2022年航空发动机零部件锻造行业发展及前景分析

1、2022年航空发动机零部件锻造行业发展及前景分析1、我国锻造行业现状：低端产能过剩，高端需求释放据国家统计局，2018-2020 年中国锻件产量呈现逐年恢复趋势。据中国锻压协会， 国内锻造行业大部分企业主要从事普通碳钢、合金钢、不锈钢材料等锻件的生产， 对高温合金、钛合金、铝合金、镁合金等特种合金材料的加工能力整体不足、产 品技术含量及附加值相对较低、工艺水平相对落后。由于在我国目前批产和在研 的各种型号航空发动机中，高温合金、钛合金等难变形材料大型环件的应用十分 广泛，所以在以航空发动机为代表的高端应用领域锻造供需关系较为紧张。据航宇科技招股说明书，当前我国航空航天领域的部分关键锻件与国外发

2、达国家 尚存在较大差距，比如我国部分关键锻件材料利用率低、环件的组织性能均匀性 和稳定性不高、环件尺寸精度低、研制周期长。放眼全球，德国、美国、俄罗斯、 日本、英国等发达国家，在原材料、装备水平、锻造技术和工艺等方面均处于世 界领先地位，依托高端的生产设备及先进的加工工艺，能够生产出大尺寸、高精 度、高性能的产品，长期占据着全球主要的高端应用市场。在军机需求的牵引下，以及 C919、ARJ21 等多型商用客机研制、取证、量产工作 的推动下，航空锻件需求必将显著增长，国内积极向高端转型的锻造企业将迎来 跨越式发展的机遇。图：2015-2020 年中国锻件产量（万吨）及增速2、国内航空发动机锻造加

3、工行业特点2.1、高精尖行业技术/设备壁垒高，行业集中度高航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠，是人类工业文明的结晶。航空发动机对于 锻件的原材料质量、锻造工艺要求严格，因此行业存在较高壁垒。技术壁垒高。航空锻件要求高性能、长寿命、高可靠性，且要求各批次性能稳定、 一致，从而要求企业在材料成形与性能控制的基础研究和应用研究领域有较深的 认识。航空锻造企业不但需要具备深厚的材料和锻造理论知识，还需要进行大量 的计算分析、工程试验验证和长期的工程实践。设备和资金壁垒高。航空锻造具有投资大、建设周期长的特征，属于典型的资本 密集型行业。以大型模锻机为例，据大型航空模锻件的生产现状及发展趋势， 截止 20

4、10 年全球仅有 40 余台 100MN 级以上模锻机，其中 70%左右集中在在美、 俄、法。资金投入方面，进口大型设备单位价值昂贵，例如据派克新材招股说明 书，1 台 7000 吨自由锻液压机价值 9000 万元，一台精密碾环机价值 1.2 亿元。行业集中度高。由于航空发动机具有高技术、高投入、高风险的行业特点，进入 门槛高，行业集中度较高。据 Flight Global 报告，2020 年全球商用航空发动机市 场以交付量口径统计，CR3（赛峰、普拉特惠特尼、通用动力）为 88%。航空发 动机主机厂对供应商考核程序复杂，考察周期较长，一旦合作又往往保持稳定， 因此航空发动机锻造行业集中度较高

5、。2.2、国内供应商现阶段需求以军用为主作为缺席了前两次工业革命的后发国家，我国航空发动机技术历史欠账较多，与 国际先进水平仍有较大差距。目前，我国第一款国产商用涡扇发动机 CJ-1000 尚 处于研制阶段，国产商用大飞机 C919 当前适装的是 CFMI 公司的 LEAP-1C 发动 机；我国军用航空发动机经过半个世纪追赶，历经引进、测仿、改进、创新四个 阶段，近年逐渐迎来历史上最好的发展时期。据航发动力 2021 年半年报，公司科 技研发工作有力推进，三代机工艺不断趋于成熟；四代机关键技术能力大幅提升； 五代机预研技术持续突破瓶颈。当前阶段拉动航空发动机配套企业需求的主要为 军用航空发动机

