核心观点
　　设备、工艺与材料先进性要求，航空锻造是锻造领域技术制高点。锻造作为航空制造中游关键环节，大型、精密、一体化发展，支撑飞机与发动机性能提升。材料端，航空锻造对铝合金、高强度钢、钛合金和高温合金难变形材料进行塑性加工，以实现良好机械性能；工艺端，整体锻造成形、等温精密锻造、精密辗轧技术发展，提高锻件精度、性能与材料利用率。设备作为锻造技术与工艺实现的核心，大型模锻压机是世界范围内的稀缺资源，“大国重器”助力航空制造业发展。
　　军机与发动机各百亿级市场需求，专业化发展形成稳定配套格局。我们测算未来十年国内军机锻件年需求超130亿，军用发动机锻件年需求近百亿，商用航空市场国产大飞机、国产商发空间广阔，外贸转包市场疫情后恢复，需求端高增长持续。供给端格局稳定，中航重机下属宏远、安大、景航公司作为航空工业体系内企业，产品与客户覆盖全面；以三角防务、航宇科技、派克新材为代表的民企，通过细分领域的专注发展和技术积累，参与型号研制配套。扩产发展下具备规模化基础，航空锻造企业进入业绩释放期；同时紧跟行业趋势与客户需求，积极布局产品升级与产业链延伸。
　　装备批产释放规模效应，产线与技术升级优化推动行业降本增效。锻造设备是锻造企业核心资产，大型设备造价高昂、投产后折旧费用高；核心锻造设备产能弹性大，通过增加辅助设备具备挖潜空间。从小批量、多品种生产到件号批产，能够充分发挥设备能力与生产效率，同时摊薄模具成本，带来显著规模效益。锻造工艺参数要求严格，锻造企业通过数控智能产线进行规模化标准生产，不断研发精益技术与工艺水平，可以有效缩短研发周期、提升产品质量、减少原材料损耗，实现降本增效。
　　横纵拓展具备能力与客户基础，对标PCC发展路径打开市场空间。锻造设备与工艺具有通用性和可迁移性，基于客户资源与需求横向拓展品类，可加强系统配套能力。主机厂聚焦核心总装，零部件与装配需求外溢趋势下，锻造企业拓展机加与部件装配业务，可提升产品附加值与行业地位，同时有助于产业链降本与供应链安全。借鉴海外航空锻铸造龙头PCC发展路径，并购横向拓展打造航空锻造平台，纵向延伸结构件及原材料业务，规模与盈利显著提高，并为股东带来超额收益；国内优势企业根据自身专业化和规模化发展阶段特征，有望复制PCC路径，打开市场空间。
　　推荐关注
　　1）中航重机：航空锻铸造龙头，飞机与发动机锻造市场均占据主力地位，内生外延提升大型模锻件能力；规模优势下，积极向产业链上、下游延伸，打造一体化供货平台；产品附加值提高叠加内部改革推进，盈利能力不断提升。
　　2）航宇科技：专注航发环锻件领域，境内军品市场受益批产+科研型号需求，境外商用航空市场疫情后需求恢复，在手订单饱满预示高增长；工艺优化与规模效应释放下，盈利水平稳步提升，德阳投产发展再上台阶。
　　3）三角防务：依托400MN液压机形成大型模锻件承制优势，300MN等温锻造液压机形成搭配，满足多品类研制需求；横向拓展中小锻件、发动机盘环件和精锻叶片，纵向拓展精加工、飞机蒙皮和部件组装，打开长期发展空间。
　　4）派克新材：航发环锻件核心供应商之一，型号批产放量带动业绩高增，持续技改投入扩充设备与产能，提升产品覆盖能力；顺应军机与国产大飞机市场精密模锻件需求增长，定增募投拓展模锻业务，有望带来新增长点。
　　风险提示
　　新型号批产进度不及预期的风险，原材料价格大幅波动的风险，扩产及业务拓展进度不及预期的风险。

研究报告全文：2023年02月11日买入维持评级军工行业研究行业深度研究证券研究报告军工组分析师杨晨执业S1130522060001联系人黄怡文yangchengjzqcomcnhuangyiwengjzqcomcn航空锻造稳定格局筑专业化壁垒顺势而为拓产业链深度设备工艺与材料先进性要求航空锻造是锻造领域技术制高点锻造作为航空制造中游关键环节大型精密一体化发展支撑飞机与发动机性能提升材料端航空锻造对铝合金高强度钢钛合金和高温合金难变形材料进行塑性加工以实现良好机械性能工艺端整体锻造成形等温精密锻造精密辗轧技术发展提高锻件精度性能与材料利用率设备作为锻造技术与工艺实现的核心大型模锻压机是世界范围内的稀缺资源大国重器助力航空制造业发展军机与发动机各百亿级市场需求专业化发展形成稳定配套格局我们测算未来十年国内军机锻件年需求超130亿军用发动机锻件年需求近百亿商用航空市场国产大飞机国产商发空间广阔外贸转包市场疫情后恢复需求端高增长持续供给端格局稳定中航重机下属宏远安大景航公司作为航空工业体系内企业产品与客户覆盖全面以三角防务航宇科技派克新材为代表的民企通过细分领域的专注发展和技术积累参与型号研制配套扩产发展下具备规模化基础航空锻造企业进入业绩释放期同时紧跟行业趋势与客户需求积极布局产品升级与产业链延伸装备批产释放规模效应产线与技术升级优化推动行业降本增效锻造设备是锻造企业核心资产大型设备造价高昂投产后折旧费用高核心锻造设备产能弹性大通过增加辅助设备具备挖潜空间从小批量多品种生产到件号批产能够充分发挥设备能力与生产效率同时摊薄模具成本带来显著规模效益锻造工艺参数要求严格锻造企业通过数控智能产线进行规模化标准生产不断研发精益技术与工艺水平可以有效缩短研发周期提升产品质量减少原材料损耗实现降本增效横纵拓展具备能力与客户基础对标PCC发展路径打开市场空间锻造设备与工艺具有通用性和可迁移性基于客户资源与需求横向拓展品类可加强系统配套能力主机厂聚焦核心总装零部件与装配需求外溢趋势下锻造企业拓展机加与部件装配业务可提升产品附加值与行业地位同时有助于产业链降本与供应链安全借鉴海外航空锻铸造龙头PCC发展路径并购横向拓展打造航空锻造平台纵向延伸结构件及原材料业务规模与盈利显著提高并为股东带来超额收益国内优势企业根据自身专业化和规模化发展阶段特征有望复制PCC路径打开市场空间1中航重机航空锻铸造龙头飞机与发动机锻造市场均占据主力地位内生外延提升大型模锻件能力规模优势下积极向产业链上下游延伸打造一体化供货平台产品附加值提高叠加内部改革推进盈利能力不断提升2航宇科技专注航发环锻件领域境内军品市场受益批产科研型号需求境外商用航空市场疫情后需求恢复在手订单饱满预示高增长工艺优化与规模效应释放下盈利水平稳步提升德阳投产发展再上台阶3三角防务依托400MN液压机形成大型模锻件承制优势300MN等温锻造液压机形成搭配满足多品类研制需求横向拓展中小锻件发动机盘环件和精锻叶片纵向拓展精加工飞机蒙皮和部件组装打开长期发展空间4派克新材航发环锻件核心供应商之一型号批产放量带动业绩高增持续技改投入扩充设备与产能提升产品覆盖能力顺应军机与国产大飞机市场精密模锻件需求增长定增募投拓展模锻业务有望带来新增长点新型号批产进度不及预期的风险原材料价格大幅波动的风险扩产及业务拓展进度不及预期的风险敬请参阅最后一页特别声明1行业深度研究内容目录一锻造航空制造中游关键环节51航空锻造是支撑飞机和发动机性能提升的重