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高端制造、军工行业深度研究及2021年度投资策略

报告研究所 | 分享最深度的行业研究报告 2020/12/27 17:09
专项研究 西部证券 2020 非券商

一、高端制造:顺周期叠加疫情催化促进国产产能设备升级

2020 年汽车、电子等下游需求开始复苏,预计 2021 年各下游应用领域需求将延续高增长, 因此我们重点看好工控自动化和激光两大产业链。

1.1 内外需双轮刺激下,国内制造业有望迎来景气度恢复

国内消费逐步复苏,海外对中国消费品出口依赖加大。 2020 年 3 月以来,我国率先走出 新冠疫情影响,三季度国内社零开始恢复增长且涨幅不断提升。海外来看,疫情的持续蔓 延驱动了消费的迅速线上化,从而带来了国内优势出口商品尤其是电子产品的需求激增。 另外,2020Q2 以来,上海出口集装箱运价综合指数(SCFI)持续抬升,截止 2020 年 10 月 30 日,SCFI 综合指数已达到 1529.99,创 2011 年以来最高历史纪录。在内外需双轮 刺激下,国内部分制造业恢复景气度,从而抬高企业扩产意愿并驱动相关设备投资力度加 大。

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消费电子率先受益海外需求增长。 从各细分板块来看,计算机、电子、通信设备等消费电 子领域的出口交货值率先出现大幅提升,2020 年 1-10 月累计出口交货值同比增长 4.3%, 10 月当月同比增长 6.6%。主要原因是 2020 年上半年,东南亚、印度等国工厂因疫情大 范围停工,全球消费电子制造业对国内依赖程度加大,给国内自动化产能设备带来机会。

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国内制造业设备投资有望迎来新一轮景气周期。 在内外需双轮刺激下,国内制造业 PMI 自 3 月以来稳定站在荣枯线之上并保持较高水平。从周期来看,自 2018 年下半年逐步趋 弱的制造业投资周期也迎来了理论上三年疲软期的结束。2020 年二季度开始国内规模以 上工业企业利润延续 2019 年年底以来的持续增长趋势,展望 2021 年国内设备制造业有 望迎来新一轮景气周期。

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1.2 工控自动化:疫情催化叠加景气度恢复,工业自动化将成未来几年主旋律

疫情对复工的抑制带来自动化需求。 疫情对复工情况的压制持续叠加上近年来用工成本的 持续提升,与需求迅速恢复之间形成了人力产能的缺口,从而加速了中小企业使用自动化 产线替代人工流水线的意愿。从国内工业机器人和机床的产量数据看,2020 年 Q1-3 国内 工业机器人累计产量达 16,075 台,累计同比增长 18.2%,增幅逐月扩大,充分反映了国 内优势制造业的自动化强趋势。

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人力成本持续提高,“机器换人”将是长期趋势。 人力成本方面,国内制造业平均薪酬从 2010 年的 30,916 元/年涨至 2019 年的 78,147 元/年,制造业对于人力成本高度敏感;另 一方面,随着外卖、快递以及其他第三产业的兴起,制造业人员流失严重,国内制造业从 业人员数量从 2014 年的 9,977 万人降至 2019 年的 7,929 万人。“用人贵、招人难”是我 国制造业当下的痛点,我们认为,在国内制造业景气度上行、人力成本大幅上涨的矛盾下, “机器换人”将是未来几年的长期趋势。

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1.2.1 传统领域需求回暖叠加新市场崛起,国产工业机器人集成商受益最大

汽车和电子两大领域需求持续恢复。 从下游需求看,2020 年工业机器人在汽车和电子两 大领域的应用都将有一定程度的回升。随着国内疫情趋稳,可选消费回补明显,2020Q1-3 国内乘用车累计产量达到 1,263 万台,累计同比下降 15%,9 月同比增长 13.7%;电子领域,受益于 5G 换机潮和 TWS 产业的快速崛起,2020 年前三季度消费电子景气度持续提 升,IDC 预计 2020 年全球智能手机出货量将同比增长 1.5%。

