航空航天合金材料:呈現(xiàn)“高、精、專(zhuān)、特、新”五大特征。
行業(yè)背景
2013年11月召開(kāi)的“十八屆三中全會(huì)”明確提出了國(guó)防和軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)“三步走”戰(zhàn)略,加緊完成機(jī)械化和信息化建設(shè)的雙重歷史任務(wù),因此建立完備的信息系統(tǒng)作戰(zhàn)體系是軍隊(duì)體制改革部分的重點(diǎn)。
2015年12月31日,陸軍領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)、火箭軍、戰(zhàn)略支援部隊(duì)成立大會(huì)在八一大樓舉行,本次軍改的大輪廓如期而至。
陸軍領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)的建立將徹底擺脫“大陸軍主義”的軍事領(lǐng)導(dǎo)架構(gòu)和指導(dǎo)思想,空軍和海軍的建設(shè)步入大發(fā)展時(shí)代,第二炮兵更名為火箭軍,標(biāo)志著第二炮兵將以嶄新的姿態(tài)和形式正式從幕后走向前臺(tái),戰(zhàn)略威懾和核常兼?zhèn)淞α康慕ㄔO(shè)步入新的歷史階段。
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第一步:至2010年,打下軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ);軍隊(duì)信息化建設(shè)進(jìn)行初步摸索;
第二步:至2020年,基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化;信息化建設(shè)取得重大進(jìn)展;
第三步:至2050年,基本實(shí)現(xiàn)軍隊(duì)國(guó)防現(xiàn)代化。
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目前,我國(guó)的軍隊(duì)整體建設(shè)處于第二階段,從本階段開(kāi)始,著力打造空、海軍事力量成為軍隊(duì)建設(shè)的重要方向:
經(jīng)過(guò)幾十年的投入,我軍裝備建設(shè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,大平臺(tái)補(bǔ)齊戰(zhàn)略已經(jīng)基本完成,陸海空軍及火箭軍的各類(lèi)主戰(zhàn)武器已經(jīng)接近美軍。核心主戰(zhàn)平臺(tái)對(duì)比表如下:
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?盡管我軍裝備建設(shè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,但空軍實(shí)力相比美國(guó)、俄羅斯等軍事強(qiáng)國(guó)差距仍然巨大。美軍戰(zhàn)斗機(jī)、俄羅斯戰(zhàn)斗機(jī)數(shù)量均多于我軍,運(yùn)輸機(jī)數(shù)量對(duì)比更加懸殊。因此,我軍軍機(jī)研發(fā)與批量制造成為必然趨勢(shì)。世界主要國(guó)家軍機(jī)對(duì)如下圖:
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我軍軍機(jī)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,不僅數(shù)量較少,且裝備先進(jìn)性方面亦存在不足:目前軍機(jī)總體以二代戰(zhàn)機(jī)為主,三代戰(zhàn)機(jī)逐步列裝,四代戰(zhàn)機(jī)在研,整體落后美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家一代的水平,與我國(guó)的大國(guó)地位嚴(yán)重不符。近幾年國(guó)家逐漸加大投入,四代機(jī)、大型運(yùn)輸機(jī)等紛紛涌現(xiàn),預(yù)期未來(lái)10年軍機(jī)市場(chǎng)空間巨大。
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行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展
以軍機(jī)為代表的航空航天飛行器已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家科技水平、綜合國(guó)力及軍事實(shí)力的重要標(biāo)志之一。隨著航空科技的迅速發(fā)展,面臨不斷提高的國(guó)防建設(shè)要求,飛機(jī)必須滿(mǎn)足高速、高空、長(zhǎng)航時(shí)、遠(yuǎn)航程的新一代飛機(jī)的需求,飛機(jī)的結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜,精度要求愈加提高。
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航空航天高端零部件具有單機(jī)使用量大、種類(lèi)多、綜合要求高等特點(diǎn),目前已發(fā)展成一個(gè)龐大的產(chǎn)品體系,為了滿(mǎn)足飛機(jī)更高性能要求,未來(lái)的航空高端零部件主要有以下發(fā)展趨勢(shì):
(1)在目前高端零部件及緊固系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,完善、提高其性能和功能;
(2)進(jìn)一步減重,采用可控制成本的更高強(qiáng)材料,如超級(jí)高強(qiáng)合金材料,可使高端零部件體積重量進(jìn)一步降低;
