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中國大飛機:中國民機大時代開啟

軍工資源網 2022年12月13日

大飛機是國之重器,是一個國家科技能力、工業水平和綜合實力的集中體現。讓中國的大飛機飛上藍天,既是國家的意志,也是全國人民的意志。作為《國家中長期科學與技術發展規劃綱要(2006-2020)》確定的重大專項,C919大飛機項目旨在與波音、空客并立,在民航客機市場中占據一席之地。C919大型客機是中國自行研制、具有自主知識產權的中短程商用干線噴氣式飛機,于2017年5月5日成功首飛。

2022年9月,C919大型客機獲得型號合格證,意味著C919拿到了進入民用航空市場的“準入證”。隨后,C919還需獲的生產民用飛機需要取得生產許可證,以確保批量生產出來的飛機符合經批準的型號設計;在此基礎上,每架飛機還需要取得適航證,即“準飛證”,用以表明該架飛機處于安全可用的狀態。根據中國商飛官網,C919已經擁有了累計28家客戶815架訂單,預計2022年完成首架交付。同時,根據中國東航5月披露公告,中國東航擬非公開發行的募集資金總額(含發行費用)不超過人民幣150.00億元用于引進38架飛機項目等,其中即包括4架C919,單價為6.53億元人民幣/架。

除了國內市場外,C919的國際市場也逐步打開。一般而言,飛機走向國際市場分為兩種情況,一是作為中國登記注冊的飛機飛出國門,二是作為中國研制的飛機銷往國外。對于飛出國門,我國作為國際民航組織成員國,已經建立了符合國際民航公約及其附件要求的適航審定體系,中國民航局頒發的適航證,可被其他國際民航組織成員國認可。中國航空公司可以運行中國登記注冊并具有中國適航證的C919飛機,飛往世界各地。

對于銷往國外,按照國際慣例,出口飛機應滿足進口國的適航要求。C919飛機在已獲得中國民航局的適航批準基礎上,可以通過雙邊適航來獲取進口國民航局的適航批準。目前,中國已與美歐等32個國家和地區簽訂了雙邊適航協議,為國產民機走向國際市場提供了良好的雙邊環境。

目前C919已取得了型號合格證,預計2022年完成首架交付。根據《中國(上海)自由貿易試驗區臨港新片區民用航空產業規劃(2021-2025)》,C919預計2023年實現批量交付、2025年具備年產50架的能力。經過多年的發展和蓄力,民用航空從產品研制到批量交付,正式進入發展提速關鍵期。

① 中國商飛牽頭,全球民機市場格局由“AB”向“ABC”發展

我國民機的產業發展經歷了漫長曲折的過程,從1970年至今,我國大飛機產業的發展經歷了漫長曲折的過程:從仿制安-24B的運7,到自行研制運10的下馬,到和麥道、波音合作市場并未換來技術,到支線飛機ARJ21的突破,再到首架C919客機。由中國商飛牽頭我國大型客機的制造,推動全球民機市場格局由“AB”向“ABC”發展。

②我國民機制造沿用主供應商-供應商模式,聯合航空工業集團,開放國際合作,在過程中不斷推進國產化

目前商飛沿革與采用了波音與空客公司供應鏈布局模式,機體結構由主制造商與供應商進行協同設計并確定設計與工藝分離面,再進一步從分離界面將機體結構工作包分割交由不同的供應商進行協同優化設計、原材料采購等并行制造工作。機體結構主要包括機頭、前機身、中機身 ( 含中央翼 )、中后機身、后機身、外翼、垂尾、平尾、活動面等部段,價值約占飛機總價值的30%-35%。

航空工業集團下屬單位是中國飛公司供貨商的核心力量,在一類、二類、三類及協作單位之中分別有16家、3家、1家和1家。其中,各大主機廠(西飛、沈飛、成飛、洪都、哈飛、昌飛)承擔著C919大型客機雷達罩、機頭、機身、機翼、垂尾等絕大部分機體結構件的研制工作,占大型客機機體研制95%以上的工作份額。

中國商飛作為大飛機主制造商,定位于設計集成、管理體系、總裝制造、市場營銷等方面,而發動機、機載設備、材料等部件都外包。此種模式可最大限度聚集和利用國內外資源,快速推動民機產業的整體發展,但同時也難以避免帶來了供應鏈管理的挑戰和不穩定,主要的幾個挑戰包括:

1、國際政治局勢復雜,影響核心產品如發動機等的交付;

2、大飛機項目研制生產時間長,投入大,供應商信心不足,難以培育出穩定的供應群體;

3、波音、空客不斷加大在華布局,使用國內的民機制造供應商,C919不可避免的面對波音及空客的直接競爭。

民機制造產業的競爭是全球性、戰略性和系統性的競爭, 發展復雜產品系統產業就是要形成本國產業尖端優勢,培育全球主制造商和核心供應商,實現全球價值鏈的整體躍升。因此,要解決上述問題,進一步提升國產化能力,需要從中國商飛自身的供應鏈管理、政府政策、金融支持等多維度、多層次著手,做好充足的準備。

③民機推動航空產業技術、市場的突破,打開第二成長曲線。

大飛機產業是復雜產品系統產業的典型代表。一架大飛機由數百萬個獨立的部件組成,需要來自全球上百家供應商的共同協作。大飛機產業的水平代表著一個國家的科技和制造業實力, 是一個國家綜合國力的體現。

民機的研制生產為我國航空材料、航電系統、機電系統等帶來了技術和產品的突破和更新,提升了制造水平,打開了市場空間。

飛機制造過程非常復雜,交付速度受到全產業供應鏈的制約,同時也在持續的改進和調整,我們認為至2025年之前,C919的生產能力將逐步爬升,預計2022年—2025年將交付41—68架C919,對應價值量約為267.73—444.04億元。進入十五五,C919有望進入提速交付的階段,我們假設每年平均產能為50—70架,十五五期間合計交付250—350架,則對應市場空間約為1632.5億元—2285.5億元。

預計2030—2040年,隨著全產業鏈的逐步成熟,飛機運營、配套維修能力的完善,市占率逐步提升,國產大飛機也有望迎來的黃金時期。

我們建議關注如下幾個方向:

1、直接受益的機體結構制造企業,在當前的國產民機研制過程中,航空工業集團主要參與機械制造環節,如C919的雷達罩、機頭、機身、機翼、垂尾等機體結構件的研制工作,占大型客機機體90%以上。此外,航空工業集團也是民機機載系統研制生產的中流砥柱。一方面我們重點關注航空工業集團下屬相關企業;另一方面,隨著小核心、大協作的推進,越來越多的民營企業通過與前述企業配套,間接參與至機體結構制造中。

2、國產化提升空間較大的領域,如高端加工、動力系統、機載系統等,通過吸收轉化國內外先進技術及自主研發,這些領域國內會誕生一批具有國際先進水平的優秀公司。此外,在大飛機的帶動下,航空材料也取得了一些突破,部分復合材料、高端鋁合金環節上,實現了國產替代。

3、具備零部件技術優勢的民營企業,C919當前的供應商集中在外企和國企,民營企業較少,參與形式也主要以同外資合作為主,隨著國產化率的逐步提升,必將培育出一批具有技術優勢的優秀民企,助力我國高端制造業整體發展。

一、中國民用大飛機的崛起之路

大飛機是國之重器,是一個國家科技能力、工業水平和綜合實力的集中體現。讓中國的大飛機飛上藍天,既是國家的意志,也是全國人民的意志。作為《國家中長期科學與技術發展規劃綱要(2006-2020)》確定的重大專項,C919大飛機項目旨在與波音、空客并立,在民航客機市場中占據一席之地。C919大型客機是中國自行研制、具有自主知識產權的中短程商用干線噴氣式飛機,于2017年5月5日成功首飛。

2022年9月,C919大型客機獲得型號合格證,意味著C919拿到了進入民用航空市場的“準入證”。隨后,C919還需獲的生產民用飛機需要取得生產許可證,以確保批量生產出來的飛機符合經批準的型號設計;在此基礎上,每架飛機還需要取得適航證,即“準飛證”,用以表明該架飛機處于安全可用的狀態。根據中國商飛官網,C919已經擁有了累計28家客戶815架訂單,預計2022年完成首架交付。同時,根據中國東航5月披露公告,中國東航擬非公開發行的募集資金總額(含發行費用)不超過人民幣150.00億元用于引進38架飛機項目等,其中即包括4架C919,單價為6.53億元人民幣/架。

