2022年航空发动机行业格局、产业链及市场空间预测分析报告（98页）.pdf

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1、2022 年深度行业分析研究报告 内容目录内容目录 1. 航空发动机：动力强军，科技强国 . 8 1.1 产业地位：工业皇冠上的明珠，高端制造业深水区 . 8 1.2 产业特点：高壁垒、长周期、高投入、高风险、高回报 . 11 1.2.1 研制特点：高技术壁垒、长研制周期、高投入成本、高研制风险 . 11 1.2.2 经济特点：高壁垒带来稳定产业格局，一旦研制成功经济效益巨大 . 13 1.2.3 产业特点：倒金字塔与小核心大协作、军民融合的产业格局 . 14 1.3 产业格局：全球呈现寡头垄断特征，中国军用航发三代机批量稳定交付 . 17 1.3.1 全球：全球仅 5 大常任理事国具备独立研

2、制航发能力，商用仅美英 2 国 . 17 1.3.2 中国：军用航发三代机批量稳定交付，商用航发 CJ1000/2000 加速研制 . 19 2. 成长逻辑：军工长坡厚雪最佳赛道，万亿市场纷至沓来 . 22 2.1 五大成长逻辑，铸就航发长坡厚雪大赛道 . 22 2.2 军用航发：主力型号批产提速，新型号带动产品线不断丰富 . 23 2.3 军用航发维修：实战化训练加快耗损，航发维修后市场快速打开 . 28 2.4 商用航发：国产商用航空发动机研制进程加速，将带来巨大市场空间 . 30 2.5 燃气轮机：两机专项另一大赛道，预计未来 10 年市场空间 4940 亿元 . 31 3. 航空发动机

3、产业链 . 32 3.1 航空发动机价值拆分 . 32 3.1.1 按全寿命周期：“研发、制造、维护”三大阶段 . 32 3.1.2 按整机产业链：“原材料、零部件、分系统、整机、维修”五大环节 . 33 3.2 原材料 . 35 3.2.1 高温合金：先进航空发动机的基石材料，用量占比达 40%60% . 37 3.2.2 钛合金：航发减重必备材料，重量占比超 25% . 46 3.2.3 复合材料：新材料、新工艺应用的重要方向 . 49 3.2.4 隐身材料：提高军机、航发作战效能必备材料 . 52 3.3 零部件 . 54 3.3.1 铸造件 . 55 3.3.2 锻造件 . 59 3.

4、3.3 钣金件 . 64 3.3.4 机加工 . 65 3.3.5 3D 打印 . 67 3.4 控制系统 . 69 3.5 整机 . 72 3.6 航发维修 . 75 4. 投资策略：立足长期成长，“航发赛道+卡位核心”优选核心资产 . 77 4.1 航空发动机产业拥有非常好的商业模式，国内产业处于 10 年以上黄金成长期的起点 . 77 4.2 立足长期成长，选择“航发赛道+卡位核心”的优质资产 . 80 4.3 重点标的 . 82 4.3.1 航发动力：我国军用航发总装唯一上市平台 . 82 4.3.2 航发控制：我国航空发动机控制系统垄断性企业，高确定性持续性的高增长 . 83 4.3

5、.3 抚顺特钢：中国特殊钢的摇篮，军工装备放量建设的基石企业 . 84 4.3.4 钢研高纳：打造中国 PCC，中国高温合金平台型龙头乘风起航 . 85 4.3.5 图南股份：布局高温合金“材料+精铸”，拥有航发爆款单品的稀缺性企业 . 86 4.3.6 华秦科技：我国军用航发隐身材料核心供应商 . 87 4.3.7 西部超导：高性能合金材料龙头，引领我国高端合金材料产业发展 . 88 4.3.8 宝钛股份：我国规模最大的钛材生产企业，军民双轮驱动成长 . 89 4.3.9 西部材料：立足航发、导弹、四代机等军工高增长赛道的核心钛材企业 . 90 4.3.10 中航重机：军民航空锻件龙头，“十

6、四五”开启高成长之路 . 91 4.3.11 派克新材：立足导弹、航发高景气赛道中的民营环形锻件龙头 . 92 4.3.12 航宇科技：深度布局航空发动机、导弹产业的民营环锻件企业 . 93 4.3.13 应流股份：两机叶片千亿美金赛道里的中国制造商 . 94 4.3.14 铂力特：进击的增材制造巨人，传统制造方式颠覆者 . 95 4.3.15 万泽股份：国内唯一具备“材料+构件”生产全流程研产能力的高温合金民企 . 96 4.3.16 航亚科技：布局全球两机领域的精锻压气机叶片核心供应商 . 97 4.3.17 隆达股份：我国高温合金新锐，多个牌号已实现批量供货 . 98 图表目录图表目录

