2024年大飞机行业研究:C919批产提速,产业链蓄势待发

  • 来源:国金证券
  • 发布时间:2024/08/29
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大飞机行业研究:大飞机系列报告之总览篇,C919批产提速,产业链蓄势待发。C919步入产业化元年,打破空客、波音A、B垄断营造“三足鼎立”格局:1)从1到100大提速,C919已进入大规模、大批量生产交付阶段:作为C919全球首发用户,中国东航于2021年率先采购5架C919,并于2023年9月增订100架;截至2024年7月29日,东航已拥有7架C919,累计执行航班3031班次,承运旅客近40.5万人次。2)C919客户即将实现从1到多:继东航之后,2024年4月国航、南航先后公告,各自向中国商飞采购100架C919飞机,并将于8月底各自接收第一架C919飞机;金鹏...

1 C919 步入产业化元年,打破 A、B 垄断,为全球航空业带来 C 选项

1.1 从 1 到 100 大提速,C919 进入大规模、大批量生产交付新阶段

C919 即将实现客户数量从 1 到多的跨越:1)国航 C919 完成首次试飞,预计 2024 年 8 月 底交付国航:据“民航资源网”微信公众号消息,8 月 9 日,首架国航涂装的 C919 客机 完成了首次试飞,该机临时注册号为 B-002M;此前国航官网公布了其 C919 客机的客舱布 局,采用 158 座两舱布局,是目前最宽松的客舱布局。2)国航、南航预计于 2024 年 8 月 底接收首架 C919,金鹏航空预计于 2024 年四季度接收首架 C919。

中国东航作为 C919 全球首发客户,截至 2024 年 7 月 29 日已拥有 7 架 C919:1)2021 年 3 月,中国东航与中国商飞公司在上海正式签署了首批 5 架 C919 购机合同,2022 年 12 月 9 日,中国东航接收全球首架 C919 飞机并于 2023 年 5 月 28 日开启商业运 营。2)2023 年 9 月 28 日,中国东航在首批 5 架的基础上,增订了 100 架 C919 订 单,该批飞机将于 2024-2031 年间交付。3)运营情况良好:截至 2024 年 7 月 28 日, 东航 C919 机队已累计执行航班 3031 班次,承运旅客近 40.5 万人次。

国航、南航等航司积极跟进,C919 客户从 1 到多:1)2024 年 4 月 26、29 日,南航 和国航分别公告,宣布各采购 100 架 C919 订单,2024 年 8 月底,国航、南航将各自 接收第一架 C919 飞机。2)西藏航、金鹏航亦积极推进 C919 的采购与交付:新华社 消息,在 2024 年 2 月 20 日开幕的新加坡国际航展上,西藏航空与中国商飞签署 40 架 C919“高原型”飞机订单,成为该机型的启动客户;金鹏航空预计于 2024 年四季 度接收首架 C919 客机,成为全球首家运行 C919 的民营航司,并计划在 2027 年底完 成引进共计 30 架 C919 客机。

大飞机现已经进入大规模、大批量生产交付阶段:1)到 2027 年 C919 年产能有望达到 150 架:据界面新闻消息,2023 年 1 月 12 日,时任中国商飞副总经理张玉金表示,“C919 大 飞机必将提速扩产,抢占市场份额,规划未来 5 年内年产能达到 150 架”。2)中国商飞已 展开 C919 二期产能建设:2024 年 1 月 24 日上海两会现场,张玉金再次透露,2024 年预 计 C919 产能将继续逐步扩大,稳步增长,实现“多快好”生产,同时,计划在 3-5 年内, 投入几百亿元用于扩大产能。据航空产业网 4 月 30 日消息,航空工业规划总院中标 C919 大型客机批生产条件能力(二期)建设项目,该项目的建成将满足 C919 大型客机未来批 量化生产需求,有效提高 C919 大型客机的生产效率,为国产大飞机的商业化运营和市场 竞争提供有利保障。

高标准建设大飞机园,上海市大力支持民用大飞机高端产业链发展,促进世界级民用航空 产业集群建设:2024 年 7 月 1 日,上海市经济和信息化委员会等八部门单位联合发布了 《上海市关于支持民用大飞机高端产业链发展,促进世界级民用航空产业集群建设的若干 政策措施》。 总体目标:努力将大飞机产业链培育成为代表新质生产力的标志性产业链,将大飞机 园建设成为世界级民用航空产业集群核心承载地。到 2026 年,国产民用大飞机生产 能力大幅提升,上海新增引育大飞机高端产业链重点企业 60 家以上,大飞机产业链 本地配套供应商及合作单位达到 150 家左右,实现新增投资 700 亿元以上,大飞机产 业规模达到 800 亿元左右。发展重点:包括结构大部段和复合材料、机载系统、发动机、制造装备四大子链。 我们认为,上海市高标准建设大飞机园,主机厂+地方政府通力合作,共同围绕 C919 搭建国产大飞机产业链、创新链,有望为 C919 产能爬坡奠定坚实基础。