除了國內市場外,C919的國際市場也逐步打開。一般而言,飛機走向國際市場分為兩種情況,一是作為中國登記注冊的飛機飛出國門,二是作為中國研制的飛機銷往國外。對于飛出國門,我國作為國際民航組織成員國,已經建立了符合國際民航公約及其附件要求的適航審定體系,中國民航局頒發的適航證,可被其他國際民航組織成員國認可。中國航空公司可以運行中國登記注冊并具有中國適航證的C919飛機,飛往世界各地。

對于銷往國外,按照國際慣例,出口飛機應滿足進口國的適航要求。C919飛機在已獲得中國民航局的適航批準基礎上,可以通過雙邊適航來獲取進口國民航局的適航批準。目前,中國已與美歐等32個國家和地區簽訂了雙邊適航協議,為國產民機走向國際市場提供了良好的雙邊環境。

目前C919已取得了型號合格證,預計2022年完成首架交付、2023年實現批量交付、2025年具備年產50架的能力。經過多年的發展和蓄力,民用航空從產品研制到批量交付,正式進入發展提速關鍵期。

(一)中國民用大飛機經歷了漫長曲折的發展歷程

我國民機的產業發展經歷了漫長曲折的過程,從1970年至今,我國大飛機產業的發展經歷了漫長曲折的過程:從仿制安-24B的運7,到自行研制運10的下馬,到和麥道、波音合作市場并未換來技術,到支線飛機ARJ21的突破,再到首架C919客機。由中國商飛牽頭我國大型客機的制造,推動全球民機市場格局由“AB”向“ABC”發展。

①自主研制階段(運10研制計劃)

1970年8月,運10飛機項目開始啟動研制。經過十年的艱辛探索,運10飛機于1980年首飛。遺憾的是,由于種種原因,運10飛機項目于1985年終止。運10飛機一共飛行了164個飛行小時,120個起落,先后飛抵多個國內主要城市,七次進藏運輸物資,在當時中國的經濟條件和技術水平下創造出了一個奇跡。

②“嵌入+依賴”階段(與國外廠家合作)

1985年開始,我國與麥道公司合作生產麥道飛機,1996年開始,與空客公司合作研制AE100,但都無果而終。此時,我國處于市場經濟深化和完善時期,政策偏重外資引進。

③突破階段(重啟大飛機研制計劃)

2006年,大飛機被列入《中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》。2007年2月,國務院常務會議批準大型飛機重大專項立項,大型客機和運輸機同時開展研制工作并組建大型客機股份公司。2008年,中國商飛公司成立,標志著中國大型客機研制項目正式啟動,也表明中國商用飛機產業站在了一個新的歷史起點,步入一個新的發展階段。

(二)軍民分線、中國商飛牽總大飛機項目

1、軍機、民機生產既有共性、又有特性;軍民品生產分線不分家

當前我國已建立起較為完備的“分線不分家”軍民機研制生產體系。2000年前,國內民用飛機發展基本都是與軍事裝備研制混線,認為民用飛機與軍用飛機只不過是交付對象不同而已,習慣性地以軍事裝備發展的經驗來處理民用航空發展的問題,導致與用戶間隔閡的增強,民機發展相對不順利。

軍用飛機和民用飛機既有共性,也有各自特性。由于產品市場目標、體系監管原則和產品發展技術追求的不同所帶來的差異,軍民機研制生產體系合理“分線”是必然的要求,否則民機體系沒有足夠的發展余地,對軍機體系也會造成一定的負面影響。此外,現代航空工業的發展趨勢是軍民大飛機技術要求、設計標準和經營機制的差別越來越大。

①產品設計的技術性能要求不同

軍用運輸機強調適應戰場作戰要求的短距起降,所以發動機剩余功率大;關心飛機速度但相對不關心耗油量,不太關注經濟性和舒適性,一切都為了戰爭的需要。與此相反,民用客機強調舒適性、經濟性、低噪音、低耗油等。這些不同的性能要求導致了布局的結構性差異,而這種差異有時是巨大的。

②軍民機設計標準不同

客機設計的首要原則就是保障生命安全,并且為了達到經濟性而在材料技術等很多方面必須妥協。與此相反,軍用運輸機為了戰爭需要而犧牲其它性能,在戰時一般沒有達到飛機壽命和自然破損極限就會報廢,所以沒有“安全壽命”的概念,主要考慮大修周期。對于軍用運輸機而言,安全起落6萬次(客機的設計標準)沒有意義。此外,大型化是民用客機的發展趨勢(出于經濟性考慮),而軍機不一定要無限制的大型化。

③軍民機經營機制完全不同

第一,產品概念的形成機制不同。軍機需求由其主要用戶軍方提出或規定;民機的產品概念必須由開發生產企業根據自己對市場的判斷決定,面臨的不確定性較大。第二,盈利模式不同。軍品研發和生產費用由國家包攬,此前產品價格主要按實際成本加5%計算,即使引入軍品定價機制改革,但是軍機仍然是按照計劃生產而不用面對激烈的市場競爭;民機必須面對市場競爭,研發和生產投資的風險極大。第三,產品成功的衡量標準截然不同。軍機首先需要解決的是有無的問題;民機需要解決的是能不能通過出售產品而自我持續的問題,是產業化的問題。因此軍民機在競爭戰略、管理行為、組織結構和價值取向方面的要求是完全不同的。

不過,軍民機體系又不宜過度的“分家”,只有兼顧軍民機“共性”和“特性”的航空產業構架,才能很好地促進軍民機的良好互動、共同發展。大飛機所依托的技術基礎,和大多數現代的工程技術領域都有著密切的關系。這些軍用的、民用的大飛機所依托的技術基礎和它們的研制、生產、向客戶提供服務動用的資源,都有很大的共通性。全世界能夠造大飛機的國家,都是按照軍民融合發展、軍民分線經營的辦法,來高效的研制和生產“大飛機”。

2、中國商飛成立,民機發展步入新階段

中國商飛是實施國家大型飛機重大專項中大型客機項目的主體,也是統籌干線飛機和支線飛機發展、實現我國民用飛機產業化的主要載體,主要從事民用飛機及相關產品的科研、生產、試驗試飛,從事民用飛機銷售及服務、租賃和運營等相關業務。

中國商飛于2008年5月11日成立,總部設在上海。由國務院國有資產監督管理委員會、上海國盛(集團)有限公司、中國航空工業集團有限公司、中國鋁業集團有限公司、中國寶武鋼鐵集團有限公司、中國中化股份有限公司共同出資組建,2018年底新增股東單位中國建材集團有限公司、中國電子科技集團有限公司、中國國新控股有限責任公司。

隨著ARJ21 新支線飛機交付量增加,中國商飛營收規模有所增長,但受 C919大型客機項目持續投入影響,主業虧損面擴大,并處于持續凈虧損狀態。

(三)中國商用飛機發展三部曲

中國商飛公司通過支線飛機型號研制、窄體干線飛機產業發展、寬體飛機拓展形成全系列產品三部曲,構建完整的研發體系和產品譜系,探索獨具特色的商用飛機發展路徑。

1、ARJ21:我國自行研制的新型渦扇支線飛機

ARJ21 新支線飛機是我國首次按照國際民航規章自行研制、具有自主知識產權的中短程新型渦扇支線飛機,包括基本型、貨運型和公務機型等系列型號,座級 78-90 座,航程 2225-3700 公里,主要用于滿足從中心城市向周邊中小城市輻射型航線的使用要求。

根據中國工程院院士、中國商飛首席科學家、C919大型客機總設計師吳光輝介紹,截至2022年9月,ARJ21支線客機累計交付75架,累計訂單達616架,連通110個城市,開辟263條航線,安全運營逾16.5萬小時,運送超過530萬名旅客。

通過ARJ21新支線飛機的研制,國內首次系統完整地建立了民機適航設計和驗證技術體系,解決了系統間互聯安全性評估技術難題,攻克了雙發動機失效、輪胎爆破、鳥撞、發動機轉子爆破等特殊風險驗證的技術難關,突破了結冰、污染跑道、大側風、高溫高寒等極端復雜氣象條件下的分析和試驗驗證技術,掌握了包括高平尾飛機失速、最小離地速度、起落架擺振、飛控故障模擬和功能可靠性等多項驗證試飛關鍵技術。

我國首次走完了噴氣支線客機設計、制造、試驗、試飛、交付、批產等階段全過程,積累了重大創新工程的項目管理經驗,初步探索了一條“自主研制、國際合作、國際標準”的國產商用飛機技術路線,初步建立了新時期我國商用飛機產業體系、技術創新體系和項目管理體系。