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新能源、码头等新兴领域为行业带来新增量 。根据 IFR 发布的 2019 年全球工业机器人数 据来看,工业机器人在汽车和 3C 两大领域应用占比分别下降 5.0pct 和 8.2pct,“新兴领 域”占比则从 13.0%提升至 20.3%。这其中主要包括新能源、家电、码头搬运等应用领域。 根据我们的产业链调研,海外头部品牌对新兴领域尚未涉足,国产工业机器人在这些领域 更有机会突破。

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集成商更能充分受益于自动化需求提升。 工业自动化的长期趋势叠加新兴下游领域的崛起 给国内工业机器人产业链带来了机会,但考虑到目前国产工业机器人本体环节基本被“四 大家族”垄断,尤其在传统的汽车以及 3C 制造领域,国产机器人本体制造企业在短期内 少有机会。而下游集成环节在挑选本体供应商时更加灵活,受海外企业冲击的风险较小, 同时受益于国内对工业机器人的需求繁荣,优质的工业机器人集成商有望大幅提升业绩。

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1.2.2 “机器换人”从工业领域向服务渗透

机器人应用场景拓宽,服务型机器人崛起。 机器人技术和供应链的日趋成熟驱动了机器人 的应用领域不断从工业领域向服务型渗透。协作机器人是指可在协作区域内与人直接进行 交互的机器人,能够在复杂、危险作业中协助人工,提高工作效率、降低安全隐患。根据 GGII 统计,2019 年国内协作机器人产量达到 5,068 台,同比增长 47.2%。另一方面,电 网类的服务机器人开始快速渗透。自 2013 年开始,国家电网开始组织变电站巡检机器人 招标,并分配给各省网公司进行推广普及,招标次数也从 2015、2016 年的一年一次提升 到目前的一年两次以上,成交总金额达到 2.5 亿元/年以上。

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1.2.3 受益于工业机器人市场扩大,谐波减速机有较大市场空间

谐波减速机应用更为广泛,国内销量在 50 万台左右。 谐波减速机主要应用于工业机器人 和精密机床。相比于 RV 减速机,谐波减速机体积小、重量轻、结构简单,因此更多的应 用于小型机器人以及机器人小关节处。根据 GGII 的统计数据,2019 年国内谐波减速机使 用量约为 46.7 万台,国产机器人本体品牌对谐波减速机的使用量在 15-18 万台。

协作机器人带动国产谐波减速机发展 。一方面,伴随着“机器换人”的加速落地以及新兴 应用领域的兴起,国内工业机器人产量的逐年释放,谐波减速机需求快速扩大;另一方面, 协作机器人市场快速扩大,且由于其轻量化以及灵活的属性,谐波减速机的应用占比也相 应提升。根据我们的调研,一套协作机器人需用到 6 台谐波减速机,远高于其他传统的工 业机器人。值得注意的是,相比于其他工业机器人,协作机器人仍未被机器人“四大家族” 垄断,国产本体厂商更有机会突破,从而能够推动包括谐波减速机在内的工业机器人产业 链的国产化进程。

1.3 激光:国产激光器将向高功率+超快方向发展,应用领域不断拓宽

1.3.1 激光加工行业前景广阔,切割和焊接占比近70%

激光(LASER)是受激辐射放大的英文首字母缩写,即通过人工的方式使用光或放电等强 能量激发特定物质产生的光。激光加工的原理则是利用激光产生的高能量快速融化材料的 加工处,从而实现激光设备的切割、焊接、打标、雕刻、熔覆等功能。2019 年全国激光 设备市场规模达 658 亿元,同比增长 8.8%,其中切割、焊接、打标分别占工业激光器应 用比例 49%、17%、8%。

