維護 修理中，零備件航材、發動機大修和零部件修理成本占比超 70%，并且整機材料成本中

15、高溫合金占比 50%以上，因此我們假設維修一次高溫合金價值量占 35%。我們預計未 來 10 年軍用航發維修高溫合金市場規模達億元 873.6 億元。2）供給端：目前供給無法滿足日益增長的需求。從高溫母合金角度來看，我們預計未來 10 年軍機航發高溫母合金需求量接近 24 萬噸，具體測算如下：前文我們已經測算出軍 用航空發動機未來 10 年的新機數量，按照高溫合金成品重量占發動機 50%、高溫母合 金到成品的成材率 10%來計算，未來 10 年軍用航發新機消耗高溫母合金接近 12 萬噸， 上面我們測算未來 10 年軍用航發新機和軍用航發維修高溫合金市場空間相差不多，因 此我們預計未來軍機航發高

16、溫母合金需求量接近 24 萬噸，平均每年需求 2.4 萬噸。高溫合金的生產壁壘非常高，特別對軍品來說名義產能并不等于實際生產能力，目前國 內軍用高溫合金處于供不應求狀態。以撫順特鋼為例，2021 年其變形高溫母合金產量、 銷量分別為 5894、6049 噸，產銷率超過 100%，反映下游需求的旺盛以及供應的緊張。 按照撫順特鋼在國內航空航天變形高溫母合金市占率超過 80%、變形高溫合金在所有高 溫合金用量 70%來計算，2021 年國內航空航天高溫母合金供應約 1.08 萬噸。因此，我 們明確指出，軍用高溫合金“十四五”期間仍將處于供不應求的狀態，由于其高壁壘尤 其是大批產的難度極高、周期極長

17、，所以中期核心仍然是產能釋放節奏，2022 年鎳價 大幅上漲僅是短期因素。5、為什么在航空發動機賽道要尤其重視高溫合金賽道？這是因為：1）從壁壘環節來看，高溫合金的研制壁壘是高于其他環節的，其中最難的環節是變形高 溫合金、精密鑄件。變形高溫合金的研制壁壘高于下游鍛造環節；鑄造母合金的壁壘低 于變形高溫合金，但精密鑄造尤其是渦輪葉片的鑄造技術壁壘極高。2）量的增速：消耗屬性是裝備鏈條增速的核心影響因素之一，從消耗屬性角度看“高溫 合金航空發動機軍機”，再疊加國產替代的需求，因此高溫合金產業相對于下游軍機 裝備增速更高。相對于軍機，航空發動機的需求來自于軍機放量增長，以及實戰化訓練 強度加大會拉動

18、消耗；而相對于航空發動機，高溫合金制成的高溫件維修更換頻率更高， 此外還有海外進口替代邏輯，因此高溫合金產業相對于軍機行業發展增速會更高。首先看收入增速：原則上高溫合金由于有耗損維修所以收入增速相對主機會更高，但是 由于航發維修市場在 2021 年后才逐漸起來（此前規模更小），因此收入相對增速并不明 顯，從歷年的 CAGR 來看表現為各企業業務拓展帶來的收入增速更高。如鋼研高納、圖 南股份 2014-2021 年高溫合金業務相關收入 CAGR 分別為 18.22%、20.29%，而 2014- 2021 年航發動力航發及衍生品業務收入 CAGR 為 11.39%。其次看盈利的增速：相對于下游總

19、裝，上游的材料受軍品定價機制影響較小，更多是貨 架產品因此擁有相對市場化的定價機制，重要的是材料更容易形成規模效應，因此高溫 合金材料企業盈利彈性相對于下游總裝有望更強。如圖南股份、鋼研高納 2014-2021 年 歸母凈利潤 CAGR 分別為 61.85%、15.63%，而航發動力 2014-2021 年歸母凈利潤 CAGR 僅 3.45%，突顯出上游原材料的盈利彈性強于下游總裝廠。6、2022 年鎳價大幅上漲只是短期因素，長期核心矛盾仍是擴產。1）鎳等原材料價格上漲對短期業績的影響是存在的。由于俄烏戰爭下俄羅斯鎳出口受 阻以及能源價格上漲帶來的通脹效應等因素，2022 年以來鎳價持續上漲，

20、截止 4 月 28 日滬鎳含稅價 23.39 萬元/噸，較年初上漲超過 50%，而航空航天用量的最大變形高溫 合金 GH4169 含鎳量約 50%，因此鎳價上漲將直接影響高溫合金類企業盈利能力。我們以撫順特鋼為例進行具體分析，一方面通過多種舉措應對原材料價格上漲，另一方 了核心矛盾仍是擴產，長期視角下是重要戰略布局窗口。1）產品漲價：根據我的鋼鐵網、鋼企網，針對成本端上漲，撫鋼已于 2022 年 1 月 24 日和 3 月 18 日兩次提出漲價通知。第一次漲價通知：自 2022 年 2 月 1 日起接收的甲類 鋼產品訂單，針對合金元素含量鎳+鈷5%的產品價格上調不低于 10%；其余產品價格 上

