(報告出品方/作者:中泰證券,陳鼎如)
1 航空鍛造與鑄造(一)鑄鍛:航空産業鍊中遊關鍵工序
鑄造和鍛造作為 航空制造産業鍊 中的關鍵工序, 位于産業鍊中遊 。主要是将钛合 金、高溫合金和 高強鋼等金屬材 料粗加工成毛坯 件。産品的力學 性能(強度、剛 度、疲勞性能等 )在這一工序中 基本得以固化。
(二)航空鍛造:成品力學性能優異,行業具備顯著的規模效應
鍛造是在加壓設備及工(模)具的作用下,使坯料或鑄錠産生局 部或全部的塑性變形,以獲得一定幾何尺寸、形狀的零件(或毛 坯)并改善其組織和性能的加工方法。金屬材料經過鍛造加工後 ,形狀、尺寸穩定性好,組織均勻,纖維組織合理,具有較高的 綜合力學性能。
鍛造行業上遊主要為各類金屬材料冶煉企業,如碳鋼、不鏽鋼、 合金鋼、高溫合金、钛合金、鋁合金等,上遊原材料的供應能力 和技術水平直接影響鍛造行業的發展水平。鍛造産品定價一般采 用“原材料成本 加工費”的定價模式。 鍛造行業具有顯著的規模效應,業務規模擴張帶來原材料成本占 比提升,攤薄其餘成本。
(三)熔模鑄造廣泛應用于航空制造領域
鑄造是将液體金屬澆鑄到與零件形狀相适應的鑄造空腔中,待其冷卻凝固後,獲得具有 一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法。鑄造按造型方法不同,分為砂型鑄造 和特種鑄造兩大類。鑄造工藝有不受零件尺寸限制、适宜加工複雜零件、後續切削加工 量少、成本低和工藝靈活等優點。
熔模鑄造鑄件有高的尺寸精度和表面光潔度,是航空發動機和燃氣輪機葉片制造常用的 精鑄工藝。熔模鑄造指用易熔材料制成的模樣,在模樣表面包覆若幹層耐火塗料制成型 殼,再将模樣熔化排出型殼,從而獲得無分型面的鑄型,經高溫焙燒後即可填砂澆注的 鑄造方法,是一種最常用的精密鑄造工藝。工藝過程分為蠟模制造、型殼制造、焙燒澆 注三個階段。熔模鑄造是一種原料利用率高的近淨成形技術,适合難加工類零件和複雜 薄壁件的精密成形,是航空航天、先進制造等領域高附加值精密部件的重要生産技術。(報告來源:未來智庫)
(四)高端鑄鍛的前沿技術
航空鑄鍛是典型的高附加值金屬加工工藝。鍛鑄造,特别是難變形金屬大型鍛件及耐高溫複雜精密鑄件的生産難度大且專用化和定制化屬性 突出。近年來,随着産業升級和鍛鑄技術的提高,我國開始從“鍛鑄大國”向“鍛鑄強國”邁進。
業務的轉型升級、專業化整合、産業鍊延伸是鍛鑄産業的發展趨勢,參考海外經驗,我國鍛鑄産業高端轉型的契機在于精密鑄造、大型鍛造 和高性能材料的使用,而這些升級方向的核心應用場景又以航空航天市場為主,因此以航空及兩機為主的高附加值領域将是我國鍛鑄業高端 轉型的重要突破口。主機廠對零部件“近淨成型”和“一站式解決”要求的提高,對鑄鍛企業的技術能力和配套層級提出了更高的要求。
2 航空行業發展與鑄鍛市場需求(一)需求端
國防投入有望持續增長
當前我國國防投入占GDP的比例較 小,與部分發達國家的差距較為 明顯,在實現百年強軍夢的前提 下,我國國防投入有望迎來高速 增長。假設到2030年每年我國GDP 增速為4%,若到2030年我國國防 開支占GDP的比重達到國際平均的 2.5%,則未來我國十年國防開支 複合增速達10.41%。從我國國防開支的結構來看,裝 備費和訓練維持費占比有望持續 提升,用于列裝先進軍事裝備以 及提升實戰化演練水平。
我國先進航空武器裝備數量少
