1.1 地缘政治压力加大,我国仍处于装备能力建设的重要阶段
随着我国国民经济的高速增长和综合国力的提升,我国也面临多元复杂的安全威胁和挑战,我国 加强国防建设的必要性长期存在。根据我国国防白皮书,我国国防工业的发展按 5 年一个小周期、 10~15 年一个中周期、20~30 年一个大周期推进。内外部环境因素共振下,我国的国防建设正经 历着“提质上量”的第四个阶段。2027 年实现建军百年目标是走好新“三 步走”战略安排的第一步,关系到我军在新征程中能否以更优策略、更高效益、更快速度实现国 防和军队现代化,对于顺利推进第二步、第三步目标任务至关重要。建设同我国国际地位相称、 同国家安全和发展利益相适应的巩固国防和强大军队,是我国现代化建设的战略任务。
从外部看,地缘政治压力加大,亚太地区成全球地缘战略竞争焦点。2022 年 2 月 24 日,因北约 东扩及顿巴斯冲突,普京宣布开展“特别军事行动”,计划对乌克兰进行非军事化和去纳粹化, 俄乌冲突正式爆发。此次冲突持续时间长、影响范围广,将大国对抗重新带回到世界政治舞台, 大国竞争和可能继续扩大的军事冲突危险正在使全球地缘政治冲突与对抗结构化、整体化和长期 化。尽管乌克兰危机中短期内都难以看到和平解决的前景,但亚太地区已经不可避免地成为了全 球地缘战略竞争的焦点地区。
世界军费支出增速达十五年来最高值,国防力量的重要性已成为全球共识。根据斯德哥尔摩国际 和平研究所(SIPRI)发布的《2023 年世界军费开支趋势》,2023 年世界军费支出增速达 15 年 来最高值,为 9.01%。美国在 2023 年的军费开支为 9160 亿美元,这一开支占全球军费总开支的 37%,是全球最大的军事开支国。中国的军费开支为 2960 亿美元,是排名第三的俄罗斯的 2.72 倍。中美博弈步入常态,二者在军事领域的投入也是遥遥领先。从增速来看,受俄乌冲突影响, 乌克兰与俄罗斯军费开支增速占据了前两位,分别为 51%、24%,其他国家增速基本保持 10%以 内。
地缘政治冲突带来大量武器需求,美国在军贸方面仍维持重要地位。根据《2023 年国际武器转让 趋势》,美国是 2019-2023 年期间世界上最大的武器出口国,其出口量在这段时间内增长了 17%, 美国的武器出口份额占全球主要武器出口的 42%。而美国在 2023 年对乌克兰的军事援助总额达 到 357 亿美元,这是乌克兰收到的来自任何国家的最大的军事援助金额。在 2019-2023 年期间, 乌克兰成为了全球第四大武器进口国,这在很大程度上是由于 2022-23 年间从超过 30 个国家接收 了大量主要武器。俄乌冲突的背景下,乌克兰在这一时期的武器进口量显著增加。

从内部看:我国仍处于装备能力建设的重要阶段,装备费用将保持较快增长。《“十四五”规划》 明确提出,要“加快国防和军队现代化,实现富国和强军相统一”,具体要“提高国防和军队现 代化质量效益”和“促进国防实力和经济实力同步提升”。党的二十大报告中也提到,要“实现 建军一百年奋斗目标,开创国防和军队现代化新局面”,“坚持机械化信息化智能化融合发展,加快军事理论现代化、军队组织形态现代化、军事人员现代化、武器装备现代化,提高捍卫国家 主权、安全、发展利益战略能力,有效履行新时代人民军队使命任务。”要完成这些一系列的目 标和规划,就要加快装备的升级换代,提升军队的作战能力和现代化水平。从军费来看,2024 年 中国国防支出预算为 16655.4 亿元人民币,同比增长 7.2%。根据我国国防白皮书,我国 2010 年 ~2017 年七年间装备费在军费中的占比从 33.3%提升至 41.1%,复合增速达 13.4%。因此,按照 2017 年的占比计算,2024 年我军装备费预计在 6845 亿元,同比增速应该高于军费的整体增速。
以航空领域为例,我国先进战机的数量较美国仍有较大差距。根据《World Air Force 2024》, 2023 年我国军机总数为 3304 架,少于美国的 13209 架和俄罗斯的 4255 架,位于全球第三,但 是可以发现我国军机总数仅为美国的 25%左右。从战斗机的列装情况来看,中国战斗机数量为 1207 架(统计的型号为 J-7/8/10/11/15/16/20 和 Su-27/30/33/35),其中三代机 560 架(46%), 占比仍然较高;四代机 628 架,占比 52%;而五代机仅有 19 架列装,占比不足 2%。美国战斗机 数量为 2230 架(统计的型号为 F-15/16/22/35 和 F/A-18),其中四代机 1676 架,占比 75%;五 代机 554 架,占比 25%。一方面,从我国战斗机各代次的占比情况来看,占比较高的三代机陆续 退役会带来新机型的列装需求。另一方面,从中美两国军机数量的对比情况来看,我国与美国还 存在较大差距,我军对各类军机的列装需求有望持续增加。同时为了实现国防和军队现代化新 “三步走”的战略安排,国家对于防务建设投入逐步增加,装备列装速度加快,一大批先进武器 装备逐步投入应用。
1.2 板块估值水平处于低位,行业景气度有望迎来上行
国防军工行业估值水平处于低位,且跌幅大于大盘。2024 年,随着中期订单需求逐步消化,板块 指数开始下跌,且 24 年至今的涨跌幅持续低于沪深 300 涨跌幅。2024 年年初到 5 月 31 日,中信 军工指数涨跌幅为-6.77%,申万军工指数涨跌幅为-6.48%,均低于同期沪深 300 指数 4.34%的涨 幅。在 27 个申万一级行业中,国防军工指数涨跌幅排在第 17 位。
横向看,2024 年军工板块估值排名由去年同期的第 5 名提升至第 3 名。截止于 5 月 31 日,2024 年军工板块在中信 28 个一级行业排名第 3 位,落后于计算机和电子板块。一方面,军工板块估值 横向对比仍处在较高位置,主要是由于 18 年以来宏观环境的不确定性加剧,相对于国内需求疲软 和经济增速放缓,国防建设的确定性优势显现,在行业高景气和良好业绩表现的支撑下(静态估 值的业绩数据有一定滞后性),军工板块估值中枢上移。另一方面,由于军工板块涉及众多细分 赛道,部分公司估值较高,导致整个均值不低,但相当部分标的估值水平合理。
军工行业上市公司业绩短期有所波动,长期来看行业有望保持高景气度。我们综合中信和申万军 工指数成分股,删减个别军品占比低的标的,增加了军品占比较高的新股,最终选取 122 个军工 板块重点标的。通过对这些上市标的进行统计分析,可以看出近五年营收稳步增长,但2023年增 速明显放缓,2023 年合计营收 5134 亿元,同比增长 7.76%,同年归母净利润 339 亿元,同比下 降 23.06%。我们认为 2023 年营收增速放缓和利润同比下降或只是特殊背景下的短期波动,当前 已处于“十四五规划”的后半程,装备建设任务很重。随着我国经济社会发展进程不断加快,维 护国家统一、维护领土完整、维护发展利益的任务艰巨,为了应对复杂多变的国际形势,国防建 设需要不断深化与加强。