21、調不低干 5%。第二次漲價通知：對 2022 年 3 月 18 日零時起接收的合同訂單在 3 月 17 日基價的基礎上，針對所有品種的特鋼產品，每含 1%鉬、釩、鎳分別上調 200、400、 500 元/噸。我們預計隨著漲價逐步落地，大概率是航發整個產業鏈共同承擔原材料價格 的上漲。可以參考航宇科技 2021 年報：國際原材料價格已經開始逐漸出現不同程度的 上漲，交付周期也有所延長；國內原材料供應商近期也有較為強烈的上漲預期。由此， 公司 2022 年或會面臨主要原材料價格上行的現實壓力。2）多使用庫存返回鋼：盡力高效回收返回鋼中鉻、鎳、鈷、鉬等高價主元素，多消化積 壓返回鋼，撫鋼于 2022

22、 年 2 月共回收二類返回鋼 1 萬余噸。3）提升成材率：撫鋼通過調整工藝路線（優化錠坯型、減少鋼材頭尾損失、降低精整損 耗等）來提高成材率。2022 年 2 月，一方面公司錠、坯型選用與策劃符合率達到 100%；另一方面公司通過優化電渣冶煉工藝減少成品材切割量，使電渣錠成品材成材率比 2021 年平均水平提高 1.64%。4）核心仍然是擴產，產量持續釋放帶來規模效應：2022 年撫順特鋼再次發布新擴產計 劃，未來隨著重要生產項目和技改項目持續進展，新增產能將帶來更大產量，預計 2022 年“三高一特”核心產品產量達到 7.58.5 萬噸。我們預計隨著新產能投放，在設備增 多的情況下，批產后的

23、規模效應將快速顯現。此前項目：為了提升公司特鋼產能，公司于 2020 年 3 月 1 日和 2021 年 3 月 1 日分別 公告投資建設生產項目和投資建設技術改造項目公告，多個項目預計 2022H1 開始陸續 進入投產。新擴產項目：為突破公司重點產品產能瓶頸，進一步提高公司產品交付能力及產品質量， 公司擬繼續投資建設相關技術改造項目，計劃投資總額 10.76 億元，主要投入提升產能 及產品質量技術改造項目、節能環保技術改造項目、信息化建設項目三大項目，建設周 期均為 20222023 年，將進一步提升公司產能、綠色發展水平以及高端化、信息化、智 能化發展水平，提升公司效率。2.2 鈦合金：航

24、發減重必備材料，重量占比超 25%鈦合金擁有良好的耐腐蝕性、抗疲勞性及較高的比強度，并且對于減輕航發重量具有不 可替代的作用，因此被廣泛應用于航空發動機的冷端部件。鈦的密度比鋼小 40%卻有著 相同的強度，同時具備較好的耐熱性、耐蝕性、彈性、抗彈性和成形加工性，已成為先 進航空發動機的主要結構材料之一，主要用于發動機的壓氣機盤、葉片、鼓筒、高壓壓 氣機轉子、壓氣機機匣、罩、軸類等冷端部件。目前航空發動機的鈦合金重量占比已逐步增加至 25%以上。國外來看，美國第 3 代發 動機 F-100 的鈦合金用量 25%，第 4 代發動機 F-119 鈦合金用量已達 40%。據曹春曉 院士鈦合金在航空工業

25、中的應用，我國第二代航空發動機鈦合金用量約 13%-15%， 第 3 代航空發動機（太行發動機）中鈦合金用量達到 25%，在研的軍用渦扇發動機鈦用 量預計為 30%35%，在研的商用渦扇發動機鈦合金用量預計為 23%左右，未來先進軍 用航空發動機放量疊加商用航空發動機將大大增加鈦合金需求。我國軍用鈦材產業鏈完整，大致分為三大環節：1）上游資源產業：包括鈦鐵礦、金紅石 等鈦礦資源，以及由鈦鐵礦加工而成的人造金紅石、鈦渣和四氯化鈦；2）中游制造加工： 包括海綿鈦的還原或熔鹽制取，進而熔鑄鈦錠和鈦加工材（鍛件、坯棒板管線絲材等）； 3）下游應用：鍛造廠將鈦加工材加工為鈦結構件，最后裝在航空發動機或者