7、图表 1：航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠 . 8 图表 2：航空发动机产业集群一览 . 8 图表 3：各种类航空发动机特点及发展情况介绍 . 9 图表 4：燃气轮机产品分类及发展情况介绍 . 10 图表 5：航空发动机技术衍生产品举例 . 10 图表 6：航空发动机工作环境极端恶劣，进而带来非常高的技术壁垒 . 11 图表 7：航空发动机结构复杂，加工精度高，工艺难度大 . 11 图表 8：航空发动机对产品可靠性及环境适应性要求极高 . 12 图表 9：航空发动机研制流程极长 . 12 图表 10：美国典型发动机研制经费与周期 . 12 图表 11：GE 公司以 F110 发动机核心机为基础

8、派生发展出军、民用多种型号的发动机 . 13 图表 12：CFM56 民用航发衍生产品众多，产品应用周期极长，收益确定性大 . 13 图表 13：全球航空发动机产业格局 . 14 图表 14：我国航空发动机产业链上已有一批企业切入了全球两机赛道 . 15 图表 15：航发产业链小核心大协作典型说明 . 15 图表 16：“长江 1000A”已有 100 多家国内供应商. 15 图表 17：“长江 1000A”拥有 69 家国外潜在合格供应商 . 15 图表 18：国外部分典型军民两用航空发动机 . 16 图表 19：2017-2021 年罗罗公司军用/民用航发营收情况 . 16 图表 20：2

9、017-2021 年罗罗公司军用/民用航发营收占比情况 . 16 图表 21：我国军用航发产业链企业参与国产商发情况 . 16 图表 22：全球主要军用航空发动机制造企业及其代表型号一览 . 17 图表 23：2020 年全球商用航空发动机市场格局 . 17 图表 24：全球燃气轮机领域西门子和 GE、三菱日立三足鼎立 . 18 图表 25：中国军用航空发动机发展历程 . 19 图表 26：我国军用航发相较美国在各项性能指标方面均存在较大差距 . 19 图表 27：中、美、俄战斗机发动机发展对比 . 19 图表 28：我国航空发动机制造企业及其代表型号一览 . 20 图表 29：我国历代航空发

10、动机及其代表型号情况 . 21 图表 30：CJ-1000A 商用航空发动机示意图 . 21 图表 31：CJ-2000 商用航空发动机示意图 . 21 图表 32：2014-2021 年黎明公司营收及增速 . 23 图表 33：2014-2021 年西航公司营收及增速 . 23 图表 34：与美国相比，我国各类军机在数量上均有明显的差距（架） . 23 图表 35：我国战斗机代次与美国相比有明显差距（架） . 23 图表 36：航发产业链上公司正在加大对于后续型号的研发投入（单位：亿元） . 24 图表 37：未来 10 年我国军用航空发动机新机市场空间测算 . 24 图表 38：军机主机厂

11、及航发产业链企业合同负债科目（亿元） . 25 图表 39：航发产业链企业现金流情况 . 25 图表 40：航发产业链企业 2022Q1 应付账款同比大幅增长，预示生产任务饱满（单位：亿元） . 26 图表 41：航发动力、航发控制关联交易预示 2022 年航发产业将迎来高增长 . 26 图表 42：2021、2022Q1 航发产业链企业营收及利润增速情况 . 27 图表 43：航发产业链企业 2021、2022Q1 存货同比实现大幅增长，预示短中期收入端将迎来增长（单位：亿元） . 27 图表 44：罗罗公司民用航空发动机原始设备和售后服务营收占比 . 28 图表 45：罗罗公司军用航空发动

12、机原始设备和售后服务营收占比 . 28 图表 46：航空发动机维护价值构成 . 28 图表 47：修理航空发动机冷热端零部件占比 . 28 图表 48：未来 10 年我国军用航空发动机维修市场空间测算 . 29 图表 49：“长江 1000”国产商用航发研发历程 . 30 图表 50：未来 10 年我国商用航空发动机市场空间测算 . 30 图表 51：不同发电方式平均度电成本（$/MWH） . 31 图表 52：重型燃气轮机的市场份额（3 年平均总装机容量） . 31 图表 53：航空发动机全寿命周期价值分布 . 32 图表 54：航空发动机全生命周期价值拆分 . 32 图表 55：我国军用航

13、空发动机产业链 . 33 图表 56：航空发动机按工艺环节价值拆分及对应供应商 . 33 图表 57：几种典型航空发动机按部件价值拆分 . 34 图表 58：涡扇发动机拆解图 . 34 图表 59：航发发动机材料发展趋势 . 35 图表 60：航空发动机中各原材料重量占比及所适用零部件（重量占比以 Genx 为例） . 35 图表 61：航空发动机材料分布示意图 . 36 图表 62：航空发动机材料应用趋势 . 36 图表 63：高温合金在航空发动机上的应用 . 37 图表 64：高温合金按工艺分类及详细介绍 . 38 图表 65：中国变形高温合金厂商及其产能 . 38 图表 66：航空航天用