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激光器位于产业链中游,占激光设备成本 30%-50%。 激光器是激光加工设备最核心的零 部件,约占激光设备成本 30%-50%,直接决定了激光设备的性能以及功率高低。激光器 按照放大介质的不同可分为光纤激光器、固体激光器、气体激光器和染料激光器等种类。 激光器处于激光产业链的中游,上游包括光学元器件、材料以及数控程序等。下游应用领 域则包含汽车、3C、军工、医疗、通信、轨交以及科研等多个领域。

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工业加工为主要应用,科研军事占比提升。 从下游应用领域来看,包含汽车和 3C 在内的 工业加工为最主要的应用方向,2019 年工业加工占整体市场比重达 40.6%,相较上年下 降 4.4pct。2020 年汽车和消费电子市场有所回暖,我们预计工业加工占比会有一定程度 的回升。科研军事在 2019 年占比从上年的 7%提升至 12%,一方面,随着技术的进步, 激光加工(尤其是超快激光)在航天发动机等军工领域将持续渗透;另一方面,2020 年 国际局势不稳定因素多发,军费投入占比持续提升,因此我们预计未来激光设备在科研军 事领域的应用占比将进一步提高。

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1.3.2 高功率国产替代进行中,但将迎来价格战阵痛

高功率激光器国产替代将持续进行。 低功率激光器已基本实现 100%国产替代,而高功率 激光器市场锐科、杰普特等国产品牌也正在快速提升市场份额。2019 年国产光纤激光器 出货量大幅上升,6kW 以上高功率光纤激光器出货 800 台,超过 2018 年出货量两倍, 同时 3kW 以上激光器出货量也大幅提升至 3000 台,超过 2018 年出货量四倍。根据中科院武汉文献情报中心预测,2020 年高功率国产化率将达到 60%以上。

价格战将从低功率延伸至高功率市场,需静待各厂商降本释放利润空间。 伴随着高功率激 光器的国产化进程,高功率市场竞争将越来越激烈,价格战是未来短期内的必然趋势。根 据我们的调研,功率为 1kw 的国产激光器价格已从 2017 年的 10-15 万/台降至 2019 年的 3-5 万/台,而 10000w 的超高功率激光器价格已从 2017 年的 300 万以上降至 2019 年的 100 万以下。我们判断,未来两到三年内,高功率激光器将基本完成国产化,各国产厂商 将通过价格战的方式加速提升市场份额,价格下行速度大概率高于降本速度。因此,我们 认为激光器环节短期内利润空间难以得到释放,需静待市场格局稳定,部分龙头企业实现 降本。

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1.3.3 超快激光应用范围迅速扩大,国产厂商处于起步阶段

超快激光器是近年来激光器市场最突出的增长点 。超快激光器是指脉冲宽度在皮秒及飞秒 级别的脉冲激光器。超快激光器在加工时缩短了激光作用时间,减少了热扩散并避免了能 量转移,提高加工效率的同时也保护了周围的材料结构,实现真正意义上的“冷加工”, 因此近几年超快激光器发展迅速。根据 2020 年中国激光产业发展报告,2019 年国内超快 激光器市场规模达到 24.5 亿元,已占到光纤激光器市场的 1/3。2015-2019 年间复合增长 率达 70.5%,远高于激光器市场整体的增速。

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超快激光将在四大方面率先应用。 就目前而言,超快激光器相对于普通光纤激光器成本仍 然较高,因此应用范围主要集中在“高精尖”领域。超快激光器将在硬脆性材料、薄金属 切割、航空航天以及医疗领域率先应用。

(1)硬脆性材料 :硬脆性材料指的是坚硬且脆性的非金属材料,主要包括蓝宝石、高强 度玻璃以及陶瓷。此类材料硬度较高,受热时容易膨胀而碎裂,不适用于普通激光切割和 焊接,对“冷加工”要求较高。比如,手机正面的玻璃“全面屏”以及后背板上的蓝宝石 摄像头保护层都对超快激光的“冷加工”有较强需求。