新“国九条”发布,建设高质量资本市场的主题将提振市场中长期表现。2024 年 4 月 12 日,国务 院印发《关于加强监管防范风险推动资本市场高质量发展的若干意见》,该意见共 9 个部分。此次 新“国九条”以提升资产质量、实现高质量发展为主线,主要亮点在上市标准提高、加强监管标 准、强化退市制度、加强管理从业人员四大方面。新政策的发布有助于增强资本市场的内在稳定 性、提振投资者信心、鼓励中长期资金入市,从而提振市场中长期表现。 基于目前的地缘政治环境,我们看好后续防务领域景气度提升,而商业航空、航天和新质生产力 有望打破军工市场天花板,将带来数倍以上的产业成长空间,军工行业长期投资价值凸现。
2.1 商业航空
2.1.1 国产大飞机逐步进入批产上量的战略发展阶段
中国商飞主要推出三个级别的涡扇喷气式客机,分别是 ARJ21、C919、CR929,完整覆盖 400 座及以下的民航市场,能够与空客、波音、巴航等同台竞争。
经过多年积累,ARJ21、C919、C929 均有较大进展,商业航空迎来历史上重要的战略发展机遇 期:
ARJ21:2016 年正式投入商业运营,2022 年 12 月首次交付海外客户,截至 2024 年 2 月已 累计交付 127 架。
C919:2023 年 5 月正式投入商业运营,并于 24 年 6 月 1 日实现首次境外商业飞行。
C929:即将试飞,计划 2024 年年底向民航局提交适航审定申请,预计于 2030 年前后首飞。
ARJ21 为国产系列客机先行者,已实现规模化运营,积极拓展海外市场、推进系列化发展。 ARJ21 是我国首次按照国际标准自主研制的中短程新型涡扇支线客机,于 2008 年首飞,2015 年 开始投入国内航线运营,截至 2024 年 2 月商飞已向市场累计交付 127 架。截至 2023 年 11 月, 订单数 775 架,已经实现年产 30 至 50 架的批产能力。22 年 12 月正式交付首家海外客户印尼翎 亚航空(TransNusa),标志着国产喷气式客机首次进入海外市场。而到 2024 年,ARJ21 运营渐入 佳境,更多海外订单也在落定。越南越捷航空和中国西藏航空均与中国商飞签订 ARJ21 订单。河 南航投与中国商飞签署 6 架 ARJ21 衍生机型订单,包含医疗机、灭火机、应急救援指挥机。随着 ARJ21 持续推进规模化运营、拓展海外市场、加速机型系列化进程,未来发展空间巨大。 C919 于 2023 年正式投入商业运营,并不断开拓海外市场。C919 大飞机从 2007 年首次正式立项 以来,不断发展进步,于 2017 年实现首飞,又于 2023 年完成商业首航。如今 C919 大飞机仍然 在努力推进其自身建设,24 年 2 月亮相新加坡航展,同月进行东南亚演示飞行,并于 24 年 6 月 1 日实现首次境外商业飞行。民航上海审定中心透露,按照计划 C919 有望于 2025 年获得欧盟适 航认证。 C919 较竞品机型起步较晚,但存在其竞争力,未来存在打破竞品垄断局面的可能。C919 与波音 737 和空客 A320 属同一级别:有效载荷为 20.4 公吨;巡航速度 0.785 马赫;最大飞行高度 12,100 米;标准航程为 4075 公里,增大航程为 5555 公里;经济寿命达 9 万飞行小时。虽然 C919 是“后起之秀”,但它攻克了 100 多项核心技术,研制过程使我国掌握了民机产业 5 大类、 20 个专业、6000 多项民用飞机技术。C919 的性能指标与其最直接竞品波音 737-MAX 和空客的 A320-NEO 基本持平,且 C919 还具有巡航气动效率高、运营维护成本较低、飞机油耗较低、发 动机噪声较小等特点。
在市场需求和国家意志的驱动下,各大航司纷纷官宣订购 C919 大订单,据央视财经 24 年 1 月报 道,国产 C919 大飞机已拿下 1200 多架订单。 东航:2023 年 9 月 28 日,东航宣布采购 100 架 C919,并将于 2024 年至 2031 年分批交 付。2024 年计划交付 5 架,2025~2027 年每年计划交付 10 架,2028~2030 年每年计划交 付 15 架,2031 年计划交付 20 架。 南航:2024 年 4 月 29 日,南方航空宣布采购 100 架 C919,计划于 2024 年至 2031 年分 批交付给南航。 国航:2024 年 4 月 26 日,国航发布公告称将向中国商飞购买 100 架 C919 飞机(增程 型),计划从 2024 年到 2031 年分批接受。 海航:2023 年 4 月 28 日,海航航空集团与中国商飞公司在上海签署百架飞机采购协议,其 中包括 60 架 C919 飞机确认订单和 40 架 ARJ21 飞机意向订单。2024 年 4 月 25 日,海航 旗下的金鹏航空宣布将在 24Q4 接受首架 C919,在未来三至四年内将机队逐步调整为单一 的 C919 机队,并将在 2027 年年底前完成 30 架客机的引进。 西藏航空:2024 年 2 月在新加坡航展期间,商飞与西藏航空签署的 40 架 C919 高原型订 单。
波音 737 问题频出, C919 迎来历史性机遇。近年来波音 737 型号飞机事故频出,导致市场信心 不足,加之美国、土耳其等国也已停止对于波音 737MAX9 型号的使用,便造成原先对于 737 相 关机型的信任度降低,2024 年波音一季报显示为了提升其安全性,挽回市场,737 的生产速度已 降至每月 38 架以下。于此同时,不断增长的市场需求和客运量使得航空市场需要除波音以外其他 飞机制造商的进入,作为竞品的 C919 迎来历史性机遇。
我国现役飞机进入更新换代周期,C919 有望逐步对波音单通道飞机进行替代。我国大多数民航 客机一般 15-20 年左右退役。根据空客的预测,未来 20 年,中国即将进入飞机退役高峰期,每年 将有超过 100 架飞机进入中老龄阶段(机龄在 12 年及以上),且年复合增长率将超过 15%, C919 有望逐步对波音单通道飞机进行替代。