14、高温合金冶炼具有非常高的壁垒 . 39 图表 67：国内铸造高温母合金企业（钢研高纳、图南股份营收和毛利率均采用铸造高温合金制品，中科三耐采用航空发动机系列产品数据） . 39 图表 68：航空发动机粉末涡轮盘 . 40 图表 69：粉末高温合金三条主要制备路线 . 40 图表 70：钢研高纳新型高温合金业务处于快速增长期 . 40 图表 71：未来 10 年高温母合金需求量测算 . 41 图表 72：高温合金上市公司的相关业务增速相对于航发动力发动机业务收入更高 . 42 图表 73：航发产业链上游高温合金相关上市公司盈利弹性相较于下游总装更强 . 42 图表 74：2003 年至今沪镍价格

15、走势情况 . 43 图表 75：航发产业链高温合金企业 2022Q1 盈利能力受到镍涨价影响，股价已充分反映 . 43 图表 76：2020 年和 2021 年抚顺特钢相关扩产公告情况 . 44 图表 77：2022 年抚顺特钢相关扩产公告情况 . 45 图表 78：钛合金优势突出，在航空发动机上得到广泛应用 . 46 图表 79：钛合金在航空发动机中的应用 . 46 图表 80：典型航空发动机钛合金重量占比情况 . 46 图表 81：我国军用航空发动机钛合金用量变化情况 . 46 图表 82：我国军用钛材产业链一览 . 47 图表 83：我国钛材消费分布（吨） . 47 图表 84：国内钛合

16、金领域主要企业对比情况 . 48 图表 85：先进飞机钛合金用量不断提升 . 48 图表 86：F-22 飞机机身构件用钛情况 . 48 图表 87：航空发动机用复合材料简介 . 49 图表 88：航空发动机材料不同温度下力学性能 . 49 图表 89：复合材料在航空发动机上的应用比例逐年提高 . 49 图表 90：GE 公司在 CMC 方面的投资 . 50 图表 91：CMC 材料制备工艺及产业链 . 50 图表 92：碳纤维增强树脂基复合材料工艺及产业链 . 51 图表 93：航空发动机用复合材料上市公司相关业务经营情况 . 51 图表 94：隐身材料分类及介绍 . 52 图表 95：航空

17、发动机八大典型隐身措施应用难点及代价 . 52 图表 96：隐身材料产业链上下游 . 53 图表 97：我国隐身材料相关企业（单位：亿元/%） . 53 图表 98：典型小涵道比涡扇发动机 EJ200 机械部件示意图. 54 图表 99：航空发动机典型零部件工艺流程及对应供应商 . 54 图表 100：典型精密铸造工艺流程图 . 55 图表 101：航空发动机叶片示意图 . 55 图表 102：航空发动机叶片内部结构图 . 55 图表 103：铸造高温合金三种形式：普通、定向、单晶 . 56 图表 104：燃气轮机涡轮叶片材料及成形技术发展 . 56 图表 105：航空发动机机匣示意图 . 5

18、6 图表 106：航空发动机燃烧室机匣外形面示意图 . 57 图表 107：航空发动机燃烧室机匣工艺对比 . 57 图表 108：未来 10 年中国军用航空发动机新机精铸机匣市场空间测算 . 57 图表 109：我国航空发动机精密铸件厂商（单位：亿元） . 58 图表 110：航空发动机锻造工艺分类 . 59 图表 111：中国航空发动机锻件厂商（单位：亿元） . 60 图表 112：中航重机营收/归母净利润/折旧与摊销情况. 61 图表 113：锻造类企业规模效应在盈利能力端的体现 . 61 图表 114：中航重机、派克新材、航宇科技 2020-2022Q1 季度归母净利润同比增速情况 .

19、62 图表 115：中航重机、派克新材、航宇科技 2021 年营业成本结构 . 62 图表 116：中航重机、派克新材、航宇科技航空锻件毛利率 . 63 图表 117：中航重机锻造产品各营业成本占营收比 . 63 图表 118：派克新材航空航天锻造产品各营业成本占营收比 . 63 图表 119：航宇科技航空锻造产品各营业成本占营收比 . 63 图表 120：航发锻造企业近年来进行积极募投扩产 . 63 图表 121：钣金加工图示 . 64 图表 122：带单独头部的环形燃烧室火焰筒 . 64 图表 123：火焰筒正环结构 . 64 图表 124：航空发动机生产工艺流程图（红色为机加环节） .