(2)超薄金属 :超薄金属本身厚度偏小,在切割和焊接领域,由于对热形变敏感度较强, 普通激光加工容易引起金属箔的褶皱影响外观;在精加工(雕刻)以及打标领域,传统激 光加工容易引起金属的断裂。

(3)航空航天“气膜冷却”: 航天发动机的涡轮叶片需要在 1700℃的高温环境下工作, 但一般高温合金的熔点在 1500℃左右,因此需要在涡轮叶片上采取一定方式的降温处理。 气膜冷却是比较常用的冷却技术,其原理是在涡轮叶片的不同部位打出形状各异的小孔 (小孔多为斜孔,角度在 15-90 度不等),通过将高压冷空气从小孔注入涡轮叶片内侧, 在叶片表面形成一层低温气膜,隔离涡轮发动机内腔的高温,从而实现降温的目的。由于 涡轮叶片上的小孔密集且形状各异,叶片材质本身又较难加工,因此超快激光的“冷加工” 便有了用武之地。随着国产飞机和发动机的不断发展,超快激光在气膜冷却技术上的应用 将日益广泛。

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(4)医疗: 超快激光的热效应小,对周围材料或组织伤害极低,因此也广泛的应用在医 疗手术领域。具体应用包括:飞秒激光视力矫正、心脏支架切割以及美容祛斑、去色素等。

国产品牌在超快激光领域仍有较大追赶空间。 目前超快激光市场主要是以 IPG、相干和德 国通快为代表的海外品牌占据优势地位,国产品牌起步相对较晚,合计市占率不到 10%。 截止 2019 年年底,国内能够大规模生产、研发超快激光器的企业总共有 25 家。大族激 光、锐科激光以及杰普特均具备较强的超快激光研发生产能力,其中,大族激光生产的激 光器主要应用于自家生产的激光设备。

1.4 工程机械:资金面、政策面推动需求持续向好,RCEP有望驱动出口增长

资金面:2021 年专项债有望持续提振基建需求。 从专项债情况来看,2020 年 1-10 月累 计发行 35,878 亿元,YOY+64.9%;去除棚改和土储项目后,YOY+212.4%。从资金面来 看,1-10 月基建相关专项债的同比高增有望继续驱动 2021 年上半年基建需求持续增长。

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通过复盘 2009 年“四万亿”计划对工程机械的影响可以发现,资金面对基建需求的支撑 不会局限于当年。以挖掘机为例,2010 年和 2011 年挖掘机销量分别为 16.68 万台和 17.84 万台,分别较计划实施的 2019 年增长 75.7%和 87.9%,直到 2012 年“温州动车”事故 后基建需求才开始收缩。因此我们认为资金面对基建需求的拉动作用将延续至 2021 年, 继续看好 2021 年工程机械板块的表现。

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房建方面,2020 年 8~10 月房地产新开工面积同比增速分别为+2.4%/-1.9%/3.5%。另一 方面,具有显著领先性的百大城市成交土地面积同比增速分别为+34.2%/+12.0%/-13.3%。 我们认为,2021 年基建需求有望受到专项债的持续驱动而维持强劲,房建需求出现下行 拐点,需警惕房建需求下行对工程机械领域投资造成的风险。

政策面:“国四”标准延后,更新需求有望释放。 根据生态环境部《非道路移动机械用柴 油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》(GB 20891-2014)修改单(征 求意见稿):“自 2020 年 12 月 1 日起,凡不满足本标准第四阶段要求的非道路移动机械 不得生产、进口、销售;不满足本标准第四阶段要求的非道路移动机械用柴油机不得生产、 进口、销售和投入使用。”由于 2020 年一季度疫情影响,“国四”标准推迟实施,我们预 计到 2021 年,各地“国四”标准将陆续落地,届时挖掘机市场有望迎来一波存量更新需 求释放。