國防實力與軍事實力不匹配。2020年11月26日國防部例行記者會上 就“如何确保2027年實現建軍百年奮鬥目标”的問題,國防部新聞 發言人任國強答道“我國經濟實力、科技實力、綜合國力在“十三 五”時期躍上了新的台階,已成為世界第二大經濟體,但國防實力 與之相比還不匹配,與我國國際地位和安全戰略需求還不相适應。 這就需要同國家現代化發展相協調,充分利用全社會優質資源,加 快國防和軍隊現代化,确保強軍征程行穩緻遠。”2020年,我國 GDP為14.72萬億美元,約為第一大經濟體美國的70.30%。
截至2020年底我國空軍軍用飛機數 量位居世界第三位,僅次于美國和俄羅斯。但是美國軍用飛機總數 是我國的4.1倍,從戰鬥機總量來看我國也僅為美國的60%。我國空 軍軍用飛機與美國等發達國家比起來起步晚、底子薄、代際差異大 ,運輸機、轟炸機、直升機等短闆明顯。從代際結構來看,我國四 代機隻有19架,對比美國的近500架四代機機隊規模,仍有很大的 提升空間。
(二)供給端:先進航空裝備成熟度大幅提升
近年來,以殲-20為代表的“20系列”國産先進軍機陸續亮相,标志着我國空中軍事力量日漸成熟。航空發動機方面,2002年,渦噴-14被國 家軍工産品定型委員會正式批準設計定型,我國正式成為全球第五個擁有獨立研制航空發動機能力的國家,主要搭載于殲-7、殲-8等二代戰 鬥機上。2006年,中國推重比8的太行渦扇10發動機正式定型,目前已經批量列裝于殲-11B、殲-11、殲-15、殲-16等三代戰機。進入21世紀 以來,中國航空發動機發展已經進入快車道,一系列新型發動機項目正在進入關鍵攻關階段。第三代航空發動機技術趨于成熟,我國先進航 空武器裝備供給側迎來重大改善,全面國産化為我國先進軍機大幅放量奠定了堅實基礎。
(三)軍用市場
軍機放量帶來萬億級市場
立足軍用航空提升配套能力,布局民用航空打開 行業長期成長空間。這一輪航空鑄鍛行業的高增 長主要是受益于我國先進軍機的大幅放量,長期 來看,我國的航空鍛造企業已逐步具備與國際巨 頭在技術和市場上競争的實力,一方面将顯著受 益于國内民航飛機的列裝,另一方面将受益于競 争力增強帶來的國際航空轉包業務的份額提升。
關鍵假設:以2030年實現我國國防實力與現階段 經濟實力相匹配的目标,我們首先保守假設美軍 除四代機之外其餘機型保有量不變,四代機每年 按照FY2022财年85架的采購規模持續列裝(10年 新增850架,遠小于《World Air Force 2021》中 F35系列戰機2071的計劃采購總數)。再保守假設 到2030年我國各類飛機總量達到美軍的80%。
軍機市場:未來十年中國新增三代機、四代機分 别為1090架和1055架左右,各類直升機3550架, 大型運輸機490架,特種飛機1000架左右,合計價 值量在2.62萬億。
軍用航發市場:按軍用飛機發動機價值占比25%, 軍用飛機125%的備發率估算,未來十年我國軍用 發動機的前裝市場合計為8201.41億元。
需求大幅釋放,行業基本面持續改善
主機廠合同負債大增,下遊需求大幅釋放。2021年上半年部分主機廠(中航沈飛、航發動力和洪都航空)合同負債大幅增長,表明有大額合 同訂單落地。截止2021年三季度末,中航沈飛合同負債環比減少了17.49%,航發動力環比減少了7.51%,洪都航空環比減少了6.31%。與此同 時,相關主機廠存貨并沒有大幅增長,表明主機廠産品交付較為順利。主機廠合同負債表明下遊需求正大幅釋放,産品順利交付有力地保證 行業景氣度的順暢傳導。