6、。定制化特征强，多采用“以销定产”的生产模式。由于航空发动机产品型号众多， 每种型号的产品在材料、规格、性能方面均具有特殊性要求，因此产品具有定制 化特征，且我国军品采购具有强计划经济色彩，客户单次采购的产品也具有多种 类、多规格、小批量的特征，因此航空发动机零部件锻造企业多采用以销定产的 生产模式。2.3、部分企业供货国际航空发动机龙头，商用航空发动机未来市场可期商用市场体量更广阔。据 Flight Global 发布的 2021 年商用航空发动机报告，2020 年全球共生产 25532 台商用喷气机发动机，全球航司机队在役飞机数量在经历 2020 年初的疫情影响后已经显著反弹。国产商用航空

7、发动机稳步进展，未来可期。据工信部网站，由中国航发商用航空 发动机有限责任公司（商发公司）自主研发的 CJ-1000（长江-1000）已于 2018 年 5 月成功点火。据机电产品招投标电子交易平台，2020 年 7 月 23 日 CJ-1000A 初 始批整机（03 台份）遥测系统硬件加工及天线制作调试发布国际招标，国产发动 机研制工作有序推进。据各公司招股说明书，航宇科技、航亚科技已经参与国产 长江系列商用发动机研制工作。部分企业已供货国际航空发动机龙头。部分国内领先的航空锻造企业已具备先进 的生产设备和工艺水平，除配套国内航空发动机整机的研制需求外，还积极开拓 国际转包市场。据航宇科技招

8、股说明书，公司已经获得通用电气、霍尼韦尔、普 拉特惠特尼、赛峰、MTU、罗尔斯罗伊斯等国际航空发动机制造商的供应商 资质，并签订长期协议；据航亚科技招股说明书，公司通过了赛峰、通用电气、 罗尔斯罗伊斯的供应商资质；据派克新材 2020 年报公告，公司分别与罗尔斯罗 伊斯和通用电气签订了 11 年和 5 年的长协。商用航空发动机锻件市场前景广阔。伴随国内航空发动机锻造企业逐步进入国际 主流生产商供应体系，以及国产发动机研制工作不断取得进展，商用航空发动机 锻造业务体量有望逐步提升。3、行业规模测算：军用需求增速换挡，商用市场潜力巨大3.1、航空发动机锻件价值占比约 35.5%按航空发动机零部件分

9、类测算锻件在航空发动机中的价值占比。 机匣环形锻件价值占比约 6%。环形轧制主要加工各类机匣/环形件。据航空优 质钛合金锻件锻造工艺技术及其质量控制，环形锻件约占航空发动机价值的 6%。叶片锻件价值占比约 13%。 据航空发动机结构设计分析，叶片占涡扇发动机价值的 35%，其中涡轮叶片、 精锻叶片和钛合金/复材叶片价值占比分别为 63%、11%、26%，需要进一步测算 其中锻造件的价值比例：1）据铸造与航空工业，涡轮叶片几乎全部为铸造叶片，因此不计入锻造件价 值中。2）精锻叶片价值全部计入锻造件中，并且据叶片精密锻造技术的发展现 状及其展望，叶片精密锻造逐渐取代传统模锻，因此还存在非精密锻造的

10、叶片。3）据航空发动机关键部件结构及制造工艺的发展，钛合金叶片由锻造加工而 成，因此需要在价值占比 26%的钛合金/复材叶片分类中讨论钛合金/复材占比情 况。结合我国军/商用航空发动机实际情况分析复合材料使用情况，据航空发动 机关键部件结构及制造工艺的发展复合材料叶片主要应用于商用大涵道比宽弦 风扇叶片，而除大型运输机、轰炸机外主战军用飞机发动机为小涵道比发动机， 进一步参考美国大规模装备的新一代 F-35 战斗机配套的 F-135 发动机情况，据 F135 发动机试验中的风扇故障，F-135 发动机三级风扇均由钛制成，因此可以 假设我国军用发动机风扇叶片均为钛合金锻造而成；国产商用发动机可以