20、65 图表 125：航空发动机零部件机加工四大制造特点 . 65 图表 126：航空发动机主要零部件机加工工艺及流程 . 66 图表 127：我国航发产业链机加工环节主要参与企业情况 . 66 图表 128：3D 打印技术成形原理. 67 图表 129：金属增材制造技术与机床行业对比 . 67 图表 130：中国 3D 打印产业链 . 67 图表 131：金属 3D 打印产品优点 . 68 图表 132：铂力特 3D 打印产品在航空发动机的应用 . 68 图表 133：航空发动机控制系统发展历程 . 69 图表 134：军民用航空发动机内部控制变量不断提升 . 69 图表 135：航空发动机全

21、权限控制系统组成示意图 . 70 图表 136：航空发动机控制系统燃油原理框图 . 70 图表 137：三种航空发动机控制系统全方位对比分析 . 70 图表 138：航发控制产品在发动机整机中价值占比约 11%左右 . 71 图表 139：中国航空发动机控制系统参与企业经营情况（单位：百万元/%） . 71 图表 140：我国军用航空发动机整机研制生产企业一览（单位：亿元/%） . 72 图表 141：航发动力、航发控制 2022 年关联交易、经营目标数据预示 2022 年航发产业将迎来高增长 . 73 图表 142：2011-2021 年航发动力毛利率变化原因分析（单位：%） . 73 图表

22、 143：RR 公司 2007-2013 年间军用航发营收与营业利润情况 . 74 图表 144：规模效应下 RR 公司军用航发营业利润率不断提升 . 74 图表 145：军品定价模式已由单一“成本加成”向目标价格管理转变 . 74 图表 146：推力随使用时间/修理次数的变化曲线 . 75 图表 147：耗油率随使用时间/修理次数的变化曲线 . 75 图表 148：加力作动机匣电阻焊缝裂纹故障随使用时间变化的趋势图 . 75 图表 149：转子叶片断裂故障随使用时间变化的趋势图 . 75 图表 150：不同翻修间隔下航空发动机的单位小时大修费用情况 . 76 图表 151：航发动力维修类募投

23、项目情况 . 76 图表 152：美国精密机件公司 PCC 按产品划分的主要业务领域 . 77 图表 153：PCC 熔模铸件主要应用于航空航天领域（百万美元） . 77 图表 154：PCC 分产品毛利率 . 77 图表 155：PCC 公司客户结构（营收占比） . 78 图表 156：PCC 各个业务来自 GE 的收入 . 78 图表 157：PCC 历年营收与固定资产规模（亿美元） . 78 图表 158：PCC 历年资本支出（亿美元） . 78 图表 159：PCC 历年营收与净利润情况（亿美元） . 78 图表 160：PCC 历年毛利率与净利率情况 . 78 图表 161：PCC

24、历年净利润和经营现金流情况 . 79 图表 162：2010-2015 财年 PCC 各业务分部经营收益 . 79 图表 163：航空发动机产业链各环节投资策略 . 80 图表 164：航发产业链重点公司介绍及盈利预测一览（单位：亿元） . 81 图表 165：航发控制历年营收及增速 . 83 图表 166：航发控制历年归母净利润及增速 . 83 图表 167：航宇科技历年营收及增速 . 93 图表 168：航宇科技历年归母净利润及增速 . 93 图表 169：万泽股份历年营业收入及增速 . 96 图表 170：万泽股份历年归母净利润及增速 . 96 图表 171：航亚科技历年营业收入及增速

25、. 97 图表 172：航亚科技历年归母净利润及增速 . 97 图表 173：隆达股份历年营业收入及增速 . 98 图表 174：隆达股份历年归母净利润及增速 . 98 1. 航空发动机：动力强军，科技强国航空发动机：动力强军，科技强国 1.1 产业地位：工业皇冠上的明珠，高端制造业深水区产业地位：工业皇冠上的明珠，高端制造业深水区 发动机强则飞机强，飞机强则航空强，航空强则中国强！发动机强则飞机强，飞机强则航空强，航空强则中国强！ 航空发动机被誉为 “工业皇冠上的明珠” ，航空发动机被誉为 “工业皇冠上的明珠” ， 也是中国高端制造业迈向深水区的重要阵地也是中国高端制造业迈向深水区的重要阵地

26、，其产业发展是一个国家工业基础、科技水平和综合国力的集中体现，是其产业发展是一个国家工业基础、科技水平和综合国力的集中体现，是强军强国的重要强军强国的重要标志标志。航空发动机具有技术密集度高、军民融合性强、产业带动面广等特点，具有极高的军事价值、经济价值和政治价值。全球范围内仅有联合国 5 大常任理事国能够独立研制航空发动机并形成产业规模，而商用发动机市场上具有技术和商业优势的只有美、英两国，全球范围内都呈现高度垄断的态势。 我国正在加快实现航空发动机自主创新发展，军用航空发动机已形成“一、二代机加速我国正在加快实现航空发动机自主创新发展，军用航空发动机已形成“一、二代机加速淘汰，三代机批量稳