1.2 C919 旨在打破空客、波音 A、B 垄断,营造 A、B、C 三足鼎立格局

C919 大型客机是我国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式 干线客机。座级 158-192 座,航程 4075-5555 公里。2015 年 11 月 2 日完成总装下线, 2017 年 5 月 5 日成功首飞,2022 年 9 月 29 日获得中国民用航空局颁发的型号合格证, 2022 年 12 月 9 日全球首架交付,2023 年 5 月 28 日圆满完成首次商业飞行。

“大飞机”即大型客机,一般指起飞总重超过 100 吨的运输类飞机,同时包括 150 座 以上的干线客机:它是衡量一个国家科技水平和综合国力的重要标志,目前世界上仅 有中国、美国、俄罗斯、法国等少数国家可以生产。

空客、波音在民航飞机行业形成双寡头垄断:根据 IATA:Annual Review 2024 数据, 2023 年全球共计交付 1390 架民航飞机,其中波音交付 528 架,占比 38%;空客交付 735 架飞机,占比 53%;空客、波音合计交付 1263 架,市场份额达到 91%。

C919 对标机型为空客 A320 系列和波音 737 系列,该两款机型亦是空客、波音最主力 的机型。2021-2023 年,空客 A320 系列飞机分别交付 483、516、571 架,占空客总 交付量比例为 79%、78%、78%;波音 737 系列飞机分别交付 263、387、396 架,占波 音总交付量比例为 77%、81%、75%。

C919 旨在打破波音、空客 A、B 垄断:相较于波音、空客的最新机型 B737-8、A320NEO, C919 具备性能和价格优势。1)性能优势:采用先进的气动布局,以及性能更为优化的超 临界翼型和局部的融合设计;采用先进的机载系统和发动机,经济性能更好;先进材料首 次在国产民机大规模应用,特别第三代铝锂合金材料、先进复合材料用量分别达到 8.8% 和 12%;氮氧化物排放比 ICAO CEAP6 标准低 50%,二氧化碳排放比现役飞机低 12%。2) 价格优势:根据中国东航、中国南航公告以及 aerocorner 数据,C919(标准型)目录价 格为 0.99 亿美元,C919(增程型)目录价格为 1.08 亿美元;而 A320NEO 目录价为 1.28 亿美元(2020 年 1 月目录价),B737-8 目录价为 1.22 亿美元(2019 年目录价),C919(标 准型)的目录价格约为 A320NEO 的 77%,约为 B737-8 目录价格的 81%。

1.3 复盘 ARJ21 交付数量爬坡之路,C919 有望迎来产能快速爬坡阶段

ARJ21 新支线飞机是我国首次按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的中短程新 型涡扇支线客机,座级 78-97 座,航程 2225-3700 公里,于 2014 年 12 月 30 日取得中国 民航局型号合格证,2017 年 7 月 9 日取得中国民航局生产许可证。ARJ21 飞机于 2016 年 6 月 28 日投入商业运营。截至 2023 年 11 月 24 日,ARJ21 飞机累计载客数量超过 1000 万 人次,开通国内外航线 400 余条,通航城市 140 余座,每周运营航班量近 1800 班,初步 形成了覆盖华北、东北、华东、西北、西南、中南等地区的航线网络,并在印尼开启海外 运营。

截至 2024 年 8 月 15 日 ARJ21 飞机已交付 142 架,客户数量达 12 家:1)截至 2024 年 8 月 15 日,国航、南航、成都航 ARJ21 机队规模分别为 29 架、28 架、28 架。2)交付数量 爬坡节奏:2015-2016 年各交付 1 架,2017 年交付 2 架,当年取得生产许可证(PC),2018 年起,ARJ21 交付数量开启快速爬坡阶段,2018-2022 年,ARJ21 交付数量逐年爬坡,分别 交付了 6/13/22/21/34 架,并于 2022 年累计交付数量达到 100 架。3)据中国民航报消 息,商飞已达到年产 30 架 ARJ21 的均衡生产节拍,建成部总装年产 50 架的生产能力。

2 国内民机市场需求旺盛,C919“入欧”提速有望拓展海外市场

2.1 2022-2041 年我国或将接收 9284 架飞机,市场空间达 1.46 万亿美元

全球民用航空需求旺盛,中国或将成为全球最大单一航空市场:1)中国民机市场空间超 万亿美元:据《中国商飞市场预测年报(2022-2041)》预测,未来 20 年我国航空市场将 接收 9284 架客机(占全球 21.9%),价值量达 1.46 万亿美元(占全球 23%)。2)C919 对应 座级的飞机或将占据 50%以上的市场空间:据中国商飞预测,2022-2041 年中国市场 C919 对应座级的飞机有望交付 6288 架(占比 67.7%),对应价值量约为 7493 亿美元(占比 51%)。