11、直接参 考公开资料，据航空精密制造技术，制造院自主研制的钛合金宽弦空心风扇叶 片在 CJ-1000AX 首台整机上完成装配，因此也可以假设现阶段我国商用航空发动 机风扇叶片采用钛合金锻造制成；综上现阶段可以假设军用、商用航空发动机风 扇叶片均由钛合金锻造加工而成，涡扇发动机叶片价值中合计 37%（11%与 26% 之和）为锻件，由此得到叶片锻件占涡扇发动机价值比等于叶片在发动机中总占 比 35%乘以叶片中锻件占比 37%，结果为 13%。我们以此作为航空发动机叶片锻 件的价值占比。涡轮盘价值占比约 16.5%。据锻压先进制造技术及在航空工业领域的应用，高 性能发动机涡轮盘通常采用模锻工艺生产。

12、据通用电气，GE90 发动机第 2 级高压 涡轮盘的参考价值为 56.56 万美元，GE90 发动机共有 6 级低压涡轮和 2 级高压涡 轮。假设每级涡轮盘价值为 56.56 万美元，则 8 级涡轮盘合计价值 452.48 万美元。 据民航资源网，2011 年 GE90 发动机获得订单 400 台，目录价值 110 亿美元，则 平均每台目录价值 2750 万美元。综上可得 GE90 发动机中涡轮盘价值占比约为 16.5%，据此可以假设航空发动机中锻造涡轮盘价值占比为 16.5%。3.2、军用发动机市场增长潜力巨大军费持续增长，航空装备列装需求缺口大。据财政部，2020 年财政预算国防支出 12

13、680.06 亿元，增长约 6.6%。据国务院新闻办公室 2019 年 7 月 24 日发表的新时代的中国国防，我国国防费 由人员生活费、训练维持费和装备费三部分构成，各部分约占三分之一。2010-2017 年，我国国防费中装备费从 1774 亿元增至 4288 亿元，年均增速 13.44%，在国防 费中占比从 33.2%增至 41.1%。2012-2017 年我国国防费占 GDP 的平均比重为 1.3%，我国国防费占财政支出的平均比重为 5.3%，低于美、俄、印等国，未来仍 有提升空间。经过过去 20 年的高速发展，我国军工行业补齐了一些最短的短板， 展望未来 10 年，军工行业仍处于补偿式

14、发展的关键时期。按照“十九大”报告要求， 我国国防和军队建设分为近、中、远三期目标，近期即 2020 年基本实现机械化、 信息化建设取得重大进展、战略能力有大的提升；中期为 2035 年基本实现国防和 军队现代化；远期为本世纪中叶全面建成世界一流军队。“十三五”以来我国军费 增速保持在 78%的稳健区间，展望未来 10 年，我们判断军费增速仍将保持持续 领先于 GDP 的增速。军费当中拉动军工行业需求的装备费用增速 2012-2017 年 （国防白皮书）持续高于军费增速 4 个百分点，2015 年启动裁军 30 万及军队反 腐持续推进有望继续提升装备费用占比；航空装备作为全军装备建设重点方向，

15、 未来 10 年增速有望领先于装备费整体增速。据 World Air Forces、Global Fire Power，我国航空装备数量与结构与美俄相比存在 差距，列装需求缺口大。军队聚焦实战背景下，武器装备列装规模有望大幅提升， 我国航空装备需求有望在较长时期内保持高速增长。图：2020 年中美俄军用飞机数量（架）对比据中国航空工业集团年报，航空工业集团 2020 年实现营业收入 4688 亿元，利润 总额 207 亿元。据国防科工局 2017 年 12 月 6 日新闻发布会，“当前我们军工集团 公司的军民品的比重大概是 3：7，军品占 30%，民品占 70%。”假设航空工业集 团军品营收占

