航发动力深度解析:先进军机加速放量国产“心”动力澎湃 来源:工程案例    发布时间:2024-02-23 22:27:00   阅读:1

  航发动力的前身系吉林 华润生化股份有限公司,2008 年,西航集团将旗下三大主体业务板块(一 是航空发动机、燃气轮机等动力产品的批量生产业务;二是航空发动机 零部件外贸转包业务;三是部分非航空产品制造业务)注入,公司从一 家食品加工公司转型为航空发动机制造企业,更名为航空动力,成为首 家军工类航空发动机制造 A 股上市公司,为中航工业提供资本运作平台。 2014 年,公司再次进行重大资产重组,采取发行股份购买资产的方式, 由航空动力向中航工业、中航发动机控股有限公司、西航集团、中国贵 州航空工业(集团)有限责任公司、黎阳公司、华融资产、东方资产、 北京国有资本经营管理中心 8 家资产注入方定向发行股份,购买 7 家标 的公司的股权及西航集团拟注入资产。

  重组后更名为中航动力。本次重 组完成后,公司主要营业业务产品范围从大型发动机扩展为大中小型发动机、 航模发动机,集成了我国航空动力装置主机业务的几乎全部型谱,丰富 了航空发动机的研制、生产和修理范围,发动机主机产业链得到完善和 优化。2020 年,公司以先实施子公司债转股和现金增资,再增发股份购 买前述子公司扩股部分的方式向黎明、黎阳和南方增资 65 亿元,同时, 中国航发以国拨资金形成的国有独享资本公积合计 19.80 亿元对黎明公 司、黎阳动力、南方公司增资并取得其股权,该部分股权后也被公司购 买。2021 年控制股权的人西航集团计划将股权无偿划转给实际控制人中国航 发集团,公司将成为中国航发集团的直接控股子公司。经过多次资产重 组,航发动力最终确立了以航空发动机及衍生品业务为主的发展格局, 并在资本运作中,不断的提高经营效率,优化资本结构,改善盈利能力。

  作为我国航空发动机整机制造龙头,生产能力、产品品种类型和营收规模均 居国内首位。航发动力是我国大、中、小型军民用航空发动机,大型舰 船用燃气轮机动力装置的生产研制和修理基地,集成了我国航空动力装 置主机业务的绝大多数型号,是国内生产能力最强、产品品种类型最全、顶级规模的动力装置生产单位。公司的业务具有极高的稀缺性,在国内, 公司是唯一能够研制涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、活塞等全谱系军用航空 发动机的企业,也是国内唯一的上市航空发动机主机厂。目前全球能够 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,公司是该领域的少数企业之一。目前公司的控制股权的人为中国航 发西安航空发动机有限公司,实际控制人为中国航空发动机集团有限公 司。2021 年控制股权的人西航集团拟进行股权无偿划转,公司将成为实际控 制人中国航发集团的直接控股子公司。

  坚持多元化和差异化发展,业务覆盖航发全产业链。公司推行多元化经 营,坚持聚焦航空发动机及燃气轮机主业,面向军用、民用两大市场。 从产业链所处位置看,航空发动机及衍生产品覆盖全产业链,包括研制、 生产、试验、销售、维修保障五大环节;外贸出口转包业务处于产业链 中游,以生产制造为主,参与国际部分新型民用航空发动机零部件试制 工作。为应对国际航空业衰退风险,公司及下属子公司大力拓展国内民 用飞机动力市场。从实现价值的方式看,公司为差异化模式,以全谱系 航空发动机产品和全生命周期研发制造及维修服务保障服务为特色。

  公司旗下拥有西航、黎明、黎阳和南方四大主机厂及若干其它子公司, 分工明确,协同效应显著。截至 2020 年底,公司旗下共有 9 个二级子公 司,10 个三级子公司,较为核心的是黎明、黎阳和南方公司,西航公司 则是公司本部,四家主机厂所提供的产品基本覆盖我国当前先进军用发 动机的绝大部分型号。从定位来看,西航公司、黎明企业主要研制生产 中大型涡扇、涡喷发动机,黎阳公司主要研制生产中小推力航空发动机, 南方公司主要研制生产涡浆、涡轴发动机。从营收结构来看。2020 年, 黎明、南方和黎阳公司的营收分别为 159.21 亿元、71.90 亿元和 22.67 亿元,所占比重分别为 55.60%、25.11%和 7.92%,合计共 88.63%,是公 司的主要收入来源。同时,黎明、南方和黎阳公司三家公司营收的同比 增长率分别为 26.72%、22.85%和 7.31%。