国产 C919 大飞机交付能力不断增强,规划总院中标批生产条件能力二期建设项目。商飞已经开 始为 C919 的产能放量做出准备,预计 24 年底总装产能达到 50 架。27 年预计产能达到 150 架, 下线量突破 100 架。2024 年 4 月,航空工业规划总院公布,公司中标 C919 大型客机批生产条件 能力(二期)建设项目,主要包括大客总部装厂房、大客零件总库、室外道路、绿化、停机坪等 建设内容,项目的建成将满足 C919 大型客机未来批量化生产需求,有效提高 C919 大型客机的生 产效率,为国产大飞机的商业化运营和市场竞争提供有力保障。
2.1.2 巨大的民航市场带来广阔市场空间,中国航空市场引领未来全球市 场增长
商飞预测未来 20 年全球将交付价值为 6.5 万亿美元的客机: 根据波音《Commercial Market Outlook 2023-2042》,未来 20 年全球将交付 42595 架, 其中支线客机 1810 架,单通道喷气客机 32430 架,占总交付量的 76%,双通道喷气客机 7440 架。 根据空客《Global Market Forecast 2023》,未来 20 年全球将交付新客机和货机 40850 架,其中单通道窄体客机 32630 架,占 80%,宽体客机 8220 架,占 20%。 根据商飞《中国商飞公司市场预测年报(2023 -2042)》,未来 20 年全球将交付涡扇支线 客机 4040 架,单通道喷气客机 32253 架,双通道喷气客机 7351 架,市场价值约为 6.5 万 亿美元。
我国存量客机规模较大,未来 20 年将接收 9171 架新机,市场价值约为 1.4 万亿美元。
根据《2022 年民航行业发展统计公报》,2022 年中国民航机队规模达到 3942 架,比上年 增加 86 架,存量客机规模较大。

根据商飞《中国商飞公司市场预测年报(2023 -2042)》,到 2042 年,中国占全球客机机 队的比例将增长到 20.6%,中国机队规模将达到 9969 架,其中单通道喷气客机 7126 架, 双通道喷气客机 1926 架,喷气支线客机 917 架。未来 20 年中国将接收 9171 架新机,其 中涡扇支线客机 898 架,单通道窄体客机 6451 架,双通道宽体客机 1822 架,总市场价值 约 1.4 万亿美元。
随着中国国产大飞机国产替代进程加速推进,中国商业航空迎未来市场空间广阔。
此外,民机后市场空间庞大,国产供应商有望以民机国产化为契机切入使用与保障领域。根据帕 莱托曲线,一型民用飞机的全寿命周期费用中,研制费用约占 10~15%,采购费用约占 20~25%, 使用保障费用约占 60~70%,飞机销售后市场规模庞大。保障费用主要包括备用器材费、技术资 料费、维修维护费、改进费、使用费、训练费及报废处置费等。后市场的年费用支出随机龄增长 而增长,尤其在使用 7 年后,每年还需对发动机进行额外的检修和性能恢复,带来高昂的费用。 一直以来,我国民航市场被外企垄断,国内零部件及维修商由于缺乏配套和适航经验,很难打入 波音空客的后市场。因此国产大飞机的成熟具有两方面重要意义:1)带领国内配套企业走完研 制、生产、交付的全套流程,培养了一批产品质量过硬且具有适航经验的供应商。2)国产大飞 机的批产需求催生了航空产业集群效应,由于政策、区位、配套、成本等优势,外企供应链也将 陆续迁移至国内,国产维修及备件企业有望以此为契机切入波音空客的供应体系。 2033 年中国机队 MRO 市场预计为 182 亿美元。据《Global Fleet and MRO Market Forecast 2023-2033》预计,预计 2033 年,中国 MRO 市场总额为 182 亿美元,2023~2033 年的 CAGR 为 6.8%,其中机体、发动机、零部件和航线的 MRO 市场总额分别为 31 亿美元、83 亿美元、39 亿美元和 29 亿美元。
2.1.3 大飞机产业链带动效应强,国产供应链迎来发展机遇
以美欧为例,大飞机的产业集群效益塑造了多家市值过千亿元的公司。1950 年代,第一架喷气式 客机的出现将民用航空产业的发展引上了快车道,此后行业内逐渐形成了波音、空客两大龙头, 并以之为中心带动了数以万计企业的发展,最终形成了规模庞大且高质量的产业集群。这其中走 出了供应发动机的 GE 公司、联合技术公司(UTC 公司)、赛峰等,供应机电航电的 GE 公司、 UTC公司、利勃海尔、霍尼韦尔、伊顿、派克、泰雷兹、塞峰、邓禄普等,供应基础材料的 PCC、 东丽等。这些企业中部分已经不再以航空配套为主要业务,但他们以通过为大飞机配套为契机, 在此过程中提升了产品质量、管理能力和品牌价值,从而形成了在其他相关领域的竞争力,最终 成为世界级大企业。由此可见,国内大飞机产业集群的塑造势在必行。 C919 立足自主技术研发,采用“主制造商+供应商”模式掌控项目主导权,国产化率约 60%。 C919顺利投入商业运行有望带动中国大飞机产业链的发展,进一步提升国产化率,承接更高的价 值量。按飞机构成的三大类别来看,机体、材料及标准件国产化程度最高,伴随批产上量,国内 配套企业直接受益;由于中高端机载设备相关技术主要由欧美国家掌握,我国以 C919 为契机, 在机电、航电领域成立了大量合资公司,C919以合资公司为主,未来国产化率将逐渐提高;发动 机国产化程度最低,原材料、零部件配套能力不强,整机完全依赖进口,但目前国内已具备部分 开发原材料和生产能力,且国产发动机整机长江系列的研制工作正在稳步进行中。 目前,C919 已形成规模化生产能力。这必将带动我国航材、航电、航发、制造、设计、营销、 售后等一系列产品和服务行业的崛起。
(一) 机体、材料及标准件
价值占比 45%,国产化程度最高,伴随批产上量国内配套企业直接受益。原材料中,钛、铝、特 种钢等合金材料已实现国产化,国产复材等预计能很快实现替代。材料加工也主要由国内企业进 行。机体结构制造方面,机头、机身、机尾、机翼结构主要由中航工业旗下企业进行。不过,机 体结构生产过程相对分散,核心技术壁垒不强,附加值不高。
(二)机载设备
