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炼石航空:压力增益燃烧核心部件,国产唯一可量产单晶叶片
基本面猎手
全梭哈
2022-08-15 20:18:42

812日,美国商务部工业和安全局(BIS)发布公告,称出于国家安全考虑,将四项“新兴和基础技术”纳入新的出口管制,其中包括压力增益燃烧技术PGC,该技术主要运用于燃气轮机如航天发动机及舰船发动机等领域,通过改进发动机燃烧方式和增加压力,在不增加燃料消耗的前提下提高发动机所提供的推力该技术的实现除了需要改进燃烧方式、增加气压外,还需要耐高温、强度高的单晶轮机叶片为其提供支撑本次美国的出口限制将进一步封锁我国航天发动机相关技术的发展,开展航天发动机的自主研发打破技术壁垒迫在眉睫。长期以来我国航空发动机高度依赖向俄罗斯及乌克兰进口。2021年随着太行系列涡扇20发动机装机运20,我国航空发动机的国产替代进程进入了关键时期。

在现代航空发动机的设计原理中,发动机的整体性能与涡轮盘前的温度成正比。开发更加耐高温的涡轮叶片就是发动机性能取得突破的核心技术。目前航空发动机普遍采用单晶涡轮叶片,而炼石航空作为我国唯一一家成功研发第五代含铼高温单晶合金叶片生产厂家技术始终居于领先水平。近期炼石航空官方披露了其全资子公司成都航宇参与了中国航发自主研发的航天发动机AES100的研发工作,并为该航空发动机提供单晶叶片。

71日,国内最大的三家航空公司南方航空、中国国航、中国东航发布公告,与欧洲飞机制造巨头空中客车签订了一项购机协议——合计采购A320NEO系列飞机共292架,合计购置金额将达372.57亿美元(约为人民币2491亿元)。炼石航空旗下子公司加德纳航空(英国)有限公司正是空客的重要供应商,随着该订单的投产,公司整体业绩有望迎来大规模爆发。公司2021年航空制造行业收入9.3亿元,2022年伴随子公司订单量的上涨叠加双流工厂产能释放,预计2022年公司半导体收入将达18亿元。半导体业务将为公司贡献1.34亿元的利润。考虑航空发动机国产进度加快国产单晶叶片市场蓝海,当前炼石航空市值没有完全反应公司未来扩张预期,具有强烈补涨潜力。

 

一、航空发动机高度依赖进口,国产化进程频频受困

1)压力增益燃烧技术PGC成为热点,单晶叶片是主要技术壁垒

812日,美国商务部工业和安全局(BIS)发布公告,称出于国家安全考虑,将四项“新兴和基础技术”纳入新的出口管制,其中包括压力增益燃烧技术PGC,该技术主要运用于燃气轮机如航天发动机及舰船发动机等领域,通过改进发动机燃烧方式和增加压力,在不增加燃料消耗的前提下提高发动机所提供的推力该技术的实现除了需要改进燃烧方式、增加气压外,还需要耐高温、强度高的单晶轮机叶片为其提供支撑

目前我国对燃烧方式如脉冲爆震技术已有相关研究并形成了成果,但所需要使用的单晶叶片仍然依赖进口。包括南方公司在内的一众航空公司所使用的单晶叶片毛坯供给主要靠外购,复验及机加后合格率极低,一直是发动机增产的最大瓶颈。

2)技术封锁不断加码,进口渠道持续收窄

美国对我国航空发动机领域实施的技术封锁由来已久,除却812BIS限制出口压力增益燃烧技术,早在2020年美国便欲限制通用电气公司向我国出口民用航空发动机,包括LEAP-1C涡扇发动机和霍尼韦尔飞控系统,其中LEAP-1C为首款大型干线客机C919所使用的航空发动机。虽然经美方权衡利弊后此举并未实施,但在当今中美对抗加剧的形式下我国仍要面对航空发动机断供的风险。

而在军用航空发动机领域,我国长期依赖向美国、俄罗斯、乌克兰两国进口,据统计20182020三年间我国航空发动机行业进口额达210亿美元。据乌克兰方面公布该国航空发动机的出口业绩,在2020年上半年,进步设计局和马达西奇制造厂以及其他乌克兰企业出口包括涡轮喷气发动机,涡桨发动机和涡轴发动机,总金额超过1.5亿美元,包括向中国出口的36AI-322加力涡扇发动机,10AI-25TLK无加力涡扇发动机和一台TV3-117涡轴发动机。而在2019年,马达西奇制造厂出口了2亿美元的燃气涡轮发动机,全年所有产品销售净收入超过3亿美元,向中国出口的发动机主要有,45架涡轮喷气发动机AI-32222AI-25TLK,总金额约为9800万美元,6台涡轮螺旋桨发动机AI-450CD,价值240万美元,5TV3-117VMA-SBM1涡轴发动机,金额240万美元。

