舰载机专题报告:海军远洋化和大型化发展,打开舰载机成长空间

  • 来源:未来智库
  • 发布时间:2020/03/27
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一、舰载机:航空母舰最好的攻防武器

(一)舰载机发展迅速,航空母舰的攻防利器

舰载机用于在航空母舰上起降,是航空母舰最好的攻防武器。舰载机用于在航空母 舰上起降,相较于舰炮和导弹,舰载机大幅增加了航空母舰的作战半径,是航空母 舰夺取保持制空权、制海权的主要依靠力量。舰载机在完成进攻后,可以返回航母 或通过加油机进行弹药和油料补给,具有较强的作战持续性和多功能性。舰载机的 性能强弱直接确定了航空母舰的攻防能力。

舰载机的用途、机型向多元化发展。按使命划分,舰载机可分为战斗机、攻击机、 反潜机、预警机、侦察机、电子对抗机、加油机;按起降原理划分,可分为滑越起 降型、弹射起降型、垂直/短距离起降型、直升机。随着武器装备的发展,舰载机正 向隐身化和无人化发展。

舰载机历经百年发展,美俄两系舰载机影响较大。舰载机诞生于1910年,历年百年 发展,在两次世界大战、现代战争中发挥了巨大的作用。舰载机已由螺旋桨飞机发 展成为喷气式飞机,进攻手段也由机枪、炸弹发展为以导弹为主。当前服役的舰载 机中,以美国的F-18、F35C,俄罗斯的苏-33影响较大。

(二)舰载机起飞方式呈现多元化

航母舰载机起飞方式有四种:滑跃起飞、垂直起飞、蒸汽弹射起飞和电磁弹射起飞。

1. 滑跃起飞:美国以外的其他国家航母舰载机主流起飞方式

滑跃起飞指舰载机先依靠自身动力在航母水平甲板滑跑,后经航母舰首滑跃甲板, 使舰载机在离舰瞬间被赋予一定斜倾角和向上的垂直分速度,实现离舰起飞。滑跃 起飞技术是由英国人首先发明创造。英国将该技术最先应用在“无敌”级航母上, 使“海鹞”垂直/短距起降飞机起飞重量、载弹量、作战半径均得到较大提高。目前 采用滑跃起飞的国家有英、俄、西班牙、意大利、印度、中国等。

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2. 垂直起飞:舰载机主要是英国“鹞式”战机

垂直起飞方式指不需要滑跑可以原地起飞战机。垂直起降主要指固定翼飞机可以不用借助跑道而在原地就能垂直起飞和垂直降落,其主要原理是利用喷气反作用力或 者空气动力,克服重力,使战机起飞。利用喷气反作用力原理的主要是英国的“鹞 式”战机。

垂直起飞方式可以自由起飞降落但其战斗能力较低且不具备远航能力。根据《世界 垂直起降动力装置的演进和展望》,垂直起飞方式可以随时随地起飞,不受机场跑 道限制。但其不具备远航能力,在垂直起飞时要耗掉总油料的三分之一,载弹量也 明显少于其他同类型战机,如鹞式战机载弹量只有2271千克而同期美国的F-14有 6577千克,战斗能力较低。

3. 蒸汽弹射起飞:美国现役航母舰载机主流起飞方式

蒸汽弹射起飞是指用蒸汽弹射器给舰载机施加外力,使其迅速增速而“弹射升空”。 蒸汽弹射器工作原理为将蒸汽压力转化为对飞机的推力。目前,美国海军除了最新 服役的“福特”号航母之外,其余10艘尼米兹级航母舰载机均采用蒸汽弹射起飞。 法国、巴西、阿根廷等国的航母也都采用蒸汽弹射起飞。

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4. 电磁弹射起飞:优势明显,可以弹射各类机型

电磁弹射器利用直线感应电机的直线运动,带动舰载机加速到起飞速度。美国最新 “福特”号航母是目前全球唯一搭载电磁弹射器的航空母舰。2017年4月8日,“福 特”级航母的首舰“福特”号海试,引起全球广泛关注。美国海军计划在2058年之 前建造10艘同级航母,全部搭载电磁弹射系统,取代目前的“尼米兹”级航母。

电磁弹射可以弹射各类固定翼飞机,弹性性能较好。

• 弹射性能较好:电磁弹射最大弹射能力高达122兆焦耳,比蒸汽弹射器高出约 29%,可以弹射重量更大的舰载机。

• 弹射更为可控:蒸汽弹射无法精确控制推力,会造成舰载机受力不均,进而造 成机体受损。电磁弹射加速更可控,更平稳,可大幅减小对舰载机和各部件的 冲击。蒸汽弹射一般要求18吨以上,而电弹可弹射飞机小到2公斤,大到40余 吨。