机电、航电系统价值各占比 15%左右,民用领域技术主要由国外所有。机电系统和航电系统是现 代民用客机上非常关键、最为复杂的机载系统之一。民用飞机的机电系统主要包括电源、第二动 力、液压、燃油、环境控制、刹车等模块,航电系统主要包括通信、导航、电传飞控、显控、记 录等模块。目前,机电、航电系统的设计和生产技术主要掌握在欧美国家,机电主要由 UTC(美 国联合技术公司)、派克宇航、利勃海尔等提供,航电主要由 GE、罗克韦尔柯林斯(已被 UTC 收购)、霍尼韦尔等提供。其中,UTC 在航空领域业务覆盖最广,旗下有普惠发动机,近年来先 后收购罗克韦尔柯林斯、古德里奇、凯德、汉胜等机电航电公司。 我国以 C919 为契机,在机电、航电领域成立了大量合资公司,C919 以合资公司为主,未来国产 化率将逐渐提高。新舟 60、ARJ21 的机载系统和设备,主要直接采购国外成品;而 C919 则是国 外供应商根据中国商飞的设计要求,与中航工业系企业组成合资公司在国内生产(机电领域合资 主要由中航机电对接,航电领域合资主要由中航电子、中国电科对接)、转让技术给中航工业系 企业、或根据要求直接生产并出口给中国,这大大地推动了国内相关领域的发展。例如,中航起 落架公司与利勃海尔自 2012 年合资以来,起落架领域的国产化程度逐渐提高,到 2018 年起落架 关键锻件、特殊钢材已全面实现国产替代。同时,昂际航电等部分合资企业表示,未来还把国内 生产的产品售向国外,这也使得中国有机会进一步承接部分国际航空制造业产业链。 中航机载致力于加速民机机载设备国产化。2023 年,中航机载成立民机机载系统分中心和民机机 载系统工程中心;根据今日闵行公众号 2024 年 4 月消息,中航机载已正式落户上海闵行区,有望 加速其与商飞的协同,加快民机机载系统国产替代进程。中航机载为中国商飞在 C919 项目的推 进上提供了强有力的支持,也体现了中航机载在加速机载设备国产化方面的决心。随着 C919 项 目的不断推进,中航机载系统公司也将迎来更为广阔的发展机遇。未来,中航机载将与包括中国 商飞、中航商发在内的多家公司携手,共同打造一个集设计、研发、制造、认证、维修、运营、 服务于一体的完整航空制造产业链体系。
(三) 发动机
价值占比 25%,国产化程度最低,原材料、零部件配套能力不强,整机完全依赖进口。民用产品 目前国内只能配套生产一小部分原材料、尚不具备关键部件生产能力,国产替代最快还需 5-10 年。 作为现代中航工业中的“皇冠上的明珠”,航发有着最高的技术门槛、最高的附加值。一旦实现 国产替代,国内相关企业将会获益匪浅。 国内已具备部分航发原材料和零部件生产能力,并已参与到国际配套当中。目前,国内具备生产 航空用高温合金或钛合金能力的有航材院、宝武钢铁、钢研高纳、抚顺特钢、西部超导、宝钛股 份,具备叶片铸造能力的有航发动力、中航重机、应流股份等。同时,国内已有部分企业已经参 与到国外民用航发的生产过程当中,如百慕高科(Trent 发动机机匣、LEAP 套件)、无锡透平 (罗罗 2018 可信赖卓越交付奖)、航宇科技(GE 发动机高压涡轮机匣环形锻件的亚太地区唯一 生产企业)等。 CJ-1000/2000 商发加速研制,“中国心”指日可待。2009 年,中国商发正式成立;2016 年, “飞发分离”政策正式落地,航空发动机国家重大专项开始启动。2023 年,CJ1000A 在航空工 业试飞中心一架以运-20 运输机改造的发动机通用飞行台上进行了试飞,意味着国产大型客机发动机的研制工作取得了新的进展,CJ1000A 将进入最后的验证阶段;CJ2000 系列配套的 CR929 目前也已进入试车阶段。
(四) 维修、地面及工程服务
随着新机销售的不断推进,航空后市场将逐步打开,尤其是国内企业涉足较少的维修保障领域。 航空维修一般分为航线维护、机体维修、发动机维修、机载设备维修等。航线维护是指在飞机执 行任务前、过站短停时对飞机总体情况进行的例行检查和维护。机体维修是指对机身、机翼、尾 翼、起落架等机体部件的维修。发动机维修是指对飞机发动机的维修,也称动力装置维修。机载 设备维修是指对机载电子和机械设备等部附件的维修。目前,国内民航客机维修服务主要由航空 公司自营维修厂、OEM 厂商、第三方专业化维修企业提供,前者主营航线维护、机体维修、发动 机维修和部分机载设备维修,后两者则主营机载设备维修。鉴于目前 OEM 厂家境外送修较高的 成本及较长的维修周期,机载设备维修本土化需求较大。随着国产大飞机的崛起,国内企业通过 合资、授权、引进设备等方式不断提高技术水平,有望承接更多的机载设备维修及检测订单。
2.2 商业航天
商业航天是以市场为主导,采用市场手段,运用市场机制,按照市场规律开展的航天活动,是航 天事业发展到一定阶段的必然产物。根据美国联邦航空管理局公布的《商业空间运输年度纲要: 2013》,商业航天发射(简称商业发射)特指面向全球有发射能力的供应商进行公开招标的发射 行为,政府间的发射合同属于非商业发射。与高技术、高投入、高风险的传统航天相比,商业航 天具有时代性、经济性、市场驱动性和约束性等特点。
中国商业航天全产业链已初步形成。在人们固有的印象中,航天产业是只有“国家队”才有能力去 做的,而今商业航天的发展证明了“民间”力量参与的可能性和重要性。卫星、火箭、发射场构成 了商业航天的硬件基础。我国首个商业航天发射场——海南国际商业航天发射场正在建设中,中 国商业航天全产业链已初步形成。商业航天产业链上游包括原材料、火箭制造和卫星制造;中游 包含了卫星发射和地面设备制造;下游则主要是卫星的运营和服务,下游应用一般可以分为导航、 通信和遥感应用,除此以外还有载人航天、太空探索和航天教育等新兴应用。
2.2.1 商业航天市场广阔,各大星座拉动需求
近年来中国商业航天快速发展,2019-2023 年市场规模 CAGR 高达 23%。从全球市场来看, 2019-2023 年全球航天市场规模稳定增长,CAGR 为 1.6%。2023 年全球航天市场规模同比上升 1.56%,市场规模增长至 3900 亿美元。中国市场方面,在政策和资本等多方加持下,2019-2023 年中国商业航天产业保持着 23%的年均复合增长率,显著高于全球增速。中商产业研究院数据显 示,2020 年中国商业航天市场规模已经突破 1 万亿元,到 2023 年规模接近 2 万亿元,预计 2024 年将达到 2.3 万亿元。

国内星座计划拉动卫星发射需求,中国商业航天发展进入加速阶段。低轨小卫星的研制周期短、 成本低廉,传输延时更短、路径损耗更小,多个卫星组成的星座可以覆盖全球,频率复用更有效。 各国已开启低轨卫星竞赛,近年来国内外多家企业提出卫星互联网计划,国外的企业主要有 OneWeb、SpaceX、Telesat 等。据报道,中国也已着手构建低轨卫星通信网,国有企业将牵头 发射超过3.6万颗卫星,通信网络覆盖全球。国内多个近地轨道卫星星座计划相继启动,包括GW 星座、G60星链、鸿鹄三号、银河 Galaxy等,有望带动卫星发射需求大幅上升,商业航天迎来发 展新契机。
2.2.2 中国航天处于全球领先地位,未来增量将在商业航天