27、定交付、四代机研制、五代机预研加速的局面” ，商用航空发动机淘汰，三代机批量稳定交付、四代机研制、五代机预研加速的局面” ，商用航空发动机CJ1000、CJ2000 等等正在加速研制以解决大飞机心脏“卡脖子”的重大风险。正在加速研制以解决大飞机心脏“卡脖子”的重大风险。 图表 1：航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠 资料来源：GE 官网，CNKI，国盛证券研究所 航空发动机产业是以航空燃气涡轮发动机技术为基础发展的产业集群航空发动机产业是以航空燃气涡轮发动机技术为基础发展的产业集群，主要产品包括军主要产品包括军/民用航空发动机、辅助动力装置和航改燃气轮机，还可以得到重型燃气轮机及利用航民用航空发

28、动机、辅助动力装置和航改燃气轮机，还可以得到重型燃气轮机及利用航空发动机技术衍生发展的其他产品空发动机技术衍生发展的其他产品。由于航发与燃气轮机技术相通，产业环节相似，我国于 2017 年正式启动航空发动机与燃气轮机两机专项，直接投入以及带动地方、企业和社会其他投入预计总金额约 3000 亿元，已然将两机产业统筹发展打造产业集群。 图表 2：航空发动机产业集群一览 资料来源：AirplaneHandbook，CNKI，国盛证券研究所 1、航空发动机产业：、航空发动机产业：涡扇涡扇发动机为主，产量占一半以上；发动机为主，产量占一半以上；涡喷、涡桨、涡轴、桨扇、活涡喷、涡桨、涡轴、桨扇、活塞塞发动

29、机发动机为为辅。辅。二战后航空发动机向高功率、低重量方向发展，活塞发动机逐步退出历史舞台，喷气式发动机得到广泛应用，其主要分为有、无压气机 2 种类型。 1）无压气机类型：分为冲压式发动机、脉冲喷气发动机无压气机类型：分为冲压式发动机、脉冲喷气发动机。前者应用于高超音速飞机、导弹等飞行器，近年来随着高超音速武器研制也得到快速发展；后者脉冲喷气发动机应用于靶机、导弹、航空模型等，应用较为受限。 2）有压气机类型：全球主流，分为涡喷、涡扇、涡桨、涡轴和桨扇发动机）有压气机类型：全球主流，分为涡喷、涡扇、涡桨、涡轴和桨扇发动机。根据航空发动机产业现状与趋势 ，预计 20202034 年涡扇、涡桨、涡

30、喷、涡轴产量占比分别达57%、20%、12%、11%。 图表 3：各种类航空发动机特点及发展情况介绍 种类种类 特点特点 适用机型适用机型 发展状况发展状况 占比占比 图例图例 活塞式发动机 体积大、 功率低、 油耗低、 价格低廉， 无法突破音障 初级教练机、小型运输机、农业飞机、无人机等 基本被喷气式发动机取代，但仍有少量应用于小型飞行器上 - 空气喷气式发动机 无压气机 冲 压式 高速状态下方能启动，结构简单、重量轻、成本低 高 超 声 速 飞机、导弹等飞行器 处于研究发展、应用阶段 - 脉 冲喷气 构造简单、 重量轻， 成本低， 但振动剧烈， 仅适合低空低速飞行 靶机、导弹、航空模型 由

31、于噪声、振动、寿命等原因，应用受限 - 有压气机 涡喷 高空高速性能优异，但油耗高、经济性差 战斗机、弹道导弹、高空无人机、靶机 被涡扇替代，部分服役于老旧机型、弹道导弹、高空无人机 12% 涡扇 推力大、 效率高、 经济性好 战斗机、轰炸机、民机、运输机 占据航空发动机一半以上市场，被军民用飞机广泛采用 57% 涡桨 低速性良好、 效率高、油耗低，难以突破音障 中 低 速 运 输机、通用飞机 中小型运输机和通用飞机仍广泛应用 20% 涡轴 体积小、 重量轻、 功率大 直 升 机 和 垂直起降/短距起降飞机 基本是直升机唯一动力装置 11% 桨扇 经济性好、 噪音大、 振动大、安全性差 军用运

32、输机 由于噪声、安全性问题未广泛使用，目前仅有 D-27 尚在服役 - 资料来源：航空发动机-飞机的心脏，航空发动机产业现状与趋势，国盛证券研究所 2、 燃气轮机产业： 燃气轮机广泛应用于发电、 船舰和机车动力、 管道增压等能源、 国防、 燃气轮机产业： 燃气轮机广泛应用于发电、 船舰和机车动力、 管道增压等能源、 国防、交通领域， 是关系国家安全和国民经济发展的高技术核心装备。交通领域， 是关系国家安全和国民经济发展的高技术核心装备。 燃气轮机是将气体压缩、加热后送入透平中膨胀做功，把一部分热能转变为机械能的旋转原动机。按结构形式可以分为重型、轻型、微型燃气轮机，其中全球重型燃气轮机已形成高