  积极推动“飞发分离”,航空发动机研制迎来重要发展机遇。2016 年 8 月,中国航空发动机集团在北京挂牌成立,航空发动机相关资产划入航 发集团,打破了长期以来阻碍我国航空发动机研制的制度障碍。“飞发分 离”更加合乎现代航空工业的发展规律。从航空发动机的发展模式来看, 此举打破过往“一厂一所一型号”(即一个厂要研制一款飞机,才会有一个研究所去研发一款配套的发动机)的旧式航空装备研制体系。旧的研 制体系下,发动机跟着飞机走,飞机项目下马,发动机研制也随之停摆, 严重影响了我国国产航空发动机研发的连续性。实施“飞发分离”之后, 我国航空发动机的发展将摆脱对飞机型号的依赖,发动机项目正式脱离 飞机的母体,开始寻求独立发展的道路。对标当今世界顶级航空发动机 制造企业,无一不是独立于飞机制造商而存在的,它们生产的每一个系 列不同代差的产品通常会被适配于多款民用或军用飞机,在产品研制规 划上也有自己既定的目标和步骤。因此,将航空发动机独立于整机制造 之外,对于发动机制造商而言,能够有更大的灵活性,并使研发效率大 幅提升。

  不断聚焦航空发动机主营业务,提升产品研发生产技术能力。自 2007 年以来,公司共进行了 6 次定向增发以募集资金、扩充产能和提高研发 生产能力。航空发动机行业具有技术壁垒高、研发投入大、研制周期长 等特点,型号升级迭代需求对设备技术提出的要求愈来愈高,需要公司 慢慢地增加研发能力,应对市场需求。2020 年,公司定向增发股票,共募 集资金 84 亿元,以购买黎明、黎阳和南方三家子公司的股权资产,显著 地降低了标的公司的资产负债率,解决其发展困境,为三家公司实施技 术改造、产量提升、转变发展方式与经济转型奠定坚实基础,逐步提升公司的核心竞 争力。

  航空发动机及衍生产品业务将充分受益于航空装备大规模列装。公司业 务大致上可以分为航空发动机及衍生产品、外贸出口转包业务、非航空产品及 别的业务三大板块,产品主要用作航空装备和舰船提供动力装置。目前, 公司具备一、二、三代航空发动机及燃气轮机的总装试车能力及四、 五代机试制能力,主要推出的产品有涡扇-10、涡轴-11、涡喷-14 等发动 机,其中涡扇-10 发动机,也被称为“太行”发动机,是我国首个具有 自主知识产权的高性能大推力涡扇发动机,也是我国目前三代和四代战 机的主要配套型号,被广泛地应用于歼-10、歼-15、歼-16、歼-20 等战 机。

  公司基本面迎来向上拐点。公司 2020 年实现盈利收入 286.33 亿元,同比增 长 13.57%,近五年来增长率逐年提高,2020 年实现归母纯利润是 11.46 亿元,同比增长 6.37%。2021 年上半年营收和归母净利润分别为 100.84 亿元和 4.61 亿元,同比增长率分别为 9.68%和 12.94%。单看 2021Q2, 营收和归母净利润分别为 63.42 亿元和 4.27 亿元,同比增速分别为 10.45%和 32.48%,环比一季度增速分别为 69.47%和 1140.44%,公司业 绩从二季度慢慢的出现大幅度增长,源于军机放量带来的航空发动机需求大 幅释放,公司作为我国军机发动机的主要供应商,受益显著。

  进一步聚焦主业,航空发动机制造及衍生产品业务占比超过 90%。公司 的主营业务为航空发动机制造及衍生产品、外贸出口、非航空产品及其 他,其中航空发动机制造及衍生产品收入占比最大,且逐年稳步提升。 2020 年航空发动机制造及衍生产品营收达到 261.63 亿元,收入占比为 91.37%。外贸转包生产受疫情影响较大,整体规模有所缩减,占比也相 应减少。非航空产品业务受到公司的业务结构调整规模有所降低。

  逐步剥离与主业无关的低效资产,轻装上阵焕发新活力。公司近年来逐 步聚焦主业,在调整子公司股权比例等方面做出行动,以剥离低效资产。 在风电方面,其旗下子公司西安维德风电设备有限公司,原主要生产和 销售大型风力发电机及相关零部件,长期以来生产、销售规模长期处在 满足备件和售后服务的较低水平,公司于 2012 年将股权比例减持为 33.9%,该公司也于 2017 年注销。在铝型材方面,2014 年子公司河津市 晋都铝型材有限公司注销;2018 年,公司对西安西航集团铝业有限公司 的持股比例也从 80.93%减少到 10.00%。

  持续加强研发投入,财务费用率下降明显。公司近三年研发费用均保持 在 4 亿元以上,2021H1 研发费用同比增长 148.11%达到 2.98 亿元,研发 投入慢慢地增加,型号研制工作有序推进。公司 2020 年三费占比 7.98%, 较上一年度下降 2.44pct,2021H1 三费占比同比进一步下降 1.17pct,其 中财务费用下降明显,实现连续五年下降,财务费用率从 2016 年的 3.7% 降至 2020 年的 1.07%,公司经营状况持续改善。

  需求放量规模效应初现,多重利好有望明显改善公司纯收入能力。三大主 营产品的毛利率在 2016 至 2020 年间都年年在下降,特别是公司的第一大 主营业务航空发动机制造及衍生产品的毛利率由 2016 年的 21.19%,降 低至 2020 年的 14.81%。总销售毛利率 2020 年为 15.34%。主营业务航 空发动机及衍生产品毛利率减少主要是公司产品结构调整,部分产品制 造成熟度不高导致。一方面,公司产品日趋成熟,或迎来大订单,产品 2021 年中报期末合同负债达到 248.23 亿元,较 2020 年年末增长 220.18 亿元,增长率高达 784.81%,增长额达到 2020 年全年营收的 76.90%, 表明公司有大额订单落地,大批量订货带来的规模效应将有效提升公司 盈利能力。

