航空零部件一般由金属材料(钛合金、铝合金、镁合金、结构钢、不锈钢、高温合金等)和非金属材料(碳纤维、航空陶瓷、特种陶瓷、特种橡胶等)加工而成。基础材料(板材、棒材、管材等)经机械加工(车削、铣削、刨削、磨削等)、钣金零件成形(热成型、弯压等)后再经特种工艺处理(无损检测、热表处理等)加工成为飞机零部件。
1. 航空零部件制造业产业链
航空航天零部件制造是航空航天制造业的基础性子行业,是实现航空航天材料向关键子系统和整机制造转变的重要环节,具有产品门类繁多、工艺路线复杂和产品精密度高的特点。从军民融合与资产专用性角度,零部件制造业较专用子系统及整机组装,在不同机型及军民应用领域之间具有更广泛的通用性及下游市场;同时,由于零部件产品的高度定制化,零部件制造商易与整机及子系统制造商形成较深入的合作关系。
航空零部件行业处于整个航空制造业的中游,上游行业主要为铝合金、钛合金、不锈钢等金属和复合材料、高端数控加工设备制造、刀具、切削液、导轨油等主、辅材料行业以及水、电等燃料动力行业,下游为军民用飞机主机厂和分承制厂。
2. 竞争格局
我国航空产业历经数次战略性和专业化重组,目前已经形成“以航空工业集团为主的军用飞机、以中国商飞集团为主的民用飞机、以中国航发集团为主的飞机发动机”的行业格局,各企业依据自身定位和技术实力,承接不同类型航空器产品的研发和制造。其中,航空工业集团下属飞机厂既是军用飞机主机厂,也是民用飞机分承制厂。
航空航天器通常采取“整机制造商—多级供应商”的制造模式。产业链的第一级为整机制造商,主要从事产品设计、总装制造、市场营销、客户服务和适航取证环节;第二级为关键航空子系统制造商,所提供的子系统包括机体、发动机、航空电子等主要机载设备;第三级主要包括众多为产业链上层的整机与子系统制造商提供零部件与材料的供应商。
航空航天零部件制造行业的参与者主要可分为四大类:
第一类为整机制造企业的内部配套零部件生产单位。由于历史原因,我国航空航天制造业呈现明显的区域分布特征,如东北地区的沈飞集团与哈飞集团、西北地区的西飞集团与陕飞集团、西南地区的成飞集团与贵航集团、中南地区的昌飞集团与洪都航空。同时,受计划经济体制的影响,各整机制造集团内部普遍设立了许多车间、分厂或者子公司等附属单位,从事整机零部件的配套生产,从而形成“大而全”的行业特征。该类零部件生产单位从事航空航天业务的历史较长,具有一定的生产经验和生产能力,除为自有整机生产做配套外,还承接部分国际转包订单,是目前国内航空航天零部件生产的重要参与者。但受国家指令性生产计划的影响,该类企业参与零部件市场化生产,稳定性、连续性、生产效率等多方面存在问题。
第二类为具备配套生产能力的航空航天科研机构。国内部分科研院所,在从事航空航天器特种材料、特种工艺的研发过程中,也逐渐形成了一定规模的零部件生产能力,如中国航空工业制造工程研究所、北京航空工艺研究所等。该类科研机构的技术优势多体现在部分高技术含量零部件上,并主要为自有研发活动做配套。
第三类为合资航空航天器零部件制造企业。随着我国参与国际航空制造产业链的程度不断加深,越来越多的国内企业获得了波音、空客和GE等飞机、发动机生产企业的转包订单。上述订单中,除了部分由成飞集团、西飞集团等国营企业的民品业务公司承接外,还由新宇航空制造(苏州)有限公司、尤纳森引擎部件(苏州)有限公司等合资企业承接。该类型企业管理水平、技术能力较高,生产设备也较先进,但主要服务于国际转包业务。
第四类为民营航空航天零部件制造企业。受制于我国航空航天工业长期封闭、“大而全”的生产模式,国内民营零部件生产企业普遍为特定的整机制造企业提供定向配套服务,并受业务规模的限制,发展较为缓慢。目前,大多数民营零部件制造企业仅能进行简单粗加工,生产设备较为落后,具有“数量众多、技术落后、产能有限”的特点。
围绕航空工业的产业布局,我国航空零部件制造行业形成了以内部配套企业为主,科研机构、合资企业和民营企业有效补充的市场竞争格局,其中,民营航空零部件制造企业主要有爱乐达、利君股份子公司德坤航空、通达股份子公司成都航飞、新研股份子公司明日宇航、海格通信子公司驰达飞机、西子航空、沈阳国泰飞机制造有限公司、成都交大普尔实业有限公司。
目前民营航空零部件制造企业中的佼佼者是爱乐达,公司绝大部分收入来源于中航工业下属单位,2014-2020年,其收入占比与公司来源于四川区域的收入占比如下图所示,中航工业四川地区的航空主机厂主要是成飞。公司多次获得中航工业下属飞机制造单位“优秀供应商”荣誉,是某主机厂机加和热表处理领域唯一的战略合作伙伴。
据报表显示,2018-2020年,公司综合毛利率分别为63.18%、67.27%、69.26%,一直保持在较高的水平。
3. 行业壁垒
3.1 许可资质壁垒
由于对安全性、稳定性有非常高的要求,航空航天器及其零部件的科研生产活动需要通过一系列复杂且严格的质量体系认证,并在涉及军品业务时实行保密资格审查与许可管理制度。未取得相关许可资质,不得从事军品业务的科研生产活动。同时,军品质量须符合国家军用标准,该标准在产品性能、生产工艺、技术指标上往往较国家标准更加严格。由此,航空航天器零部件严要求、高标准的许可认证体系,有效地限制了潜在竞争者的进入。
