一文看懂航空发动机产业链
tony2001
中线波段
2022-11-27 18:57:45
航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”，也是中国高端制造业迈向深水区的重要阵地， 其产业发展是一个国家工业基础、科技水平和综合国力的集中体现，是强军强国的重要标志。航空发动机具有技术密集度高、军民融合性强、产业带动面广等特点，具有极高的军事价值、经济价值和政治价值。全球范围内仅有联合国5大常任理事国能够独立研 制航空发动机并形成产业规模，而商用发动机市场上具有技术和商业优势的只有美、英两国， 全球范围内都呈现高度垄断的态势。在全球军备的大环境下，航空发动机的投资研发对增强我国综合国力、科技实力和国际竞争力至关重要，随之可见的相关产业链也会随之交相辉映，一条十年以上的康庄大道就在眼前！一、飞机强则航空强，航空强则中国强！我国正在加快实现航空发动机、燃气轮机产业自主创新发展，打造的两机产业集 群对我国军事装备加速发展、高端制造转型升级都具有深远意义。核心产业逻辑在于：军用层面，几十年科研转向批产带来发动机放量列装；民用层面，国产商用发动机加速研制是解决大飞机心脏“卡脖子”的重要支撑，进而拉动大飞机、 商用发动机整个大产业链条蓬勃发展。二、黄金成长期，长坡厚雪投资价值凸显产业空间大、产业趋势拐点显著：五大成长逻辑，铸就航发万亿大赛道。三代机主力型号批产提速：三代机已从科研走向批产，工艺不断趋于成熟，规模效应下产业链盈利能力将不断提升。新型号持续迭代更新：众多新型号如中推、四代机等将持续进入定型批产阶段，一个新型号诞生带来 30~50年的收益周期，更长维度看会有先进型号持续迭代。商用发动机产业化：CJ1000、CJ2000等研制进程提速，叠加军用新型号定型，整个航发产业加速发展将跨越“十四五、十五五”整整10年甚至更长周期。航发维修市场快速打开：实战化训练加快航空发动机耗损，后市场与新机采购价 值在航发全寿命周期中占比相同。此外，因航发耗材属性叠加地面备件配置，航发与军机的量级比是10:1，规模倍数级扩大。此外，再叠加燃气轮机产业（与航发合称两机，产业链极其相似），预计未来10年总市场规模达19709亿元，长期看这些逻辑交相辉映依次兑现，万亿超级产业赛道滚滚而来。
高壁垒、稳定格局：航空发动机是世界上公认的总体技术水平最高、核心技术封锁最严、结构最复杂的工业产品，高研制壁垒带来稳定的产业格局，一旦研制成功或者切入产业则收获几十年确定性的收益，所谓高投入、高回报。以民用航发CFM-56系列为例，自 1982年首台套投入运营以来40年间累计交付33806台，新机合计销售额超3380亿美元，10年间维修市场高达780亿美元。表：航空发动机“三高一长”的运行要求体现其高技术门槛
资料来源：《振兴航空动力 实现民族梦想——航空发动机发展之我见》长坡，持续增长确定性强：全面备战能力建设下要求军事装备加速发展，2021H1航发动力、中航沈飞、洪都航空合同负债同比大幅增长 784.81%、697.93%、41704.49%，百年未有之大变局下装备订单只会持续增加，整个发动机产业增长确定性强，多重成长逻辑下持续性强，“长期性、确定性”带来投资价值凸显。厚雪，航发产业链拥有很好的商业模式：以巴菲特在 2015年以372亿美金私有化的全球两机零部件龙头 PCC 为例，下游两机需求持续增长，以其稳固的竞争格局获得很好的经营稳定性与持续性，2006-2015年 PCC净利润和经营性现金流CAGR达到17.78%和 24.85%。图：航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠
三、航空发动机产业链航空发动机上游至下游分别为原材料、零部件、组件、分系统、整机等环节。涉及钛合金、高温合金、复合材料、锻造、铸造、机加、试验、总装等多项业务， 随着国家对航空发动机产业的大力发展，国内产业链已经趋于完整。在长期高景 气度下，产业链各环节中的主要公司有望迎来收入、利润的高速增长。图：航空发动机产业链
图：航空发动机产业集群一览