  另一方面,公司预付款项也出现 466.63%的大幅度增长,并进 行了 117 亿元的现金管理,表明公司收到大额预付款,现金流状况明显 改善,将进一步改善公司纯收入能力。最后,论文《装备采购定价议价制 度的历史变迁与规律》中提到,军品定价机制由“定价成本+ 5%的利润” 机制”修改为“定价成本+5%目标+激励(约束)利润”,这一军品定价机制改革将使得军工企业尤其是以公司为代表的主机厂突破利润率上限的 制度枷锁,将有更强的动力减少相关成本获取超额利润。

  航空发动机是为航空器提供飞行所需动力的装置,是航空器的“心脏”。航空发动机是飞机动力的直接来源,其设计、研发、制造等均需要精尖 的科学技术水平,直接影响飞机的性能、可靠性及经济性。航空发动机 通常由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、排气装置等系统组成。进气道 用来引导足够的空气顺利进入压气机,在飞行速度大于压气机进口气流 速度时,还可起到提升空气压力的作用,进气道在结构上往往属于飞机 机体的一部分,但在作用上属于发动机的组成部分;压气机位于发动机 进气道后方,最大的作用是吸收、压缩空气、提升空气压力;燃烧室位于 压气机的后端,涡轮的前端,通过喷嘴喷出适量燃料与压气机输送的空 气混合,是发动机中提高燃气温度的重要装置;涡轮是发动机重要动力 来源,处于发动机工作中温度最高、转速最快的部位,从涡轮中喷出的 高温度高压力燃气,在排气装置中继续膨胀,高速从喷口向后排出,使航空 器获得推力。

  空气喷气式发动机是目前航空发动机的主流形式。航空发动机可大致分为 活塞式发动机和空气喷气式发动机,活塞式发动机是在上个世纪三十到 四十年代发展到达顶峰,年产量达数十万台,装备了上百万架飞机。但 是活塞式发动机的螺旋桨效率在飞行速度大于 700km/h 时急剧下降,而 且飞行速度越高,活塞发动机的重量也大幅度的增加,这极大地制约了活塞 式发动机的发展。目前活塞式发动机退出了航空主战场,因其油耗低、 结构相对比较简单和价格低等优势用于初级教练机、超轻型飞机、小型直升机和、 小型无人驾驶靶机和农林用小型飞机上。空气喷气式发动机可大致分为有 压气机和无压气机两种,有压气机的航空发动机诸如涡扇发动机、涡喷 发动机、涡轴发动机大范围的应用于各类飞机上,而无压气机的航空发动机 则应用于导弹、空天飞机上。

  加力燃烧是先进战机发动机的标配。加力燃烧室可以在特定的情形下, 大幅度的提高发动机的推力,从而使飞行器获得短暂优势,作用不容忽视。 相较于涡喷发动机,涡扇发动机的加力燃烧室形式更复杂多样,其技 术发展也与涡喷发动机有所区别。加力燃烧一般在发动机低压涡轮后、 喷管前的加力燃烧室内完成。其推力形成的原理是增加发动机外部热 量输入,即在主燃烧室最大工况点,利用排气中的剩余氧气,额外喷射燃料实现二次燃烧,来提升喷管排气总温。从推进性能角度看,加力 燃烧的根本目的是以牺牲比冲(燃油经济性)为代价,迅速增大发动 机推重比,从而使发动机获得高速性能,进而确保战斗机、导弹或高超 声速飞行器在短距起飞、近距格斗、追敌、突防、末端机动或逃逸时获 取速度上的短暂优势。一般而言,涡喷发动机在加力燃烧时的最大推力 可达到不开加力时的 1.5 倍左右,而涡扇发动机则可达 1.6~1.7 倍,甚至 更高。

  航发的研制生产对新材料、新工艺技术要求较高。航空发动机是在高温、高 压、非常快速地旋转的恶劣环境条件下长期可靠工作的复杂热力机械,在各类 武器装备中,航空发动机对材料和制造技术的依存度最为突出,航空发 动机高转速、高温的苛刻使用条件和长寿命、高可靠性的工作要求,把 对材料和制造技术的要求逼到了极限。材料和工艺技术的发展促进了发 动机更新换代,如:

  第一、二代发动机的主要结构件均为金属材料,第 三代发动机开始应用复合材料及先进的工艺技术,第四代发动机广泛应 用复合材料及先进的工艺技术,充足表现了一代新材料、一代新型发动 机的特点。在航空发动机研制过程中,设计是主导,材料是基础,制造 是保障,试验是关键。从总体上看,航空发动机部件正向着高温、高压 比、高可靠性发展,航空发动机结构向着轻量化、整体化、复合化的方 向发展,发动机性能的改进一半靠材料。

