航空、航天发动机对高温合金的需求情况如何？

高温合金助力国之重器，与航空航天产业齐飞。

1、军用航空发动机：需求增长、维修换装、国产替代三轮驱动

鉴于先进航空发动机中高温合金的重量占比达 50%以上，因此随着我国军用飞机现代化 建设提速以及维修和换装市场的快速扩张，高温合金的增量（新的需求+国产替代）和存量 （维修+换发）市场需求空间广阔。

I、增量逻辑：战机数目持续增长叠加国产化渗透率提升

（1）新增需求拉动

据《World Air Force 2023》，我国 2022 年军用飞机数量达 3283 架，不足美国军机的四分 之一。在飞机细分种类中，我国战斗机的数量仅为美国战斗机数量的 47.9%，而其他种类机 型如战斗直升机、加油机、教练机等与美国差异更为明显，数量甚至低于美国数目的 20%。 强国必强兵，作为全球重要经济体之一，我国有望加快军事力量装备步伐。

根据《World Air Force》的统计数据，我国军机“十二五”期间增加 344 架，“十三五”期 间增加 318 架，年复合增速分别为 2.5%和 2.1%。

根据以上分析，我们做以下假设和预测： 为实现 2027 年建军百年奋斗目标和 2035 年国防与军队现代化的伟大愿景，我国国 防实力与经济实力有望同步提升， “十四五”期间军机列装将提速，假设 2023-2025 年复合增长率将达 10%，“十五五”期间复合增速为 8%，“十六六”期间复合增速依 然维持在 6%，预计未来 10 年我国将新增军用飞机数量达 3469 架，相当于再造一个 中国空军。 由于新增军机中双台发动机和多台发动机机型占绝对比例，同时考虑新发动机的维 修、备用等因素，假设整体飞发比例为 1 比 3，则未来 10 年新增军机需要 11781 台 发动机。

（2）国产替代需求拉动

美、俄占据全球军用发动机重要地位，我国军用发动机仍有国产化空间。美俄军用航空 发动机除了满足其自身国防建设需要外，还大量出口。以全球现役装备数量前十的战斗机型 号为例，其中 8 个战斗机型号配备美国或俄罗斯的发动机，而我国目前军用发动机尚未出口， 且仍为国产为主、进口为辅的模式。近年来，美欧军机发动机禁运已成常态，我们预计国内 二代机发动机国产化率接近 100%，另据隆达股份公告，我国三代、四代战机航空发动机的 国产化率约 70%。随着太行发动机的批量生产以及更多型号的研制，预计 2040 年军用飞机 航空发动机的国产化率将提高到 95%以上。

根据以上分析，我们做出以下假设和预测：  据《World Air Force 2023》，我国 2022 年军用飞机数量达 3283 架，其中二代机约 1300 架，三四代机约 1983 架，考虑到歼 10 为单发动机，且数量可观。因此我们假 设我国存量三四代军机的飞发比例为 1:1.9，则三四代机总的存量发动机约 3767 台， 其中非国产化发动机占比 30%，约 1130 台。假设 2040 年军用飞机航空发动机的国 产化率将提高到 95%以上，结合维修、备用等因素，则未来 10 年需国产替代发动 机数量约 3390 台。

II、存量替代逻辑：维修与换发带来的高温合金成长空间

发动机存在消耗属性，未来随着实战化训练要求加大，单机飞行时间增长，发动机维修 次数和换发需求也将大幅增长。据统计，航空发动机使用阶段的综合保障费用约占全寿命周 期成本的 50%，高于航空发动机本身的价值量。因此，航空发动机维修与换发将从存量端助 推高温合金的需求放量。

根据以上分析，我们做以下假设和预测：  据《World Air Force 2023》，我国 2022 年军用飞机数量达 3283 架，考虑到有相当规 模的歼 7、歼 8、歼 10 和教练机等单发军机 ，假设整体飞发比例 1:1.6，国产化率高 于 80%，则存量发动机数量为 5253 台，其中国产发动机约 4202 台。另假设国产发 动机寿命为 5 年，寿命期内不考虑飞机退役等因素，则未来 10 年维修与换发带动的 发动机总量约 12606 台。

根据公开资料，WS-10 的重量约为 1.7 吨，高温合金重量占比约 50%，则高温合金部件 重量约为 0.85 吨。假设高温合金材料的成材率为 20%，则每台 WS-10 发动机约需 4.25 吨高 温合金材料。我们简单假设所有发动机的高温合金需求均为 4.25 吨/台，则未来 10 年所需高 温合金约为 11.8 万吨，到 2025 年高温合金需求近 1.2 万吨。