33、度垄断的局面，以GE、西门子、三菱、阿尔斯通等公司为主导；轻型燃气轮机是航空发动机改型，以 GE、P&W、R&R 等航空公司为主导；微型燃气轮机参与者较多。 图表 4：燃气轮机产品分类及发展情况介绍 功率分级功率分级 技术途径技术途径 图例图例 功率范围功率范围 优势优势 用途用途 全球竞争格局全球竞争格局 重型重型 专业设计 20MW 运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高 陆地上固定的发电机组 以 GE、西门子、三菱日立等公司为主导 轻型轻型 航空发动机改型 0.320MW 装机快、体积小、启动快、简单环效率高 电力调峰、 船舶动力等， 欧美舰艇 装 配 率 在50%以上 以 GE、 P

34、&W、 R&R 等航空公司为主导 微型微型 专业设计 30300KW 体积很小、质量很轻 替代柴油机， 用于机车、坦克 厂商较多 资料来源：CNKI，西门子官网，腾风官网，国盛证券研究所 3、 两机技术衍生产品：、 两机技术衍生产品： 航空发动机与燃气轮机是高端制造业的代表， 装备研制需要应用航空发动机与燃气轮机是高端制造业的代表， 装备研制需要应用先进的材料、制造工艺、过程控制、定制开发等手段以实现航空装备产品高质量、高可先进的材料、制造工艺、过程控制、定制开发等手段以实现航空装备产品高质量、高可靠性要求，这套高端装备产品研制技术及过程管理体系可以衍生应用到其他领域的产品靠性要求，这套高端装

35、备产品研制技术及过程管理体系可以衍生应用到其他领域的产品上。上。以航发控制为例，核心主营是航空发动机控制系统产品，近年来公司以动力控制系统核心技术为依托，重点向兵器、汽车等动力燃油与控制系统及衍生产品研制、生产、试验、销售、维修保障拓展，2021 年实现营收（3.78 亿元，+16.54%） 。因此，我们认为航空发动机高端装备制造技术的延伸性突出，可以向众多非航领域延伸，航发配套企业也多按照航发与非航业务两大路线获得发展，以扩大两机产业集群的发展规模。根据美国国会数据，军事技术二次转化为民用，每投入 1 美元能够产出 7 美元得效益，而在航空工业项目发展 10 年后，技术转移比为 1：16，就

36、业带动为 1：12。 图表 5：航空发动机技术衍生产品举例 公司名称公司名称 航发技术产品航发技术产品 收入（亿元）收入（亿元） 毛利率（毛利率（%） 衍生技术产品衍生技术产品 收入（亿元）收入（亿元） 毛利率（毛利率（%） 航发控制航发控制 发动机控制系统及衍生产品 35.4 29.62% 非航产品及其他 3.78 24.22% 航亚科技航亚科技 航空产品 2.74 32.99% 医疗产品 0.38 20.63% 航宇科技航宇科技 航空锻件 6.69 32.55% 航天锻件 1.5 31.50% 燃气轮机锻件 0.38 34.34% 能源锻件 0.65 40.56% 其他锻件 0.22 38

37、.73% 资料来源：公司公告，国盛证券研究所（注：数据取自 2021 年年报） 1.2 产业特点：产业特点：高壁垒、长周期、高投入、高风险、高回报高壁垒、长周期、高投入、高风险、高回报 1.2.1 研制特点：高技术壁垒、长研制周期、高投入成本、高研制风险研制特点：高技术壁垒、长研制周期、高投入成本、高研制风险 1、高技术壁垒：、高技术壁垒：航空发动机是世界上公认的总体技术水平最高、核心技术封锁最严、结航空发动机是世界上公认的总体技术水平最高、核心技术封锁最严、结构最复杂的工业产品构最复杂的工业产品之一之一，挑战着现代工程科学的极限，被誉为“现代工业皇冠上的明，挑战着现代工程科学的极限，被誉为“

38、现代工业皇冠上的明珠”珠” 。航空发动机研制涉及几乎所有科学和工程专业，技术壁垒极高，具体如下： 1）工作环境恶劣：高压比、高燃气温度、高负荷、大流量等。）工作环境恶劣：高压比、高燃气温度、高负荷、大流量等。高性能压气机叶片既薄又具有弯、扭、掠的构形，高速旋转时要长时间承受自身重量 2 万倍的离心力；薄薄的机匣要长时间承受 5060 个大气压而不能变形和损坏， 相当于蓄水 175 米的 2.5 个长江三峡大坝所承受的水压；涡轮叶片的气流环境温度现已高达 20002200K，远超过其金属材料的熔点，且要求在 1 万2 万转/分条件下能够长时间可靠工作；主燃烧室中气流速度高于 100m/s，要求燃