2、C919:正向設計,擁有完全自主知識產權的國產大飛機

C919大型客機圍繞“更安全、更經濟、更舒適、更環保”和“減重、減阻、減排”的設計理念設計。座級為158-168座,航程為4075-5555 km,首架機于2017年5月5日成功首飛。

C919大型客機在工程技術上走出了一條擁有完全自主知識產權的商用飛機研制的正向設計之路。采用異地協同機制,基于模型的工程定義(MBD),實現了產品設計與制造高度并行和廣域協同,實現了無紙數字化制造技術的應用;低阻流線型機頭設計、承載式風擋設計、超臨界機翼和先進的氣動布局;第三代鋁鋰合金、高模量炭纖維復合材料和鈦合金等新材料的大規模應用;全電傳飛控和綜合模塊化航電等系統集成;先進前沿技術推進系統的應用,促進窄體飛機新一輪發展。上述新技術的采用,進一步提升了C919大型客機的四性(安全性、經濟性、舒適性和環保性),極大地促進了中國和全球航空工程技術的發展。

3、CR929:瞄準中國、俄羅斯市場

CR929遠程寬體客機由中國商飛公司和俄羅斯聯合制造集團聯合研制。基本型航程為12000 km,標準三艙280座。以中國、俄羅斯市場為首要目標市場,以亞太地區為重要市場,同時兼顧其他國外市場,逐步滿足全球航空客運市場的需求。寬體客機作為現代商用飛機發展的重要組成部分,在商用飛機產業未來發展的技術創新、體系創新及人才隊伍建設中有著重要的推動作用。

CR929客機復合材料比例達51%,可覆蓋95%的航線運營需求,典型航段經濟性優于競爭機型10%以上。該機型于2016年簽署政府協議,2017年組建合資公司,命名CR929,目前已確定飛機總體技術方案,選定機身、尾翼結構部段供應商,正式轉入初步設計。

三、民機制造產業特點及競爭格局

(一)民機制造產業特點

民機制造產業是集高端材料、精密制造、特種加工工藝、電子通訊等尖端技術于一體,具有高技術、高成本、高風險、高附加值、高產業關聯性的戰略性產業,其產業的發展具有如下特征:

① 高資本投入與高風險并存

存在較為顯著的規模經濟是民用航空制造業一個典型特征,無論是處于初始研發階段所投入的基礎成本(也即沉沒成本),還是在之后的生產階段的追加成本,為實現規模經濟,都是一筆非常巨大的資金支出。再由于建設周期漫長引發的市場不確定性較大,投資民用航空制造業不可避免的面臨著較大的風險。

隨著新技術、新材料的不斷涌現,航空科技實力得到不斷增加,使得新型航空產品的研發投入不斷增加。而且一般來說,并且需要300架以上的訂單量才能實現盈虧平衡點。

②國家戰略性產業,高附加值、效益產出比高、助推產業升級

作為國家戰略性新興產業之一,大飛機制造產業的地位舉足輕重。波音公司研究表明,民用機銷售額每增長1%,對國民經濟的增長拉動為0.714%。國際經驗表明,一個航空項目10年后給當地帶來的效益產出比為1:80,技術轉移比為1:16,就業帶動比為1:12。發展大飛機產業,不僅可以帶來制造和運營使用的直接經濟貢獻,而且將有力地支撐國民經濟各部門優化資源配置效率。

發展大飛機產業,經過市場檢驗的技術能力體系和在市場機制下形成的高效生產經營方式,可以促進其它產業升級、調整結構、實現技術進步以及有效地配置資源。大飛機產業通過顯著的技術擴散和溢出,將推動整個工業技術創新,加快產業轉型升級。

根據美國蘭德智庫研究,大飛機研制及其核心技術衍射到相關產業,可以達到1:15的帶動效應。據國際航聯統計,每向航空工業投入1美元,將拉動60多個行業的關聯產出8美元。大型飛機的研制是對現代高新技術的高度集成,能夠帶動新材料、現代制造、先進動力、電子信息、自動控制、計算機等領域關鍵技術的群體性突破,能夠拉動眾多高技術產業發展,其技術擴散率高達60%。發展大型飛機,還將帶動流體力學、固體力學、計算數學、熱物理、化學、信息科學、環境科學等諸多基礎學科的重大進展。

③國際合作和專業化分工進程加快

民用航空產業國際合作和專業化生產的趨勢越來越明顯。越來越巨大的研發投入和市場風險,迫使任何一國的民用航空產業不得不參與到全球航空產業鏈中去。從世界范圍來看,現在的每一架大型客機的生產都是國際合作的產物,各子系統、大型零部件生產等,大多由世界范圍內的供應商完成。從大型客機的制造商角度來說,由于大型客機的研制需要面臨較大的經費投入和較高的市場風險,飛機制造商想通過國際合作的方式降低自己的生產風險,而且還能充分利用全球先進的技術資源、低成本的人力資源等,從而不斷提高自身的競爭力。

目前,大型客機的國際化合作主要轉包、風險合作和補償貿易三種合作模式,前兩種模式較為常見,補償貿易常出現在發動機的研發、大型機載設備、機載系統等供應領域。從子系統、零部件等專業化的供應商角度來說,集中精力在自己擅長的領域,加大研發投入,鼓勵技術創新與變革,不僅能夠提升公司的核心競爭力,還能世界范圍內贏得產品的訂單,從而獲得更多利潤,形成良性循環。其中典型案例為波音 787,有將近 90%的系統和零部件承包給世界范圍內各國的供應商,主要包括中國、日本、歐洲等。

④產業集群集聚現象明顯

集群式發展是現代制造業發展的一條基本規律。作為現代高科技制造業的民用航空制造業,是多個產業、技術與學科的交集,需要相當規模的配套產業群的支撐,集群式創新發展就成為其持續發展之路的必然選擇。依據國外航空制造業的發展經驗,集群發展是成為民用航空制造業強國的必經之路。目前,美國的西雅圖、芝加哥,法國的圖盧茲,德國的漢堡,加拿大的蒙特利爾,為發揮產業的關聯和外溢效應,均是以大型航空總裝企業為核心,聚集了大量的航空配套企業和相關機構,注重資源整合,形成了結構完整、有上下游產業與外圍產業支持、較為集中的航空制造業產業集群,進而實現了航空制造業規模效益,并最終成為了國際著名的航空工業城。

(二)國際民用航空產業格局:寡頭壟斷,全球制造

目前全球大型客機市場近乎由美國波音公司和歐洲空客公司所壟斷,龐巴迪公司和巴西航空工業公司則主要生產支線飛機。根據美國Flight Global雜志數據統計,美國波音公司和歐洲空客公司分別擁有市場約為 38%和 28%市場占有率,而在寬體客機市場占比幾乎達到100%。

從客機訂單來看,2021 年全球民用飛機訂單數同比有所增長,其中歐洲空客公司向88家客戶交付民用飛機 611 架,同比增長 8%,連續第三年保持世界最大飛機制造商的地位,其中向中國市場交付了142架;美國波音公司交付飛機340架,同比大幅增加 117%。新增訂單方面,2021 年歐洲空客公司共獲得771 架新增訂單,其中空客A220飛機獲得64架確認訂單,以及數筆來自幾家全球領先航空公司的承諾訂單,空客 A320neo 系列飛機獲得 661 架新訂單。寬體機方面,歐洲空客公司獲得46架新訂單,包括30架A330飛機以及16架A350飛機,其中 11 架為全新推出的A350F貨機,還包括另外11架承諾訂單。同年美國波音公司共收獲909架新訂單,扣除取消訂單、轉換訂單和其他調整部分后,凈訂單為 535 架,隨著737MAX禁飛令在全球范圍內逐步解除,737系列客機的交付量顯著回升,當年飛機交付量大增也主要由 737 系列客機驅動, 但787夢想客機因制造缺陷問題,交付時間一再延長。

國際民用航空制造業在品牌上逐步走向壟斷格局,而在生產已經逐步實現全球化。就航空制造工業來說,大致可以分為民用干線航空制造業、民用支線航空制造業、軍用航空制造業。民用干線飛機的制造現在基本已經被波音和空客壟斷,民用支線飛機的制造巴西航空工業公司和加拿大龐巴迪公司占據絕大部分份額,其他國家的民用航空制造業總體上尚處于起步階段,資金分散,技術力量薄弱,只能在支線飛機以下的市場中探尋發展機會。雖然全球航空制造業看起來已處于壟斷狀態之中,但是現在的實際卻是幾乎沒有一家飛機是完全在一家工廠里生產出來的,飛機制造行業已經走上了全球化的道路。