  先进航空发动机主要指第四代和新一代 更高推重比/功重比的军用涡扇/涡轴发动机,以及新一代干线客机用 大涵道比涡扇发动机,这类先进发动机除具有更高的性能指标外,还要 全面满足可靠性、安全性、经济性、适航性、环保性等要求,对材料和 工艺提出了新的发展需求。

  “两机专项”将航发研制生产提升至国家战略高度,航空发动机未来市场发展的潜力 广阔。航空制造是集制造业大成的国家战略,是制造业中高新技术最集 中的领域,整个制作的完整过程对材料、工艺、加工手段、试验测试等都有极 高的要求,而航空发动机技术则是高新技术中的尖端代表。自 2011 年起, 国家相关部委开展了对航空发动机与燃气轮机的调研与论证。至 2016 年,重大科技专项办公室、全国两会、国务院等多方关键机构相继将航 空发动机纳入重大技术专项,并着手批复中国航发组建方案,为“两机专 项”提供研发试验平台。2017 年,工信部成立“两机”基础研究专业组, 并下发研究指南,面向高等院校征集项目方案。

  航空发动机研制周期长,壁垒较高。在应用基础研究阶段会产生许多新 的原始发明,但大部分发明在应用研究和先期技术开发阶段即被淘汰, 只有少部分新的构思经过不断筛选、改进和验证后能进入到工程研制 阶段。在工程研制阶段中,验证机研制也是多方案筛选的过程,其目的 是验证发动机总体方案的可行性,以及新技术、新工艺、新结构的成熟 度和可用性,为确定原型机设计的具体方案奠定基础,以减少进入发动机型号 研制过程的技术、进度和成本风险,提高经济性。

  原型机研制通过 4 个 阶段逐步向前推进——初始飞行前规定试验、科研试飞、设计定型和生 产定型。工程研制阶段结束后,将最终给出是不是能够大批量装备使用的 结论。随着新型发动机全寿命各研究和发展阶段的逐步推进,大部分发 动机潜在的故障隐患被排除,发动机技术成熟度逐步的提升。一般来说, 在新型航空发动机全寿命期中,从应用研究开始到工程研制结束时的研 究和发展周期规划为 30 年,技术成熟度等级从 1 级逐步达到 9 级。

  预先 研究阶段的主要任务是为发展新型发动机提供技术储备,缩短研制周期, 降低研制风险,逐步的提升技术水平。同时,为改进现役发动机性能、可 靠性提供实用的技术成果。工程研制阶段的主要任务是根据主要作战使 用性能指标,研制满足装备使用上的要求的发动机产品。该阶段分为工程验 证机研制和原型机研制 2 个阶段,研制周期规划为 18 年。使用发展阶段 是发动机全寿命科研工作的重要组成部分,发动机装备使用后应不断解 决使用中暴露的技术质量上的问题,提高可靠性,并根据装备发展需求和新 技术探讨研究成果进行改进改型发展。使用发展阶段包括可靠性增长和改进 改型工作。

  我国已形成成熟的航空发动机科研生产体系。从新中国成立之后,我国 也开启了自身的航空体系的建设进程,20 世纪 60 年代到 80 年代是第一 阶段,主要靠引进和仿制国外的航空发动机型号,典型的产品有涡喷 -5、涡喷-6、涡喷-9 等;到 20 世纪的 90 年代,我国航发研制以自主研 发为主,包括涡喷-13、涡喷-14、涡扇-10 等;经过两个阶段的研发技术 积淀,现在我国的航发研制进入了新的阶段,具备了全面的科研生产体 系,即将列装的型号包括涡扇-15 和涡扇-20 等。

  公司整合了四大航空发动机整机制造厂,型号研制生产实力丰沛雄厚。新中 国成立以来,我国的军事装备科研生产体系就主要向前苏联学习,形成 了研究所主研发、生产厂主生产的体系。航空发动机的科研生产长期隶 属于航空生产体系,从 2016 年中国航发集团成立以后才单独形成体系。 从事航空发动机科研活动的研究所主要有 606 所、608 所、614 所、624 所和 649 所,其中 614 所主要是做航空发动机控制管理系统的研制工作,其 余四个研究所组成了中航空天发动机研究院有限公司。在整机生产方面, 除开中航发商用飞机发动机有限责任公司是在近些年成立的之外,其余 整机厂均有着数十年的航发生产经验。航发动力整合了 331 厂、410 厂、 430 厂、460 厂,业务涵盖了国内绝大多数航空发动机,生产实力出众。

  经过 70 余年发展,我国军用航空发动机研制已取得重大突破。我国军 用航空发动机国产化道路经历引进、测仿、改进、创新四个过程,经过 70 多年发展,已具备战斗机、运输机、武装直升机、教练机等多系列飞 机研制能力。国产航空发动机自研起步于上世纪 60 年代,吸取前苏联技 术经验的基础上研发生产了涡喷 6、涡喷 7。2002 年,涡喷-14 被国家军 工产品定型委员会正式批准设计定型,我国正式成为全世界第五个拥有独 立研制航空发动机能力的国家,主要搭载于歼-7、歼-8 等二代战斗机上。 2006 年,中国推重比 8 的太行涡扇 10 发动机正式定型,目前已经批量 列装于歼-11B、歼-11、歼-15、歼-16 等三代战机。进入 21 世纪以来, 中国航空发动机发展已确定进入快车道,一系列新型发动机项目正在进入 关键攻关阶段。尽管如此,我国自研航发与国际领先的航空发动机仍有 较大的差距,同为适配三代机的航发 F100 和 WS10,在性能上相差不大。

