民機市場“A+B”壟斷格局迎來關鍵破局者,也標志著我國航空能力的成功突圍及其背后萬億供應鏈的崛起。本文梳理了大飛機領域的行業信息及投資策略。
大飛機行業的歷史
(資料圖)
新中國建立以來,我國航空工業經歷了從無到有、從小到大的發展過程,而國產民機的發展也可分為以下三個階段:
· 運十艱辛探索:運十飛機項目于1970年啟動研制;經過十年探索,于1980年首飛;遺憾的是,由于種種原因,運十飛機項目于1985年終止;
· 用市場換技術:1985年起,我國與美國麥道公司合作生產MD82/90飛機;1996年開始,與空客公司合作研制AE100飛機,但都無果而終;
· 大飛機再起航:中國商飛公司于2008年成立,標志著中國大型客機研制項目正式啟動。中國商飛是實施國家大型飛機重大專項中大型客機項目的主體,也是統籌干線飛機和支線飛機發展、實現我國民用飛機產業化的重要載體。
中國大型客機發展的主要脈絡
C919對標空客A320和波音B737,國產化率超60%,擁有價格優勢
對標空客A320和波音B737
意義:C919項目構建了縱向一體化的產業布局,試圖在雙寡頭領導的價值鏈之外,重構一條以我國為主的新價值鏈。該價值鏈以中國商飛為研發設計、整機制造、營銷和售后的一體化中心,輻射到國內各飛機制造單位,并吸收國外關鍵部件制造業的領先企業為供應商,旨在占領價值鏈的戰略環節,擺脫對雙寡頭的市場依賴關系,奪取價值鏈治理權。
“A+B”市場格局已經形成,中國商飛或成破局者
以2021年全球飛機市場交付情況來看,空客(Airbus)與波音(Boeing)依靠系列化產品占據所有細分市場,累計占據超90%的市場份額,擁有絕對優勢。超過150座次的大飛機市場更是鮮有競爭對手。C919的出現使得商飛成為大飛機領域的破局者。
2021年全球飛機交付情況
飛機制造商產品線分布
C919之前,我國主要通過引入“A+B”的產能來帶動產業鏈的發展
空客的首條海外總裝線于2008年在天津建成并投入運營,目前已完成總裝超過600架A320系列飛機。2017年,空客A330的完成與交付中心也在天津交付使用,這也是空客在歐洲以外的首個寬體機完成與交付中心。波音浙江舟山737完工和交付中心于2018年建成并交付首架飛機,該中心是波音公司首個在海外設立的此類工廠,飛機首先在位于美國華盛頓州的波音737倫頓工廠進行總裝,然后飛往舟山進行內飾安裝、噴漆、客戶試飛和交付活動。
C919截至目前已獲訂單逾千架
據中國商飛官網,截至2015年10月30日C919即已經獲得27家用戶合計785架訂單(包括意向訂單),用戶包括國內外航空公司和租賃公司;2022年11月8日,7家租賃公司與中國商飛簽訂300架C919確認訂單;2023年4月27,海航航空集團與中國商飛簽訂60架C919確認訂單。將上述訂單簡單加總,則截至目前C919累計獲得1145架訂單。
整機國產化釋放萬億市場
根據中國商飛預測,到2040年中國客機隊規模將達到9957架,占全球比例22%,成為全球最大單一航空市場。未來20年中國將接收民航客機9084架,市場總價值超9萬億人民幣。
預計市場空間
① 供需關系加深,關鍵零部件國產化替代
C919飛機已實現主起落架關鍵鍛件的國產化;
國內首件C919后機身“Y”型連接鍛件在中國二重萬航模鍛研制成功;
航空工業計算所翔騰微電子研制的GPU芯片轉入適航認證階段;
中國航發商發首先啟動了針對C919飛機發動機的研發,目前已完成驗證機全部設計工作。
② 國內廠商參與度提高
中航高科:成功入選CR929前機身工作包唯一供應商;
北摩高科:正式進入民航飛機剎車盤后市場,開創碳碳復合材料剎車盤國產替代先河;
博云新材:與霍尼韋爾成立合資公司,為C919大飛機提供機輪和剎車系統。
③ 后續市場空間強勁
CR929項目研制進展順利,到2045年預計交付1000架,其價值量+國產化率的提高將持續攀升。
大飛機產業鏈可主要分為以下環節:設計研發(基礎研究、系統研發、綜合設計、試驗驗證)、先進制造(新材料、零部件、機體制造、機載系統、總裝集成)、運營維修(維修改裝、持續運營、航空燃料)等。
大飛機產業鏈分析
設計研發
設計研發又可細分為基礎研究、系統研發、綜合設計和試驗驗證等多個環節?;A研究和關鍵技術攻關主要由國內高校、科研院所承擔。系統研發主要以國外供應商、及其與中國企業的合資企業承擔。綜合設計由中國商飛公司主抓。試驗驗證主要以航空工業集團、航天科技集團、中國空氣動力研究與發展中心下屬試驗類科研院所承擔。