全球的民用航空制造業正值壟斷與全球化并存的階段。寡頭企業壟斷的是市場和技術,全球能主持研制先進飛機的制造公司越來越少,呈現出美歐雙雄鼎立的局面,俄羅斯有技術實力與之抗衡但是卻沒有足夠的經濟能力。巴西、加拿大、日本等國家在某些方面具備一定優勢但是卻沒有形成全面的競爭優勢。這主要是因為,飛機制造技術越來越高端,需要的資本成本越來越大,能承受住如此龐大規模資金的公司越來越少,飛機制造業便會越來越集中。比如,空客研制一架客機一般需要幾十億美元,而只有銷售超過300架才會達到盈虧平衡點,空客是經歷了25年的虧損才開始逐漸盈利的。正是因為航空制造業越來越集中,研發成本越來越大,致使各大壟斷寡頭為了分擔風險,在控制好核心技術的前提下,將技術研發和生產制造進行了全球化分工,從而分攤研制費用,通過利用國際廉價勞動力降低制造成本,降低了自身風險。

從產業中心來說,二戰結束之初,國際航空制造業的產業中心在美國與前蘇聯,美國以麥道和波音為代表,前蘇聯以軍用航空工業為代表。后來隨著前蘇聯經濟的衰落,其航空制造業也逐步沒落,隨之而來的是美國一家獨大。緊接著,歐洲空客公司興起,空客積累了與波音叫板的實力并迅速趕超,從此國際民用航空制造業的產業中心逐步向歐洲傾斜。

(三)波音、空客加大對華布局,商飛直面競爭

①波音、空客提前布局國內市場,擠壓國產民機空間

世界兩大飛機制造巨頭美國波音公司和歐洲空客公司均已在中國設廠布局。美國波音公司與中國的合作關系已達 45 年以上,目前在中國運營的所有民用噴氣飛機中超過 50%為波音飛機,同時中國還參與了所有波音在產機型的制造,包括 737、747、767、777 和 787 夢想飛機,目前超過萬架波音飛機使用了中國制造的零部件和組件。美國波音公司與中國的業務具體形式包括供應商采購、合資企業收入、運營活動、培訓以及研發投資。

空客公司于 2007年 6 月 28 日與中方聯合體合資成立了 A320 系列天津總裝線,該總裝線負責總裝 A319、A320 和 A320neo 飛機。2019 年天津 A320 總裝線的月產量達到 5架,2020 年初已經實現月產 6 架的目標,2021 年空客天津總裝線共計完成總裝并交付 53 架 A320 飛機,截至 2021 年末,歐洲空客公司已在中國總裝并交付 555 架 A320 系列飛機。同時,2021 年空客天津總裝線將工作范圍擴展至A350 項目,并于當年 11 月宣布 A320 系列飛機總裝線生產能力拓展至 A321飛機,計劃于 2022 年內使其具備生產與交付 A321 飛機能力。此外,2017 年空客與深圳市政府簽署了《空中客車(中國)創新中心合作備忘錄》,將創新中心落戶深圳,該中心是空客繼在美國硅谷成立創新中心以后,在全球設立的第二家創新中心。2019 年 2 月,空客中國創新中心辦公室正式啟用,重點研發項目包括機上硬件、客艙體驗、機上互聯、智能制造及城市空中交通等領域。

2019 年,美國波音公司生產的 737MAX 機型飛機發生兩起空難,造成 346人喪生,隨后該機型遭全球停飛。2020 年 1 月,波音停止生產該機型。受737MAX 系列飛機停飛影響,波音 2019 年度凈虧損 6.36 億美元。2020 年 5 月美國波音公司宣布 737MAX 恢復生產,隨 737MAX 禁飛令在全球范圍內逐步解除,737 系列客機的交付量顯著回升。2022 年 3 月 21 日,中國東航一架波音 737 飛機于廣西墜毀,事故機型為 737-800(波音 737NG 系列),本次事故使波音 737 系列飛機安全性再次陷入巨大爭議。

②面臨同類機型競爭,C919優勢相對有限

商飛C919、波音737MAX-8和空客A320neo三款飛機的綜合比較:

座艙舒適性:C919的機身寬度相對更大,決定其表現能力更佳。

載客量:C919為168座位,737MAX8為175座,A320neo為189座。

發動機:320neo采用Leap1A并且可以更換為跨時代的齒輪傳動PW1100G,C919采用Leap1C,而737MAX8采用Leap1B,所以,A320neo > C919 > 737MAX。

材料應用:復合材料的應用比例大致相同。

航電系統:C919的后發優勢明顯,采用了波音和空客的綜合設計。

飛行性能:C919的起飛重量、航程和載客量均為最低。

③依托國內訂單,逐步拓展亞太市場

C919目前主要依靠政府的支持,已有訂單集中在國內幾大航空公司和國內銀行租賃公司。目前,C919已擁有累計28家客戶815架訂單。其中中國東方航空作為國產大飛機C919全球首家啟動用戶,早前曾與中國商飛公司正式簽署5架C919購機合同。國航、南航、海航、川航、幸福航空、河北航空等也有意向訂購。此外,中國商飛已為C919向歐洲航空安全局(EASA)提出適航申請,為潛在的出口訂單做準備,并獲得了該機構的受理。

三、國內民機供應鏈情況

(一)民機供應鏈特點:多采用主制造商-供應商模式

一架大型民用客機中包含數百萬計的零部件,雖然全世界民用飛機整機的研發和生產 高度集中,已形成寡頭壟斷局面,但隨著國際合作的越來越廣泛,民用飛機工業形成了以整機制造商(即主制造商)為核心的主系統承包商、分系統承包商和部件供應商的產業供應鏈。

其結構特點是:整機制造企業集中度高,為寡頭或多頭壟斷;直接為整機配套的機身、機翼、起落架等大結構部件供應商,以及發動機和機載系統供應商相對集中;零部件配套企業相對分散。這些特點就意味著在飛機研制時需要眾多的供應商共同參與,并在交付運營期間提供相應的售后技術支持或服務保障。

“為了分散研制風險,各整機制造商,開始逐漸出售各分系統制造廠,將越來越多的研制工作份額分包出去,而自己主要控制設計、集成、市場營銷等核心價值環節;越來越多地基于知識產權,而不是制造能力來控制整個民機產業的發展。”

而隨著飛機主制造商的合并、重組以及業務轉型,發動機及機載系統供應商一方面為適應飛機主制造商降低成本、提高競爭力的要求,進行了技術專業化和系統集成化的發展。例如,在民用發動機行業,開發了知名的民用發動機,如CFM56、V2500等。另一方面,為應對機載系統行業對系統綜合能力不斷提升的要求和越來越激烈的競爭環境,機載系統企業也進行了不斷的兼并和重組。

機載系統設備的壟斷巨頭們往往擁有充分的技術儲備和研發能力,擁有非常雄厚的財力和明顯的規模優勢,建立了完善的上下游供應鏈管理體系,與配套整機制造企業有著多年的合作經驗,并具有良好的品牌影響力。這些巨頭企業通過選用自己的產品(30%—50%)和其他供應商的產品,構成完整的系統,以集成商的身份參與到飛機級的研制中,爭取到了更大的份額并實現了很強的排他性。此外,現在的民用客機機載系統設備供應商不僅僅提供產品,更重要的是提供服務。他們通過參與設計和提供產品促成飛機研制的成功,通過提供各種培訓和服務共同開拓民機市場,而且這些機載系統設備供應商越來越明顯地想獨占民機的備件和維修業務。

通過以上對民機供應商發展趨勢的分析,可以發現民機供應商已經發生了很大的變化,主要體現在以下方面:

(1)專業化的大部件供應商和系統級的集成供應商越來越多,直接為飛機主制造商提供原材料、元器件等初級供應商大幅減少;

(2)飛機主制造商直接管理的重要供應商逐漸減少,但是整個供應鏈在變長;

(3)大部件和機載系統供應商的實力越來越強,飛機主制造商對供應鏈管控力度有變弱趨勢。

自2008年中國商飛公司成立以來,經過近十年的努力,中國商飛公司基本按照國際通行的主制造商供應商管理模式,構建起了自己的供應鏈。鏈條上,即有通過契約,聚合起來的全球最優秀的系統、材料、標準件供應商;又有立足國內,聯合航空工業集團、航天科工集團等,通過契約、股權、行政管理等方式建立的有中國商飛公司特色的國內供應鏈。

