2018年中國兩機(jī)葉片行業(yè)市場格局、未來十年市場規(guī)模預(yù)測及發(fā)展壁壘分析[圖]

    兩機(jī)即指航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)，被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”和“工業(yè)之花”。兩機(jī)需要在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和高負(fù)載的特殊環(huán)境中長期反復(fù)工作，其對設(shè)計、加工及制造能力都有極高要求，因此具有研制周期長，技術(shù)難度大，耗費(fèi)資金多等特點(diǎn)。目前雖然許多國家都可以自主研制生產(chǎn)飛機(jī)，但具備獨(dú)立研制航空發(fā)動機(jī)能力并形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的國家卻只有美、俄、英、法、中等少數(shù)幾個。

    葉片是航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零部件，制造量占航發(fā)整機(jī)1/3左右，全壽命周期維度算，葉片價值量預(yù)計占到40%~50%。在航空發(fā)動機(jī)全壽命周期的角度（包括新機(jī)和更換），在三代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)F110全壽命周期部件維護(hù)費(fèi)用中，包括渦輪工作葉片、渦輪導(dǎo)向葉片和核心機(jī)在內(nèi)的熱端部件占航空發(fā)動機(jī)整機(jī)維護(hù)費(fèi)用的41%，因此粗略估計葉片價值量占發(fā)動機(jī)整機(jī)比例為40%~50%。

    一、兩機(jī)行業(yè)市場格局

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國航空發(fā)動機(jī)零部件行業(yè)市場需求前景及銷售渠道分析報告》數(shù)據(jù)顯示：全球熔模鑄造市場從2011年的114億美金增長至2018年的142億美金，復(fù)合年增長率為3.3%。全球航空熔模鑄造市場：2018年達(dá)到55億美金，占到整個熔模鑄造市場的39%；2011-2018年復(fù)合增長率為4.5%，高于飛機(jī)生產(chǎn)增長率的3.3%，主要是熔模鑄造在飛機(jī)生產(chǎn)過程中應(yīng)用更為廣泛。

全球熔模鑄造市場規(guī)模（十億美元）

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全球熔模鑄造下游需求分布

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    國際主要兩機(jī)廠商為改變長期以來極少數(shù)高溫合金葉片供應(yīng)商壟斷局面，正積極培育引入新的合格供應(yīng)商，以豐富供應(yīng)商體系，打造更加充分的公平競爭環(huán)境，增強(qiáng)供應(yīng)鏈安全性。全球兩機(jī)高溫合金葉片供應(yīng)商呈現(xiàn)壟斷局面，全球僅少數(shù)如PCC、Arconic等廠商。2018年，全球精鑄龍頭PCC航空熔模鑄造營收達(dá)到18.8億美元，市占率達(dá)到34.2%；Arconic營收達(dá)到7.6億美元，市占率達(dá)到13.9%。全球航空熔模鑄造市場被頭部企業(yè)壟斷，甚至壓縮了下游主機(jī)廠商的議價空間。GE、RR、西門子等全球兩機(jī)巨頭近年來都致力于培養(yǎng)新的精鑄葉片供應(yīng)商，以增加供應(yīng)鏈的柔性與安全性。

全球熔模精密鑄造供應(yīng)商財務(wù)數(shù)據(jù)（億美元）

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    全球商用航空發(fā)動機(jī)形成金字塔式的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu):寬體客機(jī)發(fā)動機(jī)市場主要在GE、R&R和PW三大巨頭之間直接展開；窄體客機(jī)發(fā)動機(jī)市場的競爭主要在CFM（GE與法國賽峰合資）和IAE（普惠與羅羅合資）兩個合資公司之間展開。相比民用飛機(jī)制造業(yè)，航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)的研制周期更長，風(fēng)險也更大，因此在過去百年的發(fā)展歷程中，發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈中的相關(guān)企業(yè)相互配合及滲透，已經(jīng)形成了一個金字塔式的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。這些金字塔中的企業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，在積累了大量的研制數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的同時，也牢牢掌握了行業(yè)的話語權(quán)。

全球航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)格局

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2018年全球?qū)掦w發(fā)動機(jī)存量（架）

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2018年全球窄體發(fā)動機(jī)存量（架）

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    二、兩機(jī)葉片行業(yè)未來十年市場規(guī)模預(yù)測

    1.全球商用航空發(fā)動機(jī)葉市場規(guī)模預(yù)測

    假設(shè)1）未來10年全球民航飛機(jī)交付量為18198架。根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)測，2019-2038年全球民航飛機(jī)交付量分別為40760架和38360架，取平均值39560架。未來10年的交付量占46%，那么未來10年全球民航飛機(jī)交付量為18198架。2）由于僅A380、B747、An124等少數(shù)飛機(jī)配臵4臺發(fā)動機(jī)，假設(shè)2019-2038年交付飛機(jī)均按照雙發(fā)計算。3）發(fā)動機(jī)均價按照CFM56來算，其全壽命周期價值達(dá)到1375萬美元/臺。2017年CFM交付發(fā)動機(jī)份額占比58%，核心產(chǎn)品CFM56是全球民航市場主流發(fā)動機(jī)，因此把CFM56發(fā)動機(jī)的價格當(dāng)作發(fā)動機(jī)均價進(jìn)行測算。則對應(yīng)發(fā)動機(jī)全壽命周期均價（包括新機(jī)和維護(hù)價值）約1375億美元。4）全壽命周期角度下，葉片價值量占整機(jī)比例為41%。5）葉片的采購成本預(yù)計占到葉片總價值量的70%。在航空發(fā)動機(jī)的價值量/成本拆解中，葉片產(chǎn)品價值量包含了更換葉片、檢測葉片的服務(wù)成本，單獨(dú)葉片作為一個零部件采購成本預(yù)計占70%左右。