最近几年,乌克兰在美国的压力下,不断做出各种不利举动,比如拒绝中国公司收购毗邻破产的马达西奇制造厂,假如压力加大甚至进一步有可能禁运发动机。随着俄乌冲突的爆发,我国航空发动机的进口面对进一步受阻。

3)先进航发国产化频频受困、我国自主技术水平仍然落后

不同于普通车辆的发动机,飞机发动机对于安全性和可靠性的要求极为严苛,一台发动机从设计图到最终投入使用需要极其漫长的时间。包括前期的实验论证和方案设计,生产出来后,还要对发动机零件和整机进行测试。如果中间出现任何故障,就必须要修改设计,重头开始。直至确认所有的试验无误为止。最后,飞机投入运营前,还需要针对特殊的环境做试验,如高空飞行可能会遇到的鸟击试验,所有的这些步骤全部完成,至少也需要十几年的时间。

目前我国在军用航空发动机领域已实现部分国产化,但在大飞机发动机领域仍然没有实现技术突破我国WS-10为代表的小涵道比涡扇发动机技术成熟、性能稳定,已大量装配我国第三代战斗机平台,仅有少量三代机仍使用进口发动机,用于四代机的涡扇发动机仍在研制中;用于运输机和轰炸机的大涵道比涡扇发动机暂时缺少成熟型号,仍然依赖进口,属于目前明显的短板2017年,国产大飞机C919在上海浦东首飞成功,但随之而来的质疑声不断,其原因在于C919搭载的发动机是进口的美国通用LEAP-1C型发动机。


二、航空发动机研发壁垒高,单晶叶片成为“卡脖子”技术

1)成本占比60%,叶片是航空发动机的核心组件。

涡扇发动机广泛应用于战斗机、运输机、客机、无人机,是目前最为核心的航空发动机。各类叶片(包括风扇叶片、压气机叶片、涡轮叶片)是涡扇发动机的核心部件,占据发动机制造30%以上的工作量;其中,风扇/压气机叶片属于冷端部件,多使用钛合金材料,复合材料用量在不断加大;涡轮叶片属于热端部件,使用高温合金等材料,通过精密铸造加工而成,是涡扇发动机中制造难度和制造成本最高的叶片,占涡扇发动机叶片总价值的60%以上。

涡扇发动机大量应用钛合金、高温合金等高强度金属材料,极大地提高了发动机的综合性能;其中,涡扇发动机的各类叶片(包括风扇叶片、压气机叶片、涡轮叶片)所处恶劣,由高强度金属材料加工而成,且结构日趋复杂,制造难度较大,是涡扇发动机制造的瓶颈。各类叶片的制造占据整个发动机制造30%以上的工作量。

2)高温高压大趋势下,单晶叶片成为先进航发的主要技术壁垒

现代航空发动机涡轮前温度提升,F119 发动机涡轮前温度高达 1900~2050K,传统工艺铸造的涡轮叶片根本无法承受如此高的温度,甚至会被熔化,无法有效地工作。单晶涡轮叶片成功解决了一级发动机涡轮叶片耐高温的问题。单晶涡轮叶片是目前航空发动机所有零件中制造工序最多、周期最长、合格率最低、国外封锁和垄断最为严格的发动机零件。制造单晶涡轮叶片的工序包括压芯、修芯、型芯烧结、型芯检验、型芯与外型模具的匹配、蜡模压注、蜡模X 光检验、蜡模壁厚检测、蜡模修整、蜡模组合、引晶系统系统及浇冒口组合、涂料撤砂、壳型干燥、壳型脱蜡、壳型焙烧、叶片浇注、单晶凝固、清壳吹砂、初检、荧光检查、脱芯、打磨、弦宽测量、叶片X 光检查、X 光底片检查、型面检查、精修叶片、叶片壁厚检测、终检等制造环节。除此之外,还必须完成涡轮叶片精铸模具设计和制造工作。

对于现代航空发动机来说,单晶涡轮叶片有很高的耐高温高压,抗氧化腐蚀的特性,是世界各国航发涡轮叶片的第一选择。单晶叶片是由真空铸造炉中的单晶生长而成的超级合金, 单晶叶片制造技术已经成为各国航空事业绝对的高端材料核心机密。我国若想突破先进航空发动机技术壁垒,就必须实现单晶叶片的自主研发与生产。

 