要基石52机体结构锻件飞机关键承力部件一体化锻造趋势63发动机锻件结构多样分布广泛强调难变形材料应用8二设备为基航空锻造大型精密化发展101锻压设备和工艺共同决定金属材料性能提高幅度102模锻一体化成形依托重型设备等温锻为精密成型重要工艺123环锻精密碾轧工艺提升环锻件质量产线智能化要求较高14三军机与发动机高景气需求稳定格局打造专业化规模化优势151机身与发动机锻造各百亿级市场军转民空间广阔152专业化发展下格局稳定锻造企业进入业绩释放期173募投助力企业扩产规模化阶段战略存在差异19四提升盈利能力批产放量带来规模效应智能化产线提高效率201大型锻造设备价格高昂产能挖潜空间大202先进锻造对模具要求高批产摊薄模具成本213智能化产线布局降低材料与制造端成本22五打开市场空间立足中游品类扩张与业务延伸231设备工艺客户资源禀赋锻造企业具备扩品类基础232主机外溢需求提升价值量动力锻造企业向机加延伸243海外借鉴业务横纵拓展铸就PCC全产业链龙头地位26六投资建议27七风险提示28图表目录图表1航空锻造支撑飞机和航空发动机性能提升5图表2锻造位于航空制造产业链中游5图表3锻造是航空制造的关键环节5图表4锻件在机体结构中的应用6图表5某强击机机身内部布置与主要受力构件6图表6F-22战机机身Ti-6Al-4V隔框6图表7机翼元件示意图7图表8A380飞机整体翼梁铝合金大型模锻件7图表9锻件在起落架上的应用7图表10某新型运输机起落架锻件设计图7图表11锻件在直升机上的应用7图表12锻件在航空发动机上的应用8敬请参阅最后一页特别声明2行业深度研究图表13航空发动机环锻件示意图8图表14用于LEAP发动机的高压涡轮机匣和风扇机匣8图表15钛合金盘锻件用于整体叶盘加工9图表16涡轮盘结构较为复杂9图表17典型航空发动机叶片机构9图表18压气机动叶与静叶叶片9图表19典型航空发动机轴件类型及形状9图表20带封严装置的轴承座9图表21常见金属材料成型工艺及特点10图表22锻件内部金属晶粒更细力学性能更佳10图表23锻件的金属组织流线更完整综合性能更好10图表24锻造是基于材料的设备与工艺的结合锻造设备至关重要11图表25典型锻压设备类型及工作特点11图表26锻造工艺基本类型及特点11图表27模锻工艺流程12图表28开式模锻与闭式模锻对比12图表29F-22战斗机钛合金尾部发动机机架大型锻造部件12图表30万航模锻800MN大型模锻液压机12图表31国内部分3万吨以上模锻压机及加工能力12图表32等温模锻工艺示意图13图表33三角防务300MN等温模锻液压机13图表34多向模锻的复合分模工艺实体图13图表35西南铝业1万吨多向模锻液压机13图表36环锻件生产流程和设备14图表39我国军机数量与美国存在较大差异15图表40我国军机机队结构与美俄存在一定差距15图表41预计未来十年国内军用飞机机体结构锻件市场空间超1300亿元15图表42航空发动机研发与维修支出可观15图表43航空发动机寿命短于机体寿命15图表44预计未来十年国内军用航空发动机锻件市场空间超900亿元16图表45国产民用大飞机C919发展历程16图表46国产商用发动机渐成谱系16图表47国际航空发动机四大主机厂多种部件转包生产16图表48国内主要从事航空锻造的企业17图表49主要公司归母净利润增速17图表50主要公司净利率17图表51主要公司可比业务收入亿元18图表52主要公司可比业务收入增速18图表53主要公司可比业务毛利率18图表54主要公司可比业务成本构成18图表55主要公司研发费用亿元18敬请参阅最后一页特别声明3行业深度研究图表56主要公司研发费用率18图表57航空锻造主要企业募投项目情况19图表58大型锻造设备造价较高20图表59锻造企业产能弹性大20图表60加热金属材料是锻造流程中耗时最长的环节20图表61原材料与模具成本占模锻件制造成本的80以上21图表62利用铸坯制造模具可有效提升模具寿命21图表63大型模锻件的模具形状较为复杂21图表64国内外典型等温锻造用高温合金成分21图表65大型锻件生产过程较长影响因素多难以全部同时准确控制22图表66多级闭环的智能管控系统架构图22图表67精密辗环机生产过程的数字化控制操作系统22图表68PCC公司借助并购横向拓展锻造业务产品品类23图表69派克新材与三角防务相似技术23图表70主机厂合作认证周期长23图表71航空机体部件加工工艺流程24图表72航空发动机零件加工工艺流程以涡轮盘为例24图表73制造费用为爱乐达主要成本24图表74制造费用为航亚科技零部件加工主要成本24图表75波音公司供应链示意图25图表76国内主机厂推行小核心大协作改革规划25图表77机加工企业毛利率高于锻造企业25图表78锻造企业进行机加业务拓展可显著提升盈利能力25图表79PCC业务覆盖全面26图表80PCC发展经历三个阶段新世纪来聚焦航空锻造业务带来规模增长26图表81产业链延伸对毛利率改善显著27图表82业务拓展下PCC股东回报率远超市场指数27图表83不同企业获得成本优势的途径不同27图表84行业景气基础上的业务拓展是PCC成功的关键27敬请参阅最后一页特别声明4行业深度研究1航空锻造是支撑飞机和发动机性能提升的重要基石航空锻造属于高端制造业支撑飞机和航空发动机升级迭代锻造是金属材料工艺和设备的结合航空锻造在这三方面要求均显著高于普通锻件航空锻造位于锻造行业制高点从材料端来看航空锻件一般选择高比强度比刚度的材料钛合金高温合金等难变形材料应用广泛从工艺端来看航空锻件与普通机械制造工业用锻件相比在精度和质量方面要求更高先进锻造技术如整体成形技术等温锻造技术精密辗轧技术应用更为广泛从设备端来看航空锻造需要大型锻压设备实现金属形变的目的据大型航空模锻件生产现状及发展趋势模锻件制成的零件重量约占飞机机体结构重量的20-35占发动机结构重量的30-45是飞机及其发动机机体结构的关键零部件其结构型式材料性能与质量制造成本是决定飞机和发动机的性能可靠性寿命和经济性的重要因素之一图表1航空锻造支撑飞机和航空发动机性能提升来源航空航天材料发展现状及前景航空钛合金锻造技术的研究进展镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望国金证券研究所航空锻造位于产业链中游是航空制造的关键环节飞机及航空发动机制造产业链上游为各类原材料供应商包括高温合金钛合金铝合金高强钢等金属材料锻造企业利用锻压设备基于一定工艺将原料加工为力学性能优良的金属锻件产品交付给主机厂进行质量检验合格产品交由机加及结构件制造商装配为结构件最终由主机厂进行总装图表2锻造位于航空制造产业链中游图表3锻造是航空制造的关键环节来源国金证券研究所来源爱乐达招股说明书国金证券研究所整体化精密化发展下锻件机加工余量逐步减小锻件附加值及锻造重要性进一步提升在新一代材料性能提升前提下整