  我国空军飞机数量不足美国的四分之一。军用航空发动机与军机发展相 辅相成,据《World Air Forces》统计,我国空军军用飞机数量位居世界 第三位,仅次于美国和俄罗斯。但是美国军用飞机总数是我国的 4.1 倍, 从战斗机总量来看我国也仅为美国的 60%。我国空军军用飞机与美国等 发达国家比起来起步晚、底子薄、代际差异大,运输机、轰炸机、直升 机等短板明显,但近十年来,中国空军现代化建设进入快车道,战斗机 等军用飞机研发成果尤为突出。自 2015 年,我军首次将空军定位为战略 军种,空军建设发生战略转变。在新时期战略空军建设目标下,将以信 息化作为发展趋势和战略要点,加大先进战机的列装是下一阶段我国国 防建设的重点。

  我国军机普遍代际落后,先进战机列装需求旺盛。截至 2020 年底,美 国拥有军用飞机 13232 架,占比 25%,数量居全球第一;其次是俄罗斯, 数量达 4143 架,占比 8%;我国拥有军机数量为 3260 架,占比约为 6%, 其中战斗机 1571 架、特殊用途飞机 115 架、运输机 264 架、直升机 902 架、教练机 405 架,同美国存在比较大差距。从代际结构来看,我国四代 机只有 19 架,对比美国的近 500 架四代机机队规模,仍有很大的提升空 间。

  先进军机列装加速,未来十年年均航发需求约 840 亿元。据 2020 年 11 月 26 日国防部例行记者会上就“如何确保 2027 年实现建军百年奋斗目 标”的问题,国防部新闻发言人任国强答道“我们国家的经济实力、科学技术实力、 综合国力在“十三五”时期跃上了新的台阶,已变成全球第二大经济体, 但国防实力与之相比还不匹配,与我国国际地位和安全战略需求还不相 适应。这就需要同国家现代化发展相协调,充分的利用全社会优质资源, 加快国防和军队现代化,确保强军征程行稳致远。”2020 年,我国 GDP 为 14.72 万亿美元,约为第一大经济体美国的 70.30%。

  以 2027 年建军 百年实现我国国防实力与现阶段经济实力相匹配的目标,我们保守测算 未来 10 年我国各类飞机总量达到现阶段美军的 80%,则中国新增三代 机、四代机分别为 1100 架和 380 架左右。各类直升机 3550 架,大型运 输机 490 架,特种飞机 1000 架左右,合计价值量在 2.08 万亿。按军用 发动机系统占比 25%测算,装备发动机价值 5210.63 亿元,若按军用飞 机 120%的备发率,军用发动机的市场合计为 6252.75 亿元,年均市场规 模在 625.28 亿元左右。

  商用航空发动机在全球呈寡头垄断格局。在商用航空发动机领域,全球 市场经过近百年的发展,已经呈现出典型、明显的寡头垄断格局。美国 通用电气(GE)、普拉特·惠特尼(普惠)、英国罗尔斯·罗伊斯(罗罗)、 由 GE 和法国赛峰集团合资的 CFM 国际公司以及由普惠、MTU 航空发 动机和日本航空发动机协会合资的国际航空发动机公司(IAE),占据着 全球商用航空发动机约 97%的市场,控制着商用飞机发动机的核心技术。

  现阶段 GE 公司的技术实力仍处于全球首位,其产品在支线飞机和宽体 飞机中均处于主流地位。CFM 公司的实力也不可以小看,其间接展现的是 GE 公司与法国斯奈克玛公司的技术实力。罗罗公司的技术实力稍弱于 GE 和 CFM 公司,但是其产品也可以覆盖支线飞机、窄体飞机和宽体飞 机。此外,IAE 公司在窄体飞机产品方面已形成一定的技术实力;普惠 公司实力相对弱一些,但在宽体飞机和窄体飞机也均有布局;EA 公司 在宽体飞机产品方面已形成一定的技术实力。

  民航航发看重经济性、安全性等指标。对于军用航空发动机而言,推重 比、可靠性、工作稳定性和燃油消耗率是最重要的 4 个指标,因为它直 接影响到飞机的最大飞行速度、升限、任务载荷和机动性。但是民用发 动机更加看重经济性、安全性与高可靠性。在多方面因素制约下,现役 的主流民用航空发动机市场被 CFM、UTC、GE、RR 等少数几家公司垄 断。

  国产发动机交付在即,航发动力是核心配套。2017 年 12 月底,为 C919 客机配套研制的 CJ1000AX 验证机在上海完成装配, CJ1000AX 核心机在同一天实现 100%设计转速稳定运转;2018 年 5 月, CJ1000AX 首台整机在上海点火成功,核心机转速达到 6600rpm。 CJ1000A 总体性能瞄准当前国际上最先近的 Leap 发动机的技术水平。据 维基,中国航发的目标是于 2022 年至 2025 年间让 CJ-1000A 获得中国 国家认证并交付使用,以取代 C919 目前使用的 CFM 国际 LEAP 发动机。 航发动力参与了包括 CJ1000 核心压缩机在内的多项专业配套研制工作, 助力国产大飞机用上中国心。