中国航天发射处于全球领先地位,2024 年开始有望加速发展。回顾近年全球火箭发射情况,美国 和中国仍然保持着全球航天发射的领先地位,2023年中美发射次数合计全球占比超过82%。横向 看,2023 年全球火箭发射次数为 223 次,中国发射 67 次位居第二,仅次于美国的 116 次,而处 于第三名的俄罗斯仅发射 17 次。纵向看,近五年来中国运载火箭发射次数呈逐年递增趋势, 2023 年发射次数增长至 67 次。根据 2024 年 2 月 26 日航天科技集团发布的《中国航天科技活动 蓝皮书(2023 年)》显示,2024 年中国航天全年预计实施 100 次左右发射任务,发射次数有望 同比增长 49.2%。中国运载火箭高密度发射的同时,一直保持着相当高的成功率,2023 年的 67 次发射中仅发生了 1 次失利。
商业航天是中国航天未来的重要增量之一,民营商业火箭也将迎来较大的发展空间。2023年美国 的 116 次发射中,SpaceX 占了 98 次,火箭实验室等其他新势力公司占 14 次,NASA 和传统承 包商却只有区区 4 次。SpaceX 创新能力超强,发展神速,技术和市场均遥遥领先,现在处于一 家独大地位。NASA 和传统承包商则逐渐失去了竞争力和主导权。2023 年中国的 67 次发射中, 民商火箭发射仅有 13 次,中国航天领域依然处于国家队占绝对优势、民商遍地开花的现状。对比 美国民商火箭发射占比高达 96%,我国仅有不到 20%,随着各大低轨卫星星座的加速组网,卫星 发射需求将快速增加,民商火箭发射次数和占比或将得到较大提升,有望带动商业航天产业链的 快速发展。
今年以来,我国商业航天领域得到快速发展,产业链各环节都取得较大进展。 卫星端:2 月 3 日,搭载中国移动星载基站和核心网设备的两颗天地一体低轨试验卫星成功 发射入轨。4 月 6 日,央视网报道,海南首个“卫星超级工厂”项目,历经五个月的筹备终 于迎来了论证的最后阶段,其大概年产能力能达到 1000 颗卫星。 发射端:3 月 3 日,长征八号改进型火箭二子级暨通用氢氧末级第二次点火试验成功完成, 将于 2024 年下半年在海南文昌执行首飞任务。天兵科技的可回收液体火箭“天龙三号”将 于今年 7 月首飞。深蓝航天的可回收液体火箭“星云一号”预计 24 年年底完成入轨首飞。 应用端:华为、OPPO、荣耀、小米等国产手机厂商相继推出卫星通信手机,意味着卫星通 信在手机端应用正逐渐下沉,未来有望逐渐成为手机的标配。华为 Pura 70 Pro、Pura 70 Pro+、Pura 70 Ultra 首次实现卫星图片发送功能。比亚迪仰望 U8 越野版标配卫星通信,全 球首款搭载天通卫星通信功能的量产车型正式面向市场。
耐心资本注入,星座组网加速,我国商业航天领域有望进入高速发展阶段。我国 2023 年中国商 业航天迎来了真正的元年,产业链开始成熟,基础设施越来越完善,需求逐渐明确。2024 年商业 航天首次被写入政府工作报告,4 月 30 日召开的中共中央政治局会议上强调,要积极发展风险投 资,壮大耐心资本。 5 月 30 日起,央视财经节目中心推出系列报道《壮大耐心资本》,节目第一 集的主题便是商业航天。节目中提到商业航天是一个时间周期长、重基础设施建设的行业,对资 金的需求量极大。2023 年,我国商业航天领域共发生融资约 170 起,合计披露金额超 185 亿元, 这意味着去年的每一天,都有5000万元实实在在的耐心资本投入商业航天领域。在耐心资本的支 持下,我国商业航天领域的许多企业都取得了阶段性成功,从而又能吸引更多的资本。在这样的 一个正循环中,同时伴随着各大星座加速组网,行业或将逐步进入招标期和密集发射期,我国商 业航天领域有望进入高速发展阶段。
3.1 低空经济
低空经济政策频出,中国低空经济相关产业有望进入高速发展阶段。2023 年 12 月,中央经济工 作会议提出要打造低空经济等战略性新兴产业。同月,中国民航局发布了由国家空管委组织制定 的《国家空域基础分类方法》。2024 年 3 月,低空经济首次出现在政府工作报告中,《2024 年 国务院政府工作报告》中指出要积极打造低空经济等新增长引擎。3 月 27 日,工信部等四部委联合发布了《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030 年)》。由此定下了大力发展低空经济 的主基调,低空经济进入新的发展阶段。今年以来,国家层面的政策和重要会议频繁提及低空经 济,地方层面各省市也积极推出了当地的低空经济发展方案。后续在国家政策的指引和地方行动 方案的推动下,低空经济相关产业有望实现高速发展。
低空经济是一种综合性的经济形态。低空经济泛指 3000 米高空以下的飞行经济活动,是以各种 有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经 济形态,具有产业链条长、辐射面广、成长性和带动性强等特点。简单来说就是将原本人们在地 面上进行的生活、生产和交通等活动拓展至低空空域,由此催生出空中通勤、空中物流、空中旅 游等众多新场景,能够极大提高生产效率、生活品质和交通边界,重塑人们的生产生活方式。 低空经济包括低空制造、低空飞行、低空保障和综合服务。低空制造产业是指面向通用、警用、 海关和部分军用航空器的研发制造类产业。低空飞行产业是低空经济的核心产业,对整个低空经 济发展起着牵引和带动作用。低空保障和综合服务则是为低空经济的发展提供保障、支持和辅助 等服务的产业。
根据赛迪顾问的研究分析,低空经济有着三个层次的万亿发展空间: 第一个万亿空间是由低空飞行活动牵引,促进轻小型固定翼飞机、民用直升机、无人机、 eVTOL 等低空飞行器制造发展,培育更加丰富的低空应用场景与服务新业态,核心产业规 模成长空间过万亿元。 第二个万亿空间是由低空空域管理与开发利用带动,拉动的以通用机场、直升机起降点、低 空新型基础设施等低空基础设施相关产业链上下游投资空间过万亿元。 第三个万亿空间是以低空经济催生的跨界融合新生态为内核,产生的以制造创新协同促进科 技服务发展,服务模式延展促进空中交通运输发展和飞行体验促进消费变革等各类经济活动, 综合相关间接经济活动拉动经济增长的潜力空间过万亿元。 根据赛迪顾问测算,2023 年中国低空经济市场规模已经达到 5059.5 亿元,同比增速高达 33.8%。 预测到 2026 年中国低空经济市场规模有望突破万亿元,达到 10644.6 亿元。而中国民用航空局 的数据则更为乐观,民航局预测到2025年,中国低空经济的市场规模将达到1.5万亿元,到2035 年更是有望达到 3.5 万亿元。