体成形工艺应用日益广泛整体锻造作为其中的关键技术得到普及据世界航空航天制造技术特点与发展趋势研究整体成形技术可将几十甚至几百个零件减少成1个或几个零件减少分段和后续焊接操作也可大幅减轻结构质量减少加工废料降低装配成本相较于普通模锻精密锻造机加工余量显著减小可减小后续机加工工序根据精密锻造成型技术的应用及其发展精密锻造成形技术可应用于精化毛坯从而实现利用锻造技术取代粗机械加工工序随着锻件精度逐步提高或将替代焊接等部分传统机械加工业务锻件附加值提升的同时锻造环节重要性将进一步提升敬请参阅最后一页特别声明5行业深度研究2机体结构锻件飞机关键承力部件一体化锻造趋势锻件在机体结构中主要应用于机身机翼尾翼起落架等关键结构部分由于锻件具有良好的承力性能在机体结构件中应用广泛包括机身机翼尾翼中的关键承力部件以及起落架主体部分根据不同部件的工作特点应用材料也有所不同在技术发展方向上先进战机机体结构锻件一体化锻造发展趋势显著图表4锻件在机体结构中的应用机体结构部分主要结构件主要功用主要材料隔框普通框维持机身截面形状加强框还需将装载的质量力和其它部件载荷进行传递机身长桁承受机身弯曲时产生的轴力同时对蒙皮有所支撑钛合金铝合金桁梁与长桁类似翼梁主要纵向受力件承受剪力和弯矩长桁连接蒙皮和翼肋承受机翼弯矩引起的部分轴向力同时对蒙皮起一定支撑作用机翼尾翼翼肋维持机翼剖面所需形状为蒙皮和长桁提供垂直方向支撑钛合金铝合金纵墙含腹板与蒙皮组成封闭盒段承受机翼扭矩机身-机翼连接头重要受力件连接机身和机翼进行升力传导前主起横梁支柱外筒钛合金高强度起落架主要承力部件起到支撑和缓冲作用活塞杆钢铝合金扭力臂斜支撑来源现代飞机结构设计大型飞机起落架制造技术国金证券研究所机身部件为飞机关键承力部件机身锻件材料主要为铝合金和钛合金机身是飞机的重要部件是整架飞机的受力基础其内部结构主要由横向的隔框和纵向的长桁桁梁构成隔框分为普通框和加强框两大类普通框用来维持机身截面形状加强框还要将装载的质量力和其他部件上的载荷经接头传导至机身结构上的集中力加以扩散并传导给机身蒙皮根据铝合金航空整体结构件加工变形机理与预测研究在高机动性飞行器中钛合金占比显著提升但在民用大飞机中铝合金应用广泛据关于先进战斗机结构制造用钛概述F-15机身可分为3段前端包括雷达罩座舱电子设备舱等主要结构材料为铝合金中端前3个框为铝合金后3个框为钛合金后端为全钛合金设计图表5某强击机机身内部布置与主要受力构件图表6F-22战机机身Ti-6Al-4V隔框来源现代飞机结构设计国金证券研究所来源大型航空模锻件的生产现状及发展趋势国金证券研究所机翼与尾翼为飞机提供升力以及进行方向操控机翼及尾翼锻件材料主要为铝合金和钛合金机翼的主要功用是为飞机提供升力常安装起落架发动机等其它部件内部多用来收藏主起落架或携带燃油军用战机往往在机翼下布置多种外挂尾翼主要用于保证飞机纵向和横向的平衡与安定性以及实现对飞机的纵向和航线的操纵机翼内部元件一般包括纵向的翼梁长桁腹板以及横向的翼肋其中翼梁为机翼主要纵向受力件机翼锻件材料主要为铝合金和钛合金先进军机多使用钛合金锻件据先进战斗机结构制造用钛概述F22机翼的前梁平尾转轴下部纵梁发动机支架尾部接头等均为钛合金锻件敬请参阅最后一页特别声明6行业深度研究图表7机翼元件示意图图表8A380飞机整体翼梁铝合金大型模锻件来源现代飞机结构设计国金证券研究所来源航空工业模锻装备的应用及其发展趋势国金证券研究所起落架内部结构复杂起落架锻件材料主要为超高强度钢起落架供飞机起飞着陆时在地面或水上滑跑滑行以及移动和停放是飞机主要结构件之一现代飞机起落架包括减震装置受力支柱机轮刹车装置收放机构和其他一些系统是一种复杂的机械装置随着现代飞机载荷日益增大起落架也随之增大锻件在起落架系统中起到重要支撑作用起落架锻件材料主要为高强度钢据飞机起落架用超高强度钢应用现状及展望当今世界95以上的飞机起落架采用超高强度钢制造图表9锻件在起落架上的应用图表10某新型运输机起落架锻件设计图来源三角防务招股说明书国金证券研究所来源一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法国金证券研究所先进直升机复合材料应用更广泛机体锻件主要为起落架及传动部件复合材料自70年代起在直升机上得到广泛应用最初应用于蒙皮等次要机构上90年代后广泛应用于隔框桁条等机体主结构件根据复合材料在直升机上的应用与发展NH-90战术运输直升机复合材料用量达95仅动力舱平台隔板仍采用金属件锻件在直升机体上应用范围较小主要为直升机部分旋翼系统包括轴中央件以及连接件及起落架其中大型直升机桨毂中央件属于超大型锻件材料主要为钛合金图表11锻件在直升机上的应用来源三角防务招股说明书国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明7行业深度研究3发动机锻件结构多样分布广泛强调难变形材料应用锻件在航空发动机中应用广泛主要起承力传力包容等作用由于锻造可显著提升金属材料性能锻件在航空发动机中应用广泛根据应用部位可分为冷端热端以及附件根据工艺及形状不同可分为盘环含部分机匣轴叶片锻件以及中小结构件由于难变形材料在航空发动机中使用较多等温模锻等锻造技术应运而生图表12锻件在航空发动机上的应用锻件类型应用部位主要功用主要材料封严环起到封严作用防止高压高温气体逆向流动或逸散高强度钢钛合环锻件篦齿环金高温合金安装边起到安装固定作用进气机匣保证压气机叶片入口处流场均匀保证一定收敛度防止气流分离风扇机匣为外来空气提供进入通道对风扇叶片起到保护作用对风扇叶片碎片起包容作用铝镁合金钛合环形机匣压气机机匣起到支撑与包容作用与整流叶片内外环支承等零件组成静子机匣部件金高温合金涡轮机匣安装导向器叶片等起到支撑排气等作用风扇盘连接风扇叶片同时起到部分调压作用高强铝合金钛合盘锻件压气机盘连接压气机转子叶片部分采用整体叶盘起到传输功率以及固定支撑作用金镍基高温合金涡轮盘连接涡轮转子叶片传输功率并制成叶片风扇叶片对进入发动机的空气进行初步压缩不锈钢铝合金叶片压气机叶片对进入内涵道的空气进行进一步压缩钛合金高温合金风扇压气机轴高温合金高强度轴锻件与相应盘件叶片组成转子提供承力支点涡轮轴钢轴承座与相应机匣安装边相连接承受径向力活塞相关组件作为活塞外筒进行叶片放气机构等的调节不锈钢铝合金中小构件喷嘴壳体喷油嘴外壳体维持形状提供支撑钛合金高温合金联轴器压气机转子风扇转子与涡轮转子通过联轴器组成整体支撑在轴承上高速旋转来源航空制造手册国金证券研究所航空发动机环形件类型多分布广包括导向器外环燃烧室外套安装边及外套后安装边加力燃烧室安装边卡环前后内半环静子内半环块封严环级间封严环内封严环盘心篦齿环外篦齿环等根据部位不同主要起到承力封严固定连接作用其中承受轴向力和起连接作用的环形件一般选用自由锻件或轧制环形件高转速高温条件工作的环形件则多为模锻件环锻件常