四、航空发动机价值占比约为整机25%，耗材属性叠加高附加值后市场打造巨大市场空间。航空发动机是飞机上的重要部件，航空发动机在民用客机中占比为27%左右，在军用飞机中占比在 20%-30%之间。航空发动机的市场包含新机购置、换发以及后市场（大修和保养）三大市场增长点，发动机后市场服务市场与销售市场空间相当。发动机具有耗材属性，一方面，发动机本身存在一定的使用寿命，其中军用发动机一般为几百到上千小时，其使用寿命显著低于飞机，因此在飞机使用过程中存在换发需求；另一方面，为了延长发动机使用寿命，当发动机运转至一定小时数后，就需要送回制造厂或维修机构进行维修，其零部件常需多次更换或修理。此外为了保证飞行安全和保持发动机性能，必须按修理手册规定对其进行修理，后市场服务重要性便越发凸显，且后市场服务的附加值更高，其所带来的市场空间将更加广阔。图：航空发动机市场的三大增长点
2、军用发动机市场增长潜力巨大2022年全国财政安排国防支出预算14760.81亿元（其中，中央本级安排14504.50亿元），比上年预算执行数增长7.1%。“十三五”以来我国军费增速保持在7~8%的稳健区间，展望未来10年，我们判断军费增速仍将保持持续领先于GDP的增速。军费当中拉动军工行业需求的装备费用增速2012-2017年（国防白皮书）持续高于军费增速4个百分点，2015年启动裁军30万及军队反腐持续推进有望继续提升装备费用占比；航空装备作为全军装备建设重点方向，未来10年增速有望领先于装备费整体增速。图：2001年-2022年中国军费开支及增速
World Air Forces、Global Fire Power显示，我国航空装备数量与结构与美俄相比存在差距，列装需求缺口大。军队聚焦实战背景下，武器装备列装规模有望大幅提升，我国航空装备需求有望在较长时期内保持高速增长。根据《World Air Forces 2022》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3,285架，占全球比重为6%；美国为13,246 架，占全球比重为25%；俄罗斯为4,173 架，占全球比重为8%。从飞机总数上看，中国军机数量不到美国的1/4，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57.34%，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，飞机制造需求有望进一步提升。图：世界主要国家军用飞机数量
参考目前中美军机的数量和结构差距，考虑到更新换代和新增需求，我们认为战斗机、运输机、直升机、特种飞机、教练机未来十年的增量分别为961架、236 架、897架、89架和334架。我国军用航空发动机国产化率尚有提升空间。我国航空发动机较美、俄、英、法存在较大差距。我国现役军用航空发动机部分仍是仿制国外的第三代发动机及其改进改型，部分新研飞机选用国外发动机进行首飞或过渡。部分“20”系列飞机已经拥有了国产发动机，据2021年第十三届珠海航展歼20飞行展示指挥员介绍，国产歼20战机已经采用国产发动机；据运20总师介绍，运20已经有两型国产发动机在试飞中。随着我国航空发动力实力的不断提升、新一代发动机的陆续批产，我国军用航空发动机有望逐步改善“供不应求”的格局，并全面实现国产化。表：燃气轮机产品分类及发展情况介绍民参军企业有望进一步扩大市场份额。2017年12月国务院印发的《关于推动国防科技工业军民融合深度发展的意见》明确提出“进一步扩大军工开放”，“扩大军工单位外部协作”，“将军工集团公司军品外部配套率、民口配套率纳入国防科技工业统计”。随着军用航空发动机需求的加速释放，以及军民融合的持续深化，具有核心技术和相关资质的民营企业迅速崛起，并逐步扩大市场份额。表：国外部分典型军民两用航空发动机
表：我国典型航空发动机军民融合案例
