一、航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心零部件空間廣闊

    1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)分類與競爭格局

    吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)吸進(jìn)空氣作為燃料的氧化劑，根據(jù)工作原理不同， 分為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與脈動(dòng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)、螺槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)分類

資料來源：公開資料整理

    高溫合金部件占航空發(fā)動(dòng)機(jī)重量約 40%~60%，主要應(yīng)用于燃燒室、渦輪盤、葉片、機(jī)匣等關(guān)鍵熱端部件。從制造工藝上來講，渦輪盤、機(jī)匣通常采用鑄造或細(xì)晶鑄造工藝；渦輪葉片、導(dǎo)向葉片通常采用定向凝固或單晶鑄造工藝。 葉片為航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件之一，其約占整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)制造工作量的 30%以上。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)用到的高溫合金（紅色部分）

資料來源：公開資料整理

帶加力燃燒室的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖

資料來源：公開資料整理

    海外巨頭在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢。全球航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商主要包括通用電氣、普拉特·惠特尼、羅爾斯·羅伊斯、 CFM 國際公司、 IAE 國際航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司、EA 發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)盟公司。其中， 通用電氣為全球最大的綜合性動(dòng)力與設(shè)備制造商之一，典型產(chǎn)品包括 GE90、 GE9X、 GEnx 等； 普拉特·惠特尼在直升機(jī)用渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域具備較為明顯的優(yōu)勢， 為美國主力戰(zhàn)機(jī) F-22、 F-35 的唯一動(dòng)力供應(yīng)商； 羅爾斯·羅伊斯為歐洲最大的航空發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商，代表性產(chǎn)品包括遄達(dá)系列等； CFM 國際公司由通用電氣和 Snecma 公司各占 50%股份合資成立，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)全球最暢銷的民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)之一 CFM56。

    2、高溫合金核心零部件應(yīng)用領(lǐng)域： 軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀

    軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展至今已歷經(jīng)四代。發(fā)達(dá)國家現(xiàn)役主力戰(zhàn)斗機(jī)主要搭載第三代航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其推重比約為 7~8、渦輪前溫度約為 1,600K~1,750K。第四代軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)以 F119、 F120、 EJ200 的發(fā)動(dòng)機(jī)為代表，其推重比約為 9~10、渦輪前溫度約為 1,800K~2,000K，涵道比約為 0.2~0.4，其特點(diǎn)可概括為高推重比、小涵道比、高渦輪前溫度。第五代軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)不僅要求具備較大的起飛推力以及高度的靈活性，還應(yīng)滿足超音速巡航能力，其推重比約為 12~15。

軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能趨勢

資料來源：公開資料整理

    截止至 2017 年，全球現(xiàn)役軍用飛機(jī)總計(jì) 53,042 架，其中，美國、俄羅斯排名居前，分別擁有軍用飛機(jī) 13,764 架、 3,792 架，占比達(dá)到 25.95%、 7.15%。 2017 年，我國總計(jì)擁有各類軍用飛機(jī) 2,955 架，占全球總量約 5.57%，位居世界第三，僅次于美國與俄羅斯。具體來看，截止至目前，我國擁有現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)、特殊任務(wù)飛機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、武裝直升機(jī)/運(yùn)輸直升機(jī)、教練機(jī)架數(shù)分別為 1,523 架、 84 架、 184 架、 809架、 352 架，分別占對(duì)應(yīng)機(jī)種全球總量的 10.40%、 4.17%、 4.30%、 4.01%、 3.15%。