用材料为不锈钢弹簧钢高温合金钛合金发动机机匣为重要支撑传力和包容结构件发动机机匣根据形状可分为环形机匣和箱体机匣其中箱体机匣由于形状较为复杂多使用铸造毛坯环形机匣包括进气机匣风扇机匣压气机机匣涡轮机匣等是发动机的承力部件广泛采用锻造毛坯发动机环形机匣锻件材料包括铝镁合金钛合金以及高温合金以铝镁合金为材料的机匣壳体多为等直径大壁厚对开式或整体式结构重量较重且工艺流程复杂以钛合金和高温合金为材料的机匣壳体多为薄壁焊接结构的对开式或整体式环形机匣重量较轻刚性较差且加工难度大图表13航空发动机环锻件示意图图表14用于LEAP发动机的高压涡轮机匣和风扇机匣来源派克新材官网国金证券研究所来源航宇科技官网国金证券研究所发动机盘锻件主要为风扇盘压气机盘和涡轮盘材料主要为钛合金和变形高温合金航空发动机中包含大量圆盘类零部件其毛坯大多为锻件作为转动件长期在高温高压和交变载荷下工作对于锻造工艺和材料有较高要求根据航空制造手册盘类件工作转速在10000rmin以上涡轮盘工作温度500-800压气机盘工作温度0-430发动机盘锻件根据应用部位不同可分为风扇盘压气机盘和涡轮盘锻件压气机盘常用材料包括高强铝合金钛合金镍基高温合金部分盘锻件用于整体叶盘的加工涡轮盘材料主要为变形高温合金利用热等静压技术锻压的粉末高温合金涡轮盘在新型航空发动机中逐渐得到广泛应用敬请参阅最后一页特别声明8行业深度研究图表15钛合金盘锻件用于整体叶盘加工图表16涡轮盘结构较为复杂来源航空发动机用先进高温钛合金材料技术研究与发展国金证券研究所来源粉末冶金涡轮盘精密加工技术研究现状国金证券研究所锻造叶片主要应用于发动机风扇和压气机材料主要为钛合金铝合金和高温合金航空发动机叶片种类多数量大形状复杂材质性能要求高据航空制造手册叶片制造工作量占发动机制造工作总量的30以上叶片模压在发动机制造中发挥着重要作用叶片模锻件属于长轴类锻件多应用于风扇以及压气机根据叶身型面单面加工余量大小可分为普通模锻叶片小余量模锻叶片半精锻叶片以及精锻叶片其中模锻叶片材料包括不锈钢铝合金钛合金以及高温合金精锻叶片材料主要为铝合金和钛合金图表17典型航空发动机叶片机构图表18压气机动叶与静叶叶片来源叶片精密锻造技术的发展现状及其展望国金证券研究所来源航亚科技招股说明书国金证券研究所发动机轴锻件损耗较快根据功能可分为高压压气机轴低压压气机轴风扇轴高压涡轮轴低压涡轮轴等根据轴件构型可分为空心长轴类轴轴颈类轴鼓筒类轴轴类零件毛坯多为锻造工艺制造相对尺寸较大且具有多级变截面特征强韧性要求较高我国航空发动机轴锻件材料主要为高温合金和高强度钢其中高压涡轮后轴材料主要为变形高温合金发动机中小构件种类多分布广其特点为生产不需要大型设备单台发动机上件号多但数量少毛坯为模锻件或自由锻件的中小构件包括活塞及组件轴承支座封严件包括封气和封油套连接件如联轴器等承力支架连接发动机与飞机活动连接件转接件如液压泵转接座喷油嘴壳体等发动机中小锻件的材料应用因使用部位而异包括不锈钢铝合金钛合金高温合金等图表19典型航空发动机轴件类型及形状图表20带封严装置的轴承座来源航空制造手册国金证券研究来源航空制造手册国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明9行业深度研究1锻压设备和工艺共同决定金属材料性能提高幅度锻造是传统金属加工工艺核心为金属材料的热变形和热处理锻造是一种通过锻压设备对金属坯料施加压力使其发生塑性形变并获得优良性能和尺寸的加工方法相较于铸造和机械加工经过锻造的金属可以消除在冶炼过程中产生的铸态疏松焊态孔洞等缺陷并可获得较细的金属晶粒保留完整的金属流线从而达到优化内部金属组织结构提升金属性能的目的相较于冲压锻造属于热工艺加工锻造过程对于金属材料内部结构重塑起到较大作用在加工过程中难以检测产品质量同时经过锻造的产品热处理环节也对产品性能有较大影响因此锻造工艺的核心在于金属材料的热变形和热处理图表21常见金属材料成型工艺及特点成型工艺工艺说明细分工艺优点不足普通砂型铸造将金属熔炼成符合一定要求的液可生产出形状复杂特别是具有复体并浇进铸型里经冷却凝固和熔模精密铸造杂内腔的零件毛坯铸件的机械性能不如锻件易出现组织清整处理后得到有预定形状尺金属型铸造液态成形铸造生产的适应性广工艺灵活性粗大等缺陷寸和性能的铸件通常包括铸型压力铸造大质量不稳定影响因素复杂准备金属熔化与浇注铸件处离心铸造普通铸件成本较低理和检验三个阶段重力铸造锻造利用金属的塑性通过外力使金属铸锭金属粉末或各种金属坯冲压材料利用率高生产效率高加工精度和成型极限有限塑性加工料发生塑性变形从而获得具有轧制产品质量高性能好缺陷小模具和设备费用昂贵所需形状尺寸和性能制品的加挤压工方法拉拔车削可获得高加工精度和低表面粗糙度利用切削刀具在切削机床上或铣削切削加工零件的材料形状尺寸刀具和工件均须具有一定的强度和刚度用手工将金属工件的多余加工刨削和重量的范围较大不同工艺需要使用相应的机床与设备机械加工量切去以达到规定的形状尺磨削生产率较高只在少数特殊场合低破坏了金属流线复杂性面易造成零件寸和表面质量的工艺过程钻削于精密铸造精密锻造和粉末冶金应力集中导致金属疲劳断裂等方法镗削通过加热加压或两者并用熔焊节约金属材料结构重量轻焊接接头的组织性能往往不均匀会产焊接成型使两工件产生原子间结合实现压焊简化铸造锻造及切削加工工艺生焊接缺陷永久性连接的加工和连接方式钎焊来源金属材料常识普及读本金属材料的成型加工工艺切削加工的分类特点作用和发展方向及零件的种类和组成焊接工艺及特点国金证券研究所图表22锻件内部金属晶粒更细力学性能更佳图表23锻件的金属组织流线更完整综合性能更好来源派克新材招股说明书国金证券研究所来源金属材料常识普及读本第2版国金证券研究所锻造过程的难点为设备与工艺的结合设备对于工艺实现至关重要对于锻造企业来说锻压设备为核心资产决定锻造企业生产能力和工艺实现锻压设备根据施加压力的方式不同可分为锻锤类冲击能量限制机械压力类冲力和行程限制螺旋压力机类能量限制液压机类冲力限制生产时需根据锻件的尺寸结构材料以及工艺要求进行设备选择锻压设备是实现特定锻造工艺的关键根据三角防务招股说明书公司多种类型锻件生产专利均围绕核心设备400MN锻压机展开由于锻压设备大多单价较高如何最大化利用锻压设备并使其与锻造工艺结合是锻造过程的难点敬请参阅最后一页特别声明10行业深度研究图表24锻造是基于材料的设备与工艺的结合锻造设备至关重要来源航空制造手册国金证券研究所图表25典型锻压设备类型及工作特点压力类型锻压设备工作优点工作缺点具有锻锤和机械压力机的特长摩擦件会受到环境温度变化影响不易控摩擦螺旋压力机运行精度高可在模具上设计导向结构制打击能力螺旋压力液压马达传动螺旋在摩擦螺旋压力机基础上克服了不可靠性精度较高维护较为困难尤其电气系统和液压系统压力机含电动造价低于机械压力机不允许超出螺杆直径范围的偏心打击力