欧洲航空安全局反馈积极,C919“入欧”有望提速。1)EASA 代表团对 C919 给予了“积极 反馈”:据观察者网援引《南华早报》2024 年 8 月 9 日消息,7 月份欧盟航空安全机构欧 洲航空安全局(EASA)代表团在上海对中国商飞 C919 进行实地检查后,对 C919 给予了 “积极反馈”。2)7 月份的检查是合规性演示的一部分,合规性演示是 EASA 四轮认证程 序的第三阶段,也是最重要的阶段。根据 EASA 官网介绍:四轮认证程序分别包括:①技 术熟悉和认证基础(Technical Familiarisation and Certification Basis)、②制定认 证计划(Establishment of the Certification Programme)、③合规性演示(Compliance demonstration)、④技术收尾和颁发批准(Technical closure and issue of approval)。 3)中国民航上海航空器适航审定中心主任顾新 5 月受访时表示,期待 C919 能于 2025 年 取得欧盟适航认证。

2.2 C919 采用“主制造商-供应商”模式,有望带动整体产业链腾飞

大型民用飞机产业具有举足轻重的产业地位:1)对国民经济增长具有显著带动效应:波 音公司研究表明,民机销售每增长 1%,对国民经济增长的拉动为 0.714%,一个航空项目 10 年后给当地带来的效益产出比为 1:80,技术转移比为 1:16,就业带动比为 1:12。2) 对推动技术创新和工业转型升级有重大牵引作用:据美国兰德智库研究,大飞机研制及其 核心技术衍射到相关产业,可以达到 1:15 的带动效应,可以带动新材料、现代制造、先 进动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破。3)对国家安全和国 家综合实力提升具有重要作用:具有难以替代的直接军事用途,可作为载体发展加油机、 预警机等大型军用特种飞机,大飞机的长足发展亦有望促进国防工业提高质量和水平。 民用飞机主要由机体、机载设备、航空发动机组成,价值组成占比大约为机体 35%、机载 设备 30%、航空发动机 25%,标准件、飞机内饰等其它部分占 l0%。其中,机载设备还 可以分为航电系统和机电系统,其价值占比大约为 6:4。

“主供模式”是当前世界主要飞机制造商采取的主流方式:一方面可以使各参与方共同分 担与分享整个项目的风险与利润,另一方面还有利于整个项目风险的管控和分摊。为了缩 短研制周期、占领市场、分担风险和提高利润,波音、空客在新一代民机上都采取了“主 -供”模式,由于政治、地缘和文化等因素不同,二者亦有各自的特点。

波音的全球化程度为世界之最。1)20 世纪 50 年代,波音 707 只有约 2%的零部件在 外国生产,20 世纪 60 年代起,波音决定走全球化道路。2)自波音 787 项目开始, 波音对供应商管理进行了重大变革:大大提高了系统一级供应商的系统综合化水平, 尽可能减少一级供应商数量,让一级供应商充分发挥各自的经验和创造力,成为综合 系统供应商/设计部门,从而尽可能多的担负自行研发和制造综合系统的任务。3)波 音 787 的一级供应商数量从波音 777 的数百个减少到近 50 个。

空客将核心资源集中于公司核心生产活动:1)空客的设计机构和工厂属于 4 个全资 子公司:法国公司、德国公司、西班牙公司和英国公司,主要负责其飞机设计、制造、 总装和测试。2)20 世纪 90 年代,空客也加快了国际化步伐,关闭了部分在欧洲的 零部件生产厂,将多达 60%的零部件转移到欧洲大陆以外生产。3)A350 宽体飞机约 50%的飞机结构工作包外包给与空客风险共担的合作伙伴。

C919 的研制亦采用了“主制造商-制造商”模式:其中,1)C919 机体部件主要由国内供 应商承制,包括雷达罩、机头、机身、机翼等。2)发动机及主要机载系统,则根据订户 需求,由国外供应商同国内相关企业开展合资或合作共同完成。

3 C919 机体结构件国产化率较高,有望直接受益于 C919 批产放量

3.1 新材料:大飞机引领铝合金、钛合金、复合材料等先进材料发展

商用飞机发展围绕“更安全、更经济、更舒适、更环保”开展设计,提出了“减重、减阻、 减排”的目标设计,同时亦对材料提出了“轻量化、高可靠、长寿命、高效能、绿色环保” 的要求。中国商飞针对 ARJ21、C919 两款飞机,材料共计选用金属材料 100 余种、非金属 材料 200 余种、标准件数千规格,选材中体现了成熟性和先进性相结合。C919 在中央翼、机翼、机身等主承力部段上使用了经 ARJ21 飞机成功验证的铝合金等成熟材料,在尾翼、 后机身和襟缝翼上使用了复合材料,特别是在尾翼盒段和后机身前段使用了国外先进的第 三代中模高强碳纤维复合材料,在机身蒙皮和长桁结构中使用了第三代铝锂合金。

