评级(持有)航空发动机产业深度报告:长坡厚雪,逐渐步入红利期

发布时间: 2022年03月31日    作者: xn2oyhja    栏目:行业研报

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报告名称 :航空发动机产业深度报告:长坡厚雪,逐渐步入红利期
评级 :持有
行业:


国防军工行业

谨慎推荐(维持)长坡厚雪,逐渐步入红利期
风险评级:中风高险航空发动机产业深度报告
2022 年 3 月 30 日投资要点:
分析师:卢立亭“现代工业皇冠上的明珠”,长赛道厚积薄发。航空发动机是为航空器
SAC 执业证书编号:
S0340518040001
提供飞行动力的装置,也是航空器的“心脏”,是保证航空器飞行性能
电话:0769-22177163
与安全的关键部件。航空发动机的构造与运作原理高度复杂,涉及材料
邮箱: luliting@dgzq.com.cn

和机械制造等众多基础科学的交叉融合,典型的涡轮喷气发动机核心部

研究助理:吕子炜
SAC 执业证书编号:S0340120030035
电话:0769-23320059

件包括进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管,零部件多达3万多个;运作环境要求高温、高压、高转速而整体上又要求其重量轻、可靠性高、

寿命长等,研发难度极高,因此被誉为“现代工业皇冠上的明珠”。

邮箱:lvziwei@dgzq.com.cn军用航发更新换代。我国现役战机数量为1,571架,其中二代机数量为789

架,占比为50.22%,是占比最多的战机,而同期美国二代机数量为0,数

量和占比最多的是四代机,其次是五代机;作为美国主要空军力量的四

行业指数走势代机数量达2250架,占比为82.81%,而我国四代机数量只有620架;美
国五代机数量为393架,我国只有19架。我国空军装备实力与美国仍然
存在较大差距,后续航空装备升级与更新换代下,航空发动机需求庞大。
当前部分歼击机已换装国产WS10发动机,后续换装国产发动机的战机
数量将日益提升;同时,随着WS15在十四五期间的交付与批量列装,预
计将为国产发动机提供广阔的空间,整个航发产业链将直接受益。
民用需求空间广阔。按交付数量统计,预计到2039年,单通道喷气客机

为5937架,占交付总量的68.0%,其中近八成的单通道喷气客机机队为

资料来源:东莞证券研究所,Wind

160座级,双通道喷气客机1,868架,占总交付量的21.4%,以250座级喷 气客机机队为主,占双通道喷气客机交付总量的75.3%;其余为喷气支

相关报告线客机,二十年时间里将交付近千架,均为90座级。二十年累计总价值 为13249亿美元,约为人民币8.44万亿元人民币(按1美元兑6.37人民币

折算),平均每年0.42万亿元。假设民航发动机价值占比为26%,二十年 累计发动机采购价值为2.19万亿元。

投资建议。当前行业进入“十四五”批产期,看好在行业具有垄断地位,

并率先享受产业万亿红利的航发集团旗下企业:航发动力(600893.SH)、

航发控制(000738.SZ)。看好产业中壁垒较高,受益新机采购以及后期

零部件维修维护的中上游锻造、高温合金、钛合金等产业。建议重点关
注:中航重机(600765.SH)、三角防务(300775.SZ)、抚顺特钢
600399.SH)、钢研高纳(300034.SZ)、西部超导(688122.SH)、宝钛
股份(600456.SH)。
风险提示:新型号发动机研发、生产和交付不及预期。上游原材料价格
大幅上涨。商用发动机需求低于市场预期。国际环境急剧恶化。