  民间资本热情参加航发配套和轻型航发研制。航空发动机较高的商业价 值业吸引了国内许多民营资本参与,例如华擎航发科技研制的 HQ500 轻型涡扇航空发动机,定位为无人机和公务机的主动力。航发动力作为 国内航空发动机的有突出贡献的公司,在轻型航发领域有着强大的技术优势,在 无人机和公务机等应用场景逐渐落地拓展后,公司有望实现在民用领域 的大幅增长。

  国产航空发动机未来有望随国产民航客机放量。2020 年受疫情影响,全 球航空业增速放缓,在我国,民航飞机数量同比增长 2.22%达到 3903 架, 虽疫情防控力度加大,航空业将迎来复苏,长久来看,民用航空仍将 是航空产业链增长的主要动力。目前我国的三款民航飞机中,ARJ-21 支 线飞机已形成了批量交付,C919 客机也即将开始交付,目前 C919 配 装的发动机是 LEAP,未来可能会换装国产的 CJ-1000A 发动机,C929 宽体客机预计也会配装国产的 AEF3500 发动机。国产发动机性能趋于成 熟,将随国产民航客机一起走向全球,带动我国航空产业进一步实现突 破和增长。

  国内外航空运输业稳步发展,民航航发增长空间广阔。未来 20 年,全球航空旅客周转量 (RPKs)将以平均每年 3.73%的速度递增,预计将有 40664 架新机交付, 价值约 6 万亿美元(以 2019 年目录价格为基础)。预计到 2039 年中国机 队规模将达到 9641 架,未来二十年,中国航空市场将接收 50 座以上客 机 8725 架,交付价值约 8.57 万亿元,若按发动机价值占比 20%和备发 率 110%估算,我国每年的发动机市场需求达到 942.97 亿元。

  航空制造业整体受疫情影响较大。航空“转包”生产是全球航空飞机及 发动机制造商普遍采用的一种基于“主制造商-供应商”的供应链合作模 式。按照国际航空发展规律,航空飞机及发动机产品的输出方(如波音、 GE 等)至少得向输入市场转包生产不低于 20%的零部件转包生产份额, 即“补偿贸易额度”。近年来,国际与国内航空转包市场持续不断的发展,2019年,国际航空转包市场规模达 235 亿美元,国内民用航空零部件转包市 场规模达 19 亿美元(以人民币汇率 1:6.46 计算),占比达 8%以上。据前 瞻产业研究院统计,2020 年受疫情影响,空客公司的飞机交付数量由 2019 年的 863 架减少到 566 架,同比下降 34%;而波音年总交付量仅为 157 架,进一步一下子就下降 58%,创下了自 1977 年以来年度交付量的最低 纪录。订单层面,2020 年波音新增订单 184 架,取消订单 655 架,净订 单为-471 架,同比下降 295%;2020 年空客新增订单 383 架,取消 115 架,净订单 268 架,同比下降 65%。这也同样使得航空零部件转包受到 影响。据前瞻产业研究院测算,到 2026 年,我国民航零部件转包市场规 模将达到 167 亿元。

  目前,国内企业承接航空国际转包业务,其实是由中航工业和中国航 发两大军工集团的旗下个主机厂或成立的合资公司承担。非公有制企业在国 际转包业务市场上的份额不多,但参与广泛,发展势头迅猛。从承接的 对象来说,可大致分为两类,一类是直接参与国际化竞争、从国外飞机厂 商或发动机制造厂商直接转包;另一类是间接参与国际转包业务,即从 次级供应商承接任务。航发动力在航空零部件转包生产中具备一定的竞 争优势,将充分受益于国际航空制造业的回暖复苏。

  燃气轮机是一种内燃式动力机械,大多数都用在发电和为船舶提供动力,在 我们国家的国民经济与国防建设中占有主体地位。燃气轮机是以连续流动的气 体为工质带动叶轮非常快速地旋转,将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力 机械,是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机这种构型支持包括汽油, 柴油,煤油,花生油在内的几乎任何可燃性液体甚至混和液体,因而在 交通、发电和工业动力等领域得到日益广泛的应用,它大致上可以分为轻型燃 气轮机和重型燃气轮机,轻型燃气轮机主要用作航空发动机、船舶动力 和电力调峰等,具有装机快、体积小、简单循环效率高等优点;重型燃 气轮机为工业型燃机,大多数都用在联合循环发电、热电联产等方面,具有 运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高等优点。作为先进的动力 机械,燃气轮机是一个涉及国家能源和国防安全的战略性产业,是能源 动力装备领域的最高端产品,代表了装备制造业的最高技术水平,被誉 为动力机械装备领域“皇冠上的明珠”。