ARJ21 的选材以铝合金为主,铝制零部件的质量占飞机净质量的 75%,结构钢和不锈 钢的占 10%,复合材料占 8%,钛合金占 2%,其他材料占 5%。

C919 选材:C919 飞机铝合金工件总质量约占总净重的 65%,复合材料约占 11.5%,钛 合金占比 9.3%,超强度钢占比 6.9%。

① 铝合金

ARJ21 采用的铝合金大体与波音 B777 飞机相同,选用综合性能优秀的第四代高强耐损伤 铝合金制造主体结构件,其中 96%以上的铝合金零件是用热处理可强化的 2XXX 和 7XXX 系 铝合金制造,仅有个别零件是 5052 铝合金制造,铝锂合金在 ARJ21-700 飞机中没有获得 应用。ARJ21 机翼下壁板选用高损伤容限型的 2524-T3 铝合金板与 2324-T39 铝合金板;上 翼上壁板用的是 7150-T7751、7055-T7751 铝合金预拉伸厚板,它们有高的强度和抗蚀性; 机翼梁、机身桁条、机身框架、隔框、机翼上桁条、翼肋和翼梁等是用 7150 铝合金挤压 材等制造的;7075、7050、2024 等铝合金材料也有应用,但用量不多。

C919 大飞机铝合金件总质量占其净重的 65%。C919 的前机身、中机身、中后机身、机头与 机翼结构件几乎全是用铝材制造的,上述部段的主要零部件采用高端传统系 2XXX 与 7XXX 系铝合金制造,一些重要的结构是用第三代铝-锂合金制造,一些次要的零部件与功能零 件则是用其他铝合金制造的,如空调系统、油路管道、行李架、食品架、卫生间设施等。

铝锂合金是新一代飞机较为理想的结构材料。铝锂合金具有密度低、强度高且损伤容限性优良等特点,用它替代常规铝合金材料,能够使飞机构件的密度降低 3%,重量 减少 10-15%,刚度提高 15-20%。

C919 用的常用铝-锂合金有 3 种:2196、2198、2099,它们都已在美国铝业协会公司 (AA)注册;C919 机身蒙皮用板材,长桁、地板梁、支柱等用的挤压材,座椅导轨与 机身等直段用的铝锂合金材料均由美国铝业公司(Alcoa)提供,其他铝材亦从美国 铝业公司进口,板材产于达文波特厂,挤压材与锻件由拉斐特厂加工;除铝锂合金挤 压材之外,其他挤压铝材有一部分来自美铝设在韩国的挤压厂。C919 的连接紧固件 由美铝在苏州市的两个工厂生产,C919 机身由 1600-1700 块钣金件组装而成,仅铆 钉就使用了 6 万多个,包括不含锂和含锂的 2XXX 系铝合金。

打破国外垄断,实现自主保供,国产民机关键铝材逐步实现国产替代。C919 飞机用量较多 的铝合金牌号包括 7055、7050、2024 等,部分牌号曾被美国铝业垄断,中国铝业、南山 铝业等公司推进重点牌号铝合金材料国产化,目前已经取得重要成果。

中国铝业可供国产民机用铝材品种比例已达 52%:据新华社消息,1) 截至 2022 年 8 月,中铝高端制造已有 11 项民机铝材材料获得中国商飞工程批准, 10 项产品打破国外垄断,其中 6 项产品打破全球唯一供应商垄断,成为继国外主流 厂商之后全球第二个能够生产民机用先进铝合金材料的企业。2)中铝高端制造亦通 过了波音体系认证和 DPD 认证,向空客等国际民用航空制造商提供铝材上万吨。3) 其所属西南铝、东轻、西北铝承担了主要研制生产任务,2018 年 4 月,中国商飞向 西南铝颁发了 7050 厚板工程批准证书,东轻的 2024HDT、7055 厚板取得了中国商飞 认证后,实现了在 C919 上的装机应用。

南山铝业自 2017 年起参与 C919 研发工作,现已通过 2 系和 7 系多个 合金型号厚板和薄板产品的认证,并已开始批量供货。其产品主要应用于机身框、隔 板、机翼壁板、翼梁及翼肋等部位,其中 7 系铝合金厚板已应用于 C919、ARJ21 等机 型生产,南山铝业亦参与了 C929 部分产品的研发工作。2019 年 3 月,中国商飞与南 山铝业合作共建了“民机铝合金材料联合研究中心”,以我国民机铝材完全国产化为 建设目标,致力于建立和完善我国航空材料产业链服务体系。

② 钛合金

C919 飞机机体结构钛合金用量达 9.3%。钛及钛合金具有比强度高、耐蚀性好、耐高温等 优点,在航空领域得到广泛应用。据吕冬兰《钛合金在民用飞机上的应用及发展趋势》一 文介绍,钛合金的成形方式不受限制,并且可以焊接和机械加工,因此在航空工业重钛合 金被用于制造飞机上各种零件(如较小的螺钉、螺母等紧固件、较大的机身骨架、发动机 叶片、蒙皮、隔框和起落架等结构件)。C919 飞机上应用的钛合金有 CP-3、Ti-6Al-4V 和 Ti-55531 等,主要应用部位包括机头、吊挂、尾翼、外翼和中央翼盒等。