本报告的信息均来自已公开信息,关于信息的准确性与完整性,建议投资者谨慎判断,据此入市,风险自 担。

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航空发动机产业深度报告

目录

  1. 航空发动机:“现代工业皇冠上的明珠”,长赛道厚积薄发 ....................................................................... 4 1.1 现代工业皇冠上的明珠 ............................................................................................................................ 4 1.2 航空发动机产业特征 ................................................................................................................................ 5 1.3 军用航空发动机发展回顾以及未来趋势................................................................................................. 7 1.4 民用航空发动机发展回顾以及未来趋势................................................................................................. 9 1.5 行业格局 .................................................................................................................................................. 10 2. 军民需求旺盛 .................................................................................................................................................11 2.1 受益政策红利 ...........................................................................................................................................11 2.2 中国军费占 GDP 比重提升空间较大..................................................................................................... 12 2.3 军用航发更新换代 .................................................................................................................................. 12 2.4 民用需求空间广阔 .................................................................................................................................. 13 2.5 航空发动机维修维护市场 ...................................................................................................................... 15 3. 航发产业链投资策略 .................................................................................................................................... 16 3.1 航空发动机产业链结构 .......................................................................................................................... 16 3.2 重点推荐公司 .......................................................................................................................................... 16 4. 重点公司估值表 ............................................................................................................................................ 17 5. 风险提示 ........................................................................................................................................................ 17
    插图目录
    图 1:航空发动机的分类 .................................................................................................................................... 4 图 2:涡轮喷气发动机 ........................................................................................................................................ 5 图 3:涡轮风扇发动机 ........................................................................................................................................ 5 图 4:涡轮螺旋桨发动机 .................................................................................................................................... 5 图 5:涡轮轴发动机 ............................................................................................................................................ 5 图 6:航空发动机研发时间及阶段 .................................................................................................................... 6 图 7:航空发动机研发时间及阶段 .................................................................................................................... 7 图 8:发动机涵道比的演化 ................................................................................................................................ 9 图 9:2020 年世界主要国家军费占 GDP 比重(%) .................................................................................... 12 图 10:我国国防支出预算及同比增速(亿元,%) ..................................................................................... 12 图 11:我国现役军机与美、俄差距明显(架) ............................................................................................. 13 图 12:我国现役战机代次跟美国差距明显(架) ......................................................................................... 13 图 13:中国历史和预测的各类型客机机队规模(架) ................................................................................. 13 图 14:航空发动机维修成本占比 .................................................................................................................... 15 图 15:航空发动机产业链结构 ........................................................................................................................ 16
    表格目录
    表 1:航空发动机各项难点 ................................................................................................................................ 5
    请务必阅读末页声明。 2
    航空发动机产业深度报告
    表 2:历代军用航空发动机回顾及未来发展趋势............................................................................................. 8
    表 3:历代民用航空发动机回顾及未来发展趋势............................................................................................. 9 表 4:全球主要航空发动机制造商简介 .......................................................................................................... 10 表 5:国产商用航发型号及搭载飞机情况 ...................................................................................................... 14 表 6:重点公司估值及盈利预测(截至 2022 年 3 月 29 日) ....................................................................... 17
    请务必阅读末页声明。 3
    航空发动机产业深度报告
    1. 航空发动机:“现代工业皇冠上的明珠”,长赛道厚积薄发
      1.1 现代工业皇冠上的明珠
      航空发动机
      航空发动机是为航空器提供飞行动力的装置,也是航空器的“心脏”,是保证航空器 飞行性能与安全的关键部件。航空发动机的构造与运作原理高度复杂,涉及材料和机械 制造等众多基础科学的交叉融合,典型的涡轮喷气发动机核心部件包括进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管,零部件多达 3 万多个;运作环境要求高温、高压、高转速而整 体上又要求其重量轻、可靠性高、寿命长等,研发难度极高,因此被誉为“现代工业皇 冠上的明珠”。航空发动机是衡量一个国家科技水平、军事实力以及综合国力的重要标志 之一。
      航空发动机分类
      人类最早发明的航空发动机是活塞式发动机,从 1903 年发明的第一架飞机到二战 结束,活塞式发动机是当时飞机的主要动力来源。从第二次世界大战结束一直到现在,由于活塞式发动机的功率和结构已到达设计瓶颈,出于对航空发动机高功率、低重量的 追求,性能更高的航空燃气涡轮发动机逐渐取缔了活塞式发动机,成为航空动力的主导 者。目前主流的航空发动机为涡轮喷气式发动机、涡轮风扇式发动机、涡轮螺旋桨式发 动机、涡轮轴式发动机和螺旋桨风扇发动机,其中使用最广泛的是涡扇发动机;还有两 种无压气机的发动机,冲压喷气式发动机和脉动式发动机,由于用途有限,暂不作讨论。
      1:航空发动机的分类