3、国内商用发动机市场有待拓展目前全球商用航空发动机基本被美国通用电气（包括通用电气与赛峰合资公司CFMI）、普拉特·惠特尼、罗尔斯·罗伊斯公司垄断，我国目前使用的大型商用客机发动机均来源于进口。国产大型客机C919在研发动机CJ-1000于2018年首次点火成功，但仍需数年时间才可达到商业交付状态；支线飞机（ARJ21、新舟系列）仍全部采用进口发动机。国产大飞机以及配套国产发动机有望打开海量市场。据中国航空工业的《民用飞机中国市场预测年报（2021~2040年）》，未来20年中国窄体干线飞机需求量为5276架，宽体干线飞机需求量为1915架。据波音公司发布的2021年版《商业航空市场预测2021–2040》报告，未来20年中国窄体干线飞机需求量为 6700 架，宽体干线飞机需求量为1730架；全球窄体干线飞机需求量为34360架，宽体干线飞机需求量为8900架。综合上述预测，2021-2040年，中国窄体干线飞机年均需求量299架（发动机598台），宽体干线飞机年均需求量91架（发动机182台）；全球窄体干线飞机年均需求量1718架（发动机3436台），宽体干线飞机年均需求量455架（发动机890台）。表：2021-240年窄体及宽体干线飞机新机发动机锻件需求价值（亿元）测算
高壁垒、稳定格局：航空发动机是世界上公认的总体技术水平最高、核心技术封锁最严、结构最复杂的工业产品，高研制壁垒带来稳定的产业格局，一旦研制成功或者切入产业则收获几十年确定性的收益，所谓高投入、高回报。以民用航发CFM-56系列为例，自 1982年首台套投入运营以来40年间累计交付33806台，新机合计销售额超3380亿美元，10年间维修市场高达780亿美元。表：航空发动机“三高一长”的运行要求体现其高技术门槛资料来源：《振兴航空动力 实现民族梦想——航空发动机发展之我见》长坡，持续增长确定性强：全面备战能力建设下要求军事装备加速发展，2021H1航发动力、中航沈飞、洪都航空合同负债同比大幅增长 784.81%、697.93%、41704.49%，百年未有之大变局下装备订单只会持续增加，整个发动机产业增长确定性强，多重成长逻辑下持续性强，“长期性、确定性”带来投资价值凸显。厚雪，航发产业链拥有很好的商业模式：以巴菲特在 2015年以372亿美金私有化的全球两机零部件龙头 PCC 为例，下游两机需求持续增长，以其稳固的竞争格局获得很好的经营稳定性与持续性，2006-2015年 PCC净利润和经营性现金流CAGR达到17.78%和 24.85%。图：航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠三、航空发动机产业链航空发动机上游至下游分别为原材料、零部件、组件、分系统、整机等环节。涉及钛合金、高温合金、复合材料、锻造、铸造、机加、试验、总装等多项业务， 随着国家对航空发动机产业的大力发展，国内产业链已经趋于完整。在长期高景 气度下，产业链各环节中的主要公司有望迎来收入、利润的高速增长。图：航空发动机产业链图：航空发动机产业集群一览四、航空发动机价值占比约为整机25%，耗材属性叠加高附加值后市场打造巨大市场空间。航空发动机是飞机上的重要部件，航空发动机在民用客机中占比为27%左右，在军用飞机中占比在 20%-30%之间。航空发动机的市场包含新机购置、换发以及后市场（大修和保养）三大市场增长点，发动机后市场服务市场与销售市场空间相当。发动机具有耗材属性，一方面，发动机本身存在一定的使用寿命，其中军用发动机一般为几百到上千小时，其使用寿命显著低于飞机，因此在飞机使用过程中存在换发需求；另一方面，为了延长发动机使用寿命，当发动机运转至一定小时数后，就需要送回制造厂或维修机构进行维修，其零部件常需多次更换或修理。此外为了保证飞行安全和保持发动机性能，必须按修理手册规定对其进行修理，后市场服务重要性便越发凸显，且后市场服务的附加值更高，其所带来的市场空间将更加广阔。图：航空发动机市场的三大增长点2、军用发动机市场增长潜力巨大2022年全国财政安排国防支出预算14760.81亿元（其中，中央本级安排14504.50亿元），比上年预算执行数增长7.1%。“十三五”以来我国军费增速保持在7~8%的稳健区间，展望未来10年，我们判断军费增速仍将保持持续领先于GDP的增速。