航空发动机行业研究：进入批产加速拐点，新型号Pipeline持续拓展

发布一下 2022年09月25日 12:49 0 0

（报告出品方/作者：天风证券，李鲁靖、刘明洋、张明磊）

批产及交付迎拐点，长坡厚雪初体现

2022中报看航发产业链：批产交付迎拐点，长坡厚雪初体现

航发产业链：2022年H1实现营收362.34亿元(较2021年H1+28.27%），实现归母净利润29.93亿元(较2021年H1+28.06%)，实现毛利率20.00%，较2021H1下降3.06pcts；存货达398.33亿元（较2021年H1+7.05%），合同负债+预收款达219.41亿元（较2021年H1-19.23%），预付账款在2021H1的高基数水平上+7.72%。

航发产业链中上游：存货增速提速，行业景气度持续上攻

规模效应显著体现，盈利能力持续提升：五年间（2018A-2022H1），产业链整体毛利率由21.06%提升至25.75%，提升4.69pcts，期间费用率由14.59%下降至6.60%，下降7.99pcts，净利率由2.50%提升至 10.93%，提升8.43pcts，我们认为，航发产业链有望持续迎来产品结构优化带来的产能利用率提升（小批量、多品种影响产能调配），同时叠加新品爬坡后规模效应下边际成本下降（包含了固定成本的分摊减少及因制造升级带来的可变成本下降），盈利能力在放量的基础上未来或将进入持续改善轨道。

在手订单充足，行业景气度持续提升：航发产业链自2021H1迎来下游大额合同负债以来（预收款+合同负债同比增加162.51%），均陆续开始积极备产备货（2022H1存货同比+20.26%，应收票据及账款+26.84%），看好后续产品持续交付，行业景气度持续高企。

全球航发产业链格局

航空发动机——工业皇冠上的明珠

航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠，其常见型号包括涡扇/涡喷发动机、涡轴/涡桨发动机及传动系统、活塞发动机。以航空燃气涡轮发动机为基础的产业集群对国民经济和科技发展有着较大带动作用，集中体现国家综合国力、工业基础和科技水平，是国家安全和大国地位的重要战略保障。

航空发动机产业有以下特点：高投入：目前，研制一款新型先进发动机需投入资金上百亿元。高壁垒：军用涡扇发动机工作温度达1800-1900°C，部分工作叶片需同时承受超十吨的离心力。长周期：一款新型航空发动机研制需花超二十年的时间，比研制新一代飞机的时间长一倍。国外第四代战斗机发动机从启动部件研究到初步形成作战能力周期长达30年。高回报：航空发动机产业有巨大的带动作用和产业辐射效应。据统计，按照产品单位重量创造的价值计算，如果以船舶为1，则小汽车为9、电视机为50、大型喷气飞机为800，航空发动机高达1400。

发展历程：活塞式—涡喷—涡扇

按结构划分，航空发动机可以分为活塞式和喷气式，早期飞机几乎全部使用活塞式，但由于功率限制，只适用于低速飞行，20世纪 40年代以来，喷气式开始成为飞机的主要动力。喷气式按有无压气机又主要分为燃气涡轮发动机和冲压发动机。航空用燃气涡轮发动机主要包括涡喷、涡扇、涡桨、涡轴发动机，不同的设计速度与油耗特性差异决定了各自应用场景：涡喷发动机高速度高油耗，已逐步被涡扇发动机替代，主要用于部分军用二代战机；涡扇发动机由于推进效率高、耗油率低的特点，是现在大多数客机及军机的主要动力类型；涡桨发动机多用于低速运输机、轻型飞机及加油机等；涡轴发动机主要用作直升机的动力。

寡头垄断竞争格局

世界航空发动机产业经过百余年的发展，在市场上已形成了寡头垄断格局，仅有美国，英国，法国，俄罗斯与中国等少数国家具备航发整机生产能力：美国：以引进英国航发技术起家，通过“调控”式竞争推动技术进步，代表企业有GE，P&W等。英国：罗罗（R&R）公司是世界知名的航空发动机制造商之一，也是欧洲最大的航空发动机制造商，其研制的各种喷气式发动机被民用和军用飞机广泛采用。罗罗公司也是世界第二大军用航空发动机制造商。法国：赛峰集团旗下的斯奈克玛（SNECMA）公司为发动机专业制造商，产品包括民用发动机、军用发动机以及航天发动机。俄罗斯：于2007年开始整合国内发动机行业85%以上的资产，成立联合发动机制造集团控股公司（ODK）。中国： 2005年12月，涡扇-10“太行”发动机研发成功，成为我国首个具有自主知识产权的高性能大推力涡扇发动机。军用航空发动机市场由美俄英占据近9成份额，商用航空发动机市场形成3+3寡头垄断格局，由美英法占据近9成份额。

国产航发新型号Pipeline持续拓展

国产航空发动机的自主之路

我国航空发动机的研制历程是可分为如下四个阶段:

1951-1965：仿制和改进。上世纪50年代，中国航空发动机工业从零起步，1956年中国第一台涡喷-5发动机根据苏联BK-1φ发动机的技术资料在沈阳仿制成功，此后很长一段时间，中国航空发动机都以仿制和改进为主，例如涡喷-6、涡喷7和涡喷8。

1966-1976：扩大生产规模，积累相关技术经验。在此期间，国内环境波动较大，航发产业开始扩大生产制造规模，继续开展三线建设。

1977-1999：开始部分自主设计。上世纪70年代，我国开始对航空发动机进行部分的自主设计，如基于涡喷-7研制的涡喷-13系列发动机和基于英国斯贝MK202的涡扇 -9系列发动机。其中，涡喷-13于1985年开始装机试飞，满足了歼-8Ⅱ飞机研制进度的要求。

2000至今：建设自主知识产权。 2002年，国产涡喷-14“昆仑”发动机定型，中国成为继美、俄、英、法之后的第五个航空发动机生产国。2005年12月，涡扇10“太行”发动机研发成功，成为我国首个具有自主知识产权的高性能大推力涡扇发动机。

新型号渐进推出，毛利率拐点可期

参照美、俄军用航空发动机发展历程，我国新型号航空发动机有望在建军百年前渐进推出：以AL-31和F110为代表的第三代发动机（推重比约为7~8）交付后15-20年内以AL-41和F119为代表的第四代发动机（推重比约为10）相继推出。我国第三代发动机WS-10于2005年推出，我们认为，受益于两机专项的政策和资金支持、上游材料、中游加工配套产业的发展、以及自主研发实验品台的成熟、制造工艺的积累。根据美俄两国三/四代发动机列的开发历程，我们预计，我国第四代涡扇发动机WS-15有望于2023年前推出，实现批量生产；对标美国普惠公司F135 （基于F119改进）的新型发动机有望在 2027年前推出。

十四五末有望完成“存量飞机换发、维修牵引”的市场驱动因素切换

受益于我国第一款自主研发的军用涡扇发动机WS-10进入成熟量产期，我国自主研发的三代半/四代机于 “十三五”期间集中进入列装期，同时军机数量有望将在十四五期间完成快速积累。

我国军队进一步强化实战训练质量，发动机循环数有加速消耗趋势，发动机更换、大修时间将明显缩短。在2021年2月印发的《关于构建新型军事训练体系的决定》中指出，未来全军坚持聚焦备战打仗，坚持实战实训、联战联训的方向。 2021年6月24日，国防部：各部队开训即掀起练兵热潮，与往年同期相比，全军弹药消耗大幅增加，高难课目训练比重持续加大。

我们认为，受两大驱动因素：（1）存量飞机总量的快速积累（2）飞行强度和动作难度加大导致换发、维修时间缩短的驱动，我国航空发动机产业将在十四五期间，完成“增量飞机列装牵引”到“存量飞机换发、维修牵引”的市场驱动因素切换。

换发、维修业务的高速增长将促使航空发动机产业的业绩增速高于航空整机业绩增速，并在中长期保持更为持续稳定的增长，同时盈利能力得到不断改善。

国产商用发动机推进顺利，有望打开广阔民用市场

我国未来有望成为民航飞机需求第一大国，根据《中国商飞公司市场预测年报（2021-2040）》，预计国内民航飞机2021-2040年新增交付量为9084架，二十年累计市场空间为1.4万亿美元，按6.9人民币/1美元的汇率进行估算，预计未来19年我国民航客机采购价值量约为9.66万亿元，平均每年0.48万亿。根据智研咨询数据，民航客机发动机价值占比约27%，则商用航空发动机采购价值约为2.58万亿元。

我国在商用飞机制造领域加速推进，2022年7月，ARJ21安全载客突破500万人次，同时，C919已完成全部试飞任务，取证工作已进入收官阶段，我们预计其将于2022年底获得适航型号合格证并交付商业运营，且CR929已实现开工制造。我们认为，国产民机占市率有望不断提升，将为国产商用发动机的推进搭建发展平台。

航发关键原材料/零部件分类梳理

航发主要原材料

航空发动机使用的主要原材料为钛合金与高温合金，两者在航发原材料成本构成中分别占有30%与36%，分别从原材料角度来看，由于高温合金及钛合金良好的综合性能及在研制与服役中较长期的经验积累, 钛合金和高温合金等材料长期内仍将是发动机的主要原材料。钛合金：钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性强等特点而被广泛用于各个领域。20 世纪50 年代，美国首次将钛合金用在F-84轰炸机上作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60 年代，钛合金占飞机结构重量20%～25%，70 年代开始，钛合金在航空发动机中主要用于制造压气机部件，如风扇、压气机盘和叶片、压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等（冷端部件），其用量一般占到结构总重量的20%～30%。