先進制造
中國商飛根據主要飛機制造商供應鏈布局最佳實踐經驗,采用主流的“主制造商-供應商”管理模式。對于國外供應商通過“合資合作”途徑,帶動國內技術領先的供應商進入,建立系統級產品研發、集成、生產裝配和實驗能力。
波音公司的研究表明,民用機銷售額每增長1%,對國民經濟的增長拉動為0.714%。國際經驗表明,一個航空項目10年后給當地帶來的效益產出比為1∶80,技術轉移比為1∶16,就業帶動比為1∶12。
運營維修
由飛機、發動機維修公司負責維修改裝,航空公司、物流公司和民用機場為國產大飛機持續運營建立相應配套服務。能源化工企業是航空燃料主要提供方。
據2021年6月發布的《2021-2031年全球民用航空MRO市場預測》預計,2021年中國民用航空MRO的維修市場規?;虮?2019年擴大8%,達到83億美元,且到2031年,中國機隊的平均機齡或將從6.4年增長到10.6年,帶動維修市場規模增長133.7%,達到194億美元。
主線一:對于增量市場,從供應鏈的視角關注產業鏈中游制造端的機會
出于國家安全考慮,航空產業鏈的終局必將會是高度甚至完全自主可控。C919的首飛標志著第一階段整機設計的國產化完成,下一個階段將是關鍵零部件的國產化。
C919供應鏈的拆分
C919大飛機由商飛領頭,國內外主要供應商包括:10家機體供應商(國內9家、國外1家)、35家系統供應商(國內18家、國外17家)圍繞項目需求組建了16家中外合資企業,以及大量次級供應商和材料/標準件供應商。
C919“主制造商—供應商”模式為核心的多層級分工體系
供應鏈分層,可將C919大飛機的產業鏈分為四個層級:
① 第一層級是大飛機制造商,商飛是國內唯一的主機廠;
② 第二層級是成品件供應商,主要負責提供發動機、機載設備等系統,行業領導者大多分布在歐美國家,目前國內市場主要由軍工企業與外資企業成立合資子公司,壁壘較高,鮮有民營企業身影;
發動機:有明確規劃和預期,目前仍未實現C919的裝機。當前C919裝配的發動機為LEAP-1C型號,采購自CFM國際。最新國產CJ1000發動機由中國商發牽頭完成整機設計突破,今年3月24日,適用于C919客機的國產長江1000A發動機首次裝備在運20上,開始了最后階段的測試飛行。根據商發公司在召開的適航取證客會上公布的內容來看,長江1000A預計最快2024年裝配在C919上,進行平臺和動力適航取證,最快2025年完成取證、并交付飛戶運營;
機載系統:與主流的機載系統供應商成立合資公司,推進技術協同和國產替代。如中航工業與GE合資成立昂際航電、中航西安飛行自動控制技術有限公司與霍尼韋爾公司合資成立西安鴻翔飛控、博云新材與霍尼韋爾合資成立霍尼韋爾博云;
③ 第三層級是結構件供應商,主要提供機身、機翼、尾翼等重要機體結構件,大多為航空工業下屬單位和部分民營企業。
代表公司:
愛樂達(SZ:300696):已通過中國商飛直接供應商確認,承接ARJ21/C919機體結構件訂單、賽峰起落架國際直接訂單。
楚江新材(SZ:002171):國產大飛機 C919 碳剎車盤預制件唯一供應商,產品已成功應用于波音、空客等主流民用飛機和多種軍用飛機的替換碳剎車盤。
安泰復材:參與了C919改進型垂直尾翼和水平尾翼“設計制造一體化”研制及批產配套工作。通過收購海外高端碳纖維復材部件企業科泰思,成為目前除中航工業外國內唯一空客波音認證的碳纖維研發制造企業。
興航航空:大飛機蒙皮(碳纖維+增強芳綸纖維)生產商。直接向西飛、沈飛、洪都航空、中國商飛、海鷹特材等公司國產大飛機零部件廠商供貨。1200噸大型蒙皮拉伸機是國家04專項支持的國產首臺設備。
華鈦瑞翔:向商發直接供應鈦鋁合金發動機葉片。能夠在650℃高溫下正常使用,與原有葉片相比,還能夠減重50%以上,對于整個發動機來說,可以減重30至60公斤。目前已具備年產6萬片航空發動機葉片及500噸鈦合金結構件的生產能力。
④ 第四層級是標準件/原材料/特種工藝供應商,主要提供緊固件、管路、軸承等標準件和鈦材、鋁材等原材料以及柔性成型、毫秒激光打孔等特種工藝。關鍵原材料和標準件主要為國外供應商提供,但特種工藝市場國內已經陸續涌現出一些創業公司,大多數都是以航空級的能力起家,同時開拓民用市場。
代表公司:
中復神鷹(SH:688295):公司的T800級碳纖維已實現批產,正在與中國商飛展開合作。
光威復材(SZ:300699):碳纖維龍頭企業之一,T300級碳纖維已在軍用飛機上大量使用。參與C919的PCD適航認證,并獲得預批準。