RCEP 协定有望刺激工程机械等国产强势产业出口。 11 月 15 日,东盟十国与中国、日本、 韩国、澳大利亚、新西兰等 15 个国家在东亚合作领导人系列会议期间正式签署 RCEP协定。协定各成员国之间关税减让以立即降至零关税和十年内降至零关税的承诺为主。挖掘 机、起重机等工程机械在国内已实现国产替代,并具备较强的出口能力。2020 年 1-10 月 国内挖掘机销量 236,712 台,出口 27,127 台,出口较去年同比增长 25.9%。关税降低后, 工程机械等国产强势产业出口有望得到进一步提升。

二 国防军工:强军之路带来重点装备产业链中期确定性机 会

2020 年伴随“十四五”规划的落地以及新型军备的加速列装量产,预计 2021 年相关企 业景气度加速提升。 因此我们重点看好航空发动机和上游原材料两大产业链。

2.1 军费投入加大的确定性带来军工结构性调整

“十四五”明确指出,未来聚力于军备现代化制造,拓宽自主创新能力。 十三五期间,我 国持续加大军事费用支出,总计投入 55637 亿元,与“十二五”相比,整体增长 50.91%, 年均增速 6.5%;年均 GDP 占比达 1.9%,为同步国防力量与经济实力的配套程度,军费 每年增量紧跟国民经济生产总值,呈现强相关性;由于军事领域的配套性,军费的增加必然会增加军事设备的需求,从而带来军工产业链的整体景气度提升。

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国内 GDP 增速位列全球第一 。2004 年至 2019 年中国占全球经济份额从 4.46%上升到 16.35%,欧美国家及日本的 GDP 占比均达到 2%-6%的下降。我们认为,伴随经济的发 展,国家对于军事装备的等量、乃至超量配套是大概率事件。

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为确保经济稳定运行,国家将夯实军备实力,提高军费对 GDP 占比。 从 2019 年全球军 事投入情况来看,美国以 7320 亿美金占据世界第一位置,中方军费投入 1775 亿美元, 占比不及美方 1/3;从 GDP 角度来看,美国军事投入占比 GDP3.4%,人均 2231 美元; 中国军事投入占比 GDP1.9%,由于人口基数太大,人均费用只有 123 美元,仍显著低于 发达国家平均水平。为确保经济发展的高速运行,我们认为国防相关投入加大、军备实力 不断夯实是确定性较高的大方向。

2.1.1 军备更新:缺口依然存在,新型军备加速迭代

中国军机将迎来结构性以及数量上的双重升级。 根据 World Air Force 数据,美军三、四 代机型累计服役量已经达到 94.90%,我国现役 2、3 代机型累计服役量达到 81.30%,军 机迭代速度远低于美国。第三代战机歼-10/11/16 仍为装备服役主力机型;四代战机歼-20 刚开始列装,在役数量仅为 15 台;除战斗机外,运-20 作为我国中长期科技的优先发展 项目,自 2016 年列装,2019 年服役量达到 71 台,预计近期 20 系军机会迎来量产,推 动相关企业业绩进入拐点。

我国无人机研发水平位于世界前列,应用优势明显。 主要为察打一体无人机,近年来发展 迅速,作为现代化军队中大型战机的有效补充,应用前景广泛, 如配合有人飞机进行侦察 探视,或进入高威胁区进行作战;2000-2019 年,美国国防部对军用无人机相关的投资预 算从 0.28 亿美元上升至 7 亿美元,年复合增速 18.4%。为抢占无人机领域的发展先机, 我国近年在无人机方面研发始终处于头部位置,目前许多产品性能参数水平与美国先进无 人机相当。

政策推动及产业链优化推进主战装备发展。 首先是政策发展和战略部署带来的需求增长, 其次是供应链优化带来的成本控制,相关的整机组装、零部件生产及上游原材料生产企业 方面可重点跟踪。