3.2 先入优势壁垒
航空航天器及其零部件的制造需要经过设计、试样、批产等系列研发制造过程。在试样演示成功后,为保证航空航天器的高度稳定性、可靠性和安全性,整机制造企业与零部件供应商通常会确立长期的合作关系,从而使后者在该型号生命周期内获得稳定订单;同时,整机制造商对零部件供应商都有严格而长期的资格认证,更换既有供应商的转换成本与考察周期较长。因此,在企业已较早、较深入地参与零部件研制过程或与客户建立稳定合作关系的情况下,客户通常不会轻易更换供应商。这一方面限制了缺乏突出技术优势企业的行业进入与业务扩张,另一方面也增加了缺乏合作资源企业的进入难度。
3.3 技术工艺壁垒
航空零部件制造是综合多种学科的技术密集行业,涉及热成型、特种焊接、数控加工等多种先进制造技术,需要融合机械加工、材料科学、结构力学、数控技术、信息技术等多门类专业学科的理论知识与实践经验,是最能代表航空航天制造水平的技术领域之一。在具体的工艺设计、仿真加工、数控编程、参数设置、设备调试等制造环节中,需调控的工艺参数多达百余种,这不仅需要深厚而全面的专业知识,更需要长期而大量的实验测试与数据采集作为基础。因此,在飞行器零部件制造领域,技术先发优势、规模优势尤为明显,新进者很难在短期与先发者在同一技术水平展开竞争。
3.4 专业人才壁垒
航空零部件制造作为一种精密制造技术领域,对技术人才具有较高要求。在研发环节中,企业需要具备对产品结构、材料特性、制造工艺等进行系列研究的能力,尤其对工艺方案能够提出建设性的解决意见,适应和推动新设计结构和新结构材料的应用与推广;在制造环节中,需要能够精确、高效地完成多种复杂的工艺操作;在项目管理中,需要能够协调多品种、小批量的生产任务,并实现项目订单的准时交货。这些能力的掌握对从业人员的专业技术知识、工程实践经验具有较高要求,需要企业建立专业而多样化的人才体系。培养和建设一支优秀的技术团队与管理团队需要投入大量的时间和资源,因此先发企业的人才优势比较明显,新进者的人才壁垒突出。
3.5 资金实力壁垒
航空零部件的生产需要购买昂贵、先进的生产设备,且因涉及热成型、焊接、数控加工、精确切割等多种加工技术,形成专业且多样的设备体系与测试仪器需要较大规模的资金投入。此外,为适应航空航天器新产品结构与新结构材料的开发应用,零部件制造公司需要持续大规模的研发投入与设备改进来实现技术更新,以巩固公司的市场竞争力。由此,航空零部件制造所需资金投入较大,也对行业新进入者构成较高壁垒。
4 市场空间
4.1 军用航空零部件市场
我国军用飞机保有量与美国存在较大差距,“十四五”期间将进入加速列装的上行通道。根据Flight International发布的World Air Forces 2021数据显示,目前美军拥有各型现役军用飞机共计13232架,我国军用飞机保有量为3260架,仅为美军保有量的25%。从细分机种来看,我国战斗机数量约为美军保有量的58%,运输机数量约为美军保有量的28%,包括特种飞机、加油机、武装直升机、教练机在内的其余机种均不足美军保有量的20%。
我国军用飞机的代际结构与美国存在较大差距,存在结构性升级换装的强烈需求。根据World Air Forces 2021数据显示,目前我国战斗机中以歼7、歼8为代表的二代机存量占比仍达42%,而美国空军二代机已经基本退役,并形成以F15、F16等四代机为主,F22、F35等五代机为辅的格局,四代机和五代机的占比分别为85%和15%。“十四五”期间将是我国军机结构性升级换装的新时期,四、五代机将基本完成对二、三代机的替代,成为空军、海军战斗机的绝对主力。
加速列装补齐保有量短板、加速升级换装提升先进战机占比,都将会为军用航空零部件制造行业带来巨大的增量空间。预计“十四五”期间我国将新增军用飞机2900架,其中包含1200架战斗机、350架运输机、100架轰炸机、300架教练机、950架直升机。按照飞机价值量10%进行测算(仅考虑加工制造环节,不含前端材料成本和后端装配成本),“十四五”期间新增军用飞机对应航空零部件制造的市场空间约为1140亿元。
4.2 民用航空零部件市场
除军用飞机外,民用飞机对航空零部件也有巨大需求。根据中国商飞发布的《2020-2039年民用飞机市场预测年报》,未来20年,中国航空市场将接收50座以上客机8725架,其中,50座级以上涡扇支线客机交付920架,120座级以上单通道喷气客机交付5937架,250座级以上双通道喷气客机交付1868架。未来20年,中国航空市场将接收货机608架,其中,新货机201架(宽体货机121架,窄体货机80架),客改货机407架(不考虑客机改造中的零部件制造)。上述8725架新客机和201架新货机的价值量合计为13916亿美元。
假设8926架民用飞机30%由中国商飞交付,70%采购自波音、空客等国外航空企业。对于国内制造的民用飞机,航空零部件制造按照飞机价值量10%进行测算;对于采购自国外的民用飞机,航空零部件转包价值量按照贸易补偿标准5%测算。国内航空零部件制造企业能够分享的市场规模约为905亿美元,折合人民币5760亿元。