      资料来源:百度百科,东莞证券研究所
      请务必阅读末页声明。 4
      3:涡轮风扇发动机航空发动机产业深度报告
      2:涡轮喷气发动机


      资料来源:百度百科,东莞证券研究所

      资料来源:百度百科,东莞证券研究所
      4:涡轮螺旋桨发动机 5:涡轮轴发动机

      资料来源:百度百科,信息产业网,东莞证券研究所
      1.2 航空发动机产业特征

      资料来源:百度百科,东莞证券研究所
      航空发动机所涉及的学科和技术领域几乎涵盖各个技术领域的尖端技术,是典型的 知识、技术密集的高科技产品,同时附加值极高,可同时带动电子、先进材料、特种加 工、冶金、化工等产业发展,科技溢出效益极强。航空发动机产业同时具备技术门槛高、高投入、长周期、高回报等特点。
      技术门槛高
      航空发动机需要在高温、高寒、高速、高压、高转速、高负荷、缺氧、振动等极端 恶劣环境下,到达数千小时的正常工作寿命,这就使得航空发动机的研制对结构力学、材料学、气体动力学、工程热力学、转子动力学、流体力学、电子学、控制理论等学科 都有极高要求。
      表 1:航空发动机各项难点
      难点主要内容
      请务必阅读末页声明。 5
      航空发动机产业深度报告
      航空发动机设计之难在航空式发动机中,最关键的压气机、燃烧室、涡轮组成发动机的核心机。涡轮驱动压气 机以每秒上千转的转速高速旋转,进入发动机的空气在压气机中逐级增压,多级压气机的 增压比可达 25 以上。增压后的空气进入发动机燃烧室,与燃油混合、燃烧。要保持燃油火 焰在以 100m/s 以上高速流动的高压气流中稳定燃烧,同时要保护燃烧室火焰筒壁不被高 温燃气烧蚀,光靠选择耐高温材料和耐热涂层还不够,还要通过燃烧室结构设计,采取冷 却手段,降低燃烧室筒壁温度,保证燃烧室正常工作。从燃烧室出来的高温、高压燃气流 驱动涡轮叶片以每分钟数千转甚至上万转的转速运转,通常涡轮前温度要超过涡轮叶片材 料的熔点。
      航空发动机材料之难发动机最关键的是压气机、燃烧室和涡轮。特别是涡轮,在工作过程中,现代喷气发动机 的涡轮叶片通常要承受 1600~1800℃的高温,同时还要承受 300m/s 左右的风速,以及由 此带来的巨大的空气压力,在这种极为恶劣的工作环境下可靠工作成千上万个小时。如此 恶劣的工作环境远远超出一般金属材料的能力,为此需要其他特殊的材料。这就是定向凝 固高温合金、单晶、金属间化合物、金属基复合材料和陶瓷基复合材料,如碳化硅纤维增 强的陶瓷基复合材料,使用温度可达 1500℃,远远超过超合金涡轮叶片的使用温度(1100℃)。
      航空发动机制造之难航空发动机的制造涉及材料、结构、焊接等众多难度极高的工业技术。如喷气式发动机上 大量使用高强度材料和耐高温合金,零部件精度要求达到μm 级,叶片型面复杂,燃烧系 统和加力系统薄壁焊接零件多,大量使用定向凝固、粉末冶金、复杂空心叶片精铸、复杂 陶瓷型芯制造、钛合金锻造、微孔加工、涂层与特种焊接等先进制造技术。如航空发动机 整体叶盘,每个原始毛坯成本约二三十万,加工到成品要经过几十道工序、数百次换刀、上千次进退刀。A4 纸大小的整体叶盘叶片最厚 2mm,最薄处只有 0.2~0.3mm,绝不允许 有任何瑕疵。再如涡轮叶片需要精细设计制造出多通道空心涡轮叶片,利用气膜冷却降低 叶片表面温度,以便发动机上叶片在极端苛刻的工作环境下满足发动机工作的需要。
      资料来源:《浅谈航空发动机产业的主要特点以及瓶颈技术》,东莞证券研究所
      高投入
      每一代航空发动机的研发都需要大量经费的投入。据统计,美国在 1950-2000 年间 用在航空涡轮发动机上的研究和开发投入就超过 1000 亿美元。1988-2017 年间,美国对 两个项目 IHPTET(综合高性能涡轮发动机技术)和 VAATE(“通用经济可承受涡轮发 动机)计划投入 87 亿美元。GE 和罗罗等公司每年科研投入就高达 10 亿美元以上。F119 作为典型四代发动机,研发费用就高达 31 亿美元,而在其基础上研发的 F135 发动机,研发费用更是高达 90 亿美元。
      研发周期长
      据《航空发动机研制全寿命管理研究及建议》研究,航空发动机的生命周期一般经 历三个阶段,分别是预先研究、工程研制、使用发展,其中,预先研究需要 12 年,工程 研制需要 18 年,预研与研制阶段合计需要 30 年;后续才进入使用发展阶段,并大批量 装备。
      6:航空发动机研发时间及阶段
      请务必阅读末页声明。 6
      航空发动机产业深度报告