行業現金流改善明顯,企業經營狀況大幅改善。目前主要企業特别是中下遊企業現金流改善明顯,未來整個行業現金流狀況有望随着産品不 斷交付而大幅改善。2021年上半年,下遊主機廠的業績先行指标開始顯現,2021年6月9日,航發動力公告開展117億元的現金管理,2021一 季報則隻有44.38億元的貨币資金。另外,各大航空主機廠紛紛上調與各自集團财務公司的存款限額,其中航發動力将存款限額從40億調整 至100億;中航沈飛預計2021年的存款額将達到500億元,是2020年的5倍左右;中航西飛将存款限額從80億調整至140億;中直股份将存款限 額從38億元調整至60億元。表明下遊主機廠現金流改善明顯,這将極大地提升産業鍊企業的經營質量。(報告來源:未來智庫)
(四)民用市場:民機和民用航發市場空間廣闊
民航和通飛市場:根據中航工業集團發布的民用飛機和通用飛 機市場預測,預計2021-2040 年間,中國需要補充民用客機 7646 架,其中寬體客機1561架,窄體客機5276架,支線客機 809架。預計總價值量為64702億元。預計到2040年,我國通用 飛機市場固定翼飛機機隊占比将增長至74.3%。預計新增通用飛 機的價值量為17785億元。
民用航發市場:若按發動機價值占比20%和備發率110%估算,我 國2021-2040 年的新增發動機市場需求達到14234.6億元。通用 航空發動機市場需求達到3912.6億元。
(五)國際轉包市場每年約150億元左右
航空“轉包”生産是全球航空飛機及發動機制造商普遍采用的一種基于“主制造商-供應商”的供應鍊合作模式。按照國際航空發展規律,航 空飛機及發動機産品的輸出方(如波音、GE等)至少得向輸入市場轉包生産不低于20%的零部件轉包生産份額,即“補償貿易額度”。近年來, 國際與國内航空轉包市場不斷發展,2019年,國際航空轉包市場規模達235億美元,國内民用航空零部件轉包市場規模達19億美元(以人民币 彙率1:6.46計算),占比達8%以上。
據前瞻産業研究院統計,2020年受疫情影響,空客公司的飛機交付數量由2019年的863架減少到566架,同 比下降34%;而波音年總交付量僅為157架,進一步大幅下降58%,創下了自1977年以來年度交付量的最低紀錄。訂單層面,2020年波音新增訂 單184架,取消訂單655架,淨訂單為-471架,同比下降295%;2020年空客新增訂單383架,取消115架,淨訂單268架,同比下降65%。這也同 樣使得航空零部件轉包受到影響。據前瞻産業研究院測算,到2026年,我國民航零部件轉包市場規模将達到167億元。
3 航空鑄鍛行業主要企業分析(一)國際鑄鍛巨頭PCC的成長啟示
PCC(精密鑄件公司)是全球化的航空材料及零部件供應商。公司産品主要 應用于航空和電力,主要有三大業務闆塊:航空精鑄業務(包括燃機葉片) 、鍛造業務(包括合金材料業務)、航空結構件業務(包括緊固件業務)。
内生外延,業務快速擴張。PCC由鑄造業務起家,潛心鑽研大型零件精鑄技 術,高端鑄造産品進入主流航發配套。上市後借助資本市場,不斷通過并購 和内部整合沿産業鍊縱向延伸,布局了鍛件、高端材料、零部件加工和标準 件制造等業務,公司發展迅速。
PCC的成長啟示:借鑒國際航空鑄鍛巨頭PCC的成長,國内航空鑄鍛企業可立 足現有業務,沿産業鍊縱向延伸,從工序外協廠商逐步成長為航空零部件成 品制造商。從技術能力和配套層級上形成競争壁壘。
(二)航空鍛造企業着眼于提升配套層級和增強配套能力
鍛造行業具有較強的規模經濟屬性。近年來航空鍛造市場發展迅速,相關企業營收增速較快,受益于規模經濟它們的利潤率水平也得到 逐步提升。