通用航空是低空经济的重要组成部分,中国通航潜力无限。通用航空是指民用航空飞行中除公共 运输航空飞行以外的航空活动,包括从事工业、农业、林业、渔业和建筑业的作业飞行以及医疗 卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学实验、教育训练、文化体育等方面的飞行活动。在 通航领域,我国的通用航空器、通用机场数量和飞行时间等方面与美国有较大差距,但是近年来 我国通用航空快速发展,在大众消费、通航运输、农林作业、电网巡视等领域持续发力,取得了 较大进展。根据中国民航局,2023 年中国通用航空器在册数量为 3173 架,同比略有下滑。但是 从飞行时间来看,2023 年中国通用航空飞行小时总量创历史新高,达到 135.7 万小时,同比增长 11.3%。

中国通用机场和通航企业数量稳步增长。根据中国民航局统计,中国在册管理的通用机场数量从 2019 年 240 个增长至 2023 年的 451 个,年复合增长率达 17.1%,2023 年同比增长 13%。根据 “十四五”期间通用航空发展目标,预计 2025 年中国通用机场在册数将达到 500 个。中国通用 航空企业数量也持续增长,2023 年达到 689 家,同比增长 4.2%。从 2019 年至 2023 年的年复合 增长率为 9.6%。
无人机产业是低空经济的主导产业,中国无人机数量快速增长,2019-2023 年的 CAGR 为 34.1%。 无人机的全称是“无人驾驶飞机”,是利用无线的遥控设备和自身的程序控制装置操纵完成的无 人驾驶的飞行器。最早的无人机是作为军事应用而出现的,用于侦察、侦察和目标打击。随着技 术的进步和成本的降低,无人机逐渐应用于民用领域。从最初的航拍和摄像,到如今的物流配送、 农业、建筑和消防等领域,无人机的应用范围不断扩大。我国民用无人机注册数量快速增长, 2023 年中国民用无人机注册数量为 126.7 万架,同比增长 32.3%,从 2019 年到 2023 年的 CAGR 为 34.1%。
eVTOL 是通航发展的新趋势,未来城市空中交通的主流方案。eVTOL(Electric Vertical Take-off and Landing,电动垂直起降飞行器)是指以电力作为飞行动力来源且具备垂直起降功能的飞行器。 eVTOL 作为新一代航空革命性飞行器,是新概念、新能源、新材料、新技术的集合体,具有安全 性、可靠性、环保性、经济性、智能性和舒适性等六大性能特征,是未来城市空中交通市场的主 流方案,已在全世界范围内引起了研发的热潮,成为国际航空科技创新竞争的新赛道。eVTOL 在 基本性能上具备可以代替轻型直升机的能力,小型 eVTOL在军事、航模、农业、安防等领域已有 大量应用,但是未来的 eVTOL 要实现常态化商业运营仍然需要覆盖更大的市场空间。 根据摩根士丹利预测,到 2050 年 eVTOL 的全球市场规模将达 9 万亿美元,其中中国潜在市场规 模将达到 2.1 万亿美元。当前欧美 eVTOL 领域的研究较为成熟,但是中国 eVTOL 的研发也毫不 逊色,主要企业包括亿航智能、峰飞航空、零重力飞机、时的科技、小鹏汇天、沃飞长空、沃兰 特等。其中亿航智能在适航审定方面快速推进, 2023 年 10 月获型号合格证(TC)、2023 年 12月获标准适航证(AC)、2024 年 4 月获生产许可证(PC),三证均为全球首张,亿航智能也成 为 eVTOL 行业内唯一集齐“三大通行证”的企业。2024 年 3 月 22 日,峰飞航空自主研发的 V2000CG 获得全球首张吨级以上 eVTOL 的 TC。中国 eVTOL 行业有望在亿航智能、峰飞航空等 头部企业的带领下快速发展,维持国际领先地位。
深圳到珠海只需 20 分钟,峰飞航空自主研制的 eVTOL 有望在 2026 年开启载人飞行。2024 年 2 月 27 日,由峰飞航空科技自主研制的 eVTOL“盛世龙”完成全球首条跨海跨城 eVTOL 航线的公 开首次演示飞行。目前,从深圳到珠海打车 500-600 元,要将近 3 个小时,坐船 100 多元,要 1 个多小时。“盛世龙”从深圳蛇口邮轮母港起飞,降落在珠海九洲港码头,将原本 2.5-3 小时的 地面车程缩短至飞行 20 分钟。峰飞航空科技高级副总裁谢嘉表示,在进行大规模应用以后,未来 深圳到珠海的单座票价大约为 200-300 元。“盛世龙”起飞重量 2000 公斤,可载 5 人,巡航速 度可达 200 公里/小时,核心模组 100%国产化。在获取适航证后,预计将于 2026 年开启载人飞 行。
除通用航空的新发展趋势外,低空无人机物流市场也是本轮低空经济的重要命题。低空物流是指 利用无人机等航空器进行货物运输的物流方式。目前,低空物流已被初步应用于快递配送、农产 品运输、医疗物资输送等领域,日益成为物流行业发展的重要方向。今年 3 月份,工信部等四部 委联合发布的《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030 年)》中提出,聚焦“干-支-末” 物流配送需求,在长三角、粤港澳、川渝、内蒙古、陕西、新疆等重点地区,鼓励开展无人机城 际运输末端配送应用示范,形成量大面广的航空物流配送装备体系。在需求和政策的双重驱动下, 中国低空物流市场有望快速打开。根据深圳市无人机行业协会预计,2024 年中国快递物流方面的 无人机市场规模将达到约 300 亿元。 丰翼物流无人机在大湾区已实现常态化运营,日均运输单量突破 1.2 万票。顺丰、美团、京东和 邮政等企业积极推动无人机在物流配送上的应用,是低空物流市场的重要参与者。例如顺丰自 2013 年开始布局物流无人机领域,于 2018 年取得全球首张无人机航空运营(试点)许可证。目 前丰翼物流无人机在大湾区已实现常态化运营,日均起降 800 至 2000 架次,日均运输单量突破 1.2 万票。顺丰在低空经济领域的技术、货量、客户需求量、运营模式等方面均较为成熟。公司 亦希望物流无人机在深圳市的常态化运营取得一定成效后,可进一步复制推广于全国其他地区。
3.2 水下无人装备