(3)開(kāi)發(fā)具有環(huán)境感應(yīng)能力的智能化高端零部件,以實(shí)現(xiàn)便利的遙控式裝配和拆卸,同時(shí)及時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種與緊固相關(guān)狀態(tài)的察覺(jué)等。
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為了提高高端零部件的可靠性,國(guó)外高性能高端零部件研制采用大量新材料、新結(jié)構(gòu),對(duì)制造工藝的要求也進(jìn)一步提高。為此,相繼研發(fā)了一系列高性能飛機(jī)關(guān)鍵制造技術(shù),并呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì):
(1)面向零件的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)線;
(2)輕量化、整體化結(jié)構(gòu)件制造技術(shù);
(3)新型結(jié)構(gòu)件精密制坯技術(shù);
(4)信息技術(shù)與制造技術(shù)相結(jié)合。
以鈦合金、鎂合金、鋁合金為代表的航空航天合金與不銹鋼性能對(duì)比,如下圖:
高端鈦合金因其優(yōu)異的性能和可控的成本,成為航空航天合金材料的代表:
部分世界先進(jìn)機(jī)型,鈦合金部件占比,如下表:
軍機(jī)F-22的鈦合金部件占比超過(guò)40%,遠(yuǎn)高于F-15(對(duì)應(yīng)中國(guó)J-20四代機(jī)),我軍未來(lái)在軍機(jī)上進(jìn)一步提高鈦合金的使用比例系技術(shù)進(jìn)步必經(jīng)途徑。
以運(yùn)-20大型運(yùn)輸機(jī)為例,機(jī)身重約220噸,機(jī)體高端零部件主要以鈦合金、鋁合金、鈦鈮合金和特種專(zhuān)用鋼為主的高端零部件為主,其次是非金屬?gòu)?fù)合材料高端零部件。
特別的,2016年8月28日,中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)公司(中航發(fā))成立大會(huì)在京舉行,這標(biāo)志著集團(tuán)組建工作基本完成。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)工程整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜程度巨大、精細(xì)化要求十分嚴(yán)格。涉及氣動(dòng)熱力學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、控制理論等眾多領(lǐng)域,需要在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和高載荷的嚴(yán)酷條件下工作,并滿(mǎn)足推重比高、重量輕、可靠性高、安全性好、壽命長(zhǎng)、油耗低、噪聲小等眾多十分苛刻而又互相矛盾的要求。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)今世界上最復(fù)雜的系統(tǒng)工程,研發(fā)周期長(zhǎng),全新研制一型跨代航空發(fā)動(dòng)機(jī),一般需要二十年左右,比全新研制同一代飛機(jī)時(shí)間長(zhǎng)一倍。之所以需要如此漫長(zhǎng)周期和大量資金的投入,是因?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)不僅依賴(lài)設(shè)計(jì)和制造,更加依賴(lài)試驗(yàn)和試飛。即使是技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家,其當(dāng)前技術(shù)水平亦能完全通過(guò)設(shè)計(jì)分析預(yù)測(cè)結(jié)果。只有經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)-制造-試驗(yàn)-修改設(shè)計(jì)-再制造-再試驗(yàn)的反復(fù)摸索和迭代,才可能完全達(dá)到技術(shù)指標(biāo)的要求。
此外,無(wú)論軍機(jī)還是要求更為嚴(yán)苛的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī),成為軍用航空材料合格供應(yīng)商需要通過(guò)長(zhǎng)期而嚴(yán)格的資質(zhì)認(rèn)證,軍用航空材料的開(kāi)發(fā)都是通過(guò)參與軍工配套項(xiàng)目的形式進(jìn)行的,通常情況下:預(yù)研階段需要2-3年時(shí)間(即選型選材),正式項(xiàng)目研制階段需要3-4年時(shí)間(項(xiàng)目評(píng)定,上圖評(píng)審,材料評(píng)審,裝機(jī)評(píng)審,首飛驗(yàn)證),從開(kāi)始預(yù)研到成為合格供應(yīng)商總共需要5-7年時(shí)間;同時(shí)需要投入大量的人力、物力和資金,而一旦通過(guò)評(píng)審,雙方就會(huì)形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作關(guān)系,前期沒(méi)有參與相關(guān)項(xiàng)目的企業(yè)短期內(nèi)很難再取得相關(guān)材料的供應(yīng)資質(zhì)。
?行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
材料及制品處于航空航天合金材料上游核心環(huán)節(jié),上游企業(yè)未來(lái)將業(yè)務(wù)不斷向下游延伸,覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈多個(gè)環(huán)節(jié)可使業(yè)內(nèi)企業(yè)享有更高技術(shù)壁壘,同時(shí)獲取更高的產(chǎn)品毛利。
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行業(yè)政策