26、飛機上。鈦合金供需情況：軍用領域供不應求，低端民用領域競爭激烈。 1）需求端：國內航空航天等高端領域鈦材需求量保持快速增長。目前國內鈦材需求由過 去的中低端需求（低端化工、冶金和制鹽等領域）逐步轉向中高端需求（高端化工、航 空航天和海洋工程等領域），其中航空航天領域鈦材消費近幾年保持快速增長， 20172020 年的復合增速高達 24%，其中 2020 年更是高達 36.7%。我們測算未來 10 年國內航發用鈦合金市場空間高達 2903.88 億元。 軍用航空發動機新機領域：我們預計未來 10 年鈦合金市場規模達 579.4 億元。前文我 們測算出未來 10 年國內軍用航發新機市場規模 289

27、7 億元，那么按照鈦合金價值量占航 空發動機整機價值量 20%計算，那么未來 10 年軍用航發鈦合金市場規模達 579.4 億元。 軍用航空發動機維修領域：我們預計未來 10 年鈦合金市場規模達 449.28 億元。前文 我們測算出未來 10 年國內軍用航發維修市場規模 2496 億元，由于航空發動機后期維護 修理中，零備件航材、發動機大修和零部件修理成本占比超 70%，并且整機材料成本中 鈦合金占比 25%以上，因此我們假設維修一次鈦合金價值量占 18%。我們預計未來 10 年軍用航發維修鈦合金市場規模達億元 449.28 億元。2）供給：目前國內我國現有鈦材加工企業約 160 家，但主要集

28、中在民用中低端領域， 供應高端航空發動機用鈦合金的企業主要有：寶鈦股份、西部超導和西部材料。其中寶 鈦股份為傳統龍頭，產品線齊全，下游分布廣泛，目前在航空航天用鈦合金領域保持絕對領先地位。西部超導為棒材領域新晉龍頭，其鈦合金收入以軍品為主。除航發外，鈦合金對于減輕軍機機體結構重量、提高結構效率等方面作用無可替代，其 應用水平已成為衡量軍機先進性的重要指標。因此，鈦合金產業鏈上公司也會伴隨新型 軍機的加速列裝獲得快速發展。由于鈦合金比強度高，同時具備較好的耐熱性、耐蝕性、 彈性、抗彈性和成形加工性，因此其在機體結構件如起落架部件、機身梁、框等得到廣 泛應用。當前歐美各種先進戰斗機和轟炸機中鈦合金

29、用量已穩定在 20%以上，2005 年 服役的美國第四代戰機 F22 用鈦量高達 41%，其機身主承力梁和框架采用鈦合金整體鍛 造而成，達到了全球戰斗機和轟炸機鈦用量的頂峰。曹春曉院士在“一代材料、一代飛 機”論壇中提到我國軍機鈦用量已由二代機 J-8 的 2%提升至四代機 J-20 的 20%。2.3 復合材料：新材料、新工藝應用的重要方向要持續提升航空發動機性能如高推重比、低耗油等，則必須在新材料、新工藝應用、新 結構設計等方面取得更多更大突破，對于推重比 1520 的發動機，新材料、新工藝及 相應新結構對提高推重比的貢獻將達 5070%，使用創新型的復合材料是極其關鍵的 手段之一。具體如

30、，在發動機低溫部件（外涵機匣、風扇機匣等）使用樹脂基復合材料 （PolymerMatrixComposites，PMC）或金屬基復合材料（MetalMatrixComposites，MMC）； 在 高 溫 部 件 （ 火 焰 筒 、 渦 輪 導 葉 、 噴 管 調 節 片 等 ） 使用陶瓷基復合材料 （CeramicMatrixComposites，CMC）。目前復合材料已經開始逐漸應用于新一代航空發動 機結構中，如 LEAP-X、GE90 發動機風扇葉片均使用樹脂基復合材料，F414、EJ200 發 動機燃燒室均使用陶瓷基復合材料等。應用趨勢上看，先進航空發動機中使用復合材料的比重逐年提高。

31、以 CMC 為例，根據 航空發動機結構分析，在 2000 年左右，CMC 材料僅占發動機總重量的 0.8%，而這 一比例在 2015 年被提高至 7.1%，且根據 GE 官方預測，未來 10 年航空發動機市場對 CMC 的需求將遞增 10 倍，因此航空發動機復合材料的應用不容小覷。1、CMC，陶瓷基復合材料被視為取代航空發動機高溫合金、實現減重增效“升級換代材料”之首選。在軍用發動 機上，CMC 工作溫度高達 1650，將成為替代航發高溫合金最具應用潛力的材料；在民 用發動機上，根據英國宇航專家 AndrewWalker 教授預測，截至 2020 年飛機飛行燃油成 本還會進一步下降 29%31