水下无人装备是海洋军事竞争新的制高点之一,是赢得新时代水下攻防对抗的重要保障。随着科 技的进步,现代战争形态已逐步完成从机械化向信息化的过渡,正加速向智能化转变,世界军事 强国均大力推动智能化、无人化作战装备发展。在最近几场高新技术局部战争中,大量无人作战 装备涌向战场并发挥主导作用。在现代海军装备领域,无人化同样是最重要的命题之一,水下无 人作战系统可充分利用海洋的隐蔽特性与立体空间优势,在节点任务执行的基础上,依托网络信 息中心,形成集群协同作战能力。 典型的水下无人装备主要有无人水下航行器(unmanned undersea vehicle, UUV)和水下无人 预置系统。UUV 具有效费比高、隐身性能好、作战用途广和智能程度高等优势, 能有效避免人员 伤亡,可深入恶劣、危险环境执行多种军事作战任务,将深刻影响和改变未来海上作战样式,是 未来智能化战争中重要的新质作战装备。水下无人预置系统是一类预先部署在近海或深远海重要 航道、敌周边要地等前沿作战海域,可在水下长期待机、远程唤醒的全自主作战的新概念水下无 人装备。水下无人预置系统包括水下预置武器和水下预置基础设施,水下无人预置系统搭载载荷 丰富多样,具有潜伏时间长、广域分布、隐蔽性好及响应快速等优点,已成为未来水下攻防对抗 体系的重要组成部分。
近年来,美国、俄罗斯和欧洲等国家和地区都在积极推动水下无人自主和跨域协同作战能力生成。 自 1994 年以来, 美国先后发布了 十余份无人作战系统发展规划文件,包括《无人航行器主计 划》、《无人系统发展路线图》等顶层战略规划文件,为水下无人装备的发展确定了多层次、全 方位、体系化的基本框架。美国国防科学委员会在 2016 年 10 月发布的《下一代无人水下系统》 执行摘要中提出了新型水下无人系统概念,给出了 4 项潜在参考任务:控制咽喉要道、阻断水面 作战群、作战欺骗、反潜战。
发展至今,美国的 UUV 呈现出明显的系列化特征, 较有代表性的如 Bluefin 系列、REMUS 系列和 Iver 系列等,各系列均依据不同口径、不同功能、不同承载量需求而设计。水下预置武器系统比 较典型的有 “浮沉载荷(upward falling payload, UFP)”、“海德拉 Hydra”系统。水下预置基础 设施主要有水下监听网络系统、水下声学通信网络、水下导航网络和水下能源自给系统等。
我国UUV虽起步较晚,但卓有成效,呈现出系列化、大海深、长航时、高性能和高仿生的特点。 在系列化方面, 中科院沈阳自动化研究所先后研制了CR系列和“潜龙”系列UUV;大海深方面, 天津大学研制的“海燕-X”号于 2020 年完成了水下 10619 米持续现场观测,哈尔滨工程大学研 制的“悟空”号于 2021 年实现了 10896m 水深独立工作;长航时方面,天津大学研制的“海燕L”号于 2018 年挑战了水下续航 4 个月;高性能方面,哈尔滨工程大学联合中科院研制的 HSU001 号集侦查、监视于一体,“悟空”号实现了水下 15km 高容量可靠信息传输,“海燕” 系列在极端环境中完成了可靠性观测;高仿生方面,西北工业大学研制的仿蝠鲼 UUV 具备滑扑一 体自主变形能力, 实现了与鱼类和谐混游。
随着单体 UUV 技术发展成熟,UUV 开始向集群化方向发展。集群形式主要有同构集群和异构集 群 2 种,同构集群为多个相同型号单体 UUV 协同完成通信、指挥控制与决策而组成的群组,异构 集群则为与其他无人系统组网成组,通过分布式态势感知和信息共享协同完成作战任务。从美军 水下无人装备发展规划来看,2004 年 以前仅有“水下无人潜航器”,2007 年以后开始出 现“水 下无人作战系统”的概念,2010 年提出水下 无人装备的联合作战融入能力。例如:美军的水下 无人区域监控项目,包括近海持久监视系统、深海监视网、分布式敏捷反潜系统,均是由大量异 构 UUV 配合水下固定节点和漂浮移动节点共同组成的不同网络体系。
水下无人装备要形成有效作战力量涉及不同领域的多项关键技术。(1)平台技术包括总体设计 技术(以作战需求为牵引的总体设计与系统集成、深海长时耐压防腐技术)、能源动力技术(高 比能能源系统、深远海能源自持及补给技术)、布放回收技术(布放/回收流体动力、布放/回收 协调控制、近距离精确导引对准)。(2)信息技术包括导航定位技术(惯性导航、声学导航、 水下地理信息辅助导航)、探测识别技术(声光、激光、电磁、合成孔径声呐探测及传感器组合 阵列的优化部署)、通信组网技术(不同平台组网技术、水下数据链、远程激活技术)、探测通 信一体化技术。(3)智能技术包括平台智能化技术(智能环境感知、智能自主决策、故障诊断 与容错控制)、智能集群协同技术(态势感知与信息共享、集群智能决策与控制、无人集群智能 演进)。 未来美军水下无人作战部队发展的趋势是成立水下无人舰队。1997 年美军成立了第 1 个水下无人 艇分队。 2017 年,在美国华盛顿组建了第 1 水下无人艇中队(UUVRON-1),由第 5 潜艇发展 中队指挥与管理。UUVRON-1 的成立对美军具有里程碑意义,展示了美国海军对于未来水下无人 作战的期待。2021 年美军宣布在位于加利福尼亚州的韦内姆港作战中心建立无人系统设施枢纽。 2022 年,美军建立第 2 水下无人艇中队(UUVRON-2)作为 UUVRON-1 的补充,并将 UUVRON-1 从第 5 潜艇发展中队分离出来,成为独立的指挥力量部署到圣地亚哥。如果说美军 UUVRON-1 的主要任务是 UUV 的研究、开发和测试评估,那么 UUVRON-2 的组建将具有实战 应用意义的,也标志着美军向水下无人舰队的目标迈进了一大步。
3.3 前沿新材料
材料是武器装备的基础,材料技术的进步不断推动着武器装备性能的提升,并实现升级换代。我 国在先进复合材料、特种功能材料、电子信息材料等领域已取得重要进展,正不断向高温化、智 能化、微纳化和可设计化方向发展。近年来,我国在碳纤维、隐身材料、陶瓷材料等复合材料关 键技术领域不断突破技术瓶颈,性能获得大幅提升并逐步加快产业化步伐,新材料仍将是长期值 得关注的重点投资领域。
纤维增强材料
复合材料是指由基体(连续相)和增强体(分散相)组合而成的人造多相固体材料。增强材料的 增强形式主要包括纤维增强与颗粒增强两种,相比颗粒增强方式,纤维增强方式可以给基体带来 更为显著的力学性能提升,实现减重增强的目的。由于纤维增强复合材料兼具基体材料和增强材 料的优势,并可通过纤维的排布和编制实现材料性能设计,因此在以航空航天为主的高端装备领 域得到了广泛的应用。其中碳纤维、陶瓷纤维是复合材料领域最具成长空间的细分产业。