中航光電(SZ:002179):航空特種連接器龍頭,中國商飛Ⅰ級供應商。
航天電器(SZ:002025):連接器龍頭頭,包含高端連接器、微特電機、高端繼電器、光通信器件(光電模塊)等產品。
航宇制造:利用超高壓的流或者用蒙皮拉形,鈦合金熱拉彎等非強約束的工藝做飛機的大尺度或者復雜結構的柔性成形。已通過AS9100D航空航天質量體系。
乘風航空:航空發動機熱端關鍵部件加工,如電火花打孔、真空釬焊、變徑式毫秒激光打孔等,直接向商發供應。
中科微精:系列化飛秒激光極端制造高端裝備,解決了我國航空發動機葉片氣膜孔加工技術難題,已經運用在C919大飛機國產航空發動機研制上。
重點關注:飛機的輕量化需求帶來的材料革新
根據《航空航天材料發展現狀及前景》,小型民機的結構重量每減1磅所獲得的直接經濟效益為50萬美元/磅,而對戰斗機來說,這個數值是400萬美元/磅,商用運輸機為800萬美元/磅。
為降低重量、提高性能,通常采用減小飛行器部件尺寸的辦法,但該方法會導致零件剛度降低和疲勞壽命減少。當前最有效的減重方法是發展低密度材料。這是復合材料和鈦合金占比提升的最主要原因。
下表中按照時間順序統計了國外主流民用飛機的各類材料占比,可以發現:復合材料和鈦合金材料占比在不斷提升。
國外部分民用飛機各類結構材料占比
復合材料:飛機輕量化必備,滲透率和產品力仍有很大的提升空間
從1967年B737復合材料含量的1%到2013年A350復合材料含量的53%,對比C919才剛到11%的復合材料占比,可提升空間巨大。
以碳纖維為首的復合材料可以提供高強度、高模量的力學性能;除此之外,碳纖維復合材料是典型的低密度材料,可以幫助機體實現輕量化,是降低造價成本的關鍵因素。國內技術停留在T300/T700,與國際領先水平T1000仍有較大差距。
鈦合金:衡量飛機先進性能的重要指標
從1967年B737鈦合金含量4%到2013年A350鈦合金含量的14%,毫無疑問,鈦合金的比重提高是大飛機的技術趨勢之一,而C919的鈦合金占比僅9%,仍有提升空間。
在關鍵部位替代鋼或高溫合金。鋼太重,高溫合金太貴,而且鈦合金更耐腐蝕,同時也能耐受 600 度以下的高溫,所以在非發動機最高溫艙室的部分,鈦合金的應用領域廣泛。
主線二:對于存量市場,重點關注產業鏈下游運維端的主動性維護
截至2022年底,民航全行業運輸飛機期末在冊架數4165架。如果算上軍用飛機,我國存量市場的飛機數量將更為龐大。
面向全生命周期,國產飛機在服役階段的表現一直令人堪憂。整體績效水平較低,長期以巨額的維保開支維持較低的使用性能水平,致使裝備使用方不堪重負,制造廠家間嚴重內卷。據行業調查及專家訪談,飛機使用與維修成本是國際先進水平的2至6倍,而其使用可靠性、可用性等總體使用性能指標則是國際先進水平的60%至80%,差距十分明顯。
圖片
政策引領加速航空產業的后鏈路維護進程:近些年來,受政治與經濟環境影響,面向巨大的裝備存量市場,以軍民用飛機為代表的裝備制造行業切實貫徹國家戰略發展規劃要求,全面啟動了裝備在使用與維修技術領域的體系化改革,如軍用飛機維修策略整改與模式改革、民用飛機運行支持體系建設等。
行業玩家主要分為PHM(故障預測與健康管理)和MRO(維護、維修和運營)兩大類,具體功能和相應企業如下:
① PHM軟件系統供應商
包括國信會視、杰之能、航數智能等;
受限于PHM應用對數據質量、算法模型、機理模型的高度依賴性,基于當前航空產業數據現狀,國內PHM水平普遍較低,健康管理基本未掌握工程可用的模型,成功案例極少,PHM發展尚處于早期驗證階段,客戶端ROI低。
② MRO軟件系統供應商
包括運達、國信會視等;
主要提供運維數字化能力,解決流程無紙化問題,普遍基于客戶維修生產管理體系向客戶交付定制化開發軟件。
③ 海外玩家
海外在故障預測和健康管理方面已經進行了大量的研究和運用,各領域均有較為成熟的代表性廠商及方案,如:BOEING ANALYTX、ALSTOM、SIEMENS、PREDIX等,包含全鏈路的績效管理、生產管理、決策支持和運維規劃等;
長期以來,國內航空公司都強依賴于從海外采購運維軟件。
在整機設計國產化,核心零部件加快自主可控的前提下,航空領域的后鏈路運維市場也會更加積極地擁抱國內廠商。貫穿全生命周期、體系化的解決方案是行業破局的關鍵。
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