2.1.2 军备进出口:中国军备出口量大幅提升,未来增量空间巨大。

我国航发及上游原材料研发技术趋向成熟,催化军备进口替代。 美国 2019 年全球出口总 额达到 107.52 亿美元,占全球 39%;俄罗斯是世界第二大军火出口国,苏联时代开始军 工一直是重点发展项目;法国政府明确开发独立自主的国防工业战略,目前能够研发并生 产所有主要的武器系统,出口额位列世界第三。随着我国自主研发实力逐渐雄厚,相关军 备性能质量趋强,进口替代趋势明显。2006 年我国军备出口额仅达到 9.97 亿元,2019 年军备出口额达到 14.23 亿元,年均复合增速达到 12%。

伴随新型军备定性落地,提升我国军备及配套零部件出口能力,引发出口替代。 从主要出 口流向情况来看,目前中国主要军备出口方向为东南亚地区。以巴基斯坦为代表的进口国 的需求稳定。中东国家如沙特阿拉伯是军备进口大国,边境冲突不断,同时缺乏自制大型 武器能力,只能通过购买来提升军力。中国企业过去十年在中东地区的投资项目种类繁多, 中国已成为阿拉伯等中东国家第二大贸易伙伴,双边贸易额达到 2300 亿美元,预计 2020 年有望突破 5000 亿美元,伴随“中沙”合作规划,中东作为全球军火贸易重点,有机会 成为中国军事贸易走出去的潜在对象。

2.2 军机:新一代军机已定型,即将量产列装

2.2.1 整机总装:现役军机质、量亟待升级,主机厂业务有望迎来业绩拐点

新一代军机主力机型定型并稳定增产,战斗机主机厂将率先实现业绩增长拐点。 我国各类 型军机中,战斗机占主要部分,根据《World Air Force 2020》数据显示,截止 2019 年, 我国军机数量规模为 3210 架,其中战斗机为 1603 台,占比 50%。目前,我国现役军机 在质量和数量方面均远落后于美国,军机质、量亟待升级。根据 World Air Force 数据, 美国目前战斗机数量规模为 2832 台,其中主要以三代机、四代机为主,分别占比 78.7%、 16.2%;而我国现役军机主要以二、三代机为主,分别占比 35%、46.3%。

我国四代战机性能位于世界前列。 我国第三代战斗机新机型歼-16,第四代战斗机歼-20 分别于 2016、2017 年开始服役,与美国最新隐形战斗机 F35 相比,歼-20 作战半径大, 飞行速度快,具有超级巡航能力和更高机动能力,目前是国际先进空中作战武器,市场潜 力巨大。 四代机 FC31 于 2012 年实现首飞,有望在近期迎来定型、列装,新一代战斗机 定型及产量的增加将推动战斗机主机厂实现业绩拐点。

发动机国产替代趋势明显。 其中 ws10 已经上机应用、ws20 处于试飞阶段、ws15 有望在 十四五期间进行测试、未来在如“枭龙”等无人机领域的匹配会进一步放大国产替代趋势。 从 WS-10定型开始,我国军机发动机国产化趋势较为明显,WS-10在三代机新型战机 J-15, J-16 上大量配装,针对我国新一代军机,航发集团分别研制了配套的国产发动机,例如用 于 J-20 的 WS-15,用于 Y-20 的 WS-20,以及用于 Z-20 的 WZ-10 等。根据瑞典斯德哥 尔摩国际和平研究所数据,2017 年以来,我国发动机进口额呈现显著下降趋势,2019 年 发动机进口额相比于 2017 年下降 14%。

2.2.2 航空零部件生产:主机厂外包趋势确定,有望孕育出航空零部件民企龙头

客观发展趋势:零部件外包是航空主机厂达到一定规模的确定趋势。 飞机结构大体由机身 结构、发动机、装载系统等组成,各部分的细分零部件较多,一架飞机的零部件通常达 300-500 万个,零部件数量多导致飞机生产过程中通常涉及成百上千个零部件供应商。随 着航空生产规模增大后,各类零部件形成规模效应,主机厂通常选择外包业务以提高生产 效率。以波音为例,1963 年试飞的 727 项目中,仅 2%由供应商完成,而 2009 年的波音 787 项目中,高达 90%的零部件由供应商制造。类比来看,未来随着我国航空生产规模 的扩大,主机厂将聚焦飞机设计和总装,机体等各类零部件生产、加工的趋势确定。