• 可靠性更高:蒸汽弹射2次重大故障的平均周期约为405周,而电磁弹射周期达 1300周以上。

• 适装性更佳:蒸汽弹射器大部分重量位于上层甲板,导致船体重心升高,而且 弹射气缸必须整体安装,而电磁弹射器可以灵活布置。

• 体积质量更小: C-13型蒸汽弹射器的总质量约为538吨,体积超过1100立方米, 而电磁弹射质量小于280吨,体积小于425立方米。

• 能量利用率更高,节约淡水:蒸汽弹射器能量利用率只有6%,每起飞一架飞机, 约消耗1吨淡水,电磁弹射能量利用率可达60%,不消耗淡水资源。

二、美军舰载机存量大,采购处于平稳期

(一)编制:美军舰载机模块化配备,机动搭载航母作战

美军海军航空兵分为舰队航空兵和陆战队航空兵。舰队航空兵以航空母舰为载体, 是美国海军航空母舰战斗群的主要打击力量;陆战队航空兵平时独立建制,作战时 搭乘海军的两栖攻击舰战斗群,担任护航及掩护任务,在必要的情况下,陆战队航 空兵的战斗机中队也会调入舰队航空兵参战。

舰载机联队是以航空母舰为活动基地的行政管理和战术作战单位。美军的舰队航空 兵以舰载机联队作为战术作战单位,一般一艘航母部署一支舰载机联队。典型的一 个现役舰载机联队编有多支执行不同类型任务的中队,各中队配置不同的机型,一 般舰载机联队下辖8~10个飞行中队,飞行中队是海军航空兵最基层战术单位。每个 飞行中队根据各中队飞机种类的不同,由2~12架舰载机构成。

每个舰载机联队配备70多架不同型号的飞机。一个典型的美军舰载机联队包括4 个 战斗/ 攻击机中队、1 个预警机中队、1个电子战中队、1 个直升机海上作战中队和 1 个直升机海上攻击中队,1个后勤支援运输中队,机队规模约70架。舰载机联队的 机队规模随作战需要会进行调整,作战任务大时,机队规模在90架以上。

美军目前共有10支舰载机联队,搭载航母机动性强。美军共有11艘航母,其中1~2 艘“尼米兹级”航空母舰处于补充核燃料或者大修状态,1艘“福特级”航空母舰尚 未实现部署。美国海军拥有10支舰载机联队(包含1个用于训练飞行员的预备联队, 不用于作战),每个联队不定时搭载于不同的航母,而且各个中队也有互相调动的 情况,由此使得舰载机联队成为一个相对独立的伴随航母战斗群行动的空中作战体 系。

隐身战机和无人机是未来美军舰载机的重点发展方向。未来美军舰载机的发方向主 要是战斗机的隐身化以及无人机上舰,美国舰队航空兵计划使用F-35C替代所有的F /A-18C以及老旧的F/A-18E/F战斗机,使现役4个战斗/攻击机中队中的2个升级为 F-35C战斗/攻击中队;陆战队航空兵则使用F-35B来替换F/A-18系列战机。美军计 划在航空母舰上部署1个由6架无人机组成的无人机中队,无人机能为ISR(情报、 监视、侦察)任务和打击任务提供远程长航时能力,也可能为F/A-18E/F和F-35C 提 供目标指示,还可能成为加油机、干扰机、电子攻击平台。

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(二)数量:总规模庞大,战斗机数量总计超千架

美军拥有各类舰载机2584架,直升机和战斗机/攻击机占比排名前二。根据《Military Balance 2019》,美军舰队航空兵和陆战队航空兵拥有各类舰载机2584架(包括搭 载于非航母舰船的飞机),其中各类直升机1170架,占比46%;战斗机/攻击机1039 架,占比40%。

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舰载战斗机/攻击机占美军总装备量的34%,舰载直升机占美军总装备量的23%。美 军海军航空兵和陆战队航空兵所配备的战斗机/攻击机均能上舰(仅有极少量待退役 岸基战斗机/攻击机),舰载机与空军战斗机/攻击机配备比例为1:2。直升机方面,由于美军陆军航空兵配备了大量直升机,舰载直升机占比约为23%。