2017 年全球主要國家現(xiàn)役軍用飛機(jī)（架）

資料來源：公開資料整理

2017 年我國軍用飛機(jī)構(gòu)成

資料來源：公開資料整理

    我國軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)國產(chǎn)化道路歷經(jīng)引進(jìn)、測仿、改進(jìn)、創(chuàng)新四個(gè)過程，經(jīng)過 60余年發(fā)展，已具備戰(zhàn)斗機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、武裝直升機(jī)/運(yùn)輸直升機(jī)、教練機(jī)等多機(jī)種系列飛機(jī)的研制能力。我國主要作戰(zhàn)飛機(jī)國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)占比已達(dá)到 90%左右，主要裝配于殲擊機(jī)、強(qiáng)擊機(jī)、轟炸機(jī)、殲擊轟炸機(jī)等主戰(zhàn)飛機(jī)中。其中， “昆侖”（渦噴-14） 于2002 年 7 月被國家軍工產(chǎn)品定型委員會(huì)正式批準(zhǔn)設(shè)計(jì)定型，從而使我國成為繼美國、俄羅斯、英國、法國之后全球第五個(gè)具備獨(dú)立研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國家，主要搭載于殲-7、殲-8 等第二代戰(zhàn)斗機(jī)上； “太行”（渦扇-10） 為我國第一臺(tái)自主研制的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大推力加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，主要搭載于殲-10、殲-11、殲-15、殲-16 等第三代戰(zhàn)斗機(jī)上。

我國現(xiàn)役主要軍用飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)搭載情況一覽表

資料來源：公開資料整理

    以運(yùn)-20、殲-20 為代表的軍用飛機(jī)亟待搭載國產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)口替代步伐有望加速。現(xiàn)階段，我國軍用大型運(yùn)輸機(jī)運(yùn)-20 以搭載俄制進(jìn)口航空發(fā)動(dòng)機(jī)為主，過渡發(fā)動(dòng)機(jī)采用國內(nèi)自主研發(fā)的渦扇-18。隨著研發(fā)、 制造進(jìn)度的推進(jìn)，預(yù)計(jì)未來渦扇-20將成為運(yùn)-20 主力搭載發(fā)動(dòng)機(jī)。 殲-20 為我國自主研制的首臺(tái)第四代隱身戰(zhàn)斗機(jī)，此前， 其搭載的航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要來自俄羅斯 AL-31F-M1。 未來來看， 渦扇-15（峨眉）有望替代現(xiàn)有俄制產(chǎn)品成為殲-20 的重要?jiǎng)恿υ?。事?shí)上，不僅在軍用領(lǐng)域，中長期看，民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于國產(chǎn)設(shè)備的需求同樣強(qiáng)烈。其中， C919 中型客機(jī)擬使用SFA 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)或長江 CJ-1000A，其目前搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品來自 CFM 國際公司；ARJ-21 支線客機(jī)擬使用渦扇-12，其目前搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品來自通用電氣。

國內(nèi)部分亟待進(jìn)口替代的航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)機(jī)型一覽

資料來源：公開資料整理

    3、高溫合金核心零部件應(yīng)用領(lǐng)域： 民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀

    CFM 國際公司銷量數(shù)據(jù)問鼎民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域。 截止至 2016 年， CFM 國際公司當(dāng)年發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)量達(dá)到 10,750 臺(tái)，市占率約為 40.2%；聯(lián)合技術(shù)公司（UTC）憑借旗下美國普惠公司與普惠加拿大公司的傳統(tǒng)優(yōu)勢，銷售成績雖較過往有所下滑， 2016 年市占率仍高達(dá) 27.2%。 GE、羅爾斯·羅伊斯（Rolls-Royce） 2016 年全球的市占率分別為 18.8%、 10.6%。

全球航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商市占率

資料來源：公開資料整理

    2017 年~2036 年的 20 年間，全球民用飛機(jī)總計(jì)新增需求為41,030 架，新增市場總規(guī)模 6.050 萬億美元。 中國市場方面，我國民用飛機(jī)總計(jì)新增需求為 7,240 架，占全球新增需求 17.65%；新增市場總規(guī)模 1.085 萬億美元，占全球市場新增總規(guī)模 17.93%。具體來看，未來 20 年，我國支線噴氣機(jī)新增需求 150架，占國內(nèi)新增需求 2%，市場規(guī)模約為 100 億美元；單通道客機(jī)新增需求 5,420 架，占國內(nèi)新增需求 75%，市場規(guī)模約為 5,700 億美元；小型寬體客機(jī)新增需求 940 架，占國內(nèi)新增需求 13%，市場規(guī)模約為 2,600 億美元；中型/大型寬體客機(jī)新增需求 550架，占國內(nèi)新增需求 8%，市場規(guī)模約為 1,900 億美元；寬體貨機(jī)新增需求 180 架，占國內(nèi)新增需求 2%，市場規(guī)模約為 600 億美元。