结构上易于得到较大的总压力工作空间和较长的工作行生产效率较低水压机程动力以柔性传动避免机器过载情况拉伸过程只设备体积大占地面积大液压有单一的直线驱动力加工系统生命周期较长成品率较高在水压机基础上采用油作为传动工作介质可调节加压速油压机与水压机类似度提高锻件质量能耗较低可维护性较高双作用磨锻锤含一定形成速度打击能量下可连续打击行程速度可由操作导向精度差错移量较大要求工人素质锻锤对击锤者控制打击速度高无下死点较高工作环境较为恶劣夹板锤含落锤速度随行程变化可粗控打击力导向精度高于模锻锤不能连续打击两次打击件时间较长行程受设备设计有所限制下死点速度接近0沿打击方向刚度不够抗偏击能力差曲柄热模锻压力机运行精度较高综合间隙较大易于实现机械化操作简单机械压力安全保寿使用吨位为名义吨位的75-85成形中金属水平流动速度大于高度方向楔式传动压力机在曲柄热模锻压力机基础上提高抗偏心打击能力和刚性与曲柄热模锻压力机类似来源航空制造手册现代自由锻造液压机的技术经济性分析搜狐网国金证券研究所锻造根据成型工艺不同分为自由锻模锻碾环根据成形机理不同锻造可分为自由锻模锻碾环特殊锻造等由于自由锻件材料利用率较低产品一致性较难保证在航空锻造领域模锻与碾环逐步取代自由锻成为主流工艺碾环工艺即径向轧制在航空发动机环形件制备中应用广泛且可以制备超大型环件据高温合金环形件环扎工艺研究进展碾环工艺制备的高温合金环形件较自由锻件表面质量好尺寸精度高组织更均匀自由锻目前往往成为制胚的主要手段操作灵活且成本较低图表26锻造工艺基本类型及特点锻造工艺示意图工艺描述及特点使用设备利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形以获得所需几何形快锻机自由锻状的加工方法自由锻造水压机通用性灵活性好适用小批量自由锻造油压机等模锻液压机金属坯料在具有一定形状锻模膛内受压变形而获得锻件模锻螺旋压力机锻件复杂度高力学性能较高适用大批量生产多向模锻机等又称环锻环轧是借助辗环机使环件产生连续塑性变形的加工工艺碾环碾环机可制作大型环类零件来源派克新材招股书国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明11行业深度研究2模锻一体化成形依托重型设备等温锻为精密成型重要工艺模锻可用于形状复杂锻件制造适用于批量生产模锻指借助专用模锻设备利用模锻模具成型的锻造工艺具有生产效率高劳动强度低尺寸精确加工余量小可锻制复杂形状锻件的优点适用于批量生产模锻根据模具形状可分为开式模锻和闭式模锻其中闭式模锻材料利用率更高锻件金属流线型更好更适用于难变形金属材料锻造但对毛坯要求较为精确否则会造成模具损毁根据变形温度可分为热模锻冷模锻温模锻其中冷模锻与温模锻锻造精度更高是未来的发展方向图表27模锻工艺流程图表28开式模锻与闭式模锻对比来源三角防务招股说明书国金证券研究所来源金属塑性变形物理基础网络国金证券研究所航空大型锻件一体化成形是重要发展方向大型锻压设备是关键航空模锻件整体化可显著提高构件整体刚性减少装配误差并减少机加台时减轻飞机结构重量并降低材料消耗据大型航空模锻件的生产现状及发展趋势F102歼击机采用长度达32m的铝合金整体大梁精密模锻件取代原设计的272种零件和3200个铆钉使得飞机减重455-545kg解决机加工工时50安22运输机机身采用20个大型隔框整体模锻件共减少800个零件减轻飞机机体重量1000kg减少机加工工时15-20图表29F-22战斗机钛合金尾部发动机机架大型锻造部件图表30万航模锻800MN大型模锻液压机来源大型航空模锻件的生产现状及发展趋势国金证券研究所来源国机重装官网国金证券研究所航空大型模锻件的生产依托于大型锻压设备和先进模锻工艺前者是实现的基础目前全世界仅有美国俄罗斯法国以及我国有锻压能力超过4万吨的大型模锻液压设备我国大型锻压设备数量居世界首位二重万航800MN模锻液压机是世界最大模锻液压机三角防务400MN大型模锻液压机是世界最大单缸模锻液压机图表31国内部分3万吨以上模锻压机及加工能力设备所有企业设备加工能力主要用于大型运输机新一代战斗机民用客机各类框梁整体化生产也可作为航空三角防务400MN大型模锻液压机发动机用涡轮盘压气机盘燃气机盘生产研制平台适用于铝合金钛合金高温合金高强度合金钢等难变形材料大型构件的整体模锻成型用于轻金属及其合金镍基和铁基等高温合金的大型模锻件制造为我国航空舰船万航模锻800MN模锻液压机航天兵器电力工业核工业行业提供高性能的模锻产品锻造能力可以覆盖80以上的飞机结构件以及几乎全部的航空发动机模锻件并可兼中航重机365MN电动螺旋压力机顾重型燃机航空航天交通船舶电力等高端锻件市场680MN260MN挤压模锻是中国自主设计自主建造的集热挤压和模锻一体的双功能重型压机具备生产各类大中钛青锻机组尺寸模锻件特别是大尺寸航空锻件船用锻件的能力敬请参阅最后一页特别声明12行业深度研究设备所有企业设备加工能力南山锻造可以保证生产出超大规格的尺寸精度高内部组织一致的航空模锻件如大型客机的起500MN模锻压机中航重机拟收购落架支撑梁机舱隔框整体模锻件等为长征系列火箭神舟系列飞船嫦娥系列探月卫星国产大飞机提供板西南铝业300MN立式模锻水压机带模锻件锻环等昆仑重工300MN模锻液压机产品覆盖风电齿轮飞机机身锻件以及高温合金锻件可实现电站长叶片和飞机航空发动机的高性能特种钢钛金属和镍基高温合金类结构无锡透平355MN高能螺旋压力机产品生产来源三角防务招股说明书浙江即时报空天界南山锻造官网中钛青锻官网世界金属导报无锡透平官网国金证券研究所精密锻造可大幅提高零部件生产效率等温锻压设备性能参数要求高精密锻造成形净成形是指零件锻造成形后只需少量加工或不再加工即符合零件要求的成型技术可以显著节约材料和能源减少加工工序和设备提升生产量和产品质量精密锻造技术按照成型温度不同可分为热精锻冷精锻温精锻复合精锻等温精锻等其中等温精锻在航空锻造中应用较为广泛常用于钛合金铝合金镁合金等难变形材料的精密成型据等温精密锻造技术的研究进展F-15战斗机中某钛合金隔框零件质量为10kg普通模锻毛坯质量达154kg而等温近净形模锻件质量仅为29kg每件减少了125kg的机加工量据航空工业中的锻压技术及其发展采用等温锻造的涡轮盘可使零件重量减轻30燃油消耗减少30等温锻造技术需要配置等温锻压机以及相应的等温锻造系统据清华大学天津高端设备研究院三角防务300MN等温模锻液压机可实现超低恒速度和恒应变速率锻造设备控制精度与锻造精度均达到世界一流水平图表32等温模锻工艺示意图图表33三角防务300MN等温模锻液压机来源等温精密模锻技术在复杂锻件上的应用国金证券研究所来源环球网国金证券研究所利用多向模锻可完成复杂锻件的加工普通模锻液压机进行局部改造可满足工艺要求多向模锻技术结合普通模锻和挤压的特点在模具闭合后几个重头可在不同方向