    則預(yù)計未來10年全球商用航空發(fā)動機(jī)葉片市場規(guī)模約1436億美元，按照鈦合金/復(fù)材葉片、精鍛葉片和精鑄葉片占比分別為26%、11%和63%計算，渦輪葉片（精鑄葉片）市場規(guī)模約905億美元。

2019-2038年全球商用飛機(jī)交付量預(yù)測（架）

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全球商用航空發(fā)動機(jī)葉片市場規(guī)模測算過程

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    2.軍用航空發(fā)動機(jī)高溫葉片市場規(guī)模預(yù)測

    高溫合金是制造航空航天發(fā)動機(jī)熱端部件的關(guān)鍵材料，先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)高溫合金用量達(dá)到50%以上，被譽(yù)為“先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)的基石”。高溫合金既是航空發(fā)動機(jī)熱端部件、航天火箭發(fā)動機(jī)各種高溫部件的關(guān)鍵材料，又是工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、能源、化工等工業(yè)部門所需的高溫耐蝕部件材料，是國民經(jīng)濟(jì)不可缺少的一類重要材料。

    從重量角度看，在現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)中，高溫合金材料的用量占發(fā)動機(jī)總重量的40%～60%，以美國第三代戰(zhàn)斗機(jī)F110發(fā)動機(jī)總重1.8t為例，高溫合金用量大概在0.9t左右；從價值量角度看，高溫合金結(jié)構(gòu)件價值量占航空發(fā)動機(jī)整機(jī)價值的30%左右。按照2019年航發(fā)動力航空發(fā)動機(jī)及衍生產(chǎn)品業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營收210億元計算，按照航發(fā)動力營收占國內(nèi)全部航發(fā)市場80%測算，國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)市場規(guī)模為263億元。

    再按照高溫合金結(jié)構(gòu)件價值量占航空發(fā)動機(jī)整機(jī)價值的30%左右測算，預(yù)計國內(nèi)高溫合金年市場規(guī)模約為80億元。其中鑄造高溫合金價值量約占到50%即40億元；再按照葉片價值量占比全部鑄造產(chǎn)品的60%計算，則我國軍用航空發(fā)動機(jī)高溫合金葉片市場規(guī)模約24億元；按照年增長7%計算，未來10年，我國軍用航空發(fā)動機(jī)高溫合金葉片市場規(guī)模331億元左右，對應(yīng)48億美元。假設(shè)中國市場占全球26%左右，預(yù)計全球軍用航空發(fā)動機(jī)高溫合金葉片市場規(guī)模182億美元。

    3.全球民用燃?xì)廨啓C(jī)市場規(guī)模預(yù)測

    燃?xì)廨啓C(jī)廣泛應(yīng)用于發(fā)電、船艦和機(jī)車動力、管道增壓等能源、國防、交通領(lǐng)域，是關(guān)系國家安全和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高技術(shù)核心裝備。燃?xì)廨啓C(jī)是將氣體壓縮、加熱后送入透平中膨脹做功，把一部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的旋轉(zhuǎn)原動機(jī)。按結(jié)構(gòu)形式可以分為重型、輕型、微型燃?xì)廨啓C(jī)，其中全球重型燃?xì)廨啓C(jī)已形成高度壟斷的局面，以GE、西門子、三菱、阿爾斯通等公司為主導(dǎo)；輕型燃?xì)廨啓C(jī)是航空發(fā)動機(jī)改型，以GE、P&W、R&R等航空公司為主導(dǎo)；微型燃?xì)廨啓C(jī)參與者較多。