      资料来源:《航空发动机研制全寿命管理研究及建议》,东莞证券研究所
      高回报
      每次航空发动机技术的突破都带动了关联技术领域的进步,日本曾作过一次 500 余 项技术扩散案例分析,发现其中 60%的技术源于航空产品。作为高端制造业,航空发动 机对下游产业也有着巨大的带动作用:一是对机械、仪表、电子、材料、冶金、化工等
      上游产业发展的带动作用;二是对航空运输业、旅游业、城市交通基础设施建设、物流 等产业发展的诱导作用;三是对改善国民经济各部门资源配置、提高效率等的推动作用。
      航空发动机产业的高投入也为各大厂商带来高回报,据中航商发测算,按照以单位 重量计的价格,航空发动机、民用客机、台式计算机、汽车和船舶的比例为 1400:800:300:9:1,是工业部门目前附加值最高的产业。
      7:航空发动机研发时间及阶段

      资料来源:中航商发,东莞证券研究所
      1.3 军用航空发动机发展回顾以及未来趋势
      请务必阅读末页声明。 7
      航空发动机产业深度报告
      据《航空涡轮发动机现状及未来发展综述》(焦华宾,莫松)研究,燃气涡轮发动机 发明,使航空工业发生了一场革命,飞机的速度、高度和机动性出现了历史性飞跃,飞 机从亚声速跨入了超声速飞行的新时代。纵观航空涡轮发动机的发展历程,军用航空涡 轮发动机技术的发展始终引领着先进航空发动机发展方向,自 20 世纪 40 年代初以来,军用航空涡轮发动机已研制发展了四代并逐步向第五代跨越,第六第七代发动机已经在 研发过程中。
      从发动机性能上看,推重比从第一代的 3-4 提升至第五代的 12-15,涡轮前燃气温度 从第一代的 1200~1300K 发展至第五代的超 2200K。当前,美国已经开始研发第六代航 空发动机,推重比更是达到 16-18;国际上已经开始预研第七代发动机。每一代航空发 动机的研发都预示着更高的推重比、更高的涡轮前燃气温度、更低的油耗、更强的适用 性,每一项的提升都预示着巨大的科技进步。未来随着地缘政治事件的复杂化,各国将 会加强对新型航空发动机的研发,以应对更复杂的军事用途。
      表 2:历代军用航空发动机回顾及未来发展趋势
      代数时间发动机名称推重比涡轮前燃气温度代表机型
      第一代20 世纪 40 年代涡喷发动机约 3~4 1200~1300K J57、BK-1
      第二代20 世纪 60 年代加力式涡轮喷气发动机
      涡轮风扇发动机
      5~6 1400~1550K J79、TF30、SpeyMK202、M53-P2、P29-300
      第三代20 世纪 70 年代涡轮风扇发动机7~8 1600~1800K F100、F110、F404、RBl99、M88-3、RD-33、AL-31
      第四代20 世纪 80 年代高推重比加力涡扇发动机9~10 1800~2000K F119、F120、EJ200、F135、F136、AL-41F
      第五代21 世纪初变循环涡扇发动机12—15 超过 2200K /
      第六代2010 年以后美国已经开展研发16—18 / /
      第七代/ 国际上已经开始预研/ / /
      资料来源:《航空涡轮发动机现状及未来发展综述》、《发动中国航发,发动经济动力》,东莞证券研究所
      我国军用航空发动机与国外先进水平仍有一代的差距,大推重比产品较为单一。国 外航空发动机起步时间早,第一代涡喷发动机成型于 20 世纪 40 年代,而此时,我国才 刚刚开始航空发动机的研制工作。目前,西方航空发达国家现役的主力机种都配装第三 代发动机,如 F404、F110、AL-31F 等。我国部分第三代机型如歼-10 也已配装第三代 发动机 WS-10。目前,我国在役的大推重比发动机以 WS-10 为主,与西方先进水平有一 定差距,发动机型号单一、性能也亟须提高。在研发中的涡扇 15 预计在十四五期间量 产,据 Global Security 介绍,涡扇 15 推重比可达 10,最大推力可达 16 吨,适配机型为
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      航空发动机产业深度报告
      歼 20。
      1.4 民用航空发动机发展回顾以及未来趋势
      随着经济效益和航行要求的不断提升,商用涡扇发动机从 20 世纪 60 年代 JT8D 发 展到目前 Leap-X,涵道比从 1 发展至 10 级;纵观商用航空发动机的发展历程可以总结 出:涵道比不断增大,油耗不断下降。
      20 世纪 60 年代至今风扇涵道比的发展,经历了 4 个阶段:第一阶段,20 世纪 60 到 70 年代涵道比为 1-3,典型机型如 JT8D 系列;第二阶段,70 到 90 年代增大至 5-6,如 JT9D、CFM 系列;第三阶段,90 年代至 2007 年,涵道比增大至 6-9,如 Trent900、GE90 等;第四阶段,2008 年以后涵道比增大至 10,如 GEnx、Trent1000。当前齿轮驱动涡扇 发动机 PW1000G,涵道比提高至 12,未来的开式转子涵道比会进一步加大。
      8:发动机涵道比的演化