航空钛合金主要应用于飞机结构件、发动机结构件以及航空紧固件等。据李毅等《航空钛 合金的应用及发展趋势》一文介绍,1)飞机结构钛合金使用温度要求一般为 350℃以下, 要求其具有高的比强度、良好的韧性、优异的抗疲劳性能、良好的焊接工艺性能等,主要 应用部位有起落架部件、框、梁、机身蒙皮、隔热罩等。2)发动机用钛合金要求具有高 的比强度、热稳定性好、抗氧化和抗蠕变性能良好,主要应用领域有压气机盘、叶片、鼓 筒、高压压气机转子、压气机机匣等。3)航空紧固件用钛合金要求具有较好的加工性、 无磁性、耐腐蚀性等,主要包括钛合金铆钉、钛合金螺栓等。

钛合金在飞机中的用量逐步提升:1)军用飞机:国外第三代战斗机用钛量占机体结 构总质量的 20%-25%,美国第五代战斗机 F-35 用钛量达到 27%,F-22 战机用钛量则 高达 41%。2)民用飞机:空客飞机钛用量已从第三代 A320 的 4.5%增至第四代 A340 的 6%,A380 的用钛量增加到了 10%,单机用钛量就达 60t,而 A350 客机的钛用量进 一步提高到 14%左右;波音飞机用钛量从 B707 的 0.5%逐渐增至 B787 的 15%左右。

ARJ21、C919、C929 用钛量有望逐步提升:1)据李毅等《航空钛合金的应用及发展趋 势》数据,ARJ21 飞机用钛量约为 4.8%,而 C919 客机用钛量已达到 9.3%,预计 C929 用钛量有望达到 15%左右。2)据中国商飞数据,ARJ21、C919 空重分别为 24.995t、 45.7t,据 militaryfactory 数据,C929 空重约为 120 吨。3)根据上述数据可以估 算,ARJ21、C919、C929 钛合金用量分别达到 1.2 吨、4.3 吨、18 吨。

我国航空钛合金产业取得了很大的发展,自主研发的新型钛合金数量已超过 30 种,其中 许多已成熟并批量用于飞机机体和发动机,建成了具有一定规模的航空钛合金研制与生产 基地,建立了整套航空钛合金材料、热工艺及理化检测标准。产业链相关企业包括宝钛股 份、西部超导等。

宝钛股份:公司是我国最大的以钛及钛合金为主的专业化稀有金属生产 科研基地,主导产品钛材年产量位居世界同类企业前列。公司拥有 2400kW 电子束冷 床炉、15t 真空自耗电弧炉,2500t 快锻机、万吨自由锻以及钛带生产线 MB22-TI 型 二十辊冷轧机等世界一流主体设备,代表了当今国际领先的装备水平,是中国商飞钛 材基础材料供应商。

西部超导:公司主要从事超导产品、高端钛合金材料和高性能高温合金 材料及应用的研发、生产和销售。高端钛材在直升机、商用飞机、商用航空发动机、 燃气轮机等方面的推广应用取得了显著进展,获得了多个型号的供货资格;在商用航 空发动机市场,公司生产的φ600mm 大规格 GH4738 棒材已通过某型号发动机部件考 核。

③ 复合材料

C919 复合材料结构占全机结构总重的比例达到 11.5%。复合材料一般指由两种或者两种以 上异质、异型、异性材料(一种作为基体,其他作为增强体)复合而成的具有特殊功能和 结构的新型材料。据喻媛《C919 上用了哪些新材料》一文介绍,C919 大型客机在雷达罩、 机翼前后缘、活动翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、后机身、尾翼等主承力和次承力结构上 使用了复合材料,其应用的复合材料包括环氧树脂基/酚醛树脂基为基体、碳纤维/玻璃纤 维为增强体的树脂基复合材料以及芳纶蜂窝材料。

碳纤维复合材料:C919 在水平尾翼、垂直尾翼、翼梢小翼、后机身(分为前段和后 段)、雷达罩、副翼、扰流板和翼身整流罩等部位使用碳纤维复合材料。C919 大型客 机是国内首个使用 T800 级高强碳纤维复合材料的民机型号,相比 T300 级材料,T800 级材料强度、模量更高,韧性更强,具有更好的抗冲击性,因此,C919 受力较大的部 件,如后机身和平垂尾等都使用了 T800 级碳纤维复合材料。

玻璃纤维复合材料:C919 大型客机的雷达罩、襟翼使用了玻璃纤维复合材料,相比 于碳纤维复合材料,玻璃纤维复合材料力学性能稍低,但由于碳纤维介电常数较高, 会影响雷达工作,因此在雷达罩中使用玻璃纤维;玻璃纤维复合材料成本比碳纤维复 合材料低,在受力较小的部件上应用,既可以达到设计要求,又可以降低制造成本。

芳纶蜂窝材料:C919 舱门和客货舱地板使用了芳纶蜂窝材料,这是一种采用酚醛树 脂浸渍的芳纶纸制成的轻质高强非金属仿生芯材制品。它模仿蜜蜂的蜂巢设计,具有 稳定、轻质的结构和很高的比强度,与泡沫芯材相比,它具有更高的剪切强度,与金 属蜂窝相比,它更加耐腐蚀。