    假設(shè)1）未來10年全球新裝機(jī)容量為274GW。受可再生能源產(chǎn)業(yè)大發(fā)展沖擊，全球燃?xì)廨啓C(jī)市場持續(xù)萎縮。2011年全球大型燃?xì)廨啓C(jī)裝機(jī)量約71.6GW，2018年僅為30GW。雖然太陽能、風(fēng)能等可再生能源有其明顯的優(yōu)勢，但電廠必須考慮可再生能源間歇性這個特點(diǎn)來制定計劃。天然氣供應(yīng)充沛、價格低廉，供應(yīng)鏈具有彈性，表現(xiàn)出色，是可再生能源的絕佳補(bǔ)充。在未來10年內(nèi)，全球28%的新建電廠將使用天然氣；至2025年，全球發(fā)電量的22%將來自天然氣發(fā)電。因此假設(shè)未來10年全球重型燃?xì)廨啓C(jī)年裝機(jī)量逐步減少至25GW左右，總計274GW。2）按照400MW的H級燃機(jī)計算，每臺單價8億元。燃?xì)廨啓C(jī)按照燃燒室溫度可以分為：E級（燃燒溫度1100℃）、F級（燃燒溫度1200℃）、H級（燃燒溫度1400℃）；其對應(yīng)的單機(jī)功率分別為：E級（37-130MW）、F級（225-300MW）、H級（400-520MW）。目前市場上的E級和F級重型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)已經(jīng)成熟，H級和J級產(chǎn)品也已進(jìn)入市場并有成功投運(yùn)的案例。假設(shè)3）不含維護(hù)費(fèi)的新機(jī)采購價格占比45%，葉片價值占總機(jī)20%，高溫合金葉片價值占比60%

    未來10年全球重型燃?xì)廨啓C(jī)新機(jī)高溫葉片價值量=274GW（未來10年全球新裝機(jī)容量）/400MW*8億元（400MW的H級燃機(jī)單價）*45%*20%（45%是不含維護(hù)費(fèi)的新機(jī)價格，20%是葉片占總機(jī)比）*60%（高溫合金葉片價值占比）=296億元。

    三、兩機(jī)葉片行業(yè)發(fā)展壁壘

    兩機(jī)葉片因其技術(shù)壁壘高、技術(shù)更迭慢、資質(zhì)認(rèn)證難、供應(yīng)體系穩(wěn)定的特點(diǎn)，使得兩機(jī)葉片產(chǎn)品業(yè)務(wù)具備顯著的經(jīng)營穩(wěn)定性與持續(xù)性的特征。

    1.技術(shù)壁壘高：渦輪葉片是航發(fā)第一關(guān)鍵件，鑄造工藝決定其性能

    兩機(jī)葉片技術(shù)復(fù)雜，對質(zhì)量、穩(wěn)定性等指標(biāo)要求苛刻，高壁壘鑄就高護(hù)城河。在航空航天用高溫合金材料及制品領(lǐng)域，對于質(zhì)量可靠性、性能穩(wěn)定性、產(chǎn)品外觀尺寸精確性等方面都有著非常苛刻的要求。同時，為了保障產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性，還必須有相應(yīng)的完整質(zhì)量控制體系和檢測體系。如果沒有一定的技術(shù)儲備和研發(fā)實(shí)力，一般企業(yè)很難進(jìn)入該領(lǐng)域。渦輪葉片的性能水平（特別是承溫能力）成為一種型號發(fā)動機(jī)先進(jìn)程度的重要標(biāo)志。從某種意義上說，未來發(fā)動機(jī)葉片的鑄造工藝直接決定了發(fā)動機(jī)的性能，也是一個國家航空工業(yè)水平的顯著標(biāo)志。

    2.技術(shù)更迭慢：20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的單晶葉片技術(shù)延續(xù)至今，彎道超車機(jī)會少

    鑄造高溫合金按照凝固結(jié)晶組織不同可分為：等軸晶、定向晶、單晶高溫合金，價值量在提升，也以此順序代表了技術(shù)進(jìn)步方向。從承溫角度：等軸晶，工作溫度為950-1050℃；定向晶，工作溫度1000-1100℃；單晶，工作溫度1100-1200℃。自1970年代定向晶和單晶合金出現(xiàn)后，所有國家先進(jìn)發(fā)動機(jī)幾乎都選用鑄造高溫合金制作最高溫區(qū)工作的葉片，從此確立了鑄造高溫合金葉片的穩(wěn)固地位。目前單晶高溫合金以難以替代的綜合優(yōu)勢繼續(xù)得到廣泛應(yīng)用。單晶葉片相比等軸晶、定向晶，強(qiáng)度更高。由于單晶葉片消除了全部晶界，不必加入晶界強(qiáng)化元素，使合金的初熔溫度相對升高，主要用于發(fā)動機(jī)中溫度最高的幾級渦輪，是“核心”中的“核心”材料。

    高溫合金鑄造技術(shù)更迭慢則說明：1）技術(shù)難度大、壁壘高；2）守成者的成本、技術(shù)優(yōu)勢難被超越，新進(jìn)入者少，導(dǎo)致競爭格局好。目前只有美國、俄羅斯、英國、法國、中國等少數(shù)幾個國家少數(shù)廠商能夠制造單晶渦輪葉片，技術(shù)更迭慢導(dǎo)致彎道超車的機(jī)會較少。

    3.供應(yīng)體系穩(wěn)定：資質(zhì)認(rèn)證難，主機(jī)廠與葉片供應(yīng)商具有長期穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作關(guān)系

    全球兩機(jī)巨頭非常注重與葉片合格供應(yīng)商戰(zhàn)略合作的長期性與穩(wěn)定性。葉片供應(yīng)商一旦切入供應(yīng)鏈體系，進(jìn)入合格供應(yīng)商名單后，很少會被更換，具有很強(qiáng)的不可替代性。