      资料来源:《大涵道比风扇设计技术发展趋势》,东莞证券研究所
      表 3:历代民用航空发动机回顾及未来发展趋势
      代数时间典型发动机涵道比涡轮前温度
      第一代20 世纪 60 到 70 年代JT8D 系列1~3 /
      第二代1977-1992 年RB211,PW4000,CFM56 等5~6 1500~1570K
      第三代1993-2007 年Trent800,PW4084,GE90 等6~9 1570~1830K
      第四代2008 年以后GEnx,Trent1000,PW8000 等10~15 >1900K
      资料来源:《航空发动机科学技术的发展与创新》、《大涵道比风扇设计技术发展趋势》,东莞证券研究所
      请务必阅读末页声明。 9
      航空发动机产业深度报告
      我国商用航空发动机仍处于研制阶段,“长江”系列产品或将成为我国商发突破口。
      相比军用航空发动机,我国在民用航空发动机上与国外差距更大。目前,我国民用客机 的发动机全部采购自美国 GE、美国 PW、英国 RR、CFM 等国外企业,包括我国目前研 制的 C919 大飞机短期也无法完全摆脱外国发动机,采用的也是 CFM 公司的 LEAP 系列 发动机。在“十三五”期间,我国商用航空发动机规划了三个产品系列:长江 500(ARJ21)、长江 1000(C919)和长江 2000(CR929)。2020 年 3 月,“长江 2000”发动机核心机 C2XC-101 点火成功,8 月,已经进入整机装配阶段。“长江 1000”发动机研制进展稍快 于“长江 2000”,已于 2018 年完成整机点火,2020 年 7 月开始试航取证,预计到 2025 年以后可以投入使用。
      1.5 行业格局
      由于航空发动机的研发具有研发时间长、投入资金庞大、技术壁垒高等特点。当前,
      能够自主研制航空发动机的国家只有美国、英国、法国、俄罗斯和中国等少数国家。而
      且欧美等国家长期对航空发动机技术封锁,目前,航空发动机军民两用市场呈现由通用 电气(GE)、罗罗、普惠等少数几家巨头公司垄断的局面。
      表 4:全球主要航空发动机制造商简介
      公司简介代表系列
      请务必阅读末页声明。 10
      航空发动机产业深度报告
      CFM 由 GE 公司和法国 Snecma 公司各占 50%股份合资成立,负责生产 CFM56 发动 机,其中 GE 公司负责核心机包括高压压气机、燃烧室和高压涡轮的研制,而 Snecma 公司负责低压涡轮部分和风扇的研发。CFM56 是全世界最畅销最成功 的一款民用涡扇发动机,占全球民用航空发动机市场 50%的市场份额,装配于 空客 A320 和波音 737 客机。另外一款产品是计划取代 CFM56 的 LEAP 型发动 机,包括未来用于 A320neo 的 LEAP-1A、用于波音 737max 的 LEAP-1B 和被 国产大飞机 C919 选中的 LEAP-1C。CFM-56、LEAP 系列
      IAE 国际航空发动机公司(International Aero Engines,IAE)是由公司由四家航空发 动机生产商合资而成,包括美国普惠公司(负责燃烧室及高压涡轮部分)、英国 劳斯莱斯(负责高压压气机部分)、日本日本航空发动机公司(负责风扇及低压 压气机部分)和德国 MTU 航空发动机(负责低压涡轮部分)。该公司的 V2500 系列是世界上最成功的高旁通比发动机之一,供空中客车 A320 系列家族和麦 克唐纳·道格拉斯 MD-90 系统客机采用。V2500
      Power Jet 是俄罗斯航空发动机制造商土星公司和法国赛峰各占 50%股份的合资公司,是 俄罗斯学习西方强国民用航空发动机的载体,其 SAM-146 发动机旨在为苏霍伊 超级喷气机 100(Sukhoi Superjet 100, SSJ100)提供动力SAM-146
      俄罗斯联合发 动机制造公司“联合发动机制造公司”(ODK)是由乌法发动机生产联合公司、“礼炮”公司、土 星公司、萨马拉航空发动机制造中心四家公司整合成立,公司生产军用、民用 航空和太空工程发动机,各种能力电和热装置,气体泵和船燃气轮机组。ODK 合并整合了俄罗斯 85%以上的航空发动机和燃气轮机产业资源,是联合工业公 司”Oboronprom”的子公司。AL-31、AL-41
      Honeywell Aerospace 1999 年 Honeywell(霍尼韦尔)AlliedSignal(联信)合并,新的 Honeywell 公 司仍然保持在多个领域处于领先地位的全球高科技公司特点,尤其在自动控制 领域和航空航天技术方面。每一架波音飞机里,有 30%产品出自于 Honeywell 公司,这些是航空电子和飞行安全产品,以及与自动控制优势相组合所制造的 为各种飞机使用的一体化系统。主要为处于垄断地位的商用飞机发动机主制造 商提供大型部件或核心零部件的加工制造,在小型商用航空发动机研制领域具 有一些经典产品。HTF7000、
      TFE731 系列
      资料来源:《世界航空发动机发展趋势及经验》,百度百科,维基百科,公司官网,东莞证券研究所
    2. 军民需求旺盛
      2.1 受益政策红利
      在党的十九大报告中,习总书记提出了新时代国防和军队建设的新“三步走”发展 战略,在 2020 年军队基本实现机械化、自动化;在 2035 年基本实现国防和军队现代化;到本世纪中叶把人民军队全面建设成世界一流军队;将原来的“三步走”发展战略目标 实现时间提前了 15 年,这是适应世界新军事革命发展趋势和国家安全的需求。在新时 代下,特别是中美博弈加剧、国际环境日趋复杂情况下,加强国防实力建设是保证自身
      请务必阅读末页声明。 11
      航空发动机产业深度报告
      发展安全的关键。
      国家已出台一系列政策与纲要推动航空发动机快速发展,2019 年财政部和税务总 局宣布对发动机研制项目减税降费;2021 年将航空发动机的研发写入十四五规划和 2035 年远景目标纲要。预计航空发动机产业链在“十四五”期间将迎来快速发展期,军 民两用国产化率将有效提高。
      2.2 中国军费占 GDP 比重提升空间较大
      世界经济和战略重心继续向亚太地区转移,亚太地区成为大国博弈的焦点,给地区
      安全带来不确定性。特别是美国强化亚太军事同盟,加大军事部署和干预力度,给亚太
      安全增添复杂因素。当前,中国已发展成为世界第二大经济体,国防实力与经济实力不
      匹配,面对日趋严峻的地区安全风险,要依据国家经济发展水平和国防需求,合理确定
      国防费规模结构,坚持国防建设与经济建设协调发展。
      2022 年,中国军费预算为 1.45 亿元,同比增速为 7.1%,较 2021 年上升 0.3 个百分 点,系 2019 年以来首次增幅破 7%。作为世界第二大经济体,中国军费占 GDP 比重长 期保持在 2%以下,2020 年占比为 1.75%,较 2019 年略微提升了 0.02pct,与其他世界军 事强国俄罗斯(4.26%)、美国(3.74%)、印度(2.88%)、韩国(2.85%)、英国(2.25%)、法国(2.07%)相比,占比远低于俄罗斯与美国,同样低于印度、韩国、英国、法国等经 济体量不如中国的国家。国防实力与经济实力仍有较大差距,国防开支占 GDP 比重仍 有较大的提升空间。
      92020年世界主要国家军费占GDP比重(%