2、商用航空发动机：未来 20 年我国新增商发领域高温合金需求 2.5 万吨

我国有望成为全球最大单一航空市场，万亿蓝海市场待掘金。根据《中国商飞市场预测 年报（2021-2040 年）》，预计未来二十年，中国航空市场将接收 50 座级以上客机 9084 架（新 机与替换需求合计），价值约 1.39 万亿美元（以 2020 年目录价格为基础）。其中 50 座级以上 涡扇支线客机 953 架，价值约为 480 亿美元；120 座级以上单通道喷气客机 6,295 架，价值约 为 7370 亿美元；250 座级以上双通道喷气客机 1,836 架，价值约为 6010 亿美元。到 2040 年， 中国的机队规模将达到 9957 架，占全球客机机队比例 22%，成为全球最大的单一航空市场。

我国商发市场高温合金需求巨大，国产化率亟待提升。根据中国商飞预测，未来 20 年 我国共需要 9084 架飞机，假设中国商飞在国内支线和单通道客机的市占率为 30%，双通道 客机的市占率为 20%，预计未来 20 年国内将至少新增 5084 台商用发动机需求。类比 CJ1000，假设每台发动机重量 3 吨，高温合金部件重量占比 50%，约 1.5 吨，假设成材率 30%， 则未来 20 年商发领域新增高温合金国内需求 2.54 万吨，年均需求 1271 吨。由于中国航空工 业的基础相对薄弱，目前国内的民航客机发动机主要依靠进口，如美国 GE 航空、普惠、罗 罗、赛峰等，国产发动机的市占率不到 1%，而国产高温合金在国际商发市场占有率较低， 进口替代空间巨大。

2022 年 12 月 9 日，首架商飞 C919 正式交付给中国东方航空，同时，中国民航局正式向 C919 颁发适航许可证。据人民网，C919 已获得国内外 35 家客户，累计 1115 架飞机的订单， 市场前景向好。中国商飞有望引领国产厂商破局，高温合金国产化率或逐步提升。目前，商 用飞机市场呈现波音和空客双寡头格局，市场竞争并不充分，全球市场尤其是国内市场需要 诸如中国商飞等的企业来打破这一局面。当前 C919 国产化率约为 60%，40%的外部配套率 也基本符合国际惯例，但是外部局势和地缘政治日趋复杂，国内大飞机的发展需要更多的自 主技术和产品来支撑，以便在未来国外配套可能受限的情况下，更加游刃有余。因此，我们 认为面对既得利益大国或企业的阻力，国产大飞机夹缝中求生存，自主可控要求迫在眉睫。 目前中国商发为 C919 研制国产 CJ-1000 发动机，已有江苏隆达等国内厂商的多款牌号伴随 CJ 系列发动机进入中国航发商发的验证流程，国产高温合金在商飞领域后续发展前景可期。

3、航天发动机：预计未来 10 年我国火箭发动机用高温合金需求达 7600 吨

目前我国火箭的国产化率已达 99%到 100%，基本实现完全国产化，但火箭发动机性能 有所差距。从推力和比冲这两项最重要的两项数据看，在关键的火箭发动机领域我国同俄罗 斯、美国和日本的差距仍很明显，部分原因在于高温合金材料的差距。火箭发动机燃烧室需 承受高温（3000-4000°C）、高压（20MPa）和高流速（2500-5000m/s）燃气冲刷，对高温合 金材料要求极高；高性能涡轮泵需承受超低温液氧和燃料的冲刷，且转速高、压力大、密封 性要求高，是液体火箭发动机最核心的部件。

我国未来主力运载火箭长征七号采用 6 台 YF-100 火箭发动机设计，单台 YF-100 液氧-煤 油火箭发动机质量为 1.9 吨，其中高温合金关键部件涡轮泵及燃烧室质量占比 25%，则每枚 火箭所用高温合金部件质量约为 2.85 吨。假设高温合金部件成材率为 30%，则每枚长征七号 所需高温合金质量为 9.5 吨。

2018 年以来，我国进入星际探测高峰期，每年火箭发射均超过 30 次。2021 年，我国航 天发射 55 次，居世界第一，2022 年至今已完成 62 次发射，全年发射次数有望创新高。为实 现航天强国梦，结合低轨卫星产业发展需求，未来我国将保持高强度、高密度的火箭发射。 假设未来 10 年我国年均航天发射 80 次，则未来 10 年火箭发动机用高温合金年均需求达为 760 吨。