2017 年~2036 年我國民用飛機(jī)需求預(yù)測

資料來源：公開資料整理

    截止至 2016 年，我國航空運(yùn)輸業(yè)飛機(jī)數(shù)量達(dá)到 2,950 架，其中，客機(jī) 2,818 架，貨機(jī) 132 架，當(dāng)年凈增加值 300 架。預(yù)計(jì)未來 20 年（2017 年~2036 年），國內(nèi)需要新增民用客機(jī) 6,103 架，其中大型噴氣客機(jī) 5,120 架，支線客機(jī) 983 架。2017 年~2036 年的 20 年間，我國將交付飛機(jī) 8,575 架，總價(jià)值約 12,104 億美元。其中，單通道噴氣客機(jī) 5,475 架，占比 63.85%；雙通道噴氣客機(jī) 2,003 架，占比 23.36%；噴氣支線客機(jī) 1,097 架，占比 12.79%。

    4、市場空間：航空航天領(lǐng)域高溫合金需求持續(xù)攀升

    航空發(fā)動(dòng)機(jī)通常占整架飛機(jī)價(jià)值 20%~30%左右。 對(duì)于大型飛機(jī)而言，由于其整機(jī)價(jià)值較高，航空發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)值占比相對(duì)而言會(huì)較小型飛機(jī)低一些。民用航空飛機(jī)構(gòu)成中，機(jī)體結(jié)構(gòu)、 發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)電設(shè)備、航電設(shè)備價(jià)值占比分別為 38%、27%、14%、 11%。軍用航空飛機(jī)方面，主流戰(zhàn)斗機(jī) F-16、 F-18、 F-15 航空發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)值占比分別為 24.70%、 31.30%以及 25.00%。

民用飛機(jī)價(jià)值構(gòu)成 

資料來源：公開資料整理

軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)占軍機(jī)價(jià)值比例

資料來源：公開資料整理

    原材料占航空發(fā)動(dòng)機(jī)成本約 50%，高溫合金為原材料主要構(gòu)成。具體看航空發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)值構(gòu)成，勞動(dòng)力、原材料占比分別達(dá)到 25%與 50%，其中，高溫合金作為原材料的主要構(gòu)成，約占材料成本約 36%。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造成本構(gòu)成

資料來源：公開資料整理

航空發(fā)動(dòng)機(jī)原材料成本構(gòu)成

資料來源：公開資料整理

    我們分別就軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)與民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于高溫合金的需求作出測算。關(guān)鍵假設(shè)如下：（1）航空發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期包括研發(fā)、采購、維保三個(gè)主要的階段，其分別占總支出的 10%、 45%、 45%左右。基于此，我們將航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求分為新增需求與維保需求兩部分。（2） 軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面， 參考權(quán)威統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)的預(yù)測值， 預(yù)計(jì)未來 10 年我國對(duì)于軍用飛機(jī)的需求量為 3,300 架。（3）民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面， 參考權(quán)威統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)的預(yù)測值，預(yù)計(jì)未來 20 年全球?qū)τ诿裼蔑w機(jī)的需求量為 41,030 架，我國對(duì)于民用飛機(jī)的需求量為 7,240 架。

    未來 10 年，我國軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于高溫合金的市場需求規(guī)模約 524 億元。根據(jù)測算， 未來 10 年間，我國軍用領(lǐng)域的發(fā)動(dòng)機(jī)市場新增需求約 2,079 億元，維保需求約 1,663 億元，對(duì)應(yīng)高溫合金需求分別達(dá)到 291 億元、 233 億元。未來 20 年，全球民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于高溫合金的市場需求規(guī)模約 2,592 億美元。根據(jù)測算，未來 20 年間，全球民用領(lǐng)域的發(fā)動(dòng)機(jī)市場新增需求約 10,285 億美元，維保需求約 8,228 億美元，對(duì)應(yīng)高溫合金需求分別為 1,440 億美元、 1,152 億美元。未來 20 年，我國民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于高溫合金的市場需求規(guī)模約 467 億美元。根據(jù)測算，未來 20 年間，我國民用領(lǐng)域的發(fā)動(dòng)機(jī)市場新增需求約 1,853 億美元，維保需求約 1,482 億美元，對(duì)應(yīng)高溫合金需求分別為 259 億美元、 208 億美元。