      资料来源:《world air forces 2021》,东莞证券研究所
      2.3 军用航发更新换代
      10:我国国防支出预算及同比增速(亿元,%

      资料来源:《world air forces 2021》,东莞证券研究所
      我国各类军机数量上与美、俄仍存在较大差距,军机数量亟需提升。根据《World Air Forces 2021》统计,我国现役军机(包括:加油机、教练机、特种飞机、运输机、战斗 机、直升机)总数为 3,260 架,占全球比重为 6%;美国为 13,232 架,占全球比重为 25%;俄罗斯为 4,143 架,占全球比重为 8%。从飞机总数上看,中国军机数量只有美国的 1/4,
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      航空发动机产业深度报告
      比俄罗斯少近 1000 架;我国数量最多的战斗机只有 1,571 架,而美国有 2,717 架,数量 只有美国的 57.82%,其余各类军机数量与美国差距明显。为应对未来复杂多变的环境,我军亟需补全各类型飞机的差距,行业需求上升空间庞大。
      除军机数量上的差距外,性能上的差距仍然显著。根据《World Air Forces 2021》统 计,我国现役战机数量为 1,571 架,其中二代机数量为 789 架,占比为 50.22%,是占比 最多的战机,而同期美国二代机数量为 0,数量和占比最多的是四代机,其次是五代机;作为美国主要空军力量的四代机数量达 2250 架,占比为 82.81%,而我国四代机数量只 有 620 架;美国五代机数量为 393 架,我国只有 19 架。我国空军装备实力与美国仍然 存在较大差距,后续航空装备升级与更新换代下,航空发动机需求庞大。当前部分歼击 机已换装国产 WS10 发动机,后续换装国产发动机的战机数量将日益提升;同时,随着 WS15 在十四五期间的交付与批量列装,预计将为国产发动机提供广阔的空间,整个航 发产业链将直接受益。
      11:我国现役军机与美、俄差距明显(架)