  燃气轮机是由三大基本机械组成部分(压气机、燃烧室、涡轮)和辅助 传动装置组成的。分部分来看,压气机由本身的涡轮机带动,负责从周 围大气吸入空气,增压后供给燃烧室;燃烧室将燃料的化学能转化为热 能,将压气机压入的高压空气加热到高温以便到涡轮膨胀做功,燃料为 液体或气体燃料;从燃烧室喷出的高压燃气推动涡轮旋转,把燃气的内 能转化为涡轮的机械能。涡轮的工作条件十分恶劣,要承受高温、高转 速、频繁的热循环、热冲击、不均匀加热、由于转子不平衡和燃气压力 脉动造成的不均衡负荷的作用,是燃气轮机中热负荷和动力负荷最大的 部件。

  燃气轮机的工作原理为,压气机从外部吸入空气,压缩后送入燃烧室, 同时燃料(气体或液体燃料)也喷人燃烧室与高温压缩空气混合,在受 控方式下进行燃烧,生成的高温、高压烟气进入透平(涡轮)膨胀做功, 推动动力叶片非常快速地旋转,从而使得转子旋转做功。转子做功的大部分(目 前为 1/2 到 2/3 左右)用于驱动压气机,另外约 1/3 的功被输出用来驱动 机械设备,如发电机、泵、压缩机等等。涡轮出来的烟气温度很高,可 再利用(如利用余热锅炉进行余热回收利用)或直接排入大气(如航空 发动机)。

  民用燃气轮机市场中海外制造商处于强势地位。全世界内,经过几十 年的发展,燃机轮机产业已形成以 GE、西门子、三菱、安萨尔多、 阿尔斯通等公司为主的高度垄断的格局,而我国国内市场也基本被国外 燃气轮机产品垄断,技术水平与国际领先水平存在很明显差距,尚未形成 严格意义上的燃气轮机产业,在自主开发和制造先进燃气轮机上还面临 着难题。然而近年来,随国家经济、科技和工业水平的提高,尤其“昆 仑”和“太行”航空发动机的设计定型,我国自主发展燃气轮机的条件 已经基本具备。2016 年的“两机专项”更带领燃气轮机驶入政策助推的 快车道,国产化进程的逐步提速,有望进一步打开国内百亿级市场。目前,国内生产燃气轮机的企业主要有哈尔滨电气、东方电气、上海电气、 中国重燃、中国航发等,为燃机国产化攻坚克难。

  在研发生产环节上, 国内厂商与高校正在蓄力。2019 年我国首台 F 级 50 兆 瓦重型燃气轮机整机点火试验一次成功,并在 2020 年 11 月实现满负荷 稳定运行;2021 年,中国船舶重工集团公司第七〇三研究所自主研制的 CGT25-D 型燃气轮机在俄罗斯顺利通过交付验收,这是我国首台应用于 极低温环境中的燃气轮机,也是拥有完全自主知识产权燃气轮机的首次 对外出口和应用,为中国高端装备制造走向海外再添业绩。能够正常的看到, 经过多年的努力,我国已基本具备部分型号燃气轮机的自主研发能力, 燃机国产化进程逐步推进。

  我国燃气轮机的产量呈现出较大的波动性。2020 年,全球燃气轮机市场价值为 185 亿美元,预计到 2030 年将达到 254 亿美元,复合年均增长率为 3.3%,而亚太地区以 44.5%占 据了主要的燃气轮机市场占有率。预计未来工业化、城市化进程的加快, 将带来较大电力需求,同时,在推动能源革命和转型的大方向下,我们 认为,我国燃气轮机具有较为可观的未来市场发展的潜力。从数据分析,近三年来 我国燃气轮机分月份的产量大部分保持相对来说比较稳定,少数月份出现大幅度 增长,趋势向好。从需求端分析,在能源装备方面,能源结构的调整叠 加分布式能源发展的需要,燃气轮机需求有望迎来进一步增长。作为舰 船的主要动力装置,燃气轮机需求有望充分受益于中国海军力量建设的 加强。

  细分产品中,轻型燃气轮机的需求最大。按结构及形式和输出功率来划分, 燃气轮机可分为微型、轻型和重型三类。其中微型燃气轮机一般在 1MW 以下,大多数都用在战车动力和分布式能源;轻型燃气轮机一般为分轴结构, 功率在 1MW 以上,60MW 以下,可用于工业发电、船舶动力、管道增 压等场景;重型燃气轮机为单轴结构,体积大、结构厚重,功率在 50MW 以上,主要用作陆地上固定的发电机组,如城市电网。据统计,我国微 型燃气轮机的需求一直稳步增长,产销量逐渐扩大,主要运用于下游分 布式发电;重型燃气轮机的需求也在稳定增长,但总体需求仍较小;而 轻型燃气轮机的应用最为广泛,且行业下游均有着非常明显的周期性,同时 生产和销售都缺乏弹性,因而需求最大,波动性也较大。

  需求端,2021 年中国全社会用电量需求正加快复苏和膨胀,中长期内经 济和人口增长将持续推动我们国家的用电需求量开始上涨。由于经济结构转变、新 旧动能转换、贸易摩擦出口疲软等因素,2019 年我国用电增速大幅回落, 同时,2019 年末爆发的新冠肺炎疫情对我们国家社会用电需求的短期冲击明 显,用电需求量开始上涨的疲软势态仍贯穿 2020 整年,但随着国内疫情形势的 好转、疫苗的持续推进等,2021 年年初以来,我国用电量的累计值一直 以超过 15%的同比增速增长。