高温合金：高温合金是指能在高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，是制造航空航天发动机热端部件的关键材料，可占发动机总重量的40%~60%以上。高温合金按合金的主要元素分为铁基、镍基和钴基合金。铁基高温合金使用温度较低(600~850℃)，一般用于发动机中工作温度较低的部位，如机匣、轴等零件。镍基高温合金在发动机中主要用于涡轮导向叶片、工作叶片与涡轮盘，工作温度可达1100°C以上。钴基合金初始熔点较高，但由于成本较高等因素，研发热度有所下降。目前，广泛应用的高温合金主要是镍基高温合金。同时按制造工艺，高温合金也可分为变形高温合金、铸造高温合金与粉末高温合金。

航空发动机主要结构

航空发动机结构复杂，组成精密，各部件系统连接紧密。按照部件可划分为：进气机匣、低压/高压压气机、燃烧室、高压/低压涡轮与尾喷管，部分军用涡扇发动机型号还配有加力燃烧室。按照系统可划分为：可以分为控制系统、燃油系统、滑油系统、液压系统、点火系统、空气系统等。

航空发动机主要零部件-叶片

根据应用部位不同，发动机叶片可分为风扇叶片、压气机叶片与涡轮叶片。风扇叶片：对进入的空气进行压缩增压，之后通过内外涵道输送到发动机后方。涡扇发动机的外函推力完全来自于风扇所产生的推力，因此风扇性能的优劣很大程度上决定了涡扇发动机的性能。其为冷端叶片，主要原材料为钛合金/复合材料。压气机叶片：决定了总增压比，即发动机对空气流动的压缩程度，提高发动机的增压比可以提高航空发动机的压缩效率和燃烧效率。其为冷端叶片，主要原材料为钛合金。涡轮叶片：决定了涡轮承受的极限温度，从而影响发动机推重比与动力。其为热端叶片，主要原材料为高温合金。

航空发动机主要零部件-盘件

发动机盘件类零部件主要有包括涡轮盘、压气机盘与整体叶盘。涡轮盘：涡轮盘是航空发动机的最重要的核心热端部件之一，以粉末冶金技术制备的镍基高温合金已成为制备涡轮盘的首选材料。整体叶盘结构：是新型涡扇发动机将盘片一体化设计的复杂转动件，可使发动机重量减轻 20-30% 、效率提高 5-10%、零件数量减少50%以上，已被国外第三代航空发动机F414/F110/F110与第四代航空发动机EJ200/F119/F135采用。采用整体叶盘后，F414 发动机推重比由原型的7.5提升至9.1。民用方面，该结构已在Trent XWB、GEnx、PW1000G等航空发动机上广泛应用。

航空发动机主要零部件-环锻件与机匣

环形锻件主要应用于航空发动机的风扇、压气机、涡轮和燃烧室等四大部件中，同时四代发动机的环锻件原材料主要为高温合金与钛合金。在国际航空领域，通常将带有内孔，截面为回转体的锻件分为“环形锻件”和“机匣”。机匣：主要包括风扇机匣、压气机机匣、燃烧室外机匣、高压涡轮机匣、低压涡轮机匣等。机匣被称作航空发动机的骨骼，它为发动机核心部件如风扇、转轴、叶片、燃烧室及涡轮提供了安全的密闭空间，对核心零部件的失效提供了损伤包容。其在单台航空发动机上的零部件数量约为6-8个。环形锻件：除机匣外的其他环形锻件，主要包括封严环、支承环、风扇法兰环、固定环、压缩机级间挡圈、燃烧室喷管外壁环件、涡轮导向环、整流环等。其在单台航空发动机上的零部件数量约为50-100个。按价值计算，航空发动机环形锻件约占航空发动机价值的 6%。

批产交付迎拐点，“小核心，大协作”加速推进

航发主机厂-航发动力总装产能释放-批产交付进拐点

航发动力伴随三代中等推力航空发动机生产线建设项目、黎明公司-XX 发动机研制保障条件建设项目、黎明公司-发动机大修线及易必件制造能力建设项目等陆续进入产能爬坡阶段，公司2019年-2021年营业收入复合增速>15%，出现明显增速拐点。同时，据我们统计，各子公司从2019年起，密集启动大批产能扩建项目，当前共在建项目17项，其中8个项目预计于2023年前完工达产。

产业链“小核心，大协作”持续深化，中上游企业业务加速拓展

“小核心，大协作”：十四五期间随着产品标准化、规模化要求提升，飞机、航发产业链中上游零部件配套逐步由内部配套转向外部协作，更多的配套需求逐渐从内部扩散出来，航空零部件业务将采用分包外部协作的形式交由体系外的专业化企业代工。2022年，总装与配套生产关系变化或将加速深化，逐步形成专业化和协作化的生产方式。

品类增加+排产提升驱动产品或快速放量，规模效应带动盈利能力持续提升

从产业逻辑看，自2016年国防科工局发布《关于加快推进国防科技工业科技协同创新的意见》及实施方案以来，航发集团积极响应《意见》中建立“小核心、大协作、专业化、开放型”武器装备科研生产体系的要求，积极引导外部资源有序参与科研生产,全面保障重大专项和重点科研生产军品任务完成。我们认为，以中游环锻件为代表的集团外部资源将有序参与到科研生产环节中，产品放量的同时，规模效应明显，产能利用率提高，盈利能力持续提升。