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舰队航空兵与陆战队航空兵作战需求不同,舰载机结构差异较大。分军兵种来看:

• 舰队航空兵:需要具备综合作战能力,舰载机机型齐全,拥有战斗机/攻击机(722 架,占比46%)、直升机(548架,占比35%)、电子战机(131架,占比9%)、 预警机、运输机、无人机等多种机型;

• 陆战队航空兵:更加注重于两栖突击作战能力,舰载机主要是直升机(622架, 占比61%)、战斗机/攻击机(317架,占比31%)、无人机(80架,占比8%)

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舰载机平台化发展,满足多样化作战需求。美军舰载机实现了“一机多型”,平台 化发展,以满足多样化的作战需求,同时降低舰上的保障要求。基于F-35平台,美 军拥有用于垂直/短距起降的F-35B,以及用于弹射起飞的F-35C;基于F-18平台, 美军除了战斗机和攻击机外,还拥有其电子战型——EA-18G。

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(三)采购:以固定翼飞机为主,新机采购占比超过 80%

美军舰载机采购分为新机采购和研发支出,一般新机采购占比超过80%。1998年以 来,由于美军装备相对完备,舰载机采购多以更新为主,未开展新型号的大规模采 购,新机采购规模均未超过100亿美元。一般情况下,舰载机采购中,新机采购占比 在80%以上,在新型号启动年份,研发支出占比会大幅提升。随着后续新型号的列 装,采购费用会同步显著增长。

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新机采购中固定翼舰载机占比超过60%,战斗机/攻击机加速更新。在新机采购中, 固定翼舰载机占比超过60%,其中主要是战斗机/攻击机。随着F-35B/C逐步服役, 美国海军的战斗机/攻击机正由F-18系列向F-35B/C过渡,F-35B/C的采购处于加速 期。各类直升机也是美军重要的采购机型,在稳定采购年份,直升机的价值量占比 在20~30%波动。

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舰载机研发周期较长,研发类订单是企业的重要收入来源。舰载机工况环境恶劣, 除研发阶段的高额研发投入外,后续也存在持续的改进,在舰载机的寿命周期内, 需要持续的研发投入,研发类订单是生产企业重要的收入来源。对于较为成熟稳定 的机型,以F/A-18E/F、MH-60R/S为例,在成熟期采购周期内,研发费用占新机采 购的比例为5%~10%;对于需要持续研发改进的机型,以E-2C/D、F-35C/D为例, 在采购周期内,研发费用占新机采购的比例在40%-55%。

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美军舰载机按中队成建制采购 。采购量方面,战斗机/攻击机的采购量最大,直升机 次之,一般以中队为单位成建制采购。目前F-35C/D处于采购量爬升期, F/A-18E/F、 MH-60R/S等成熟机型以更新为主,有较为明显的采购周期性。

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新机型单价显著高于老机型,单价随装备量增长而下降。新技术的应用,大幅提高 了舰载机的单价,新一代舰载机的单价显著高于老机型,F-35B/C单价最高为2.69 亿美元/架,后随装备量增长而逐步降至1.5亿美元,仍显著高于F/A-18E/F的8000万 美元/架。

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三、国内舰载机需求持续增长

(一)海军远洋化转型,军舰大型化拉动舰载机需求持续增长

解放军海军正处于远洋化转型的关键阶段。《新时代的中国国防》白皮书提出,“按 照近海防御、远海防卫的战略要求,加快推进近海防御型向远海防卫型转变,提高 战略威慑与反击、海上机动作战、海上联合作战、综合防御作战和综合保障能力, 努力建设一支强大的现代化海军”。

海军舰船大型化,带动舰载机需求增长。解放军海军舰船正走向大型化、远洋化, 表现为航空母舰、两栖作战舰船的入列或者下水,以及驱逐舰、护卫舰等舰船吨位 的增加,直接带动了舰载机需求的增长。

• 航空母舰:解放军海军第二艘航空母舰“山东舰”已经正式入列,根据新浪军 事报道,“山东舰”机库面积比“辽宁舰”要大,可搭载的固定翼舰载机数量 也要更多,预计将超过30架。此外,航空母舰还需要搭载多架直升机以执行预 警、运输等任务。

• 两栖舰船:解放军目前有075两栖攻击舰、071两栖登陆舰两型两栖作战舰船, 根据观察者网报道,075两栖攻击舰与美国“黄蜂级”排水量相当,预计075两 栖攻击舰可搭载20~30架直升机,目前已有2艘在建。根据观察者网、中国军网 报道,071两栖登陆舰可搭载4架直升机,目前已服役8艘,另有2艘在建。