(1)國(guó)家工業(yè)與信息化部《軍民融合深度發(fā)展2015年專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案》和國(guó)防科工局《2015年國(guó)防科工局軍民融合專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》發(fā)布,全軍武器裝備采購(gòu)信息網(wǎng)正式上線,軍品市場(chǎng)的大門(mén)已然敞開(kāi),這對(duì)具備裝備承研、承制能力的優(yōu)勢(shì)民營(yíng)企業(yè)是一個(gè)巨大機(jī)遇。
(2)工業(yè)和信息化部《機(jī)械基礎(chǔ)件基礎(chǔ)制造工藝和基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,提出,研究設(shè)立“三基”產(chǎn)業(yè)發(fā)展專(zhuān)項(xiàng),重點(diǎn)支持行業(yè)的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,先進(jìn)工藝推廣應(yīng)用,新產(chǎn)品的試點(diǎn)示范,研發(fā)、檢測(cè)、培訓(xùn)等行業(yè)服務(wù)平臺(tái)建設(shè)等。鼓勵(lì)金融機(jī)構(gòu)設(shè)立“三基”產(chǎn)業(yè)發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)基金。引導(dǎo)地方、企業(yè)和社會(huì)資本加大對(duì)“三基”產(chǎn)業(yè)的資金投入。
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(3)2010年10月11日,工業(yè)和信息化部印發(fā)《機(jī)械基礎(chǔ)零部件產(chǎn)業(yè)振興實(shí)施方案》,著力促進(jìn)在汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電、核電及飛機(jī)制造等方面應(yīng)用高端零部件的自主創(chuàng)新制造,對(duì)生產(chǎn)高強(qiáng)度高端零部件提出了戰(zhàn)略方向指導(dǎo),確立了高強(qiáng)度高端零部件在基礎(chǔ)零部件產(chǎn)業(yè)中的重要地位。
市場(chǎng)容量
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2011-2015年度,中國(guó)軍費(fèi)支出連續(xù)五年保持兩位數(shù)增長(zhǎng);預(yù)計(jì)未來(lái)三年軍費(fèi)支出仍將保持10%的增長(zhǎng)。軍費(fèi)的較快增長(zhǎng)系軍用合金材料行業(yè)增長(zhǎng)的根本保障。
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目前,我軍戰(zhàn)機(jī)正處于更新?lián)Q代的關(guān)鍵時(shí)期,未來(lái)20年現(xiàn)有絕大部分老舊機(jī)型將退役,各類(lèi)軍機(jī)也會(huì)發(fā)生較大幅度的增長(zhǎng)及更新?lián)Q代,預(yù)期市場(chǎng)將在“十三五”期間釋放,預(yù)計(jì)未來(lái)20年中國(guó)各類(lèi)軍機(jī)采購(gòu)需求約2700架,軍機(jī)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到14000億元,鈦合金部件在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件及其他部件中占比約為12%,其中加工費(fèi)用和材料費(fèi)用1:1,對(duì)應(yīng)鈦合金需求約840億元。考慮到未來(lái)軍機(jī)鈦合金使用比例逐步上升,市場(chǎng)容量亦將更為巨大。
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行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)
1、行業(yè)壁壘
軍用航空航天合金材料領(lǐng)域呈現(xiàn)高行業(yè)壁壘的特點(diǎn),在技術(shù)能力、渠道資源、人才與團(tuán)隊(duì)、資質(zhì)與認(rèn)證等方面均對(duì)企業(yè)存在較高要求,共同構(gòu)成該領(lǐng)域的5大壁壘,同時(shí)上述壁壘限制潛在進(jìn)入者涉入該領(lǐng)域,對(duì)業(yè)內(nèi)既有企業(yè)形成保護(hù),使業(yè)內(nèi)普遍享有較高毛利。
2、業(yè)內(nèi)標(biāo)的
業(yè)內(nèi)企業(yè)主要包括:寶鈦股份、西部超導(dǎo)、鋼研高納、超晶科技,具體情況及對(duì)比列表如下:
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業(yè)內(nèi)企業(yè)存在兩種主要計(jì)價(jià)方式:稱(chēng)重計(jì)價(jià)與產(chǎn)品計(jì)價(jià)。兩者相比:
(1)業(yè)內(nèi)銷(xiāo)售合金棒材采取稱(chēng)重計(jì)價(jià)方式,銷(xiāo)售合金制品則采取按件計(jì)價(jià)方式,因此,將棒材加工為制品后銷(xiāo)售,計(jì)價(jià)方式的改變可帶來(lái)產(chǎn)品毛利較大增加,但加工難度及加工成本并未同等上升;
(2)高端合金客戶(hù)定位為軍方客戶(hù),目前極少涉及民用領(lǐng)域,軍用客戶(hù)具有性能敏感,價(jià)格不敏感特點(diǎn),可給予優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商較高利潤(rùn)空間。