      资料来源:《world air force 2021》,东莞证券研究所
      2.4 民用需求空间广阔
      12:我国现役战机代次跟美国差距明显(架)

      资料来源:《world air force 2021》,东莞证券研究所
      中国航空市场正在从高速增长转向高质量增长,根据《中国商飞公司市场预测年报(2020-2039)》测算,到 2039 年中国航空市场将拥有 9,641 架客机,占全球比例从 16.2% 上升至 21.7%;其中单通道喷气客机 6,521 架,双通道喷气客机 2,174 架,喷气支线客 机 946 架,预计中国将成为全球最大的民用飞机、民用航空发动机和维修维护市场。
      13:中国历史和预测的各类型客机机队规模(架)
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      航空发动机产业深度报告

      资料来源:《中国商飞公司市场预测年报(2020-2039)》,东莞证券研究所
      按交付数量统计,预计到 2039 年,单通道喷气客机为 5937 架,占交付总量的 68.0%,其中近八成的单通道喷气客机机队为 160 座级,双通道喷气客机 1,868 架,占总交付量 的 21.4%,以 250 座级喷气客机机队为主,占双通道喷气客机交付总量的 75.3%;其余 为喷气支线客机,二十年时间里将交付近千架,均为 90 座级。二十年累计总价值为 13249 亿美元,约为人民币 8.44 万亿元人民币(按 1 美元兑 6.37 人民币折算),平均每年 0.42 万亿元。假设民航发动机价值占比为 26%,二十年累计发动机采购价值为 2.19 万 亿元。
      当前,国内首款自主研发的大飞机 C919 预计在 2022 年交付,订单已达 850 架,未 来拟搭载长江 1000 发动机实现国产替代。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,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;目前,ARJ21 新支线飞机已正式投入航线运营,市场运营及销售情况良好,未来拟搭载长江 500 发动 机完成国产替代。CR929 远程宽体客机是中俄联合研制的双通道民用飞机,以中国和俄 罗斯及独联体市场为切入点,同时广泛满足全球国际间、区域间航空客运市场需求,座 级 280 座,拟搭载“长江 2000”发动机完成国产替代。当前,“长江 2000”发动机核心 机 C2XC-101 点火成功,已经进入整机装配阶段。未来随着民用航空发动机的投入不断 增加,巨额的民航市场将会为整个航空发动机产业链打开业绩空间。
      表 5:国产商用航发型号及搭载飞机情况
      发动机型号搭载机型飞机图片发动机情况
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      航空发动机产业深度报告
      CJ1000 C919
      单通道大型干线客机
      “长江 1000”发动机研制 已于 2018 年完成整机点 火,2020 年 7 月开始试航 取证,预计到 2025 年以后 可以投入使用。
      CJ2000 CR929
      双通道喷气客机
      “长江 2000”发动机核心 机 C2XC-101 点火成功,8 月,已经进入整机装配阶 段。
      资料来源:中国商飞官网,百度百科,东莞证券研究所
      2.5 航空发动机维修维护市场
      根据《浅析军机的综合保障费用》研究,全寿命费用包括研究研制费用、采购费用 和综合保障费用,采办费用包括研究研制费用和采购费用。在军机全寿命费用中,研究 研制费用约占 10~15%,采购费用约占 20~25%,综合保障费用约占 60~70%。战斗机的 综合保障费用占全寿命费用的 70%。预计战机更新换代将增加采购费用,后续随着战机 的存量上升,战机的维护保障市场将迎来大发展。
      中上游将直接受益于航空装备的更新换代,以及新增装备的后期维护。为延长发动 机使用寿命,必须定期对航空发动机进行维护与零件更换,这形成了一个庞大的发动机 售后市场,据《发动机制造商另辟商机:谈航空发动机售后服务和热端部件的典型修理 技术》测算,其中一半费用(51%)用于购置新的零部件航材,发动机大修(不含航材)和零部件修理占 22%(其中零件修理费用达 9%以上),航线维修占 10%,租赁备发费占 5%,外场更换周转件占 9%,发动机管理占 3%。后期维护费用一半以上用于零部件采购,中上游企业将直接从中受益。
      14:航空发动机维修成本占比
      请务必阅读末页声明。
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      航空发动机产业深度报告
      资料来源:《发动机制造商另辟商机:谈航空发动机售后服务和热端部件的典型 修理技术》,东莞证券研究所
    3. 航发产业链投资策略