国外大飞机复合材料应用与日俱增。1)国外大飞机复合材料的应用主要经历了四大发展 阶段:①受力很小的前缘、整流罩等部件阶段;②受力较小的升降舵、方向舵等部件阶段; ③受力较大的平尾、垂尾等部件阶段;④主承力结构机翼、机身阶段。2)波音公司复合 材料的应用自 20 世纪 60 年代 B747 开始,其复材占比仅为 1%,到 2000 年 B787 飞机复材 用量占比已高达 50%;空客明星机型 A320 在 20 世纪 80 年代复材占比已经达到 10%,到 2000 年 A380 飞机复材占比已达 25%,到 2013 年 A350 远程宽体客机复材用量占比高达 52%。

随着飞机越造越大,复合材料占比也越来越高。目前国产大飞机主要有三款,ARJ21、C919 已经实现航线商业运营,C929 宽体客机正在研发。其中,ARJ21 飞机复材占比仅为 2%。 C919 飞机复材占比达到了 12%,预计 C929 飞机的复材占比将达到 51%。商飞型号复材应 用占比趋势与国外民机基本一致,ARJ21 飞机与 B737 复材用量占比相当,C919 飞机与 A320 飞机复材用量占比相当,预计 C929 飞机将与 B787 和 A350 飞机复材用量占比相当。

国产大飞机上的主承力结构主要采用 T800 级碳纤维/增韧环氧材料,次承力结构主要采用 T300 级碳纤维/非增韧环氧材料,此外热塑性复合材料(C929)和液体成型材料(C929 窗 框)也有应用。

C919 复合材料结构件的研制不仅保证了型号的研制,也积累了大量的经验和成果。在研 制过程中,中国商飞瞄准后续机型,开展了复合材料中央翼、复合材料机翼的预先研究工作,使得国产复合材料结构件开始从目前的次承力结构逐步转向主承力结构件,亦是航空 领域复合材料最高水平。在国产大飞机复合材料领域,参与厂商有光威复材、中复神鹰等。

光威复材:我国最早实施碳纤维产业化的民营企业,亦是我国碳纤维国 产化的成功实践者,公司在国内率先研发成功并实施了碳纤维产业化。公司持续推动 产品在国产大飞机等领域的应用,T300 碳纤维获得中国商飞 PCD 预批准,阻燃预浸 料生产过程控制获得中国商飞 PCD 批准。

中复神鹰:专业从事碳纤维及其复合材料研发、生产和销售的国家高新 技术企业,公司于 2021 年启动“碳纤维航空应用研发及制造”项目,围绕增韧树脂、 预浸料工艺技术提升等开展研究,顺利通过量产线 PCD 预批准,完成 T800 级碳纤维 预浸料项目建设,开发的预浸料通过 AS9100 体系认证。

3.2 零部件加工:航空制造对制造要求较高,先进工艺有望受益

①航空锻造

锻铸件是航空制造领域核心结构件。锻件主要用于制造飞机、发动机承受交变载荷的集中 载荷的关键和重要零件,飞机上锻件制成的零件重量约占飞机机体结构重量的 20%-35%和 发动机结构重量的 30%-45%。机身结构件以模锻件为主,主要包括舱门部位的门框锻件, 机头部位的风挡边框锻件,机翼与机身部位的连接件,机翼部位的边条、承力梁、框锻件, 发动机吊挂系统锻件,机身承力框锻件,转向舵部位的转轴梁锻件。航空发动机锻件以盘 环件为主,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。据证券导报数据,按价值量计算,锻件在飞机构件 中价值占比约 6-9%,在飞机发动机中价值占比约 15-20%。

②复材加工

大飞机上的复材以热压罐工艺为主,其低成本制造技术已开始在主承力结构上得到应用, 同时自动化制造与检测技术广泛应用,复材专业化、规模化生产极大提高了生产效率和质 量稳定性。自动铺放技术主要分为自动铺带和自动铺丝两类,其中自动铺带技术特别适用 于机翼部件的制造,B787 机翼和中央翼蒙皮采用了 Forest-Line 公司的两步法自动铺带 机,A350 机翼上下蒙皮采用了 M·Torres 公司的龙门式铺带机;自动铺丝技术在 B787 和 A350 复合材料构件成型过程中最突出的应用是其机身的制造,B777X 机翼蒙皮和 MS21 机 翼蒙皮也采用自动铺丝技术。自动化预成型技术在 B787 和 A350 有应用,而液体成型工艺 在 MS-21 和 A220 上也有应用。

③精密加工

数控加工技术、特殊过程工艺处理等是航空零部件精密加工的关键技术。航空零部件结构、 形状、各零部件间配合关系复杂,部分零部件存在大量薄壁,而用于航空零部件加工的材 料主要为航空特殊铝合金、钛合金及不锈钢等材料,轻质而难加工,且本身尺寸跨度大, 容易发生变形,因此数控加工技术得到普遍应用。特殊过程工艺处理包括无损检测、热处 理、表面处理等:无损检测主要作用是确保每道工序制造质量符合设计要求;热处理工艺 可改变力学性能、物理性能和化学性能,同时消除内应力;强化和表面处理则可以保证零 件具有良好的耐高温和低温性能、抗老化和腐蚀性能力。

