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航空发动机行业深度研究:莱特定律定乾坤全谱系扩量增效

发布时间:2022-08-25 来源:hth华体会最新网站 作者:hth华体会下载   |  点击率: 1

  

  航空发动机承研承制位列工业制造难度尖端 我国仍处于对标先进国家持续产业迭代进程

  航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械,其作为动力装置可直接影响飞行器的性能以及可靠性, 其基本原理是通过压缩更多的空气供更多的燃料燃烧发动机主要由进气扇、压气机、燃烧室、涡轮、机 体等部分构成发动机通过进气、压缩、燃烧、喷出产生动力;航空发动机中的核心部件为核心机,其是 完成空气压缩及燃烧的过程从而产生动力的重中之重。 航空发动机的产品分类较多,且具有一定军民通用的属性。目前主流的航空发动机可分为涡轮喷气发动 机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机等,均具有军民通用的属性。

  航空发动机行业的产业壁垒较强:发动机的设计要求较高的使用效能以及极低的故障率,且其工作过程 极为复杂,因而整体研发生产的工艺要求较高,是一种典型的技术密集型产品,整体产业壁垒极强:研发周期长:航空发动机的研发周期包括基础预研、工程验证机研制和改进改型等多个阶段,一般 比飞机研制长5年以上。据两机动力控制报道,国外二代战机研制周期为5-7年,发动机为7-8年;三 代战机研制周期为6-10年,发动机为10-15年;四代战机研制周期为10年,发动机为15-18年。 研发投入大:以世界先进航空发动机为例,研发投入普遍高于十亿美元。军用航发方面,据统计分 析F135、F119和M88涡扇发动机研发费用依次约为67亿美元、25亿美元和18亿美元;民用航发方 面,据统计分析GE90发动机研制经费约为30亿美元。

  推重比正相关于涡轮前温度,用来划分不同发展阶段的发动机的代际指标: 推重比为飞机发动机推力与发动机重力或飞机重力之比;表示飞机发动机或飞机单位重力所产生的 推力; 中美航空发动机综合差距一代半,中美发动机相差较大:涡轮前温度相差200K意味着相差一代,涡 轮前温服全球平均每年提升10K,粗略估算可知中国发动机技术落后美国仍然较大。

  新机列装和换发及后市场牵引景气持续提升 基于核心机衍生的民夯实长期增长空间

  新机牵引:航空发动机高价值主要体现在航空发动机的单体价值量大,在整机价值中占比高 。航空发动机单位重量的价值量远高于其他工业品:根据日本通产省的统计,按照产品单位重量创 造的价值来计算,假设船舶单位重量创造价值为1,那么汽车为9、电视机为50、电子计算机为 300、喷气式飞机为800;而航空发动机单位价值量为1400,是飞机价值量的1.75倍; 航空发动机单价占飞机出厂价比例平均值为23%:根据《航空发动机的发展研究》统计的美国和 欧洲12个型号战斗机成本构成数据,发动机占飞机出厂价格的平均值为23%。 当前我国军机处于持续补短板加速列装的阶段,军机的集中列装同样带来大量发动机配套的需求。

  换发后市场:航空发动机易耗品的属性体现在飞机的全寿命周期内有多次发动机换发需求 。 发动机热端工作温度较高,零部件具有更换需求。在整个发动机的运作过程中,承受温度最高的部分就 是发动机的涡轮和燃烧室,航空发动机热端的恶劣工作环境导致了发动机装载后较大的维修和更换需求; 当前航空发动机工作寿命普遍小于飞机服役期限。据中国科技网报道,经过简单测算,俄制AL-31F发动 机的实际总寿命约为900小时,经过大修延寿后的寿命为300小时。按照战斗机年均约240—300小时的 训练和值班飞行时数来计算,通常每经过4年时间就需要更换全新发动机。如果战斗机的平均寿命可达到 20年之久,则每4年即需要更换一次全新发动机,共需换发5台发动机,军用战机的发动机换发需求较大。

  维修后市场:根据GE的历史复盘民用飞机的MRO(维护、修理和大修)市场远超新机列装市场且持续性更强。 根据GE公司的复盘,在民用航空的全生命周期收入中,后期的零部件维修维护业务的创收将远高于新机市场, 且持续时间超过整体发动机收入周期的一半以上,是支撑民航发动机收入的主要来源。

  航发持续扩张型赛道下结构性产业机会突出 聚焦国产替代和产业变革的非线性扩张能力

  航发产业链细分原材料和零部件的数量极多且均具有一定独占性壁垒,专业化分工的趋势较为明确。航空发动机产 业链上涉及的原材料和零部件种类繁多、工序复杂、专业性强,精度要求高,小批量、多品种、定制化特点明显, 各个零部件的细分技术壁垒均较高,大而广的产业链决定整体航发产业链目前无法由单一企业进行全产业链覆盖, 产业链专业化分工的格局较为明确。