橫向拓展 縱向延伸,行業企業配套能力和層級逐步提升。國内航空鍛造企業通過産業鍊縱向延伸(如機加工等)或橫向拓展提升鍛造能 力(大型鍛件、等溫鍛造等)不斷提升自身核心競争力,使得相關企業在産業鍊中的配套能力和配套層級均得到大幅提升。
(三)航空鑄造企業着眼于掌握核心技術
航空鑄造企業技術壁壘極高:航空鑄造在原材料冶煉、型殼制造以及澆注工藝控制等方面技術要求極高,相關企業需針對熔模鑄造關鍵技術 進行攻關突破形成核心競争力,在産業鍊中占據一定的市場份額和産業地位。
産業鍊縱向延伸,突破高溫母合金冶煉能力:目前航空鑄造企業主要是從事钛合金、高溫合金鑄造,大多以高端的高溫合金渦輪盤、葉片等 為主。而高溫合金的鑄造企業大多都自身也都具備高溫合金母合金熔煉的能力,或者向産業鍊上遊延伸突破鑄造高溫母合金的冶煉技術,進 一步鞏固核心技術壁壘。
(四)航空鍛造企業分析
中航重機
公司是國内航空鍛造的龍頭企業,利潤率水平提升空間大。公司旗下鍛造業務布局為:貴州安大(航空發動機環形鍛件)、陝西宏遠( 大型飛機模鍛件和航空發動機盤件)、江西景航(中小型模鍛件、自由鍛件)、中航卓越(大中型民用環形及軸類鍛件)。參股公司貴 州安吉精鑄是中航工業集團的熔模精密鑄造專業化工廠,鑄件覆蓋全品類航空鑄造合金。剝離掉低效資産後,公司持續聚焦航空鍛造主 業,規模效應凸顯,對比同類企業,公司毛利率、淨利潤率仍有大幅提升的空間。
産能加速提升,擴充大型模鍛件生産能力。2018年,公司定增13.27億,其中10.20億用于宏遠新增精密化、大型化模鍛件以及難變形材 料、超塑性成形等溫鍛件的生産能力(建設期3.5年,達産期3年)。4.45億用于安大新建一條中型環件生産線及智能管控平台(建設期3 年,達産期3年) 。2021年,公司定增19.1億,其中8.05億用于宏遠提升大型航空精密模鍛件的生産能力(建設期36個月)。6.40億元 用于安大無錫分公司提升高端等溫模鍛件的生産能力(建設期36個月)。公司正處于新産能不斷建設投産的過程中,受益于先進軍機大 幅放量,公司業務有望持續高速增長。
應流股份
航空鑄造核心供應商,産品進入國際龍頭企業供應鍊體系。是我國工程機械、核電、油氣和航空領域鑄件的核心供應商,2020年業務營 收占比分别為11.06%、15.54%、31.73%、17.5%。公司自2014年上市後,在兩機葉片領域持續投入研發,目前公司擁有高溫合金葉片精密 鑄造核心制造技術,在定向單晶葉片生産能力上位居全球前列,公司充分受益于國内航空業的高速發展。(報告來源:未來智庫)
深耕航空鑄造技術,積極擴充産能。2019年,公司定增募資6.16億元。主要用于高溫合金葉片精密鑄造項目,建成後将形成年産20萬件 高溫合金葉片,主要應用于航空發動機和燃氣輪機領域,産品包括等軸晶葉片、定向單晶葉片、钛鋁葉片等等。(建設期2年)
國産三代核電技術得到驗證,核電業務預計迎來業績拐點。公司産品主要用于核電站建造階段以及後期乏燃料儲存、運輸、後處理等領 域,産品位于核電設備産業鍊核心環節。公司核電業務将充分受益于新一波核電建設浪潮,核電業務預計迎來向上拐點。
報告節選:
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精選報告來源:【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站
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