32、%，其中 17%19%源于發動機，特別是受益于陶瓷基復合 材料的廣泛應用。CMC 產業鏈：陶瓷纖維以火炬電子為代表，CMC 材料制備商以西安鑫垚、航天科技材 料研究所等為代表。CMC 由陶瓷基體和增強纖維組成。我們可以用“鋼筋混凝土”形象 地比作 CMC，陶瓷基體好比水泥，增強纖維好比鋼筋，復合在一起形成 CMC。陶瓷基體 如 PCS；增強纖維如 C 纖維、氧化鋁纖維、SiC 纖維、Si3N4 纖維等；復合工藝又包括 CVI、PIP、SIHP、RMI 等手段。2、樹脂基復合材料樹脂基復合材料是大涵道比渦扇發動機風扇端增效減重的首選材料。大涵道比渦扇發動 機風扇部件占發動機總質量較大，如涵道比為

33、 5 的 CF6-80C2 發動機風扇質量占總質量 的 20%，涵道比為 10 的 GEnx 發動機風扇質量占總質量的 30%。根據商用航空發動 機先進復合材料風扇葉片研究進展，與傳統的鈦合金葉片相比，使用樹脂基復合材料可 以將葉片數量減少約 50%，減輕重量約 66%，提高效率，減低噪聲和振動。經過數十年 的發展，樹脂基復合材料風扇葉片已經發展出四代，工藝水平已經由早期的熱壓成形發 展至如今的 3D 編制，RTM 成形。3、金屬基復合材料在航空發動機中高溫區域（600800），使用金屬基復合材料，可以大幅減少結構重 量，提高推重比。金屬基復合材料是指將不同尺寸、形態（包括纖維、晶須、顆粒、納

34、 米顆粒等）的無機非金屬（或金屬）增強體添加到金屬基體中形成的新型材料。例如， 羅羅公司制備的 SiCf/Ti 金屬基復合材料葉環質量減少 37%，使用溫度提高 10%，轉速 提高了 15%；GE 公司研制的 SiCf/Ti 復合材料低壓渦輪軸，通過 SiC 纖維沿軸向呈 45 纏繞，可以使 SiCf/Ti 低壓渦輪軸承受非常高的扭矩，從而替代鋼制渦輪軸實現重量的大 幅減少。近年來，北京航空材料研究院、西北工業大學、中國航空制造技術研究院和中 國科學院金屬研究所在 SiCf/Ti 復合材料研究方面均獲得技術突破。4、布局航發復合材料的上市公司：主要是用于制造 CMC 的特種陶瓷纖維廠商（火炬電

35、 子）、樹脂基復合材料的預浸料廠商（中航高科）。2.4 隱身材料：提高軍機、航發作戰效能必備材料武器裝備的隱身是指通過控制和降低武器裝備特征信號，使其難以被探測、識別、跟蹤 和攻擊，主要通過外形設計和使用隱身材料來實現。外形設計是通過降低武器裝備的雷 達散射截面以實現隱身，但受制于戰術技術指標、環境條件等方面限制導致設計難度極 大，因此隱身材料也成為了武器裝備實現隱身的關鍵技術，其根據探測技術可分為雷達 隱身、紅外隱身、可見光隱身、多頻譜隱身等。四代機及未來軍機對隱身提出較高要求，促使航空發動機隱身技術的不斷發展。航空發 動機后腔體及其內部件和邊緣等產生的雷達散射信號、后腔體及其熱端部件和尾噴

36、流等 產生的紅外輻射信號占整個飛機尾部方向特征信號的 95%以上。此外，發動機噴管的顏 色、腔體反射及尾噴流產生的高溫熱態水蒸氣遇冷產生的尾跡會對飛機的可見光隱身產 生較大困難。如果發動機不能實現后向的隱身，則隱身飛機無法實現全方位的隱身。美國先進航空發動機 F-119、F-135 已將隱身材料投入應用。航空發動機常用隱身技術 措施可分為紅外隱身、雷達隱身、可見光隱身等，在發動機內外不同部件又采取不同技 術措施以實現隱身如隱身材料、風扇雷達修形、二維矢量噴管等。代表型號是美國四代 發動機 F119 和 F135，其采用了大量的隱身材料如紅外隱身涂層、雷達吸波涂層等，可 在不改變結構設計的前提下

37、降低紅外輻射和 RCS（雷達截面積）。由于隱身材料的性能和質量在相當大的程度上決定著武器裝備關鍵構件的使用性能和 服役周期，因此相關武器裝備對于隱身材料的性能、質量的要求非常高，目前國內僅有 少數企業能夠進行高性能、實戰化隱身材料的研制生產。其中華秦科技是國內唯一能夠 全面覆蓋常溫、中溫和高溫隱身材料設計、研發、生產的企業，在中高溫隱身材料領域 處于領先地位，產品在多軍種、多型號裝備實現裝機應用，我國從事隱身材料先相關產 品的企業還包括光啟技術、佳馳電子等。3 零部件根據結構形式，可以將航空發動機的機械部件分為：葉片類、盤類、軸類、機匣類、鈑 金、齒輪、軸承等部件，根據各部件材料，可以將其分為