政策推动:“军民融合”背景下,航空生产领域投资机会不断向民企开放。 我国不断推出 军民融合新政策及政策的实施落地。“军民融合”政策推动下,国防军工行业中民企的参 与度不断提高。一方面,加入国防科工生产的民企数量增多,根据《中国军民融合发展报 告 2016》,获得军备科研生产许可的单位中,民企比例达 60%。另一方面,民企在国防科 工各领域参与范围不断提高,军工针对社会资本的投资机会不断放开。从短期来看,军备 处于产能爬坡期,为缓解生产压力,需要大量的外协零部件厂进行匹配,因此相关企业可 重点关注配置。

上市平台助力航空零部件民企筹资扩产,有望孕育出大规模航空零部件龙头企业。 “军民 融合”后,航空零部件民企纷纷结合上市平台,进行投资扩产。一方面,部分企业通过独 立上市筹资扩产,例如成都爱乐达航空制造股份有限公司于 2017 年上市,募集 3.53 亿资 金,用于数控加工设备、特殊处理工艺生产线等项目的扩产;另一方面,部分企业通过收 购方式将资产注入到上市平台,利用其资金进行扩产,例如新研股份于 2015 年收购明日 宇航,并于 2018 年通过定向增发筹资 15 亿,用于航空零部件装配厂、特殊处理工艺生 产线等项目的投资扩产。资本助力下,航空零部件民企将从航空主机厂零部件定向配套生 产单位发展为航空零部件专业化独立生产商,规模效应下有望产生航空零部件龙头企业。

2.2.3 航空原材料:军机“轻量化”及性能提升趋势带来新型材料投资机会

钛合金:航空金属材料性能首选,机身及发动机应用需求双重叠加

钛合金综合性能位居航空金属材料之首,是军机性能提升的必然之选。 一方面,军机发展 呈现“轻量化”趋势,即结构重量系数不断减少,相比于结构钢,在强度相当情况下,钛 合金的密度较小,仅相当于结构钢的 56.25%;另一方面,随着军机飞行速度不断提升, 飞行高速飞行过程中机身表面的温度不断提升,对机身材料的耐高温性要求不断提高,铝 合金、镁合金等使用温度普遍在 300℃以下,而钛合金的工作温度可达到 500-600℃。因 此以美国军机为例,从三代机 F-16 到四代机 F-22,军机机身钛合金用量从 2%上升到了 41%,钛合取代了铝合金成为 F-22 机身的主力材料。

钛合金成为航空发动机冷端主力材料, 在先进航空发动机中用量占比不断增大。先进航空 发动机的发展趋势是推重比不断提高,一方面通过提升燃气温度增大推力,另一方面,通 过采用轻质材料以减少整体重量,由于钛合金综合了相对低密度以及相对较高的耐高温性 能,航空发动机性能的提升也带动了钛合金用量的提升。以美国三代典型航空发动机为例, 从列装于二代机的 J79 发动机到列装于四代机的 F119 发动机,钛合金用量从 2%上升至 40%,几乎占领发动机冷端部位的全部应用。

高温合金:先进航空发动机性能提升关键材料,用量占比不断增大

航空发动机“推重比”不断提升,带动主力材料高温合金用量不断增长。 航空发动机性能 主要取决于涡轮前温度、推重比、燃油消耗率等主要指标,其也是航空发动机分代的重要依据。航空发动机的发展趋势是不断提高推重比和涡轮前温度,同时降低燃油消耗率。在 其它条件不变的前提下,涡轮进口温度每提高 100℃,航空发动机的推重比能够提高 10% 左右。