2017 年~2036 年全球民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫合金市場規(guī)模測算

資料來源：公開資料整理

2017 年~2036 年我國民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫合金市場規(guī)模測算

資料來源：公開資料整理

    二、燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)性增長，國內(nèi)供應(yīng)商迎機(jī)遇

    1、美國通用為全球燃?xì)廨啓C(jī)龍頭

    燃?xì)廨啓C(jī)由壓氣機(jī)、加熱工質(zhì)設(shè)備（比如燃燒室）、透平、控制系統(tǒng)、輔助設(shè)備組成，通過將氣體壓縮加熱后，送入透平中膨脹做功，將一部分熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。燃?xì)廨啓C(jī)包括重型燃?xì)廨啓C(jī)、車輛與工業(yè)驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)、艦船動(dòng)力燃?xì)廨啓C(jī)、各類型微型燃?xì)廨啓C(jī)等。其中，重型燃?xì)廨啓C(jī)功率一般在 50MW 以上，可用于區(qū)域發(fā)電、大型船舶等；輕型燃?xì)廨啓C(jī)功率一般介于 1MW 與 50MW 之間，可用于循環(huán)發(fā)電、天然氣管道、艦船等；微型燃?xì)廨啓C(jī)功率一般為幾百瓦，可用于坦克、機(jī)車等。重型燃?xì)廨啓C(jī)主要應(yīng)用于燃?xì)獍l(fā)電、分布式能源系統(tǒng)。 根據(jù)透平進(jìn)口燃?xì)鉁囟鹊牟煌匦腿細(xì)廨啓C(jī)可分為 E 級(jí)、 F 級(jí)、 H 級(jí)，其透平進(jìn)口溫度分別為 1,200℃、1,400℃、 1,600℃。在北美地區(qū)， H 級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)為天然氣發(fā)電主要機(jī)型。燃?xì)廨啓C(jī)中需要使用高溫合金的部件主要包括燃燒室、過度導(dǎo)管、渦輪工作葉片、渦輪盤、導(dǎo)向葉片等。

燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造圖 

資料來源：公開資料整理

GE 燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品（50Hz）

資料來源：公開資料整理

    重型燃?xì)廨啓C(jī)主要應(yīng)用于燃?xì)獍l(fā)電、分布式能源系統(tǒng)。 根據(jù)透平進(jìn)口燃?xì)鉁囟鹊牟煌?，重型燃?xì)廨啓C(jī)可分為 E 級(jí)、 F 級(jí)、 H 級(jí)，其透平進(jìn)口溫度分別為 1,200℃、1,400℃、 1,600℃。在北美地區(qū)， H 級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)為天然氣發(fā)電主要機(jī)型。燃?xì)廨啓C(jī)中需要使用高溫合金的部件主要包括燃燒室、過度導(dǎo)管、渦輪工作葉片、渦輪盤、導(dǎo)向葉片等。

燃?xì)廨啓C(jī)中需要用到高溫合金的部件圖例

資料來源：公開資料整理

    全球具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)且能夠設(shè)計(jì)制造重型燃?xì)廨啓C(jī)的供應(yīng)商主要包括美國通用（GE） 1、德國西門子（Siemens）、日本三菱（Mitsubishi）、意大利安薩爾多（Ansaldo）等，其分別占全球燃?xì)廨啓C(jī)市場總份額的 53%、27%、 8%、 5%2。