  航发产业链作为一个持续扩张型赛道,细分的结构性产业机会均较为突出。伴随着我国航空发动机受益“新机牵引、 后市场需求和民空间”的需求驱动,未来整体产业链的持续性扩张机会较为明确。而梳理当前我国航空发动机 产业链的产业格局可知,当前的竞争格局较为清晰,在持续扩张的赛道下各大供应商均有望享受持续释放的红利。

  所谓一代材料一代装备,航空发动机的叠加伴随着相应技术的持续发展,其中原材料和相应的工艺是重中之重。复 盘美国的每一代发动机的先进原材料工艺和技术特点可知,每个年代先进发动机的迭代都伴随着原材料和工艺技术 的持续衍进,因此我们认为在发动机当前这个扩张型的赛道中其国产化替代和供应链变革的趋势具备较好投资机会。

  莱特定律表明新机交付毛利率筑底后可回升 维修和民用市场高附加值确保后续盈利补偿

  动态规模效应又称莱特定律,起源于飞机成本制造的研究。20世纪20年代西奥多-莱特在研究飞机生产时发现,飞机 制造数量每累计增加一倍,制造成本就会实现固定百分比的持续下降。莱特定律学习曲线带来的成本下降主要基于:人工熟练度的提升、生产工序的优化和原材料的节约。 莱特定律提供了一个可量化的框架,用来预测可变成本下降与累积生产量的关系。莱特定律通过一个简单的函数以及 获取的早期生产成本数据,即可预测未来生产量提升下的成本下降趋势。

  复盘特斯拉的交付历史,在单型号(Model 3)放量初期,单车成本显著高于平均售价,导致毛利率为负,前三季度 即使大幅度提价也无法使毛利率转正。当产能逐渐爬坡后,单车成本快速下降,毛利率迎来转正拐点。中后期即使持 续降价,毛利率依然稳步增长。

  航空发动机的产业链专业化分工程度和供应商的角色与整体军机制造的产业链较为相似。航空发动机产业链复杂冗长, 原材料端主要为高温合金类的供应商,中间加工环节有专业化环形锻件厂,动控系统有专业的集成化供应商航发控制, 以及下游的主机厂航发动力,因此我们认为航发产业链的制造可类比于军机主机厂的制造规律,因此我们认为莱特定 律也可充分应用于航空发动机的制造过程中。

  根据GE报告可知,单一型号的交付早期其毛利率较低,一般为15%-20%,当步入新机批量交付的阶段,毛利率 将显著提升至30%-35%,且持续周期长达20年以上,而当存量新机交付到一定阶段后,换发及维修的后市场的 规模逐步提升,毛利率将显著高于新机的30%-35%达到40%的水平。

  航发终端主机厂龙头航发动力产业拐点已至 核心资产从战略价值迈入商业价值大势所趋

  航发动力是几乎囊括我国全谱系航空发动机的主机厂,资产稀缺性较强。公司是国内大型航空发动机制造基地企业, 国内唯一的生产制造涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、活塞全种类军用航空发动机的企业,具备涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、 活塞全种类航空发动机生产制造能力,是三代主战机型发动机的国内唯一供应商。

  下属四大主机厂总装专业化分工,零部件协同互补共筑国产发动机研制供应平台。公司母公司为西航公司,下属主要 子公司为沈阳黎明公司、株洲南方公司和贵阳黎阳动力三大公司,这四家主要子公司具备专业化分工的发动机总装能 力以及相互协同的零部件制造供应能力,共同研制我国的全谱系军用航空发动机。

  西航公司是我国大中型军民用航空发动机研制生产重要基地,承担了多个国家重点型号研制任务,与英国罗罗公 司、美国普惠公司等多家国际著名航空发动机制造企业建立了长期稳固的战略合作关系。

  大涵道比涡扇发动机即涵道比4以上的涡扇发动机,具有良好的军民两用性。大涵道比涡扇发动机具有推力大、 耗油率低、噪声小、寿命长等特点,被广泛用于大型军民用运输机以及加油机、预警机上。

  分子公司来看,黎明厂2021年实现营 业收入186.35亿元,西航厂2021年实 现营收90.14亿元,南方厂2021年实 现营收80.31亿元,黎阳厂2021年实 现营收30.20亿元。我们分析预测,黎 阳和西航方向的子公司开始有新机型 批产放量,牵引营业收入实现跨越式 增长,但新品成本较高导致利润额骤 降且利润率较低;而黎明方向仍然是 当前公司主力产品的交付来源,持续 实现文件的营收增长,但2021年的营 收增速低于2020年,或为部分机型的 批产交付不顺利的体现。

  (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)