同時,在新的策略下,中國商飛公司更加注重在國內的供應商布局和供應鏈構建,除了機體結構一如既往選擇國內供應商,在系統供應商選擇上,試圖將更多的分包留在國內。這種考量,一方面是除于成本和管控便利的要求,一方面也是對當前中國內配套企業能力的信任,第三方面,還考慮到了國際政治因素的影響。

中國商飛的供應鏈布局,主要呈現出如下特點:

① 金屬結構件航空工業集團配套成熟,與軍機產業鏈共通,基本自主化生產

在機體結構設計、制造方面,經過多年的轉包生產,國內航空工業各大機體供應商在金屬結構制造和裝配上,與國際先進水平相當,并由國內企業承擔了 ARJ21 項目和 C919 項目絕大部分機體結構工作包。因此,金屬結構件供應鏈緊緊依托國內企業進行構建。

② 復材產品,培育本土供應商同時不放棄國外貨源,保證供應鏈安全

國內航空企業的復合材料制造技術與國際先進水平差距較大,主要體現在工藝穩定性、質量控制、過程控制等方面,一些高技術產品,如機頭風擋透明件、結構防火密封件、定制軸承和復雜拉桿等依舊依靠國外供應商提供。因此復合材料產品,緊盯國際標準,由國內供應商進行持續攻關,盡早實現本土化,同時,不放棄國外貨源,確保項目研制的順利推進。

③ 打造國際化的機載系統供應鏈

機載系統的研制,由于系統集成度高、技術復雜性大、資本投入大,因此,全球航空制造企業,均共享一個供應商群體,ARJ21 和 C919的發動機、航電、飛控等主要機載系統也都是選擇通用電氣、霍尼韋爾等國外供應商。這些國外供應商也是波音、空客、龐巴迪、安博威的供應商。因此,中國商飛公司同樣是按照國際慣例、國際標準打造全球化的機載系統供應鏈。同時,在此基礎上,不斷進行本土化,從空間上縮短供應鏈距離,降低供應鏈管理難度。

④ 維系穩定的材料和標準件供應鏈

C919 項目和 ARJ21 項目的復合材料、鋁材、油漆、密封劑、緊固件等關鍵材料、標準件的供應商以國外為主,僅部分材料與標準件實現了本土化。這些供應商不僅僅是波音、空客、龐巴迪、安博威的供應商,甚至也是航天、汽車、船舶、火車等行業的供應商。對于這些產品,由于類型多、型號多、采購量小,價值低,當前通過精耕細作的形式,維系著較為穩定的產品供應商,并且不斷深化與這些企業的合作,尋求建立更為緊密的伙伴關系,改變當前簡單的采買關系。

(二)我國民機供應鏈構建策略:以中國商飛公司為核心,聯合航空工業集團,輻射全國,面向全球

無論是新舟 60 項目,ARJ21 項目,在供應鏈的構建上,基本上都按照機體國內采購、系統國外采購,材料國外采購,標準件國外采購的模式開展。而在 C919 項目上,中國商飛公司對其的供應鏈構建的策略進行了升級,在堅持“主制造商-供應商”模式的基礎上,提出了“以中國商飛公司為核心,聯合航空工業集團,輻射全國,面向全球”的供應鏈構建理念,通過不斷整合供應商資源,催化聚合供應商合力,努力建立全球供應商網絡。

中國商飛公司將其裝機產品供應商分為三個類別,分別是:

I類供應商:提供發動機、重要結構件、機載設備與重要機載系統件的供應商。

II類供應商:提供一般的零組件、結構定制件、鍛鑄件、橡膠件、扭矩螺栓、電子儀器等的供應商。

III類供應商:提供原材料(如金屬薄板、厚板、棒材、型材、帶材、管材、線材、膠粘劑、漆劑等)、工藝材料、標準件、接頭、電子元器件(本身不具備獨立實現某種功能的,如插頭、插座、開關尾附件、導線等)等的供應商。

根據中國商飛官網披露,截至2022年8月,中國商飛共有I類供應商39家,II類供應商25家,III類供應商57家。

目前,中國商飛供應商以國外企業及軍工央企下屬單位為主,其中航空工業集團下屬單位是中國飛公司供貨商的核心力量,在一類、二類、三類及協作單位之中分別有16家、3家、1家和1家。其中,各大主機廠(西飛、沈飛、成飛、洪都、哈飛、昌飛)承擔著C919大型客機雷達罩、機頭、機身、機翼、垂尾等絕大部分機體結構件的研制工作,占大型客機機體研制95%以上的工作份額。

航天科工集團I類供應商2家,主要供應復材;III類供應商2家,主要供應緊固件。中電科集團I類供應商1家,主要供應航電系統。中國航發集團II類供應商1家,主要供應航空材料。航天科技集團III類供應商1家,主要供應鈦合金緊固件。這些國內供應商又有各自的產業鏈進行供應,進而帶動整個產業的發展。

為了促進大飛機產業國產化發展,保證供應鏈安全,以C919項目為契機,帶動了一批合資企業的設立,通過聯合開發等形式,以市場換技術、逐步掌握核心能力。

(三)我國民用航空企業區域聚集明顯

1、上海:我國民用航空產業重要承載區和關鍵環節核心聚集區

上海已經成為了中國民用航空產業的重要聚集區和策源地。以中國商飛、中國航發商發相繼落地為標志,圍繞著國產大飛機、民用航空發動機的研發與總裝,上海建立起了比較完善的“主制造商 + 供應商”發展模式,特別是近年來,上海還形成了若干民用產業特色園區。如張江科技園、紫竹科技園等,且各具發展特色。未來,臨港大飛機產業園區將側重總裝和配套,如此一來上海已有的航空產業園與臨港航空產業園區將實現良性互動,有助于進一步發揮上海產業集群作用。

目前臨港新片區大飛機產業園簽約項目累計已超 50個,涉及協議投資金額超 230 億元,已覆蓋飛機和發動機總裝、機身部段、航空新材料、機載系統、航空物流等多個重點細分領域。

與此同時,“大飛機園”也成為了上海市首批 26個特色產業園區之一,并在機體結構件領域,集聚了中建材、上飛裝備等;在復材領域,集聚了英國宇航、中復神鷹、南通復源、宇之赫、商飛復材中心等;在標準件領域,集聚了東方藍天鈦金科技等;在機載領域,集聚了遼寧美托;在工裝及生產設備領域,集聚了飛宇裝備、常州新創、上航機械等;在管路線纜及內飾內設領域,集聚了奧若特、重慶再升、高博等;在飛機及航材租賃領域,集聚了中航租賃、中飛租賃、恒圣凱等;在發動機配套領域,集聚了成立航空、上海煙草機械等;在產業創新平臺建設領域,中國航發商發聯合中航復材和南玻院共同組建了“商用航空發動機樹脂基復合材料工程技術中心”,并引進了中國商飛大飛機創新谷、國家商用飛機制造工程技術研究中心、5G 創新中心等科創機構;在航空質量體系、特種工藝、適航、檢驗檢測、知識產權等產業配套服務領域,集聚了國家民用航空發動機產業計量測試中心、埃森博、普勵認證、英國皇家航空協會、紫藤等一批產業服務功能平臺。

根據上海市經信委印發了《上海民用航空產業鏈建設三年行動計劃(2022-2024年)》里面到2024年,上海民用航空產業鏈整體發展水平進一步增強、自主配套能力進一步提升、集群化發展態勢進一步凸顯、國際創新合作進一步深化,引領帶動長三角民用航空產業鏈、供應鏈、價值鏈、創新鏈實現高效鏈接和融合發展,初步建成國際一流水平的關鍵技術自主高地、核心產品供給高地、科技企業集聚高地。

①產業鏈規模持續擴大。民用航空產業產值規模超過600億元,產業鏈關鍵環節自主供給體系初步建立,培育10家以上科技型企業達到上市條件。

②產業鏈整機產品研制持續加快。推動ARJ21提升產能規模、C919加快示范運營、CR929加快研制;水陸兩棲飛機、固定翼多用途飛機、旋翼式飛機加快推出新機型產品;多場景應用旋翼及復合翼無人機形成量產交付能力。

③產業鏈關鍵配套能力持續提升。民用渦扇發動機加快研制和驗證,渦軸、渦槳發動機實現產業化;航電、飛控等機載系統加快研制;關鍵部件、先進材料、高端裝備等產業鏈關鍵領域取得突破,本地配套能力達到20%以上,培育一批專精特新企業成為民用航空產業鏈核心供應商。