38、鈦合金部件、高溫鋼合金部件、 復合材料部件，根據各部件毛坯制備方式，可以將其分為鑄造件、鍛造件、鈑金件等。典型零部件如渦輪葉片、壓氣機葉片、風扇葉片（以商用航發碳纖維葉片為例）等，可 以通過詳細的生產流程看到其所涉及的工藝環節以及生產廠商。3.1 鑄造件精密鑄造工藝壁壘極高，也是鑄造母合金產品附加值大幅提升的關鍵工藝環節。以圖南 股份為例，2019 年其鑄造母合金和精密鑄件單價分別為 24.41 萬元/噸和 1061.78 萬元 /噸。航空發動機精密鑄造的產品主要是：渦輪葉片、機匣等熱端部件。1、葉片渦扇發動機葉片按部件分為：風扇葉片、壓氣機葉片、渦輪葉片。其 1）渦輪葉片：屬 于熱端部件，處

39、于溫度最高、應力最復雜、環境最惡劣的部位，被列為第一關鍵件，主 要采用主要工藝，分等軸晶/定向晶/單晶三類葉片，渦輪葉片占葉片價值比超過 60%。 渦輪葉片的性能水平，特別是承溫能力，成為一種型號發動機先進程度的重要標志，在 一定意義上，也是一個國家航空工業水平的顯著標志。2）風扇、壓氣機葉片：屬于冷端 部件，采用鍛造工藝成型，價值從數百元到數萬元每片不等，價值量占比 30%-40%。渦輪葉片：由于所處溫度最高、應力最復雜、環境最惡劣的部位而被列為第一關鍵件， 擁有極高的工藝壁壘，對質量、穩定性等指標要求非常苛刻。先進航空發動機的燃氣進 口溫度達 1380，推力達 226KN。渦輪葉片承受氣動

40、力和離心力的作用，葉片部分承受 拉應力大約 140MPa；葉根部分承受平均應力為 280560Mpa，相應的葉身承受溫度為 650980，葉根部分約為 760。提升航空發動機的性能就必須提升其關鍵部件渦輪 葉片的性能。渦輪葉片的性能水平（特別是承溫能力）成為一種型號發動機先進程度的 重要標志。從某種意義上說，未來發動機葉片的鑄造工藝直接決定了發動機的性能，也 是一個國家航空工業水平的顯著標志。渦輪葉片屬于熱端部件，主要使用精密鑄造工藝，制造難度很大。高溫合金的熔模精密 鑄造是航空發動機和重型燃氣輪機用渦輪葉片的核心制造工藝，是推進“兩機專項”工 程的關鍵技術之一。尤其是在我國，當前熔模精密鑄造

41、技術的發展對于兩機專項工程的 建設具有重要的戰略意義。我國已明確提出了大涵道比大型渦扇航空發動機、F 級及 G/H 級重型燃氣輪機等重點型號的研制路線圖，對應的高溫渦輪葉片、大型整體鑄造機匣等高難度熔模精密鑄件的研制將是型號成功的重要前提。 目前只有美國、俄羅斯、英國、法國、中國等少數幾個國家少數廠商能夠制造單晶渦輪 葉片，技術更迭慢導致彎道超車的機會較少。我們預計未來 10 年國內航空發動機鑄造葉片市場空間 2806 億元。葉片是航空發動機 的關鍵零部件，制造量占航發整機 1/3 左右，根據 Rand 統計，在三代戰斗機發動機 F110 全壽命周期部件維護費用中，包括渦輪工作葉片、渦輪導向葉

42、片和核心機在內的熱端部 件占航空發動機整機維護費用的 41%，因此我們粗略估計，在航空發動機全壽命周期（包 括新機和維修）葉片價值量占發動機整機比例為 40%。再考慮鑄造葉片占發動機葉片價 值量超過 60%，因此我們估計鑄造葉片占航發全壽命周期價值為 25%左右。前文我們 已經測算未來 10 年國內航發市場空間為 14769 億元，那么算得未來 10 年國內航發鑄造 葉片市場空間為 3699 億元。2、機匣被稱作航空發動機的“骨骼”，是航空發動機上的主要承力部件，它為發動機 核心部件如風扇、轉軸、葉片、燃燒室及渦輪提供了安全的密閉空間，不同的發動機、 發動機不同部位的機匣形狀各不相同，但基本特

43、征是圓筒形或圓錐形的殼體和支板組成 的構件。一臺航空發動機一般有 68 個機匣，包括風扇機匣、壓氣機機匣、燃燒室機匣、 高壓渦輪機匣、低壓渦輪機匣等。其中燃燒室機匣由于工作溫度要求非常高且受力方式 復雜，目前主要采用整體精鑄成型工藝，而其他部位機匣主要采用精鍛工藝。與傳統的鍛焊成型工藝相比，整體精鑄成型是燃燒室機匣的發展趨勢。傳統燃燒室機匣 大多采用“板材彎曲成型-鍛件粗加工-焊接機加工成型”工藝，須經過多道工序，不僅由 于焊縫多而密導致變形嚴重、剛性差，而且制造周期長、材料利用率低、成本高。大型 整體構件超薄壁精密鑄造技術是燃燒室機匣制造技術發展的方向，大大簡化了零件制造 過程，僅需要一道精