对毛坯进行挤压从而在一次加热和压机的一次行程中完成复杂锻件尤其是带内空腔或凹凸外形锻件的成形材料利用率高多向模锻已应用于航空锻件中据多向模锻制造技术及其装备研制多向模锻制造的起落架锻件寿命可提高3-4倍制造成本可降低20英美飞机起落架等筒形零件多利用多向模锻进行制备难变形材料的多向模锻既可以投资重型多向模锻设备也可在普通模锻液压机基础上添加施力机架或装置图表34多向模锻的复合分模工艺实体图图表35西南铝业1万吨多向模锻液压机来源多向模锻制造技术及其装备研制国金证券研究所来源中国重型机械研究院股份公司国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明13行业深度研究3环锻精密碾轧工艺提升环锻件质量产线智能化要求较高航空环锻件的主要生产工序包括下料按照原材料棒材大小及工艺要求进行下料加热锻造主要包括采用液压机进行制坯采用辗环机对坯料进行扩孔辗环工序胀形采用胀形机使锻件毛坯厚度减薄内外径扩大热处理机械加工理化检测成品检验碾环工艺已逐步成为环锻件主要制备工艺碾环工艺即径向轧制是借助碾环机使环件产生连续的局部塑性形变最终实现壁厚减小直径扩大截面轮廓成型的塑性加工工艺与传统锻造工艺相比可大幅降低设备吨位和投资是无缝环件的先进加工技术碾环工艺在航空发动机环形件制备中应用广泛且可以制备超大型环件据高温合金环形件环扎工艺研究进展环形轧制技术由于具有产品尺寸精确组织致密表面质量好成型效率高等优点成为航空航天高性能环形件制备的首选工艺图表36环锻件生产流程和设备来源航宇科技官网派克新材官网国金证券研究所碾环机为碾环的核心设备智能产线对实现精密碾轧有显著作用环形件在航空发动机中应用广泛精密辗轧技术对于提升环锻件的组织结构均匀性有较大帮助据大型环件热辗扩成形宽展的工艺因素效应研究在碾环过程中由于没有轴向锥辊的约束作用环件会沿轴向产生伸长变形宽展而宽展通常需要在后续机加工中被切除对于材料和能量均形成无效消耗因此精密碾轧技术至关重要据环件精密轧制成形技术研究及应用工作参数调节方便的柔性环件轧制设备目前已受到重视此外引用现代计算机技术信息技术和控制技术可以在线监测轧制毛坯几何精度重量误差和材料性能等变化优化轧制参数并提高环形产品性能质量实现精密碾轧锻造和辗环工艺主要由相应锻压机和辗环机完成后续胀形和热处理工艺对提升锻件性能尤为重要根据GH4169合金低压涡轮机匣异形环锻件胀形工艺轧制后采用胀形工艺得到的低压涡轮机匣异形环锻件的尺寸精度更高力学性能和组织均匀性有所提升在保证低压涡轮机匣异形环锻件形状尺寸满足粗加工要求的前提下使锻件质量减少135kg材料利用率提高17从而可显著降低生产成本硬度性能和疲劳性能是衡量金属材料性能的重要指标是航空锻件检验评价的标准热处理工艺是增强锻件的强度和疲劳寿命提高锻件使用性能的关键图表37环锻轧制数值模拟求解器参数设置图图表38热处理前后GH2036疲劳寿命的对比来源基于Simufact的GH3044异形截面环件轧制过程数值模拟国金证券来源航空GH2036合金硬度热处理优化及疲劳性能DIC分析国金证券研究研究所所敬请参阅最后一页特别声明14行业深度研究1机身与发动机锻造各百亿级市场军转民空间广阔军机数量与结构存在差距升级列装加速当前我国军机数量与结构均与美国俄罗斯等存在较大差距机队扩编需求确定军机市场空间广阔据立鼎产业网研究动力系统约占军机总价值量的25根据证券导报锻件在飞机构件价值占比约6-9基于以上研究我们假设未来十年参照美国将各类军机扩编等比例换代以及更新换代至美国的约60水平其中对于不同类型飞机的扩编比例参考我国现状技术实力和与美军不同需求有不同程度修正参考国外对应军机采购价格在此基础上分别测算各类型军机增量和对应的市场需求预计未来十年国内军机增量市场空间超20000亿元对应机身锻件市场空间超1300亿元平均每年市场需求超130亿元图表39我国军机数量与美国存在较大差异图表40我国军机机队结构与美俄存在一定差距14000120001000080006000400020000来源WorldAirForces2023国金证券研究所来源WorldAirForces2023国金证券研究所图表41预计未来十年国内军用飞机机体结构锻件市场空间超1300亿元军机增量市场机体结构价锻件占机体机身锻件市场美国现有中国现有军机增量合计空间亿元值量占比价值量比重空间亿元战斗机轰炸机2363134916449668759653运输机加油机特种作战飞机23253958016463759436教练机23683039111540759104直升机5850101621342509759169合计1290630635490201811362来源WorldAirForces2023美国国防部国金证券研究所先进航空发动机研制周期长所需研制投入大其研发阶段成本约占全生命周期成本的10考虑到锻件作为关键结构部件研制阶段即产生可观需求军用小涵道比涡扇发动机与国外存在差距目前国产战机配套仍有大量国外发动机随着国产先进发动机逐步成熟并进入批产国产替代空间广阔航空发动机工作环境恶劣随着发动机性能的提高发动机构件所承受的气动负荷热负荷和离心负荷更大构件内部工作应力提高下断裂故障几率提升发动机寿命短于机体寿命此外实战演训消耗增加进一步带动换发与维修市场需求图表42航空发动机研发与维修支出可观图表43航空发动机寿命短于机体寿命来源目标成本管理在航空发动机产业链上的应用与创新国金证券研究所来源新浪军事国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明15行业深度研究我们根据军机市场存量与增量需求参考国外对应型号发动机采购价格在此基础上进一步测算军机列装备发换发和发动机维修三方面的市场需求预计未来十年国内军用航发市场空间超6000亿元假设对于发动机新机锻件价值占比为20锻件是静态构件维修需求少假设发动机维修中锻件价值占比为1测算得到未来十年国内军用航发锻件市场空间超900亿元平均每年市场需求近百亿元图表44预计未来十年国内军用航空发动机锻件市场空间超900亿元预测军机新机装备发动新机装备锻换发市场空换发锻件市发动机维修维修锻件军用航发锻单位亿元增量机市场空间件市场空间间场空间市场空间市场空间件市场空间战斗机轰炸机16441414283767153116112448运输机加油机特种作战飞机8011383277462926037376教练机91121343651389157直升机21342725411824139179合计549032836571412282199221960来源WorldAirForces2023美国国防部国金证券研究所国产大飞机适时启航国产商用发动机谱系逐步确立根据商飞公司预测到2041年我国民用客机机队规模预计达10007架未来20年交付新机9284架其中支线客机958架单