三、炼石航空:国产五代单晶叶片唯一标的,子公司供货空客迎业绩爆发

1)强势扩张航空制造领域,完成稀有金属到先进航空的华丽转型

炼石航空原名炼石有色,于1997年实现A股上市,是一家从事钼、铼等有色金属矿产开发的老牌上市公司。公司近年来强势开辟航空领域业务,相继成立成都航宇超合金技术有限公司、成都中科航空发动机有限公司及朗星无人机系统有限公司等子公司,并于2018年强势并购英国加德纳航空公司100%股权,该并购项目涉及资金总额3.26亿英镑。英国加德纳航空公司是一家总部设在英国,同时在法国、波兰和印度建立生产工厂的全球化公司。其经营范围包括航空航天零部件的生产、制造、装配、维修业务。该并购项目完成后,每年可给母公司带来约1.2亿元利润。通过以上业务布局,公司实现了 “铼元素→超高温合金→单晶涡轮叶片→航空零部件→小型航空发动机整机→大型无人机整机”的完整产业链。 近年来,公司逐步加大在航空制造领域的研发投入,2021年公司研发费用同比增长25%。为公司实现单晶叶片等航天装备的技术发展奠定了稳定的基础。

2国内唯一五代单晶叶片厂商公司叶片产品成功实现国产替代

目前我国航空器大幅依赖进口,20221-6月中国飞机及其他航空器进口量3294架,同比增长713.3%主要原因在于我国先进航空发动机短时间无法实现自主生产。航空发动机一直都是我国航空工业中的一个短板,单晶叶片就是最主要原因之一,幸运的是,国内也有企业在做单晶叶片,并且做到了5代,也就是含铼单晶,这家公司就是炼石航空的子公司——成都航宇。超合金单晶研发的难度很大,成都航宇是是国内唯一可交付成品叶片直接装机的全产业链企业。

成都航宇依托母公司“炼石航空”独有的铼金属资源,采用成熟的单晶叶片技术和制造工艺,融合中西方航空制造企业的管理模式,打造了一个符合国际及国内航空航天标准的涡轮叶片研发及生产企业。

公司致力于高温合金材料及单晶涡轮叶片的研发和制造,已建成一个集高温合金冶炼、叶片精密铸造、叶片机械加工、表面处理为一体的完整产业链,并成功研制生产了多款定向、单晶涡轮叶片及高温合金材料。

2021727日,中国航发公司宣布:AES100发动机双发配装直升机首飞成功,我国民用涡轴发动机自主研制迈出坚实一步。该型发动机寿命、耗油率等技术指标达到国际第四代涡轴发动机技术水平,配有独立的健康管理系统;目标价格与国外同等功率发动机相当,运营维护成本低,全寿命期经济性好;严格按适航要求开展研制,平均故障间隔时间超过550小时,全包线范围安全可靠。而根据炼石航空近期在互动平台上的披露,其子公司成都航宇正是AES100发动机叶片的供应商。这意味着公司产品已实现国产替代,成为我国航空发动机国产化的重要支柱。

3)航空业务多点布局,子公司供货空客迎业绩爆发

加德纳航空是炼石航空旗下专业从事航空航天零部件生产及系统集成的大型跨国企业,总部位于英国德比郡,是空客公司一级供应商和全球供应链合作伙伴,其产品广泛应用于空客A320A330A350A380等主力机型。加德纳成都工厂于2021年试生产,在通过空客2轮认证后,项目如今可以正式生产。目前计划于今年3月将有小批量的零部件在双流生产,再运到英国的母公司进行销售。2023年将扩大产量,未来双流工厂将直接为空客提供零部件,

7,空客中国三大航空集团——南航、国航、东航均公告称,已与空客公司签订购买协议,将分别向空客公司购买9696100A320NEO系列飞机,基本价格分别约为122.48亿美元、122.13亿美元、127.96亿美元。总价折合人民币逾2400亿元。这是近三年来中国民航业首次宣布如此大规模的客机订单,而公司子公司作为空客一级供应商将从该笔大额订单中迎来重大业绩爆发点。

业绩预测:

公司2021年航空制造行业收入9.3亿元,2022年伴随子公司订单量的上涨叠加双流工厂产能释放,预计2022年公司半导体收入将达18亿元。半导体业务将为公司贡献1.34亿元的利润。

综上所述,考虑航空发动机国产进度加快国产单晶叶片市场蓝海,当前炼石航空市值没有完全反应公司未来扩张预期,具有强烈补涨潜力。

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  • 疾风知劲草
    不要怂的老司机
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    2022-08-15 22:54
    航发科技主营就是燃气轮机,比这个还要正
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  • 只看TA
    2022-10-15 11:26
    不错
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  • 只看TA
    2022-08-16 09:07
    研发投入几百万,是子公司没并表吗?如果真的只有几百万研发想要走远除非奇迹了
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  • 只看TA
    2022-08-16 08:23
    谢谢分享
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  • 只看TA
    2022-08-16 08:21
    哥厉害
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  • 只看TA
    2022-08-16 08:21
    先上车了,老板会拉
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  • 只看TA
    2022-08-16 08:20
    思路逻辑清晰,资金要做可以冲
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  • 只看TA
    2022-08-16 08:19
    低市值,可以冲!
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  • 只看TA
    2022-08-16 08:19
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  • 只看TA
    2022-08-16 08:18
    厉害
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