44、密鑄造工序即可完成薄壁整體構件的制造，可取消許多后續加工工 序，減少零件數量、顯著降低制造成本。整鑄機匣與鍛焊成形機匣相比剛度高、無焊縫， 壁厚可降至 2mm，對于降低重量、提高推重比具有重要意義。假設精鑄機匣單價均取可參考型號情況，我們測算未來 10 年國內航空發動機新機精鑄 機匣市場空間為 84 億元。3、航空發動機精密鑄件競爭格局：1）精鑄葉片：主要供應商包括貴陽精鑄、北京航材院、鋼研高納和航發主機廠旗下葉片 廠，其他新參與者包括應流股份、萬澤股份、江蘇永瀚等； 2）精鑄機匣：主要包括圖南股份、安吉精鑄以及航發主機廠旗下鑄造廠。從投資的角度來看，航空發動機鑄造環節如精密鑄件往往用于熱端部

45、件，如渦輪葉片等， 工作環境相比于鍛件更為惡劣，因此其加工工藝更為復雜，對于澆鑄過程控制、模殼材 料、凝固過程控制等方面均有很高的要求，造就了更高的準入壁壘，產業鏈上企業的競 爭格局相較于其他環節也更為穩固，獲得長期增長確定性更強，有望享受更高估值溢價。3.2 鍛造件航空發動機中的主承力結構或次承力結構件通常由鍛件制成。鍛造是利用鍛壓機械對金 屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸鍛件的加工 方法。根據鍛件的尺寸和形狀、采用的工裝模具結構和鍛造設備的不同，鍛造主要可分 為自由鍛、模鍛、輾環。鍛造相比于鑄造，能消除金屬的鑄態疏松、焊合孔洞。1、產業空間大：航發鍛件占到

46、整機價值量的 15%20%，預計未來 10 年我國航發鍛 件市場空間 2585 億元，具體看三大發展機遇： 1）軍用航空發動機批量生產：在建設戰略空軍的背景下，軍用飛機升級換代，進而帶動 軍用航發批量生產，從而帶動對上游鍛件需求大幅增長，此外實戰化訓練背景下，軍用 航發維修頻率增加也進一步提高了對鍛件的需求。我們測算未來 10 年國內軍用航發鍛 件市場空間為 944 億元。軍用航發新機：前文我們測算未來 10 年國內軍用航發新機市場規模 2897 億元，考慮航 發鍛件占到整機價值量的 15%20%，對應軍用航發新機鍛件市場空間 435579 億元， 取中值為 507 億元。 軍用航發維修：前文

47、我們測算未來 10 年國內軍用航發維修市場規模 2496 億元，考慮航 發鍛件占到整機價值量的 15%20%，對應軍用航發維修鍛件市場空間 374499 億元， 取中值 437 億元。2）國產商用航發批產：我國商用航空發動機 CJ1000、CJ2000 處于研制定型階段，一旦 批產將帶來巨大市場。前文我們測算未來 10 年國內商用航發市場規模 9376 億元，考慮 航發鍛件占到整機價值量的 15%20%，對應商用航發鍛件市場空間 14061875 億元， 取中值為 1641 億元。3）國際航空零部件轉包業務逐漸向中國及亞太地區轉移。國際航空零部件主要采用轉 包生產模式，一方面，隨著中國航空零部

48、件制造商的涌現，生產工藝和技術水平不斷提 高，產品質量和穩定性能夠滿足國際航空發動機制造商的高品質要求；另一方面，出于 降低成本、提高盈利能力的考慮，國際航空發動機零部件轉包業務逐漸向中國及亞太地 區轉移，為中國及亞太地區領先的航空發動機環鍛件研制企業帶來了發展機遇。2、壁壘較高，產業格局較好：航發鍛造的壁壘體現在市場準入、技術門檻較高，因此競 爭格局較好；但總體上研判技術壁壘、競爭格局上航發鑄造業務或許更優。1）航空發動機鍛造業務的壁壘較高。市場準入門檻高：航空發動機零部件性能直接影響航空發動機的性能和服役周期，航空 發動機制造商為保證航空發動機性能，通常在整機研發的同時要求航空發動機零部件