通道客机6398架双通道客机2038架国产民机体系发展提速进入新阶段2022年末支线客机ARJ21交付第100架窄体干线客机C919顺利完成首架交付国产配套商用发动机谱系逐步完善其中支线客机配套发动机CJ-500已完成设计单通道客机发动机CJ-1000已开始装机考核双通道客机发动机CJ-2000模型亮相2022航展国产大飞机与国产商发前景广阔有望带来配套锻件市场巨大需求增量图表45国产民用大飞机C919发展历程图表46国产商用发动机渐成谱系来源人民网中国民航网航空知识国金证券研究所来源长江系列发动机取得突破性进展网易军事立鼎产业研究网民用航空网国金证券研究所航空转包生产成为全球航空飞机和发动机制造商普遍采用的供应链合作模式亚太地区承接订单不断增加根据航亚科技招股说明书按照国际航空发展惯例航空飞机及发动机的输出方至少得向输入市场转包生产不低于20的零部件份额目前全球发动机零部件总体转包市场规模约100亿美元左右我国在民用航空发动机零部件总体转包业务中市场份额占比接近10航发体系内的公司承接了较多国际转包业务以航宇科技和航亚科技为代表的民企分别凭借机匣等环形锻件和精锻叶片领域技术优势充分参与外贸市场竞争获得了较高的市场份额图表47国际航空发动机四大主机厂多种部件转包生产来源航亚科技公告国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明16行业深度研究2专业化发展下格局稳定锻造企业进入业绩释放期国内航空锻造经历专业化发展已形成较为稳定的配套结构和竞争格局中航重机作为航空工业体系内企业子公司安大锻造宏远锻造是国内最早从事航空锻件研制的企业拥有明显的技术积累和市场先发优势产品涵盖机体结构锻件发动机锻件全类型万航模锻由二重集团与航空工业共同持股在大型模锻件领域具有优势地位以三角防务航宇科技和派克新材为代表的民企顺应下游需求增长积极培育专业领域技术优势参与军品市场竞争成为主机单位重要配套供应商飞机机体结构件锻造领域宏远公司精于大中型模锻件生产同时内生外延补件号短板持续提升大型模锻件生产能力景航公司在中小型锻件领域具备较强竞争优势和较高市场份额三角防务与万航模锻借助400MN液压机和800MN液压机大型设备优势主要承担国内先进军机大型机体结构件配套航空发动机锻件领域安大公司是国内最早从事航空环形锻件研制的企业在批产型号环形锻件市场具备优势也是目前国内最大的航空环锻件生产企业航宇科技专注环锻件全面参与国内军用航发预研在研和型号改进工作是世界主流航空发动机制造商亚太地区主要环锻件供应商之一并参与商发长江系列发动机研制工作派克新材作为国内航空环锻件专业化企业参与多个型号发动机研制和配套境外市场与RR和GE的长协订单不断推进图表48国内主要从事航空锻造的企业收入体量2021公司成立时间主要设备优势领域年亿元宏远公司1965年365MN电动螺旋压力机200MN油压机大型或超大型飞机结构件发动机大型盘轴类件2690120MN等温模锻压机3M碾环机18M碾轧环锻件等温锻件盘和盘轴类轴类锻件中安大公司1966年2380机小模锻件景航公司1970年80100MN数控电动螺旋压力机16M碾环机中小型模锻自由锻件为主1070三角防务2002年400MN模锻压力机300MN等温锻压机大型整体模锻件1147万航模锻1958年800MN模锻压力机200MN多向模锻压机大型整体模锻件未披露航宇科技2006年45M25M16M精密数控碾环机机匣等环锻件818派克新材2006年5M25M12M精密数控辗环机机匣等环锻件716来源中航重机公告航宇科技公告派克新材公告三角防务公告万航模锻公众号国金证券研究所注航宇科技和派克新材收入为公告披露的航空航天锻件业务收入十四五装备需求放量航空锻造板块业绩表现亮眼2021年以来伴随下游飞机发动机批产型号列装放量以及新型号研发接力需求牵引航空锻造作为中游重要配套环节进入业绩释放期中航重机三角防务航宇科技派克新材2021年净利润增速均超过802022上半年增速均超过50内部改革与提质增效带来中航重机2019年以来净利率快速提升2021年以来净利率突破10规模快速放量下航宇科技净利率稳步提升2022上半年净利率超过15三角防务和派克新材分别保持着30以上和15以上较高的净利率水平图表49主要公司归母净利润增速图表50主要公司净利率2504035200302515020151001050500-52017年2018年2019年2020年2021年1H222018年2019年2020年2021年1H22-10-50-15中航重机三角防务航宇科技派克新材中航重机三角防务航宇科技派克新材来源wind国金证券研究所来源wind国金证券研究所从军品锻造可比业务收入对比来看中航重机深耕行业全面参与各型号配套同时供应机身和发动机锻件收入体量明显高于民企公司航空锻造业务收入保持稳健增长趋势三角防务和派克新材得益于主要配套型号批产放量收入端增速领先2021年以来航空航天锻造业务收入连续近翻倍增长航宇科技外贸业务收入占比相对较高伴随境内航发需求增长境外商发需求疫情后恢复2021年以来收入增长提速敬请参阅最后一页特别声明17行业深度研究图表51主要公司可比业务收入亿元图表52主要公司可比业务收入增速70140576012050421004036368030323060201140879104465665620213123-02017年2018年2019年2020年2021年1H222018年2019年2020年2021年1H22中航重机三角防务航宇科技派克新材中航重机三角防务航宇科技派克新材来源wind中航重机公告国金证券研究所注航宇科技和派克新材为公来源wind中航重机公告国金证券研究所告披露的航空航天锻件业务收入从军品锻造可比业务毛利率对比来看中航重机作为体系内企业承担军品任务配套型号广产品件号多部分低附加值产品对整体效率与盈利能力有所拖累毛利率相对较低2021年航空锻造业务毛利率为289三角防务大型模锻件产品应用于先进军机产品价值量较高4万吨大型设备先进性有助于提升材料利用率型号批产伴随工艺稳定和成熟近年来毛利率保持在45以上的较高水平派克新材航空航天锻件业务得益于型号批产放量近年来毛利率有所波动整体处于较高水平2022上半年毛利率为444航宇科技外贸业务比重相对较高毛利率较境内军品低根据公司最新公告2022Q1-Q3航空锻件业务毛利率为3497盈利能力呈现稳定提升趋势军品锻造业务成本构成来看主要公司较为接近材料费用比重在75-80左右人工费用比重小于5制造费用比重在15-20水平伴随工艺优化成熟与智能化产线改造成本端整体呈现制造费用和人工费用比重下降趋势图表53主要公司可比业务毛利率图表54主要公司可比业务成本构成60100152559020519817580507045604050354074578580579530302025102