④ 蒙皮加工

镜像铣作为一种飞机蒙皮加工新技术,是一种高效、绿色的加工方法,具有逐步取代化铣 的趋势。沿袭多年的传统飞机蒙皮化铣加工工艺,由于化学污染、耗电量大和消耗铝材无 法回收等固有弊病而成为该行业的一项困扰,对于加工新一代铝锂合金蒙皮来说,化铣还 需采取防燃防爆的特别措施,从而增加了工艺复杂性、成本及安全风险。镜像铣集成了厚 度减薄、切边、铣缺口、制孔、实时厚度检测及误差补偿等多功能于一体,与传统化铣相 比,镜像铣技术具有单个零件工艺流程简单、加工精度较高、工艺绿色环保安全等优势。

⑤ 内饰和玻璃

菲舍尔(未上市):从事飞机内饰系统、复合材料零部件的设计、开发和生产,是空 客、波音、庞巴迪、中国商飞、航空工业西飞民机、成飞民机、赛峰等企业的合格供 应商,也是江苏省企业工程技术研究中心-江苏省飞机内装饰工程技术研究中心。

美龙航空(未上市):主营高分子材料、航空航天内饰、精密机械加工以及先进复合 材料零组件的设计、制造、装配与维修,公司积极参与 C919、ARJ21 等飞机研制,为 中国商飞货舱内饰系统供应商。

铁锚科技(未上市):公司通过自主研发,在飞机驾驶舱玻璃上采用梯度镀膜技术实 现加温均匀性、采用功率常数法评价和测试玻璃加温均匀性等技术,实现了航空玻璃 的创新突破,成为国产大飞机 C919、C929 飞机玻璃的主要供应商。

3.3 大部段装配:以 9 家国内企业为主,航空工业下属企业参与度高

C919 大部段供应商主要包括 9 家国内企业。2009 年 5 月 26 日,C919 大型客机机体供应 商理解备忘录签署仪式在上海举行,共有 9 家国内企业与中国商飞公司签署了供应商理解 备忘录。包括中航工业下属的济南特种工艺研究所(637 所)、成飞民机、江西洪都、西飞 国际、沈飞民机、哈飞、昌飞,以及西子航空、航天海鹰等。其中,637 所负责雷达罩, 成飞民机负责机头,航空工业洪都负责前机身、中后机身,西飞国际负责装配外翼翼盒、 中机身(含中央翼)、襟翼、副翼、缝翼,沈飞民机负责装配后压力框部段、后机身前段、 发动机吊挂、垂直尾翼,哈飞负责翼身整流罩、起落架舱门、垂直尾翼;昌飞负责前缘襟 翼、后缘襟翼、缝翼及整流罩,航天海鹰负责后机身后段、副翼,西子航空承接 C919 大 飞机 APU 舱门和 RAT 舱门的研制制造任务。

4 机载系统:国外厂商参与度高,航空工业机载落户上海有望加速国产替代

机载系统是民用飞机的三大组成部分之一,作为飞机正常飞行、信息感知或处理、操纵和 机动的基础条件,对飞机的综合性能具有决定性的影响,同时也是民机产业高附加值的重 要组成部分,其单机价值约占全机价值的 30%-40%,在整个飞机产业中占据非常关键的位 置。据蒲毅等《民用飞机机载系统正向研制体系创新研究》一文介绍,当前 C919 等飞机 多数机载系统工作包仍掌握在国外供应商手中,以 C919 飞机为例,全机共 40 个一级机载 系统工作包,其中 39 个工作包由国外供应商承担;ARJ21 飞机的 24 个一级机载系统工作 包全部由国外供应商承担;MA700 飞机的机载工作包也多数由国外供应商承担。

C919 项目实施过程中,中国商飞在择优选择 GE、Honeywell、CFM 等跨国公司作为机载系 统供应商的同时,推动国际供应商与国内企业开展合作,组建了航电、飞控、电源、燃油 和起落架等机载系统的 16 家合资企业,通过技术转移、扩散,提升了我国民机产业研发 与制造的整体水平以及配套能力。例如,昂际航电由航空业两大领先企业 GE 和中航工业集团平股合资建设,已经成为 C919 核心航电系统供应商和集成商。