49、生 產企業配合其進行同步研發，航空發動機零部件從研發設計、首件試制到產品定型批量 生產的周期較長，因此整個跟研體系鑄就了航發鍛造業務的準入門檻較高，新進入國內 航空鍛造的企業從參與預研到達到批產，需要較長周期，現有企業擁有較好的先入優勢。技術門檻高：由于航空鍛件需滿足高性能、長壽命、高可靠性的要求，且要求各批次產 品之間有較高的穩定性和一致性，因此要求企業在材料成形與性能控制的基礎研究和應 用研究領域有較深的認識，能夠掌握先進航空材料的材料變形規律與組織性能之間的關 系，產品設計和生產制造水平要求高，因此行業技術水平要求較高，屬于技術密集型行 業。技術密集型行業的特征包括材料應用技術、產品制造

50、技術和工藝水平、產品應用領 域、產品性能和精度和產品過程控制水平等方面。2）航空發動機鍛造業務的競爭格局較好。如國內進行高性能、高精度航發環鍛件生產廠 商大約 3 家，貴州安大（中航重機子公司）、派克新材、航宇科技。總體上看，國內從事 航空發動機鍛造的公司主要有：中航重機、派克新材、航宇科技、航亞科技、二重萬航、 鋼研高納、三角防務、西南鋁業等。3、航空發動機鍛造是典型的重資產生產模式，規模效應下盈利能力突出。重資產行業的 企業具有相對剛性的固定資產折舊，在企業收入規模還沒起來或者萎縮的時候，會導致 凈利率水平大幅下降；而在行業復蘇之時，疊加行業低谷時期低端產能的出清，優秀企 業的營收規模與市

51、占率都會提升，此時仍是相對剛性的固定資產折舊，規模效應下盈利 彈性會凸顯。1）相對穩定的固定資產折舊，帶動盈利能力提升。航空發動機鍛造行業需要巨額啟動成 本用于購買先進生產設備、熟練勞動力等，呈現出重資產行業特征。比如中航重機 20132021 年均有相當體量的資本性支出，對應后續每年均有 3 億元左右體量的折舊與 攤銷；此外派克新材和航宇科技每年也有相對剛性的固定資產折舊。因此，當行業迎來 景氣周期之時，企業在收入端的快速提升會顯著正向影響企業的凈利潤率。2）擴產相對于鑄造更為簡便更容易帶來規模效應強，帶動盈利規模提升。當航空發動機 進入大批量生產階段，鍛造環節一方面更容易形成大批量生產（相

52、對材料端擴產更簡便、 相對鑄造端業務發展更順暢），另一方面規模效應下可以帶來突出的盈利水平，因此中航 重機、派克新材、航宇科技的歸母凈利潤增速自 2020 年備戰以來明顯提速。與上游變形高溫合金相比：鍛件產品主要生產流程包括加熱、鍛壓、熱處理、機加工、 性能檢測等環節，所需要的主要設備為鍛壓機、輾環機、熱處理爐，相對來說擴產更加 簡便。而變形高溫合金由于需要經過“真空感應+電渣重熔+真空自耗”三聯熔煉工藝， 除了精鍛機、機床等設備外，還需要真空感應爐、電渣重熔爐、真空自耗爐等設備。 與精密鑄件相比：精密鑄件往往用于熱端部件，如渦輪葉片等，工作環境相比于鍛件更 為惡劣，因此精密鑄件產品加工的工藝

53、更為復雜，對于澆鑄過程控制、模殼材料、凝固 過程控制等方面均有很高的要求。而鍛件業務的工藝流程相對更加簡單，因此業務發展 也更為順暢。4、鍛造行業未來展望：目前我國航空航天領域鍛造類企業呈現較強的盈利能力，但長期 來看原材料如高溫合金等漲價順勢向下游鍛造環節傳導是必然趨勢，且行業內眾多企業 已開始進行大規模的募投擴產，產業鏈競爭格局仍然值得思考。1）毛利率：直接材料作為最主要的營業成本，是影響鍛造企業毛利率的核心因素。我們 詳細拆分 2021 年中航重機、派克新材、航宇科技三家企業航發鍛件相關業務的營業成 本，直接材料均是最為主要的營業成本，分別占比 75%、79%、83%。此外制造費用均 為

54、第二大營業成本，航宇科技招股書將委外加工、折舊、燃氣動力等均歸為制造費用， 按照此方法分類，2021 年中航重機、派克新材、航宇科技航發鍛件相關業務中制造費用 占比分別為 14.5%、9.4%、8.9%。2）直接材料：航空發動機鍛件主要材料為高溫合金，對應上游鎳資源，因此鎳價波動會 先影響上游材料企業，再影響中游鍛造企業。2019Q1 至 2019Q3 鎳價出現較大幅度上 漲（2019 年 1 月 2 日為 10440 萬美元/噸，2019 年 9 月 30 日為 17570 萬美元/噸），對 應 2019（1-9）撫順特鋼高溫合金平均售價同比增長 10.78%，反映到 2019 年中航重機