④產業鏈發展布局持續優化。基本構建“一核”即大飛機創新谷和大飛機產業園為核心、“兩廊”即G2航空產業鏈走廊和G60航空科創走廊、“三基地”即大型客機制造基地、航空發動機制造基地、機載系統制造基地的民用航空產業發展布局,加快形成企業集聚化、產業集群化發展態勢。

⑤產業鏈生態體系持續完善。以“鏈長制”為引領的主制造商、系統集成商、專業化供應商產業生態體系初步形成,國際合作持續開展,一批技術研發中心、國家創新中心、全球區域總部加快落地,研發、制造、服務加快數字化轉型,數字設計、數字制造、數字運維全面賦能,民用航空產業鏈企業數字化轉型率超過80%。

2、成都:大部件、航電系統聚集地,民機運營先鋒

四川省是我國四大飛機制造基地之一,多年來形成了以成都飛機工業(集團)公司和成都飛機設計研究所為龍頭,成都發動機集團公司、成都航空儀表公司、成都錦江機械廠、中國電子科技集團公司第十研究所、第二十九研究所、海特集團、華太公司、Snecma、國航西南公司維修基地等單位配合協作的完整的飛機設計、制造和維修工業體系。

2016 年12月1日, 四川省政府與中國商飛公司在成都舉行了戰略合作框架協議簽署儀式。雙方將圍繞民用飛機研發、天府國際機場建設、重點項目園區建設、支持成都航空發展、臨港經濟區發展等 8 個方面深化合作,旨在將四川打造成為國內一流的民用航空產業基地,以及國產民用飛機研制生產、運營及客戶服務業務的重要承載地。

① 機頭

成飛民機是機頭的主要制造商,承擔了 ARJ21、C919機頭生產制造。機頭制造難度較大,為大部件。以C919機頭為例,總長 6.66 米,主體為框、長桁、風擋骨架、蒙皮組成的典型的半硬殼式金屬結構,包括座艙蓋、前起艙、機頭地板、壁板等幾大組件,共涉及模塊 300 多項,零件 3200 多項。機頭部件復雜,處于飛機的一級氣動區,多處區域處于鳥撞范圍,要采用數字化可移動生產線總裝,對機頭的設計、制造精度和質量提出了很高的要求。

②通信導航系統

2009 年成立的中電科航電專為 C919 而生。通信導航系統相當于飛機的“耳”和“嘴”。以前,在大飛機全球分工協作中,波音、空客從未外包過航電等電子類系統和產品,“中國制造”主要集中在結構件加工生產上。C919 項目啟動后,中電科航電和羅克韋爾柯林斯合作,共同成立了中電科柯林斯航空電子有限公司,自主研發了適合 C919 飛機的通信導航系統。此外,航空工業集團下屬單位成都凱天也是 C919 的重要供應商。該公司提供的是大氣數據加溫控制器,屬于航電系統的組成部分,負責為 C919 飛機大氣數據系統探頭加溫,為空速管除冰。

③國產民機運營

2010 年 1 月 22日,中國商飛公司、四川航空集團公司、成都交通投資集團公司重組成立了成都航空有限公司(簡稱“成都航空”)。成都航空也是國產新支線飛機ARJ21 的全球首家用戶,深度參與了 ARJ21 飛機驗證、適航的全過程,培養了一批機組和乘務人員,為國產民機商業化運營積極探路。

3、西安:圍繞中航西飛參與機體結構件等

陜西是我國重要的大飛機產業研發制造基地。陜西在大飛機整機、系統、發動機、材料、制造設備、電子元器件等研發設計、制造與飛機性能驗證方面都形成了一定實力。在大型客機項目上,陜西參與飛機整體、飛控系統、電源系統、機輪剎車系統、試飛及中機身、外翼翼盒、前緣翼盒等六個工作包的研制;其中中航西飛主要C919飛機外翼翼盒、中機身(含中央翼)、襟翼、副翼、縫翼等部件的研制生產,是C919零部件最大的供應商之一。

在系統研發上,陜西主要從事大型客機飛控系統、電源系統的發電配電系統及飛機起落架系統設計和內飾系統中的設備、廚房裝飾等設計工作。承擔單位分別是西安飛行自動控制研究所、慶安公司、陜西航空電氣有限責任公司與陜西燎原航空機械制造公司等。而內飾系統中的設備、廚房裝飾設計則由中航西飛收購企業與江蘇新美龍汽車軟裝有限公司共同完成。

4、哈爾濱:圍繞哈飛打造金屬結構件加工聚集地

哈爾濱作為國家航空產業重要的發源地,為進一步發揮產業集聚優勢,現已逐步形成“一核、一帶、一環多點”的航空產業布局體系,其中,一核,指全省航空制造核心區;一帶,指機場沿線產業帶;一環多點,指環線產業生態圈。

自2021年起,哈經開區、平房區全力推進“區廠共建”機制,分別與東安、哈飛、東輕三大廠簽署了“區廠共建”協議,協調三大主機廠不定期發布配套需求,同時按“強龍頭、大配套、壯集群”的思路,推動哈飛、東安外協量產品及外協工序由4年前的3000余種提高到2021年的近20000種,并且區域航空產業區內配套率提高了近10個百分點。

5、鎮江:圍繞民用航空產業鏈,積極布局材料、復材加工等

大飛機項目啟動后,鎮江順勢而為,借助優越的地理條件、良好的工業基礎等優勢,以配套大飛機生產布局航空產業,列出了有條件向 C919 飛機供應產品的鎮江企業, 積極與大飛機項目實施產業對接。

目前,各產業園集聚了包括航天海鷹特種材料有限公司、航發優材高溫合金有限公司、 菲舍爾航空部件有限公司、愛勵鋁業有限公司、江蘇恒神股份有限公司、江蘇銳天信息科技有限公司等在內的30 多家重點材料、復材加工骨干企業。

(四)我國民機產業自主化供應所面臨的挑戰

雖然,中國商飛公司的供應鏈已初具規模,構建起了一條可以滿足需求的供應鏈,但在技術、管理、市場、產業鏈方面的引領能力還不足,要管好鏈條上的供應商,讓供應鏈產生更多的增值,繼而助力項目實現商業成功,仍舊面臨著一些挑戰。

挑戰一:國際政治局勢復雜,影響核心產品如發動機等的交付

機載系統、關鍵材料供應商以國外供應商為主,而這些國外供應商,都將受到來自于國際政治局勢的影響,中國經濟環境的影響和來自于波音、空客的影響。

首先,一旦國際政治形勢出現變化,將直接影響到供應商所在國對我國的產品出口。比如實施出口管制,禁止向中國企業出口產品;

第二,波音、空客已經將中國商飛列為其競爭對手,必然會采取措施限制中國商飛的發展。比如利用壓倒性的市場優勢搶占供應商資源,建立專利技術壁壘,利用 WTO 規則限制中國商飛公司獲取政府支持等方面;

第三,在全球供應鏈走向更加集中的趨勢下,中國商飛面對的供應商規模將越來越大。如果供應商受制于本國政府或波音、空客的壓力,將對中國商飛的供應鏈產生較大的風險。

挑戰二:大飛機項目研制時間長,投入大,供應商信心不足

項目研制周期長、生產速率提升慢、更改頻繁、交付數量少等因素導致供應商對中國商飛公司的項目商業成功信心動搖;同時,競爭機型在中國組裝生產也沖擊了中國商飛公司飛機市場的分享量,這都導致與供應商關系的穩定受到影響。

① 研發周期較長,如ARJ21 項目從 2002 年開始立項研制,2014 年取得 TC 證,2016年6月首架交付,總計超過15年的時間。C919 飛機雖可借鑒 ARJ21的經驗,但是采用很多新研技術,中國商飛公司也承擔了較多的系統集成驗證工作,取證花費時間仍舊不小。

② 訂單量少導致部分供應商自身供應鏈較難維持,或盈利不足

截止目前,C919共獲取28家客戶、815架訂單,雖然訂單數量尚可,但實際穩定交付還需要一段時間。如后續訂單量不及預期將直接影響供應商的生產安排和向次級供應商的采購,進而影響項目供應鏈。

其次,民機制造業商業模式是通過飛機交付運營后提供售后服務、賣備件來回收項目研制經費和盈利。而對于絕大多數機載系統供應商,只有飛機大批量投入運營,他們才能靠航線運營的服務和備件銷售來盈利。

挑戰三:C919不可避免的面對波音及空客的直接競爭

空客 A320 在天津組裝,波音在舟山建立 B737 完工中心,近年來,波音和空客紛紛加大了國內總裝交付的能力,競爭機型在中國組裝和生產也會對中國商飛公司項目的分享市場,從而產生不利影響。