  2020 年 9 月,国家领导人在第 75 届联合国大会首次提出我国的“双 碳”发展目标,承诺“二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争 取 2060 年前实现碳中和”,而能源结构调整是“碳中和”的重中之重,在该目标驱动下,中国将持续推进能源低碳化发展,推动天然气对传统 高碳化石能源存量替代。作为清洁低碳的化石能源,在推动能源革命和 转型的大方向下,天然气已经被确立为中国的主体能源之一。2020 年, 全国天然气产量为 1925 亿立方米,同比增长 9.8%,天然气消费量为 3280 亿立方米,同比增长 6.9%,天然气产量增速连续两年快于消费增速,供 应安全保障能力持续提升。而各种功率等级的燃气轮机是天然气的核心 动力装备,有望受益于天然气供应的增长。

  燃气轮机作为一种推进装置,是船舶动力装置中至关重要的一部分。船舶动力装置是指船上实现能量转化与分配的全部机械、设备和系统的总 称。动力装置的主要工作是带动螺旋桨旋转产生推力,使船克服阻力前 进。船舶动力装置主要由推进装置、辅助装置、机舱自动化设备、全船 系统和船舶设备五大部分所组成,其中推进装置,又称主动力装置,是为 船舶提供推进动力,保证船舶以一定速度巡航的各种机械设备,包括主 机及其附属设备,是全船的心脏。

  燃气轮机大多数都用在军用舰艇,在大、中型水面舰艇和高性能舰船动力中 已处于主导地位。以船舶主机类型划分,推进装置主要有蒸汽机、汽轮 机、柴油机、燃气轮机和核动力装置五类,目前柴油机动力装置的应用 最广泛,但从细致划分领域来看,燃气轮机在大、中型水面舰艇和高性能舰 船动力中已处于主导地位——燃气轮机同柴油机和汽轮机比较,单机功 率大、体积小、重量轻、振动噪声低、加速性能好,能随时起动并很快 发出上限功率,可以很好地满足舰船,尤其是军舰对启动速度、最高航 速、变速性能及匿踪性能等指标的要求。但在高温、高压下工作,对燃 油质量发展要求很高,燃油经济性差,热效率也比柴油机低得多,因此多用 于军用舰艇,在民用领域应用相对较少。舰用燃气轮机已 成为舰船动力装备现代化的重要标志之一。可以说,海军装备的核心是 舰船,舰船的心脏是动力,动力的关键是燃气轮机。因此,燃气轮机直 接影响军用舰船的总体性能和战斗力。

  军舰动力燃机需求有望持续提升。我国 20 年来民用船舶的保有量总体呈 下降的趋势,但是“十三五”以来,我国军用船舶的下水量增长较快, 包括 052D 型长沙舰、合肥舰、银川舰等十余艘和 055 型南昌舰、 舰和大连舰三艘,此外,航空母舰山东舰和两栖攻击舰海南舰也分别于 2017 年和 2021 年下水服役。随着我们国家建设远洋海军的进程不断推进, 海军舰船动力燃机的需求也将得到持续释放。

  航空发动机制造及衍生产品:为实现我国百年强军梦,十四五期间,我 国先进军机放量,整个军用航空产业链呈现高度景气,公司的基本的产品 涡扇、涡轴等先进国产航空发动机将随着军机加速列装,业务规模将快 速增长,我们预计 2021-2023 年公司该业务增速分别为 23.5%、23.9%、 22.3%。

  外贸转包生产:2020 年受全球新冠疫情影响,民航制造业下游需求受到 较大影响,民航制造业受到剧烈冲击,公司的外贸转包生产也同样出现了萎缩,进入 2021 年,随着疫苗的逐步推广,疫情有望持续得到控制, 民航航运及民航制造业有望持续迎来复苏,我们预计 2021-2023 年公司 在国际航空发动机制造转包领域的业绩增速分别为 10%、11%、11%。

  非航空产品和别的业务:公司的非航空产品和别的业务体量较小,有望 保持稳定增长,我们预计 2021-2023 年公司的非航空产品及别的业务增 速分别为 5%、5%、5%,别的业务的增速分别为 5%、5%、3%

  军品订单没有到达预期:公司的下游产品主要客户是军队,军队的采购需求 与国防预算和国际政治局势有较大关系。公司的军品订单存在没有到达预期 的可能性。

  产品交付延迟风险:公司的基本的产品是用于军机或民航飞机,公司产品 的交付进度受下游飞机主机厂的交付进度影响较大。公司的产品交付存 在延迟的风险。

  市场空间测算偏差风险:研究报告中的市场空间测算均基于一定的假设 条件,假设条件存在实际达不到的可能性,市场空间测算存在偏差的风 险。

  研究报告使用的公开资料有几率存在信息滞后或更新不及时的风险:研究 报告中的数据和资料来自于公司招股书、公告、第三方研报等公开渠道。公开资料更新频次存在不确定性,研报所用数据有几率存在信息滞后或更 新不及时的风险。





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