55、和航宇科技航發鍛件相關業務的直接材料占營收比分別提升 1.6、1.7pct（派克新材 2019 年航空航天鍛件一期項目生產設備以及機物料消耗等增加導致制造費用占比大幅提升）。3）制造費用：隨著收入規模增長，規模效應下制造費用占比不斷下降，給毛利率以正向 影響。如中航重機鍛造產品制造費用占營收比由2017年的19.9%降至2021年的14.5%， 派克新材航空航天鍛造產品制造費用占營收比由2019年的14.7%降至2021年的9.4%， 航宇科技航空鍛造產品制造費用占營收比由 2017 年的 18.2%降至 2021 年的 8.9%。4）競爭格局展望：目前我國航發鍛造參與企業較多，陸續很多公司上

56、市后都在積極擴產， 鍛造產業的盈利模式很好但帶來的是競爭者較多，因此鍛造企業可以將航發作為基本盤， 不斷在軍機、航天導彈、新能源如風電/核電等領域逐步拓展帶來新的業績增長點。3.3 鈑金件鈑金件是將金屬薄板（6mm 以下）通過手工或模具沖壓使其產生塑性變形，形成所希 望的形狀和尺寸，并可進一步通過焊接或少量的機械加工形成更復雜的零件。與鍛件、 鑄件不同的是，鈑金件是一種冷加工工藝，包括剪、沖/切/復合、折、鉚接、拼接、成型 等，其顯著特征就是同一零件厚度一致，該方法生產效率高、原材料消耗少、生產成本 低，而且可以有效改善材料的組織和力學性能，具有重量輕、強度高、導電、成本低、 大規模量產性能好

57、等特點。目前鈑金件主要用于航空發動機的火焰筒、噴管等部位。 1）火焰筒：整環結構中前后各有一個法蘭用于安裝固定，中間為均勻壁厚、帶有一定曲 率的薄壁結構（壁厚通常小于 2mm），傳統的鍛件+機加工的工藝路線成本高、加工周期 長，而且隨著壁厚減薄，零件剛度下降，加工變形問題越來越突出。因此目前中間均勻 壁厚部分采用鈑金成形，前后法蘭采用鍛件+機加工制備。 2）噴管：作為航空發動機中的重要零件，其成形質量直接影響發動機的性能和安全。由 于鈑金件生產成本低、生產效率高，可以成形出空間結構復雜的零件，因此這類零件大 多采用鈑金成形的工藝方法。3.4 機加工機加工指通過機械設備對工件的外形尺寸或性能進行

58、改變，從而得到所希望得到的零部 件的過程。機加工是航空發動機中如葉片、葉輪、機匣、盤軸類等高附加零部件加工成 型前的最后一道工序，其作用是進一步提升零部件的精細程度，在整個生產制造中處于 關鍵環節，且加工難度很大一旦出現誤差將造成整個零件報廢。航空發動機零部件對機加工精度要求極高，機加環節材料切除率高達 60%以上。雖然 數控加工技術與設備已成為航發零部件機加的主流方式，但由于現代航發廣泛采用難加 工材料且對加工精度要求極高，導致機加環節毛胚材料切除率極大，典型如機匣、壓氣 機風扇、整體葉盤等零件毛坯均為整體模鍛件，其外輪廓極其復雜，造成鍛造毛坯余量 大且分布不均勻，導致機加環節材料切除率高達

59、 60%以上。我國從事航發零部件機加工企業主要以航發集團旗下單位為主。由于航發零部件對于加 工精度要求極高，目前參與單位主要包括航發動力、航發科技、愛樂達等。航發動力作 為我國航發龍頭，在設備、人員等方面均具有明顯優勢，其機加工藝在國內處于絕對領 先水平。航發科技主營兩機零部件，內貿產品直接配套某主機廠，市占率達到 100%； 國際轉包業務具備 30 余年發展歷史，形成了機匣、葉片、鈑金、軸類產品專業制造平 臺，與 GE、RR 等全球兩機巨頭形成長期穩定合作關系。此外，民營企業如愛樂達也向 航發集團提供零部件但其主要收入來源以軍機為主。未來趨勢上，我們預計隨著航發集 團小核心大協作的深度推進，

60、部分優秀民營企業或有望承接航發機環節外溢訂單。3.5 3D 打印3D 打印（增材制造）是以數字模型為基礎，將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制 造技術。傳統的減材制造方式即在鍛造、鑄造后使用車、銑、刨、磨等方式對材料進行 切削加工，批量化制造零部件，已有 300 多年歷史。3D 打印作為顛覆傳統制造方法的新 制造技術，利用增材制造方法，采用材料累加方式，利用三維設計數據在一臺設備上快 速而精確地“自下而上”的“自由”制造出任意復雜形狀的物品，目前僅 30 多年歷史。3D 打印成品具備諸多優點，但是目前產業尚不夠成熟。與傳統的鍛造、鑄造+機加工制 造方式相比，3D 打印的金屬零部件具備輕量化減重