39、烧稳定，出口流场均匀，效率达 99%以上。 图表 6：航空发动机工作环境极端恶劣，进而带来非常高的技术壁垒 技术难点技术难点 详细描述详细描述 高压比高压比 大涵道比涡扇发动机高压压气机后的压力为 52 个大气压，相当于喷泉由地面垂直持续稳定喷至 500 米高度的压力。这一增压过程仅由在长度不足 2 米内布置的 30 余排叶片完成，并需在高逆压力梯度、超音流动激波等复杂流动下保持宽广工作范围和较高效率。 高燃气温度高燃气温度 航空发动机涡轮前燃气温度已经超过 2200K，比火山喷发时的岩浆温度高 700K。 高负荷高负荷 航空发动机涡轮叶片上承受了极高的热应力、离心力及气动力，高转速使得叶片根

40、部承受了 10 吨的离心力，其承受的离心力是叶片自重的 26 万倍。 大流量大流量 F119 军用涡扇发动机单位时间内吸入的空气量，相当于 1000 辆中型轿车吸入的空气量。 资料来源：世界航空发动机手册，航空发动机-飞机的心脏，国盛证券研究所 2）产品结构复杂：整机由上万个零件组成，加工精度达到微米甚至纳米级。）产品结构复杂：整机由上万个零件组成，加工精度达到微米甚至纳米级。由于对推重比和热效率的极致追求，现代航空发动机结构越发精细化、复杂化。以美国 GE 公司研制生产的大涵道比涡扇发动机 GEnx 为例，其所包含零部件高达 110 万个，且不同部件所使用的材料、工艺也不相同。此外，航空发动

41、机作为一个复杂系统，对零部件的精密程度要求也达到了现代工业的极致，如航空发动机整体叶盘从毛胚到成品要经过几十道工序、数百次换刀、上千次进退刀，A4 纸大小的整体叶盘叶片最厚 2mm，最薄处只有0.20.3mm，绝不允许有任何瑕疵。 图表 7：航空发动机结构复杂，加工精度高，工艺难度大 难点难点 详细描述详细描述 产品结构复杂产品结构复杂 以大涵道比涡扇发动机 GEnx 为例，其需要在直径 282cm，长度 469cm 的空间里将 110 万个零件进行完整组装。 加工精度高加工精度高 航空发动机零部件形态复杂，加工精度极高，以压气机叶片为例，高压压气机叶片最薄处厚度只有 0.2-0.3mm，加工

42、精度要求达到微米级别。 工艺难度大工艺难度大 以涡轮叶片为例，先进涡轮叶片使用单晶铸造技术，即叶片整体为单一晶体，同时叶片上需要加工上百个冷却气孔，叶片表面需要涂以热障涂层并保证长期工作不脱落。 资料来源：CNKI，国盛证券研究所 3） 高可靠性要求： 要求很高的可靠性、 很好的环境适应性。） 高可靠性要求： 要求很高的可靠性、 很好的环境适应性。 高性能、 长寿命、 高可靠性、很好的环境适应性是航空航天装备制造追求的永恒目标，以满足高温、高压、高转速、交变负载等极端服役条件。 现代民用发动机寿命要求达 3 万小时以上， 未来将超过 10 万小时，而对空中停车率的要求是发动机每 10 万飞行小

43、时不能大于 0.22 次。航空发动机的外部运行环境极其严苛，发动机要适应从地面高度到万米高空缺氧环境、从地面静止状态到每小时数千米的超音速状态和从沙漠干燥环境到热带潮湿环境。总之，航空发动机需要在高温、高寒、高速、高压、高转速、高负荷、缺氧、振动等极端恶劣环境下保证稳定的工作状态。 图表 8：航空发动机对产品可靠性及环境适应性要求极高 难点难点 详细描述详细描述 长时间工作稳定可靠长时间工作稳定可靠 现代民用发动机寿命要求达 3 万小时以上，未来将超过 10 万小时。 适应极端工作条件适应极端工作条件 飞机超机动、大小油门急剧切换时余气系数范围为 0.240，发动机需要保证不喘振、不熄火。 适

44、应突发异物吞入适应突发异物吞入 航空发动机遭遇鸟撞或其他异物进入时需保证发动机可以稳定在慢车位置。 适应极端恶劣天气适应极端恶劣天气 航空发动机需要在吞水、吞雹、吞雪、吞沙等状况下保证持续稳定工作。 资料来源：CNKI，国盛证券研究所 2、长研制周期、高投入成本。、长研制周期、高投入成本。以航空发动机工业制造水平最高的美国为例，美国典型的航空发动机研制费用普遍超过 10 亿美元，且随着航发研制朝着更高的综合性能方向发展，其研制难度逐渐增大，研制费用也逐渐提高，如美国四代航空发动机 F-119 的实际研制经费高达 24.65 亿美元，仅研制周期就长达 13 年之久。 图表 9：航空发动机研制流程