高温合金材料的使用是提高涡轮前温度的关键要素之一, 据航空材料学报报道,自 20世纪 60 年代中期至 80 年代中期,涡轮进口温度平均每年提高 15℃,其中材料所做出的贡献在7℃左右。以美国的军用发动机为例,装配于第一代战机的 J57 发动机,其涡轮前温 度为 870℃,推重比为 3.32,高温合金使用量占比小于 10%,而列装于第四代战机 F22 的 F119 发动机,其涡轮前温度高达 1750℃,推重比为 10,相应,其高温合金使用量占 比高达 60%以上。类比之下,随着我国新型国产发动机的量产以及新一代军机配套发动机 的定型、生产,将带动高温合金需求量的不断增长。

2.3 军用无人机:技术与资本结合助力优质企业成长

无人机应用广泛, 相比于有人机,无人机的主要优势主要体现在隐身性能好、成本低廉、 不存在飞行人员伤亡风险、极端环境适应性更强等独特优点。基于这些优势,无人机形成 了对有人机应用的有效补充及部分应用逐步替代趋势。一方面,无人机在现代军队已形成 部分成熟应用,包括靶机训练、侦察、攻击等。目前,无人机在各国军备市场上备受欢迎, 尤其在局势动荡的中东地区,无人机大量投入实战应用。

无人机未来趋势明显,中国已位列发展头部。 根据瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所数据, 2010-2019 年,全球近 60 个国家分别从美国、以色列、中国等进口 1200 架以上无人机 装备军队,中东地区进口 362 台,占比 30.1%。另一方面,在无人化、信息化战争理念下, 相应先进技术将进一步扩大无人机的应用范围。以美国为例,自 2000 年起,美国国防部 公布在建立联合无人空战系统目标下,美国 2000-2019 年对军用无人机相关的投资预算从 0.28 亿美元上升至 7 亿美元,年复合增速 18.4%。

国内部分高端产品已挤入世界先进水平,内需及外贸市场有望加速增长。 目前,军用无人 机的应用已从早期高精度目标侦查定位发展到察打一体化的实战应用,在侦察以及察打一 体化无人机两种主要类型中,我国无人机发展速度高,技术水平已经位于世界前列,随着 我国新型先进军用无人机产品的定型和量产,其将推动我国军用无人机国内和外贸市场的 加速增长。过去近十年中,我国军用无人机产品在中东、非洲等外贸市场树立了良好的品 牌形象。根据瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所数据,2010-2019 年各国出口军用无人机约 1200 台,我国出口 270 台,占比 22.4%。

作为主战装备辅助器材,无人机有望大幅列装。 目前全球仅美国、以色列、中国等少数国 家具有大规模生产军用无人机的能力,随着全球市场对军用无人机需求的增长,我国军用 无人机外贸市场需求有望进一步增长。另一方面,目前,我国无人机列装数相较于美国较 少,以大型无人机为例,根据国际战略研究所(IISS)数据显示,2019 年为止,我国大 型军用无人机列装量为 26 台,而美国则高达 495 台,为我国列装量的近 20 倍。无人机 作为现代化军队必备军备品,新型产品不断发展有望拉动我国无人机需求的快速增长。

“军民融合”政策推动技术和资本的结合,有望孕育出军用无人机龙头企业。 我国早期无 人机研究集中于北京航空航天大学、南京航空航天大学及西北工业大学三所高校研究院。 随着无人机应用潜力的显现以及通信技术等新技术的出现,航天科技集团,“沈飞”“成飞” 等国有企业进入赛道。2014 年来,随着“军民融合”政策不断推行,部分传统军工企业 单位与社会资本相结合。以航天彩虹为例,其即为 2018 年航天科技集团第十一研究所通 过和南洋科技股份有限公司结合,将军用无人机等资产证券化后的产物。

(报告观点属于原作者,仅供参考。报告来源:西部证券)

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