• 驱护舰船:随着周边国家大量列装优质潜艇,解放军反潜压力加大,故海军需 要大量反潜直升机提升反潜能力。近年来解放军驱护舰船排水量不断加大,直 升机搭载能力大幅增强,根据新浪军事报道,大量服役的052C/D级驱逐舰和 054A级护卫舰均有机库,可随舰携带一架反潜直升机;055级驱逐舰拥有更大 的机库和甲板,可以携带两架直升机。

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(二)新机型列装带来增量需求

舰载机机型方面,我国使用舰载机的历史较短,舰载机以战斗机/攻击机和直升机为 主:

歼-15是国内目前唯一的固定翼舰载机。根据环球网报道,歼15是中国参考苏-33战 斗机原型机T-10K-3号机,以国产歼-11战斗机为基础,进而研制和发展的重型双发 舰载战斗机,该机研制由中国航空工业集团公司沈阳飞机工业集团承担。歼-15在战 斗机世代划分上属于第四代战斗机改进型,即第四代半战斗机。歼-15是目前中国海 军唯一的固定翼舰载机,全新设计了增升装置、起落装置和拦阻钩等系统,使得飞 机在保持优良的作战使用性能条件下,实现了着舰要求的飞行特性。

新一代舰载机需求迫切,关注新型舰载机研发进度。随着F-35B/C的列装,美军的 舰载战斗机/攻击机进入隐身时代,日本和韩国也相继采购F-35A。我军的歼-15舰载 机属于三代半战机,在面对周边国家的隐身战机时,存在先天性劣势,新一代隐身 舰载机需求迫切,关注新型舰载机的研发进度。

直-18是重要的舰载直升机,直-20有望衍生出舰载型。

• 直-18:根据大公报报道,直-18是重要的舰载直升机,可用于航空母舰等大型 水面舰船,直-18可承担预警和反潜任务,直-18预警型直升机具备卫星高速数 据链能力,令直-18预警直升机回传数据量更大的信息;直-18反潜型直升机机 头装有尺寸更大搜索雷达,探测距离更远,对水下、水面目标具备探测能力, 可作为反舰导弹的引导平台,发动超视距攻击。

• 直-20:根据环球网报道,直-20型直升机是中国自行研制生产的首款战术通用 型直升机,也是我国第一款中型运输直升机。座舱采用并列式布局结构。它首 次采用电传飞控技术,装备有世界领先技术的防撞雷达,可在昼夜间、复杂气 象、中等结冰以及复杂战场环境条件下执行兵力投送、机降作战和支援保障等 任务。由于直-20具有较好的通用性,载重量、机体尺寸适合于搭载于水面舰船,我们预计 ,未来直-20有望衍生出舰载型,成为我国重要的舰载直升机。

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看好新机型研发及列装带来的投资机会。从美军舰载机的采购情况来看,新机型从 研发到列装,研发费用、采购费用会显著增长。我们认为,随着研发生产工作的推 进,我国新型舰载战斗机/攻击机、直升机有望逐步列装,且目前仍存舰载预警机、 运输机的型号空白,预计未来将持续进行舰载机的研发和生产,看好新机型研发及 列装带来的投资机会。

(三)关注舰载机产业链投资机会

国内舰载机自主可控,产业链完备,关注舰载机产业链投资机会。国内舰载机以国 内公司自主研制为主,拥有完备的舰载机产业链,覆盖飞机整机、系统、元器件、 材料等多个环节。舰载机的核心供应商主要在中航工业集团和中国航发集团,上游 原材料和零部件环节有部分民营公司参与。目前舰载机需求量较大,关注舰载机产 业链投资机会。

四、投资建议

从美军的舰载机配备情况来看,战斗机/攻击机、直升机是装备量最大的两类舰载机, 目前解放军海军舰船正走向大型化、远洋化,航空母舰、两栖作战舰船逐步入列或 者下水,驱逐舰、护卫舰等舰船吨位不断增加,我们预计解放军也将加大舰载战斗 机/攻击机、直升机的采购量,舰载机产业链具备投资价值。考虑舰载机业务对公司 带来的弹性,我们推荐固定翼舰载机总装公司——中航沈飞,舰载直升机龙头公司 ——中直股份,建议关注,机电系统公司——中航机电,以及复合材料公司——光 威复材。

……

(报告来源:广发证券)

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编辑:沃巴查芒
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