3.1 航空发动机产业链结构

当前国内已具备较为完善的航空发动机产业链。整个产业链总共分为五个部分,分 别为上游原材料、中游零部件和控制系统、下游总装、维修维护。其中,上游原材料包 含高温合金、钛合金和复合材料;中游包含零部件锻造、铸造、机加和控制系统;下游 包含总装;以及军用和民用维修维护。中上游主要以科研院所和民营企业为主,中下游 主要是航发集团旗下企业为主,维修维护方面军用主要为航发动力,民用为第三方和合 资企业为主。

15:航空发动机产业链结构

资料来源:公司官网,招股说明书,东莞证券研究所

3.2 重点推荐公司

当前行业进入“十四五”批产期,看好在行业具有垄断地位,并率先享受产业万亿 红利的航发集团旗下公司:航发动力(600893.SH)、航发控制(000738.SZ)。

看好产业中壁垒较高,受益新机采购以及后期零部件维修维护的中上游锻造、高温 合金、钛合金等产业。建议重点关注:

锻造:中航重机(600765.SH)、三角防务(300775.SZ);

高温合金:抚顺特钢(600399.SH)、钢研高纳(300034.SZ);

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钛合金:西部超导(688122.SH)、宝钛股份(600456.SH)。航空发动机产业深度报告

4. 重点公司估值表
表 6:重点公司估值及盈利预测(截至 2022 年 3 月 29 日)

简称 代码 评级 股价(元) EPS(元) PE(X)
简称 2020A 2021E 2022E 2020A 2021E 2022E
600893.SH 航发动力 谨慎推荐 45.30 0.50 0.57 0.72 90.40 79.87 62.78
000738.SZ 航发控制 谨慎推荐 23.82 0.30 0.38 0.50 80.39 62.98 47.28
600765.SH 中航重机 谨慎推荐 43.30 0.39 0.71 1.17 109.70 60.93 36.99
300775.SZ 三角防务 谨慎推荐 42.87 0.47 0.88 1.30 91.25 48.45 33.01
600399.SH 抚顺特钢 谨慎推荐 14.48 0.29 0.43 0.55 50.21 33.75 26.10
300034.SZ 钢研高纳 谨慎推荐 35.93 0.41 0.67 0.95 87.53 53.67 38.01
688122.SH 西部超导 谨慎推荐 86.20 0.84 1.50 2.00 103.02 57.28 43.07
600456.SH 宝钛股份 谨慎推荐 49.80 0.77 1.30 1.79 64.62 38.23 27.89

资料来源:Wind,东莞证券研究所

注:数据来源 Wind 一致预期

5. 风险提示

1、新型号发动机研发、生产和交付不及预期。
2、上游原材料价格大幅上涨。

3、商用发动机需求低于市场预期。
4、国际环境急剧恶化。

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航空发动机产业深度报告

东莞证券研究报告评级体系:

公司投资评级

推荐预计未来 6 个月内,股价表现强于市场指数 15%以上
谨慎推荐预计未来 6 个月内,股价表现强于市场指数 5%-15%之间
中性预计未来 6 个月内,股价表现介于市场指数±5%之间
回避预计未来 6 个月内,股价表现弱于市场指数 5%以上

行业投资评级

推荐预计未来 6 个月内,行业指数表现强于市场指数 10%以上
谨慎推荐预计未来 6 个月内,行业指数表现强于市场指数 5%-10%之间
中性预计未来 6 个月内,行业指数表现介于市场指数±5%之间
回避预计未来 6 个月内,行业指数表现弱于市场指数 5%以上

风险等级评级

低风险宏观经济及政策、财经资讯、国债等方面的研究报告
中低风险债券、货币市场基金、债券基金等方面的研究报告
中风险可转债、股票、股票型基金等方面的研究报告
中高风险科创板股票、北京证券交易所股票、新三板股票、权证、退市整理期股票、港股通股票等方面 的研究报告
高风险期货、期权等衍生品方面的研究报告

本评级体系“市场指数”参照标的为沪深 300 指数。

分析师承诺:
本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,以勤勉的职业态度,独立、客观地在所 知情的范围内出具本报告。本报告清晰准确地反映了本人的研究观点,不受本公司相关业务部门、证券发行人、上市公司、基金管理公司、资产管理公司等利益相关者的干涉和影响。本人保证与本报告所指的证券或投资标的无任何利害关系,没有 利用发布本报告为自身及其利益相关者谋取不当利益,或者在发布证券研究报告前泄露证券研究报告的内容和观点。

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东莞证券为全国性综合类证券公司,具备证券投资咨询业务资格。

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