四、民機產業鏈及價值鏈拆分

大飛機產業是復雜產品系統產業的典型代表。一架大飛機由數百萬個獨立的部件組成,需要來自全球上百家供應商的共同協作。大飛機產業的水平代表著一個國家的科技和制造業實力, 是一個國家綜合國力的體現。

大飛機產業價值鏈包括研發設計、原材料供應、零部件制造、整機裝配、售后服務等一系列環節,呈現兩頭高、中間低的分布。其中大飛機產業鏈上游的研發設計、發動機制造、關鍵零部件制造、新材料研制等環節囊括了大飛機產業鏈中最核心的技術,具有資本和技術雙重密集的特點,占有較高的附加值;大飛機產業鏈中游的一般零部件制造、整機組裝環節具有較明顯的勞動密集型特點,附加值較低;大飛機產業鏈下游的營銷、售后服務屬于管理和信息密集型,并從屬于上游的技術密集型環節,也具有較高的附加值。

進一步分解大飛機制造環節,可分為機體、發動機、機載設備、材料及標準件四個主要部分,前三個部分技術難度較高,價值占比也更高。一般而言,機體、發動機和機載設備作為高技術模塊,其價值占比分別可以達到 25%以上;材料及標準件技術難度相對較小,價值占比在 15%左右。需注意的是,雖然材料及標準件的總體技術和價值占比不高,尤其是電線電纜、電器通用器件等產品的市場競爭較大,但其中的新材料仍在大飛機產業中具有重要地位。例如,特種合金等特殊原材料的生產和供應仍處于寡頭壟斷狀態,而一般原材料的生產和供應則競爭較強。

(一)材料:大飛機引領先進材料發展

材料是飛機制造的物質基礎,一定程度上決定了飛機機體結構的制造成本,對商用飛機取得市場成功極其重要。先進材料的應用是航空技術發展和進步的最重要推動力之一。中國大飛機經過十余年探索,已經建立了民機材料的“科學評價體系”,規劃了“民機材料應用技術路徑”。通過大飛機對先進材料的需求牽引和產業帶動,一定可以顯著提升中國先進材料的性能、生產裝備和工業化水平的國際競爭力。

材料對商用飛機取得市場成功極其重要。首先,先進材料的應用是航空技術發展和進步的最重要推動力之一。成本方面,材料是飛機制造的物質基礎,一定程度上決定了飛機機體結構的制造成本。供應鏈方面,材料是商用飛機“供應鏈保障”上的一個重要環節。

商用飛機發展目標圍繞“更安全、更經濟、更舒適、更環保”開展設計,提出了“減重、減阻、減排”的目標設計。對材料而言,也提出了“輕量化、高可靠、長壽命、高效能、綠色環保”,飛機材料需要滿足以下五個方面原則。

① 性能優先原則:滿足材料規范要求和飛機設計要求。

② 先進性原則:材料更輕、更強、耐久性好。

③ 成熟性原則:材料生產廠商需要具有民機使用經驗,能夠生產工藝固化并規模化生產,提供性能穩定、采購來源穩定的產品。

④ 經濟性原則:滿足材料成本低、供貨周期靈活。

⑤ 環保性原則:滿足環保要求,采用水性材料、不重金屬等綠色可回收要求。

“一代飛機、一代材料”。民用飛機的材料發展經歷了五次跨時代的發展。由于工業水平有限,以萊特兄弟為代表的第一代飛機采用木制的梁條、翼肋、機翼包裹帆布,利用鋼索固定維持機身的剛度,例如第一次世界大戰的絕大部分飛機。隨著工業發展及結構設計方法認知,結構設計僅以材料靜強度試驗為準則,第二代飛機采用鋁合金、鋼材等作為主結構。為了減輕機體重量并提升飛機性能,第三代飛機機體結構除了鋁合金、鋼材等材料外,新增了鈦合金;而第四代飛機機體主結構采用了輕質鋁合金、鈦合金作為主承力材料,非主承力結構上選取少量的復合材料;第五代飛機采用了更為先進的復合材料、鈦合金及部分鋁合金。

隨著飛機材料要求越來越高,機身主結構材料向安全可靠、輕量化、強韌化、經濟環保方向發展,同時材料的更新換代也驅動了航空飛行器在飛行速度、可靠性、低成本、高效率和設計空間最大化等方面的轉型升級,是航空業發展和進步的基礎。

1、大飛機材料使用情況

面向全球化、市場化和創新型的材料技術選用和開發,針對ARJ21和C919兩款飛機,飛機材料共計選用金屬材料100余種、非金屬材料200余種、標準件數千規格。同時,選材中體現了成熟性和先進性的結合,以C919大型客機為例,在中央翼、機翼、機身等主承力部段上使用了經ARJ21飛機成功驗證的鋁合金等成熟材料,在尾翼、后機身和襟縫翼上使用了復合材料,特別是在尾翼盒段和后機身前段上使用了國外先進的第三代中模高強碳纖維復合材料,在機身蒙皮和長桁結構中使用了第三代鋁鋰合金。

2、鋁合金:用量最大、占比超過60%

鋁鋰合金。國產大飛機C919機身總重量約42.1噸,機體使用量最大的是高性能鋁合金材料,約占總重量的65%。而且,C919客機大規模采用了第三代鋁鋰合金,在同等承載的條件下,比常規鋁合金還要輕5%以上,因此實現了比波音737、空客A320等同座級機型減重5%-10%的目標。截止目前,鋁合金仍然是使用量最多的航空材料。

① 2XXX系合金

2XXX系鋁合金是最早應用在航空航天領域的可熱處理強化鋁合金,主要應用于機身蒙皮、機翼下蒙皮、機身框、肋等結構件。我國航空用鋁合金經歷了仿制和自行研制的發展階段,研制出了2024、2124、2A11、2014、2214、2017A、2618A等典型合金,國產第三代2XXX系高純鋁合金已實現批量供貨,且已批量裝機使用。

②7XXX系合金

7XXX系合金主要包括7075型、7050型、7049型等,室溫靜強度、斷裂韌性、抗應力腐蝕性能是選材重點考慮指標。國內航空航天用超高強鋁合金的發展,以仿制國外成熟合金為主,自主開發的合金較少。

ARJ-21采用的主要鋁合金對應牌號及使用位置,如下表所示:

③鋁鋰合金

含鋰的鋁合金統稱為鋁鋰合金,其應用方向是取代2219、2024、7075等常規鋁合金,能使構件減重10%—20%,剛度提高15%—20%。鑒于鋁鋰合金材料具有的優良性能,已在飛機上得到使用或試用,主要用于機身框架、垂直安定面、襟翼翼肋、進氣道唇口、整流罩、油箱、艙門等。但是鋁鋰合金的成分較為復雜,在成分、工藝和性能控制等方面較難掌握,因此美國生產的飛機很少用到這種材料。

航空工業集團旗下洪都航空承擔了C919前機身和中后機身的研制工作。為了將鋁鋰合金較好地應用在機身上,洪都建設了近 20萬㎡的大部件裝配廠房、鈑金加工廠房,引進了大型鈑金加工設備、數控加工設備和裝配生產線,以及全球第 2臺“蒙皮鏡像銑”設備。在C919大型客機前機身段的研制過程中,洪都航空攻克了鋁鋰合金蒙皮噴丸強化、鋁鋰合金型材滾彎成形制造、蒙皮鏡像銑切加工、鋁鋰合金型材熱壓下陷制造、鋁鋰合金蒙皮噴丸校形等關鍵技術。2014年 5月,洪都航空首次采用第 3代鋁鋰合金材料制造的C919大型客機前機身大部段順利下線。該部段包括了前段客艙、前貨艙和再循環風扇艙,包含1600多項零件,涉及到了近2000項工裝。這也是國內民機上首次在機身上采用鋁鋰合金材料。

C919的前機身、中后機身、中機身等 部件,如蒙皮、長桁、地板梁、座椅滑軌、邊界梁、客艙地板支撐立柱、貨艙中央縱向支撐梁等零件采用了鋁鋰合金,占全機機體結構材料用量的7.66%,鋁鋰合金共減重約150kg,減重比例占7.4 %。

截至2018年10月,世界范圍內只有美國、俄羅斯、法國、中國建立了鋁鋰合金熔煉—鑄造—加工的完整生產體系。全球只要少數工廠能生產鋁鋰合金軋制材、鋁鋰合金擠壓材及鋁鋰合金鍛件,我國的西南鋁業集團有限公司在列 。美國鋁業公司是全球鋁鋰合金的產能最大的企業,產量約占全球的55%,俄羅斯聯合鋁業公司的產量約占25%,其余企業產量約占20%。