45、极长 资料来源：CNKI，国盛证券研究所 图表 10：美国典型发动机研制经费与周期 资料来源：CNKI，国盛证券研究所，（注：红色研制经费，黑色研制周期），国盛证券研究所 3、高研制风险高研制风险。RB211 是罗罗公司在 20 世纪 60 年代研制的推力介于 166-270KN 之间高涵道比涡扇发动机， 其最初目的是作为洛克希德马丁公司 L-1011 客机的动力装置。 由于 RB211 采用了独特的三转子涡扇概念，其复杂性使得研制和测试耗时极长，1970 年罗罗公司在 RB211 上的投入已经达到 1.703 亿英镑，几乎是原计划的两倍，导致罗罗公司陷入财务危机并最终破产，于 1971 年被

46、收为国有（1987 年英国政府国有资本再次退出，罗罗公司重回私有） 。 14.110.59.4114.724.65549872108156020406080100120140160180051015202530研制经费（亿美元）研制周期（月） 1.2.2 经济特点：高壁垒带来稳定产业格局，一旦研制成功经济效益巨大经济特点：高壁垒带来稳定产业格局，一旦研制成功经济效益巨大 航空发动机产业的经济特点体现在：高研制壁垒需要长周期的高研发投入甚至有高风险，航空发动机产业的经济特点体现在：高研制壁垒需要长周期的高研发投入甚至有高风险，那么与之匹配的也是研制成功后可以获得长期确定性的增长，长期看经济效益巨

47、大。那么与之匹配的也是研制成功后可以获得长期确定性的增长，长期看经济效益巨大。 1、航空发动机产业发展特点是“基于核心机衍生发展”路线，衍生机型不断延伸发展延、航空发动机产业发展特点是“基于核心机衍生发展”路线，衍生机型不断延伸发展延长航发产品应用周期的同时带来倍长航发产品应用周期的同时带来倍数的经济效益。数的经济效益。 “核心机” 是燃气涡轮发动机中由高压压气机、燃烧室和驱动压气机的高压涡轮组成的发动机核心部分，其在航空发动机研制中处于承上启下地位，是预先研究即发动机技术储备环节中最重要的组成部分。在新发动机研制过程中发生的许多问题都和核心机部分密切相关， 因此提前对核心机进行研究，具备减少

48、型号研制风险、降低研制费用、缩短研制周期等好处。更重要的是，更重要的是，以核心机以核心机为基础可以拓展不同推力等级的发动机，进一步保证行业高投入长周期经济回报特性。为基础可以拓展不同推力等级的发动机，进一步保证行业高投入长周期经济回报特性。 例如 GE 公司在同一核心机的基础上，发展出轰炸机用的 F101、F16 战斗机用 F110 和民用 CFM56 系列发动机，其第五代“先进涡轮发动机燃气发生器”已成为 90 年代先进战斗发动机的基础，以 F110 发动机的核心机派生发展出多种军、 民用型号的发动机。 法国也在 20 世纪 80 年代中期开始 M88 核心机研制，经过不断改进、发展的推重比

49、 10 一级发动机 M88-III，配装阵风战斗机。 图表 11：GE 公司以 F110 发动机核心机为基础派生发展出军、民用多种型号的发动机 性能参数性能参数 单位单位 F110-GE-400 F110-GE-129 F118-GE-100 CFM56-2-B1 CFM56-3-B1 CFM56-5-B1 加力/不加力推力 daN 12045/7117 12899/7562 /8451 /9798 /8900 /11134 加力/不加力耗油率 kg/(daN.h) 2.05/0.7 /0.7 /0.7 0.668(巡航) 0.678(巡航) /0.607(巡航) 发动机流量 kg/s 117

50、.5 118 357.7 297.4 386.5 涵道比 0.87 0.76 6.00 5.00 6.00 涡轮进口温度 K 1700 1728 1700 1569 1539 1597 用途 F-14B/D F-16C/D/N F-15E B-2A KC-135R 加油机 波音737-300、 400、 500 A319/A320 资料来源：CNKI“系列核心机及派生发展”的航空发动机发展思路，国盛证券研究所 2、高壁垒铸就稳固的产业格局，可以获得长期持续、高确定性的增长。、高壁垒铸就稳固的产业格局，可以获得长期持续、高确定性的增长。虽然航发研制壁垒极高，但一旦研制成功一款成熟产品批产服役时间