航空工业机载正式落户上海,国产大飞机机载系统国产替代有望提速。据“今日闵行”微 信公众号消息,中航工业全资子公司中航机载系统有限公司正式落户闵行区吴泾镇。作为 我国航空电子、飞行控制、机电等航空机载设备的主要供应商,中航机载主要从事基于机 载技术衍生的新一代信息技术产业、高端装备制造业务。中航民机机载系统工程中心有限 公司与中航机载系统有限公司“一套班子、两块牌子”运营,作为国家民机机载系统产品 和产业发展主要载体,已经注册成立了机电、飞控、航电、电力、起落架 5 家分中心。 中航民机机载系统工程中心有限公司作为民机机载产业链“链主”企业,有望全方位推动 民机机载系统的转型和创新发展:未来有望协同产业链上下游,依托国家重大专项加快推 进航电、飞控、燃油、液压、空气管理、电力和起落架等七大机载系统关键核心技术突破, 引导国内外优势创新资源进入机载产业链供应链,强化国家民机机载系统战略科技力量, 致力于发展成为具有国际影响力的民机机载系统集成商。我们认为,航空工业机载正式落 户上海,或将加速民机机载领域专业化整合,未来国产大飞机机载系统国产替代有望提速。

5 航空发动机:LEAP-1C 性能优异,长江 1000 有望实现国产替代

C919 是 LEAP 发动机全球首个飞机项目。LEAP-1C 由 CFM 国际公司设计、生产和销售,是 中国商飞发动机唯一西方供应商。LEAP-1C 发动机旨在应对航空运输脱碳的挑战,为中国 商飞公司 C919 运营商降低 15%的油耗和 15%的二氧化碳排放量,同时降低最多 50%的氮氧 化物排放量并降低噪音。为了实现其卓越的性能,LEAP-1C 采用了创新技术和材料,使用 3D 编织复合材料和树脂转移模塑成形工艺,生产出更轻、更坚固、更耐用的风扇叶片;其 低压涡轮叶片由创新的钛铝合金加工而成,重量更轻,耐高温性能更强;低压涡轮环和翼 型由 CMC(陶瓷基复合材料)制成,喷油器由 3D 打印而成。

中国航发商发首先启动了针对 C919 飞机发动机的研发,目前已完成验证机全部设计工作, 正在开展零部件试制和试验工作。该发动机是一型双轴大涵道比直驱涡扇发动机,由 1 级 风扇、3 级增压级、10 级高压压气机、单环形燃烧室、2 级高压涡轮及 7 级低压涡轮组成, 采用全三维气动设计、贫油预混燃烧、主动间隙控制等先进技术,以及宽弦空心风扇叶片、 整体叶盘、新一代单晶、粉末冶金等先进材料工艺,具有高效率、低燃油消耗,低排放、 低噪音,高可靠性、长使用寿命,低维护成本、良好的维修性等产品特性。 CJ-1000A 作为我国第一款商用航空发动机产品,未来有望实现民用航空发动机国产替代。 据“中国民航”微信公众号介绍,2011 年 6 月 29 日,中国大型客机发动机重大专项的主 承制单位——中航商用航空发动机有限责任公司正式将国产大飞机发动机命名为“CJ1000A”,中文名为“长江”。据中国航发官网信息,CJ1000A 发动机起飞推力不小于 14000kgf (约 30864.72 磅),是配装单通道干线客机的大涵道比涡扇发动机。

6 航空维修与航材分销:有望受益于民航机队扩大和国产飞机崛起

航空维修业又称民用飞机 MRO,其缩写 MRO 指的是 Maintenance(维护)、Repair(维修)、 Overhaul(大修),是对飞机及其上的技术装备进行的维护和修理,确保飞机的安全。航 空维修是飞机使用的前提和必要条件,也是航空业的重要组成部分。

按照中国民用航空局(CAAC)颁布实施的《民用航空的维修单位合格审定规定》即 CCAR-145 部法规,维修类别分为机体、动力装置、螺旋桨、除整台动力装置或者螺 旋桨以外的航空器部件、特种作业等。

在飞机维修领域,根据维修对象的不同,航空维修业务可分为航线维护、机体维修、 发动机维修、机载设备维修四种类型。机载设备维修亦可分为机载电子设备维修和机 载设备维修,其中,机载电子设备维修的对象主要包括计算机及系统、导航系统等; 机载机械设备维修对象主要包括燃油系统、液压系统等。

根据航空器维修企业与航空器运营单位的关系,航空器维修企业可以分为 OEM 厂家、 民航企业投资的维修企业和第三方维修企业。

航材,即航空器材,指除航空器机体以外的所有航空器部件和原材料,通常国内将航材划 分为周转件(如起落架、轮毂、刹车系统部件等)和消耗件(如航空油料、航空化学品和 各类航空耗材)。航材产业链可以分为上游航材原厂、中游航材分销商和下游的航空公司、 飞机维修公司(MRO)、飞机制造商及 OEM 厂商。航材分销商是衔接航材产业链上下游的重 要纽带,分销模式是航材市场的主要销售模式,据 QY Research 报告,2023 年全球航材 及航化品市场规模约为 220.52 亿美元,中国航材及航化品分销市场规模约 19.56 亿美元 占全球市场总量的 8.87%,据 QY Research 报告数据预测,2024 年全球航材及航化品分销 市场规模约为 239.21 亿美元,到 2030 年可达 341.27 亿美元,CAGR 预计为 6.1%;2024 年 国内航材及航化品分销市场规模约为 20.99 亿美元,到 2030 年可达 33.8 亿美元,CAGR 预计为 8.3%。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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