2026年商业航天行业系列深度报告之航天增材制造专题:减重降本利器,产业必由之路

  • 来源:兴业证券
  • 发布时间:2026/04/07
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商业航天行业系列深度报告之航天增材制造专题:减重降本利器,产业必由之路。发射端已成为商业航天扩张的主要掣肘。国内卫星制造正在从单件研制走向批量化生产,但运力和发射节奏未能同步提升,导致卫星产能难以顺利转化为在轨规模。中美对比亦说明这一问题:2025年美国商业航天发射198次,中国为24次,发射频次差距显著。与此同时,火箭有效载荷占比不高,结构重量和发动机等硬件成本却占据较大比例,因此围绕火箭本体的减重和制造降本,是提升商业航天经济性的关键。增材制造对火箭产业链的核心价值,可归纳为“轻量化、一体化、提效降本”三条主线。一方面,增材制造更接近净成形,复杂件材料利用率显著提升...

为何运力是核心瓶颈

发射端成为商业航天发展主要掣肘

卫星制造能力快速提升,但发射供给仍是商业航天规模化的主要约束。 国内卫星正在从“单件研制”走向“流水线批产”,以银河航天南通 卫星智慧工厂为例,其产线具备年产100-150颗中型卫星能力,且研 制周期较传统模式缩短80%;在文昌国际航天城,卫星超级工厂规划 实现年产1000颗目标,并提出与发射环节更紧密衔接。 在制造能力持续释放的背景下,若运力与发射节奏无法同步提升,卫 星产能将难以有效转化为在轨规模,进而制约商业航天业务扩张。 ✓ 对标美国,发射频次差距进一步凸显供给侧短板。 据《Space Activities in 2024/2025》 (Jonathan McDowell) ,2025年 商业航天发射任务,美国发射198次,占比86.09%,相比2024年的 158次增加了25.32%;中国完成了24次发射,占比10.43%,较2024 年的19次增长了26.32%。其中美国SpaceX贡献170次尝试,形成高 复用、高周转的运力供给优势。

火箭质量中有效载荷仅占4%

火箭入轨的方式“简单粗暴”,但代价是实际有效载荷占比不高。 根据EMBRY-RIDDLE Aeronautical University,运载火箭初始质量由推进剂质量?p、结构质量?s(包括贮箱、结构件以及发动机相关 系统等)和有效载荷质量??构成;推进剂耗尽后的末质量为?s + ??。 在给定任务所需速度增量∆?的条件下,∆?与质量比相关,并可写成与结构质量系数?、载荷比?相关的公式:∆? = ?eq ln( 1+? ?+? )。当结构 越重(即?越大)时,在同样推进效率下可分配给载荷的空间越小,火箭运力越低。同时,发动机效率?eq由比冲?sp表征:?eq = ?spg0, 比冲越高,在相同推进剂质量下获得的总冲量越大,有助于提升运力。

火箭“死重”下降 = 有效运力提升

猛禽火箭发动机是SpaceX公司为“星舰”超重型运载火箭研制的动力系统。猛禽3是当前系列的成熟阶段,其推力进一步提升至约280 吨力,并通过应用SpaceX自主研发的SX500高性能耐热合金,显著增强了材料可靠性与使用寿命。猛禽3最关键的升级在于系统集成度的飞跃,大部分外部管路与传感器被集成至发动机箱体内部。这一设计不仅大幅提升了结构紧凑性, 更彻底取消了对前两代产品所需外部隔热罩的依赖,优化了整机推重比与维护便捷性。

火箭制造成本亟待进一步降低

据《“猎鹰-9”火箭的发射成本与价格策略分析》(刘洁,丁洁,李翔宇,王铮),全新火箭成本为5000万美元,包括一级火箭和整流罩 在内的3500万美元初始成本,和推进剂、发射测控、翻修等相关费用在内的1500万美元边际成本,由此可得,复用2次的火箭总成本为 6500万美元,复用10次的火箭总成本为1.85亿美元。

据《Launch Vehicle Recovery and Reuse》(Mohamed M.Ragab),美国AtlasV-401型火箭的一级火箭中,发动机占据半数以上总成本, 箭体结构成本占到23.6%,推进剂仅占0.70%;二级火箭中,发动机、箭体机构和电气设备占比分别为28.6%,29.5%和27.1%,推进 剂仅占0.20%。上述数据表明,硬件成本在火箭中占比较高。

增材制造如何解决瓶颈

“铺粉”精度高

根据华曙高科招股书援引的国标《 增材制造术语》( GB/T 35351-2017),按增材制造技术的成形原理,将增材制造工艺分成七种基 本类别:粉末床熔融(Power Bed Fusion)、定向能量沉积(Directed Energy Deposition)、立体光固化(VAT Photopolymerization)、粘结剂喷射(Binder Jetting)、材料挤出(Material Extrusion)、材料喷射(Material Jetting)和薄材叠层 (Sheet Lamination),每种工艺原理对应不同代表性工艺技术。

航空航天是增材制造目前主要应用领域

根据工信部等十二部门印发的《增材制造产业发展行动计划(2017-2020年)》,明确将增材制造的规模化应用面向航空、航天、船舶、 汽车等重点制造业,同时也覆盖医疗、文化、教育等领域,体现其跨行业的通用价值与场景适配能力。

根据易加增材招股书援引的Wohlers Associates数据,2024年全球增材制造行业下游应用中,航空航天、医疗健康、汽车领域、能源领 域收入占比分别为17.7%、11.1%、10.3%和8.4%。其中,航空航天领域对金属增材制造的需求尤为旺盛,是增材制造技术较早进入的 领域之一,也是目前增材制造技术应用最广和最有发展前景的领域之一。

在航天领域,使用增材制造实现火箭、卫星和深空探测 器等复杂零件的快速设计和原型制造,可以实现易受损 零件的直接制造和维护,增材制造技术将给航空航天带 来变革性发展。

火箭领域,增材制造已用于推进系统关键部件的研制验 证,典型包括喷注器以及与燃烧室和喷管相关的推力室 组件,该领域的应用目前测试完成度较高,从工艺上已 形成可量化的收益,直接关系到火箭可靠性、制造周期 及成本的工程化落地;

航天器领域则更多面向载荷与平台的结构和功能部件, 例如仪器结构件、电池壳体、热控相关构件,以及与电 子和传感和功能涂层相关的制造探索,意义在于支持小 型化集成与快速迭代;

在轨制造则围绕国际空间站等平台开展能力建设,目标 是实现工具与备件的就地制造,逐步拓展到更大结构的 在轨制造与维修,并探索回收再制造与利用地外材料等 方向,以降低补给依赖并支撑更长期的深空任务。

编辑:火腿肠
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