碳纤维增强复合材料(CFRP)凭借其优越的轻质高强和耐高温性能,在航空航天、海洋工程、 新能源装备、工程机械、交通设施等方面有着广泛的应用,被称为 21 世纪的“黑色黄金”。民 用航空方面,碳纤维复合材料(CFRP)已广泛应用于机翼、机身等主承力结构中。军用航空方 面,碳纤维在蒙皮、腹板、中间梁等部位也有应用,使用比例稳步提升。随着碳纤维技术的不断 成熟和外溢,氢能、卫星、eVTOL、机器人等新兴领域有望进一步拉动碳纤维复材的需求。 航空发动机的性能提升依赖更先进的高温材料,SiC 纤维增强陶瓷材料(CMC)是最理想的选择。 提高发动机推重比和降低燃油消耗主要依赖两点:1)更高的工作温度,涡轮前温度每提高 100 度,推重可以增加 10%;2)更轻的结构重量。目前先进航发的涡轮前进口温度已达 1650℃以上, 而常用的镍、钴基高温合金使用温度仅 1100℃,无论是材料极限还是冷却成本都已经发展到了瓶 颈。与传统高温合金相比,CMC 部件重量仅为镍基合金部件的 1/3,难融金属的 1/10,且相比碳 化硅纤维更不易被氧化。以 SiC/SiC 作为高温材料不仅能使结构减轻 50%~70%,而且能将工作 温度提升 400~500℃,显著提高发动机推重比。
碳化硅和氮化硅纤维增强陶瓷材料(CMC)同样是性能优异的隐身材料。陶瓷纤维本身即为半导 体,是雷达波吸收的重要材料,同时具备轻质、高强、耐高温、抗氧化等理想的结构材料特性。 通过制备工艺改变晶体结构,可以调整纤维的电阻率,然后多向多层铺叠从而实现吸波和透波的 目的。陶瓷纤维增强复材可以直接制备隐身结构件,相比隐身涂层具有更高的强度和耐高温性能。 F-22 在尾喷口附近应用了陶瓷基隐身结构材料;法国的 APTGD 导弹的尾翼由六角形小块陶瓷吸 波材料组成,具有较好的吸波效果;美国空军开发出了一种 Si3N4 宽频透波天线罩。 美、日等发达国家推出了一系列国家级的研究计划与项目,推动陶瓷基复合材料的应用研发。其 中包括美国的 HSR/EPM、IHPTET、VAATE 和 UEET 计划,以及日本的 AMG 项目。20 世纪 90 年代,美国 NASA 通过 EPM 项目的研究成果将 SiC/SiC 确定为民用飞机的最佳材料体系。据 GE 公司统计,在喷气发动机的历史里,发动机涡轮材料的耐受温度平均每 10 年增加 10℃;然而随 着陶瓷基复合材料的引入,仅在最近 10 年里,发动机涡轮材料的耐受温度提高了 66℃。2021 年 10 月,普惠公司和 GE 公司赢得美国国家航空航天局(NASA)的合同,旨在开发提高未来民用 涡扇发动机核心机热效率技术。该合同是 NASA 混合热效率核心机项目(HYTEC)的一部分,致力于开发出一种“高功率密度”核心机,其燃料效率比当前高出 5%~10%。普惠公司将在其位 于加利福尼亚州卡尔斯巴德新开设的陶瓷基复合材料(CMC)卓越中心开展这项工作。
我国在《中国制造2025》绿皮书中也将碳化硅纤维和陶瓷基复合材料列入重点发展项目。绿皮书 要求在燃烧室中使用陶瓷基复合材料,在涡轮中使用陶瓷基复合材料,并具体指出使单晶/陶瓷基 高压涡轮叶片达到耐温能力>1700K,效率>0.91,二级总膨胀比>4.8。此外,绿皮书在关键战略 材料章节中特别提出需重点发展碳化硅纤维、陶瓷基先进复合材料、构件及相关工艺装备。我国 CMC 的应用研发工作在 1980 年代就已开始,无论是材料制备还是装备应用方面都取得了突出的 成果。厦门大学在此基础上还展开了吸波和透波性能的改性研究,成功制备出碳化硅吸波材料和 氮化硅透波材料,产业化应用正有序推进当中。
隐身材料
隐身技术现已经成为各军事强国的关键技术。各类武器装备能够通过使用不同隐身技术使雷达、 红外、射频等探测设备无法探测其行动轨迹,航空航天作为最早应用隐身技术的领域,在研究和 应用中发现隐身材料可使飞行器在不改变外形结构、气动特性的情形下直接应用,大大降低了飞 行器的信号特征,提高其生存能力。隐身能力已成为衡量现代武器装备性能的重要指标之一,因 此隐身材料作为提升隐身能力的重要技术途径显得尤为重要。
基于探测技术分类,其中雷达/红外隐身材料在提高武器装备战争中生存能力里扮演着重要角色。 针对探测技术而言,隐身材料又可分为雷达隐身、红外隐身、可见光隐身、激光隐身以及多频谱 隐身等。根据《多频段隐身材料的研究现状与进展》数据表明:在各军事强国使用的精确制导武 器中,仍以红外制导为主,并且已经趋于成熟,而在战场上采用的高技术探测器中,红外探测占 30%左右,雷达探测约占 60%,其他探测约为 10%。

多频谱兼容化成隐身材料发展方向。世界军事强国的武器装备隐身化呈现出从部分隐身到全隐身、 从单一功能隐身到多功能隐身、从少数武器装备隐身到实现多数主战兵器装备隐身的循序渐进的 发展趋势,且隐身技术正向“多频谱、全方位、全天候、智能化”的方向发展。随着现代战场上 多功能侦查手段的联合应用,各国对多频谱兼容隐身材料的需求更是越来越迫切。如以 F-22 为代 表的第五代战斗机强调的隐身能力主要集中在雷达、红外和射频三个方面,第六代战斗机将在隐 身结构布局上涵盖更广,预计达到全频谱隐身结构布局。
针对工艺和承载能力,隐身材料可以分为隐身涂层材料与隐身结构件。(1)隐身涂层材料是将 吸收剂分散在高分子材料粘结剂中,采用喷涂、涂刷等方法施工,经常温固化后形成涂层材料。 制备原材料有靶材、粉体、金属结构件、树脂、纤维等,采用不同的靶材和粉体,通过物理气相 沉积技术和热喷涂工艺可以在工件上分别逐层制备出粘结层和功能层,最终形成隐身涂层材料产 品。以华秦科技为例,靶材在 2020 年度及 2021 年 1-6 月占公司主营业务相关的采购总额比例为 87.69%和 81.25%,为公司的主要原材料。(2)隐身结构件是在先进复合材料的基础上,将吸 收剂分散在特种复合材料中,经严格的电磁结构性能一体化规划设计,采用多轴机加或 3D 打印 精密成型制造而成。根据结构隐身材料的类型不同,可以分为树脂基结构隐身材料和陶瓷基结构 隐身材料,其中树脂基结构雷达隐身材料的研究比较成熟,应用较为广泛。与隐身涂层材料相比, 隐身结构件兼具隐身能力和承载能力,具有良好的低频超宽带吸波性能,主要应用于机翼前缘、 机身边缘等需要结构承力和隐身功能一体化的关键部位。 要实现机身尾部、航发尾喷口等区域的隐身,隐身材料的耐高温性能至关重要。在研制开发过程 中,高温下能够应用的材料种类非常有限且高温下材料难以避免的氧化、扩散和化学反应会导致 材料的隐身性能很快消失,材料隐身性能的高温稳定性攻克难度较大。在实际在应用过程中,隐 身涂层材料要经受高温、高速气流的冲刷,强烈的机械震动和快速升降温的热冲击(热震),某 些特殊场合的应用还要满足更为苛刻的要求,例如有些武器装备的高温部件,工作温度可达到 700℃甚至 1000℃以上,在战场上是极易被探测系统发现和识别的薄弱部位,对耐温隐身材料的 研发和应用提出了迫切的需求。
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