    2、天然氣發(fā)電及分布式能源工程提振重型燃?xì)廨啓C(jī)需求

    《天然氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出， “十三五”要抓好天然氣發(fā)電及分布式能源工程等四大利用工程，天然氣占一次能源消費(fèi)比重力爭提高到 10%左右。2017 年 6 月，國家發(fā)改委與國家能源局聯(lián)合發(fā)布《依托能源工程推進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，就燃?xì)廨啓C(jī)國產(chǎn)化提出具體要求。 根據(jù)《意見》，至 2020 年，我國將基本形成完整的重型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)體系。天然氣分布式能源即以天然氣為燃料、通過冷、熱、電三聯(lián)產(chǎn)實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，其綜合能源利用效率達(dá)到 70%以上，與常規(guī)燃煤電站相比二氧化碳排放減少 30%以上，占地面積與耗水量減少 60%以上。截止至 2016 年末，我國天然氣發(fā)電裝機(jī)規(guī)模 7,008 萬千瓦，《規(guī)劃》要求，至2020 年天然氣發(fā)電裝機(jī)規(guī)模上升至 1.1 億千瓦以上，占發(fā)電總裝機(jī)比例超過 5%。分布式發(fā)電方面，截止至2015年年底，我國天然氣分布式能源項(xiàng)目（單機(jī)規(guī)模 50MW 以下，總裝機(jī)容量200MW以下）共計(jì) 288 個(gè)，總裝機(jī)容量超過 1,112 萬千瓦。 2016 年至 2017 年前 7 月，我國新獲批、簽約天然氣分布式能源項(xiàng)目 68 個(gè)，裝機(jī)規(guī)模合計(jì)約 377 萬千瓦。預(yù)計(jì)至2020 年，天然氣分布式能源裝機(jī)規(guī)模將攀升至 4,000 萬千瓦以上。

我國燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)規(guī)模（萬千瓦） 

資料來源：公開資料整理

我國天然氣分布式能源裝機(jī)規(guī)模（萬千瓦）

資料來源：公開資料整理

    3、預(yù)計(jì)“十三五”期間燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置投資逾千億元

    2014 年全球燃?xì)廨啓C(jī)市場規(guī)模約為 159 億美元，預(yù)計(jì)至 2020 年，全球市場將增長至 197 億美元，其中，維修、維保市場約 80億美元（燃燒室維修、維保約 20 億美元）。國際能源署的測算認(rèn)為， 2014 年~2024年全球燃?xì)廨啓C(jī)制造總產(chǎn)值約為 3,417 億美元。燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)于渦輪葉片的需求包括新增與更新兩部分。 新增需求方面， 一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)渦輪工作葉片共分為 3 級(jí)，每級(jí)擁有渦輪工作葉片數(shù)量約 92 片，合計(jì) 276 片。導(dǎo)向葉片同樣分為 3 級(jí)，合計(jì) 108 片。以重型燃?xì)廨啓C(jī)的Ⅰ級(jí)渦輪為例，海外供應(yīng)商渦輪工作葉片的單片成本（單晶）約為 40 萬元，售價(jià)達(dá)到 100 萬元/片左右。如果該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化，預(yù)計(jì)單片葉片制造成本下降至 10 萬元左右。 更新需求方面，一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)中，各級(jí)葉片的平均使用時(shí)間為 1.5 萬小時(shí)~2.4 萬小時(shí)，一般情況下正常使用 2 年后進(jìn)入替換周期。 根據(jù)運(yùn)行時(shí)間的不同，燃?xì)廨啓C(jī)的維修可大致分為小修、中修與大修。其中，小修針對(duì)燃燒室；中修主要針對(duì)熱端部件，包括燃燒室、渦輪部分等；大修針對(duì)整機(jī)進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)。 平均來說，一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)每年需要的渦輪工作葉片備件約 110 片、導(dǎo)向葉片備件約 60 片。通常情況下，每千瓦燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置3的投資額約為 3,000 元?；凇短烊粴獍l(fā)展“十三五”規(guī)劃》，至 2020 年我國燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到 1.1 億千瓦，較 2015年年末的 6,603 萬千瓦增長 4,397 萬千瓦。 根據(jù)測算， “十三五”期間我國燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置投資總額或?qū)⑦_(dá)到 1,319.1 億元， 對(duì)應(yīng)高溫合金市場需求 162 億元。