军费当中拉动军工行业需求的装备费用增速2012-2017年（国防白皮书）持续高于军费增速4个百分点，2015年启动裁军30万及军队反腐持续推进有望继续提升装备费用占比；航空装备作为全军装备建设重点方向，未来10年增速有望领先于装备费整体增速。图：2001年-2022年中国军费开支及增速World Air Forces、Global Fire Power显示，我国航空装备数量与结构与美俄相比存在差距，列装需求缺口大。军队聚焦实战背景下，武器装备列装规模有望大幅提升，我国航空装备需求有望在较长时期内保持高速增长。根据《World Air Forces 2022》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3,285架，占全球比重为6%；美国为13,246 架，占全球比重为25%；俄罗斯为4,173 架，占全球比重为8%。从飞机总数上看，中国军机数量不到美国的1/4，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57.34%，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，飞机制造需求有望进一步提升。图：世界主要国家军用飞机数量参考目前中美军机的数量和结构差距，考虑到更新换代和新增需求，我们认为战斗机、运输机、直升机、特种飞机、教练机未来十年的增量分别为961架、236 架、897架、89架和334架。我国军用航空发动机国产化率尚有提升空间。我国航空发动机较美、俄、英、法存在较大差距。我国现役军用航空发动机部分仍是仿制国外的第三代发动机及其改进改型，部分新研飞机选用国外发动机进行首飞或过渡。部分“20”系列飞机已经拥有了国产发动机，据2021年第十三届珠海航展歼20飞行展示指挥员介绍，国产歼20战机已经采用国产发动机；据运20总师介绍，运20已经有两型国产发动机在试飞中。随着我国航空发动力实力的不断提升、新一代发动机的陆续批产，我国军用航空发动机有望逐步改善“供不应求”的格局，并全面实现国产化。表：燃气轮机产品分类及发展情况介绍民参军企业有望进一步扩大市场份额。2017年12月国务院印发的《关于推动国防科技工业军民融合深度发展的意见》明确提出“进一步扩大军工开放”，“扩大军工单位外部协作”，“将军工集团公司军品外部配套率、民口配套率纳入国防科技工业统计”。随着军用航空发动机需求的加速释放，以及军民融合的持续深化，具有核心技术和相关资质的民营企业迅速崛起，并逐步扩大市场份额。表：国外部分典型军民两用航空发动机表：我国典型航空发动机军民融合案例3、国内商用发动机市场有待拓展目前全球商用航空发动机基本被美国通用电气（包括通用电气与赛峰合资公司CFMI）、普拉特·惠特尼、罗尔斯·罗伊斯公司垄断，我国目前使用的大型商用客机发动机均来源于进口。国产大型客机C919在研发动机CJ-1000于2018年首次点火成功，但仍需数年时间才可达到商业交付状态；支线飞机（ARJ21、新舟系列）仍全部采用进口发动机。国产大飞机以及配套国产发动机有望打开海量市场。据中国航空工业的《民用飞机中国市场预测年报（2021~2040年）》，未来20年中国窄体干线飞机需求量为5276架，宽体干线飞机需求量为1915架。据波音公司发布的2021年版《商业航空市场预测2021–2040》报告，未来20年中国窄体干线飞机需求量为 6700 架，宽体干线飞机需求量为1730架；全球窄体干线飞机需求量为34360架，宽体干线飞机需求量为8900架。综合上述预测，2021-2040年，中国窄体干线飞机年均需求量299架（发动机598台），宽体干线飞机年均需求量91架（发动机182台）；全球窄体干线飞机年均需求量1718架（发动机3436台），宽体干线飞机年均需求量455架（发动机890台）。表：2021-240年窄体及宽体干线飞机新机发动机锻件需求价值（亿元）测算
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