16、比30%，且粗略估算军品营收中的70%来自军机整机的销售，则2020 年军机整机销售收入可按 984 亿元估算。近五年，我国国防费增速增速保持在 6- 8%左右，航空作为我军未来重点发展方向之一，我们假设未来 10 年军机整机需 求年均复合增速为 10%，以 2020 年 984 亿元为基数测算，则 2021-2030 年军机整 机市场需求为 17529 亿元。假设航空发动机在军机中的平均价值占比为 20%，未 来 10 年军机航空发动机新机列装的市场需求为 3452 亿元。新机列装为锻件带来的市场需求为 1191 亿元。保守假设航空发动机换发/维修市 场规模与新机列装需求相等，则未来 10

17、年军用航空发动机新机列装及换发/维修 市场为锻件带来的总需求为 2451 亿元，年均市场需求约 245 亿元。我国军用航空发动机国产化率尚有提升空间。我国航空发动机较美、俄、英、法 存在较大差距。我国现役军用航空发动机部分仍是仿制国外的第三代发动机及其 改进改型，部分新研飞机选用国外发动机进行首飞或过渡。部分“20”系列飞机 已经拥有了国产发动机，据2021年第十三届珠海航展歼20飞行展示指挥员介绍， 国产歼 20 战机已经采用国产发动机；据运 20 总师介绍，运 20 已经有两型国产发 动机在试飞中。随着我国航空发动力实力的不断提升、新一代发动机的陆续批产， 我国军用航空发动机有望逐步改善“

18、供不应求”的格局，并全面实现国产化。民参军企业有望进一步扩大市场份额。2017 年 12 月国务院印发的关于推动国 防科技工业军民融合深度发展的意见明确提出“进一步扩大军工开放”，“扩大 军工单位外部协作”，“将军工集团公司军品外部配套率、民口配套率纳入国防科 技工业统计”。随着军用航空发动机需求的加速释放，以及军民融合的持续深化， 具有核心技术和相关资质的民营企业迅速崛起，并逐步扩大市场份额。据中国航 空发动机集团官网，在 2018 年 1 月 25 日召开的集团工作会上，总经理、党组副 书记强调“要加快小核心、大协作、专业化、开放型科研生产体系建设，加 强核心业务谋划，培育战略供应商，加速

19、构建供应链管理体系”。据中国航空发动 机集团官网，2019 年 5 月 20 日至 21 日，中国航发 2019 年供应商大会在无锡召 开，会议新闻稿介绍“过去一年，中国航发外购比例持续提升，零部件外包业务 持续增长，供应商管理按计划全面完成”，会上中国航发总经理、党组副书记表示 “中国航发要完成党和国家赋予的历史使命，必须建立小核心、大协作，专业 化、开放型科研生产体系，迫切需要与广大供应商手握手交流、面对面沟通， 探索建设安全、高效、可持续的航空发动机供应链体系”。3.3、国内商用发动机市场有待拓展目前全球商用航空发动机基本被美国通用电气（包括通用电气与赛峰合资公司 CFMI）、普拉特惠特

20、尼、罗尔斯罗伊斯公司垄断，我国目前使用的大型商用客机 发动机均来源于进口。国产大型客机 C919 在研发动机 CJ-1000 于 2018 年首次点 火成功，但仍需数年时间才可达到商业交付状态；支线飞机（ARJ21、新舟系列） 仍全部采用进口发动机。国产大飞机以及配套国产发动机有望打开海量市场 据中国航空工业的民用飞机中国市场预测年报（20212040 年），未来 20 年中 国窄体干线飞机需求量为 5276 架，宽体干线飞机需求量为 1915 架。据波音公司 发布的 2021 年版商业航空市场预测 20212040报告，未来 20 年中国窄体干 线飞机需求量为 6700 架，宽体干线飞机需求量为 1730 架；全球窄体干线飞机需 求量为 34360 架，宽体干线飞机需求量为 8900 架。综合上述预测，2021-2040 年，中国窄体干线飞机年均需求量 299 架（发动机 598 台），宽体干线飞机年均需求量 91 架（发动机 182 台）；全球窄体干线飞机年均需求量 1718 架（发动机 3436 台）， 宽体干线飞机年均需求量 455 架（发动机 890 台）。据民航