002017年2018年2019年2020年2021年1H22中航重机三角防务航宇科技派克新材中航重机三角防务航宇科技派克新材材料费用人工费用制造费用来源wind国金证券研究所注航宇科技和派克新材为公告披露的航空航来源wind国金证券研究所注三角防务年报未拆分成本项为公司公告天锻件业务毛利率披露的20年数据其余公司为21年报数据航空锻造属技术密集型行业研发周期长且具有定制化特征同步研发是参与型号配套的关键通过研发优化工艺与技术能够提升材料利用率与降低成本从主要公司研发投入来看中航重机研发投入金额最高21年重点监控的32项武器装备型号在研项目有序推进21项新增重点科研项目完成研制合同或技术协议签订航宇科技研发费用率最高2022上半年研发费用率达59在研项目数量达到45项研发人员数量大幅增加持续的研发投入推动锻造企业技术进步与效益提升图表55主要公司研发费用亿元图表56主要公司研发费用率401035983072562051543102051-02017年2018年2019年2020年2021年1H222017年2018年2019年2020年2021年1H22中航重机三角防务航宇科技派克新材中航重机三角防务航宇科技派克新材敬请参阅最后一页特别声明18行业深度研究来源wind国金证券研究所来源wind国金证券研究所3募投助力企业扩产规模化阶段战略存在差异航空锻造主要企业经历专业化发展阶段在各自见长领域形成一定壁垒并具备规模化优势主战装备批产放量需求牵引锻造企业提前布局扩产能中航重机2018年定增三角防务派克新材航宇科技在2019-2021年IPO通过新建产线与扩充设备解决关键产能瓶颈环节产能陆续进入投放期保障军品交付需求支撑新订单承接航空锻造行业景气持续向上根据自身发展阶段技术与资源禀赋特点主要企业在当前阶段的发展战略呈现出一定差异化特征中航重机2021年定增募资针对宏远大型精密模锻件以及安大特种材料锻件生产能力不足问题进行产线和产品升级2022年12月公告与贵州省双龙区政府达成合作计划以16形式统筹建设研究院6个产业基地拓展精密铸造机加及钛合金高温合金材料业务2023年1月公司与南山铝业签署合作意向协议借力南山铝业5万吨模锻压机设备优势加速大型模锻件能力建设民营企业多以单项能力见长进入军品配套随着技术客户资源的积累具备相应的扩品类和产业链延伸基础从三角防务航宇科技和派克新材三家主要锻造民企看三角防务大型设备优势下承担先进军机大型整体精密模锻件配套任务过去产品件号相对单一400MN模锻液压机和300MN等温锻造液压机技术迁移与产能挖潜空间大通过可转债和定增项目公司添置辗环机螺旋压力机机床等关键设备布局飞机中小锻件发动机盘环件发动机精锻叶片领域同时拓展结构件加工飞机蒙皮部件组装业务品类与业务布局广泛航宇科技锚定主机厂需求当前阶段专注于环锻件配套境内与外贸两个市场共同发展募投产线围绕核心主业开展提升产能和自动化水平培育专业领域技术和竞争优势派克新材在扩充环锻产能同时定增募投项目将购置大型模锻液压设备提升高端精密锻造水平拓展航空模锻件业务进一步丰富产品结构图表57航空锻造主要企业募投项目情况投资金其中设达产年计划结项时飞机发公司所属项目项目名称项目意义额亿备投资产品类别收入亿间动机为主元亿元元宏远西安新区先进锻造产业等温锻造与精23年12月扩产能13972飞机139基地建设密锻造2018定增安大民用航空环形锻件生产22年12月扩产能4525发动机环锻件42线建设中航重机宏远航空精密模锻产业转型大型精密模锻24年12月产品升级8158飞机未披露升级件2021定增安大特种材料等温锻造生产24年12月产品升级6449发动机等温模锻件未披露线建设400MN模锻液压机生产线技21年12月扩产能1308飞机铝合金锻件15改及深加工建设2019IPO发动机盘环件先进制造生产21年12月扩品类2211发动机环锻件39线建设2021可转先进航空零部件智能互联制结构件加工24年5月产业链延伸12885飞机47三角防务债造基地飞机蒙皮航空精密模锻产业深化提升25年12月扩品类3327飞机中小锻件282022定增航空发动机叶片精锻25年12月扩品类5333发动机精锻叶片36航空数字化集成中心25年12月产业链延伸7147飞机部组件装配30航空发动机燃气轮机用特航宇科技2021IPO种合金环扎锻件精密制造产23年1月扩产能6029发动机环锻件116业园建设航空发动机及燃气轮机用热2020IPO22年12月扩产能5846发动机环锻件50端特种合金材料及部件建设派克新材航空航天用特种合金结构件2022定增24年12月扩品类150104飞机模锻件176智能生产线建设来源中航重机公告三角防务公告航宇科技公告派克新材公告国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明19行业深度研究1大型锻造设备价格高昂产能挖潜空间大大型锻造设备价格高昂折旧费用规模大大型锻件的生产需要大型锻压设备高温合金钛合金等难变形材料锻造需要等温锻造设备核心锻造设备价格高昂根据三角防务IPO及可转债募集说明书400MN液压机设备原值约43亿按折旧年限为30年计算每年折旧费用约1400万元300MN等温锻压机原值约11亿按折旧年限为10年残值率为95计算每年折旧费用约995万对比航空零部件机加工行业其主要工艺设备为数控机床根据爱乐达招股书五轴龙门加工中心单价仅1200万元对于航空锻造企业来说大型设备扩充后折旧费用较高达产后规模效应显著图表58大型锻造设备造价较高来源三角防务招股说明书爱乐达招股说明书明利钢材官网国金证券研究所核心设备产能弹性较大通过合理规划及技改可显著提升产能航空锻造材料多为难变形材料如钛合金高温合金等导热性较低且模锻温度范围狭窄模具和毛坯均需要进行较长时间预热根据中航重机安大公众号某些高温合金锻件产品仅模具加热就需要近30个小时相较于加热时间核心设备进行锻造的时间较短根据航空知识C919起落架主起外筒宽12米高28米是典型的大型锻件其锻压过程共需3分半钟但锻压成型过程只需几秒因此通过合理安排工序进行小范围技改等手段可以有效的提高核心大型设备的产能根据中航重机宏远公众号压力成型厂通过加热炉技改项目彻底解决万吨设备的产能问题使得梁框类及盘类等产品产出效能得到根本性转变图表59锻造企业产能弹性大图表60加热金属材料是锻造流程中耗时最长的环节来源三角防务招股说明书及定向发行说明书航宇科技招股说明书及定向发来源镍基高温合金Inconel625锻压工艺仿真及优化国金证券研究所行说明书国金证券研究所扩产转固后盈利能力会受到短暂压制产能释放后盈利能力将提升赛道高景气牵引下航空锻造行业进入扩产周期主要锻造企业均进行大规模扩产预计25-26年集中转固短期对于毛利率存在一定压制但随着核心设备产能逐步释放以及内部技改推进规模效应作用下盈利能力预计提升敬请参阅最后一页特别声明20