我國鋁鋰合金的主體為西南鋁業集團。2000年,西南鋁業集團有限公司從俄羅斯引進鋁鋰合金真空熔煉爐及鑄造設備,可以小批量生產鋁鋰合金板材、型材和鍛件。2012年1月,西南鋁業集團有限公司成功試制了用于國產大飛機專用的2099合金,填補了此前我國不能生產多組元、高合金化鋁鋰合金的空白,提升了我國航空航天所需配套材料的自主研發和保障能力。

3、鈦合金:輕量化用材,占比約為9%

鈦合金具有密度低、比強度高、使用溫度范圍寬(最低使用溫度-269℃,最高使用溫度 600℃)、耐腐蝕、低阻尼、無磁性和可焊等諸多優點,是航空航天飛行器輕量化和提高綜合性能的最佳用材,其應用水平是體現飛行器先進程度的一個重要方面。鈦合金與復合材料具有很好的相容性,先進復合材料在民用飛機上用量的逐漸增加,也帶動了鈦合金在民用飛機上的用量不斷增加。

鈦合金廣泛的應用于飛機結構件(如蒙皮、管材零件、緊固件、各種鈑金件和承力構件等)和發動機(如壓氣盤、靜葉片、動葉片、機殼、燃燒室外殼、排氣機構外殼、中心體、噴氣管、壓氣機葉片、輪盤和機匣等零件)等部位。

作為飛機機體結構和飛機發動機的主要結構材料之一,鈦合金的應用水平是衡量飛機選材先進程度的重要標志之一,是影響飛機戰術性能的一個重要方面。例如,作為飛機機體結構和飛機發動機的主要結構材料之一,鈦合金市場的應用水平是衡量飛機選材先進程度的重要標志之一,是影響飛機戰術性能的一個重要方面。空中客車的鈦用量已從A340的4.5%增至A320的6%,而A380中用鈦量占總重量的10%,單機用鈦材約60噸;美國波音 777客機用鈦量占總重量的7-8%。

為了降低飛機的質量,提升飛機的經濟性,C919大型客機廣泛采用鈦合金材料,用量達到 9.3%。

盡管近年來我國鈦合金材料的研究工作已取得了顯著的進展,但與歐美等發達國家相比,在鈦合金產品的設計、制造、加工、裝備、表面處理、工藝水平等方面仍存在一些差距。國外的主要廠商有日本東邦鈦公司、美國鈦金屬公司、俄羅斯VSMPO-AVISMA等。國內軍工領域的鈦合金廠商主要包括寶鈦股份、西部材料、西部超導、金天鈦業等。

4、復合材料:減重用材,占比約為12%

飛機上使用的復合材料主要是碳纖維增強樹脂基復合材料,具有比強度高、比模量高、抗疲勞性優良、隱身性好、耐腐蝕等一系列優點。采用復合材料,可以明顯減輕飛機的結構質量,提高飛機的綜合性能。碳纖維復合材料不僅應用于機身,也逐漸成為噴氣飛機發動機、渦輪發動機、渦輪的主要結構材料。此外,飛機的抗氧化碳-碳鼻錐帽和機翼前緣、超音速飛機的剎車片等都使用碳纖維復合材料。航空器對于減重有強烈的需求,商用飛機每減重一公斤,一年就能節約3000美元的燃料。

空客公司A380客機的碳纖維 15%,波音B787客機的復合材料用量達到了50%,機身和機翼部位都使用了復合材料,機體蒙皮結構幾乎全是復合材料。最新的空客A350XWB飛機,復合材料的占結構質量的 53% 。

中國商飛在 C919 的設計中也選用了復合材料。其應用范圍涵蓋方向舵等次承力結構和飛機平尾等主承力結構,主要包括雷達罩、機翼前后緣、活動翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、后機身、尾翼等部件,用量達到機體結構重量的 11.5%。其中,尾翼主盒段和后機身前段使用了先進的第三代中模高強碳纖維復合材料,主承力結構、高溫區、增壓區使用復合材料在國內民用飛機研制中也屬首次。

在碳纖維及應用領域,我國核心企業主要有光威復材、中簡科技、江蘇恒神、中復神鷹、海鷹特材、安泰復材等。

(二)金屬結構件:與軍機產業鏈配合,自主化率較高

1、航空工業集團及其下屬單位主導

一般而言,大飛機主要由機體、動力系統(發動機)、航電系統以及機電系統組成。而飛機的機體結構通常由機翼、機身、尾翼和起落架組成,如果飛機的發動機不在機身內,那么發動機短艙也屬于機體結構的一部分。作為復雜產品系統產業的典型代表,一架大飛機由數百萬個獨立的部件組成。

目前商飛沿革與采用了波音與空客公司供應鏈布局模式,機體結構由主制造商與供應商盡心協同設計并確定設計與工藝分離面,再進一步從分離界面將機體結構工作包分割交由不同的供應商進行協同優化設計、原材料采購等并行制造工作。機體結構主要包括機頭、前機身、中機身 ( 含中央翼 )、中后機身、后機身、外翼、垂尾、平尾、活動面等部段,價值約占飛機總價值的30%-35%。

機體結構制造部分目前國內集中為西飛、沈飛、成飛、哈飛、洪都、637 所、昌飛、航天航鷹和西子航空等九家主要供應商,上述企業受益于波音空客的全球供應鏈戰略,通過長期的合作和轉包生產都已經初步具備研發,設計生產機體結構部件的能力。總體來看,機體結構生產制造過程相對分散,其中,航空工業集團下屬公司承擔了絕大部分的工作,例如:

航空工業成飛民機公司是目前C919唯一機頭供應商,機頭為多曲面結構,設計精度要求高,制造難度大;航空工業西飛公司作為最大的機體結構件供應商,承擔中機身(含中央翼)、外翼翼盒及前緣縫翼、后緣襟翼、副翼、擾流板等6個工作包的研制工作,任務量在整個機體結構中占比約50%;航空工業洪都承擔了前機身、中后機身的研制;航空工業沈飛民機公司承擔后機身、垂尾、發動機吊掛、APU艙門的研制;航空工業昌飛公司承擔前緣縫翼與后緣襟翼的研制;航空工業哈飛公司承擔垂尾、前起艙門、主起艙門、翼身整流罩的研制;雷達罩的研制工作由航空工業特種所承擔。

上述機體結構供應商與主制造商中國商飛之間既有合作關系,在技術上又存在著一定的競爭關系,在此情況下,為進一步提升C919機體結構部分制造與裝配效率與質量,提升供應鏈彈性,成飛民機、沈飛民機等供應商與中國商飛上海飛機設計研究院(以下簡稱“上飛院”),圍繞C919機體結構設計、制造等業務研制需求,同時根據各自主要負責的機體結構部分,開展全面合作,目前已共同建設了包括中國商飛上飛院(沈陽)機體設計中心、中國商飛上飛院(南昌)機體設計中心、中國商飛上飛院(成都)機頭設計中心等在內的多個機體部段的設計和生產基地。

2、體系內企業為主,民營企業形成有效補充

西飛、成飛民機、沈飛民機等作為大飛機機體制造一級供應商,主要定位于機體大部件部段的制造、裝配,而零部件、標準件等產品則主要交由二級供應商承制,目前二級供應商主要集中在民營企業,在這一層級中,西飛、成飛民機、沈飛民機則充當鏈長位置,整合其所處區域優質民營配套企業,一/二級供應商協同生產,進一步提升生產制造效率。

現階段,以成都、西安地區為首,通過組建相關航空產業園區,精準對接引進優質民營企業入園,以實現最大限度聚集和利用民營企業資源。

其中:西安航空基地作為西安航空產業的主要板塊,與商飛公司在技術支持、配套合作等方面也有著深厚合作基礎,目前已經引入了包括馳達飛機、興航航空、康鋮機械、卓銳航空、澤達航空等航空零部件加工企業。目前西安航空基地為C919、ARJ21等機型單架份均提供超過1000項零組件供應。

成都市作為國內重要的航空整機產業基地、國際民機大部件研制生產基地,目前下設包括青羊區、新都區等在內的多個航空產業園區,其中,青羊區依托成飛民機公司、中國商飛上飛院(成都)機頭設計中心等核心平臺,承接C919客機機頭系統集成研制、新研機型機頭研制和CR929分包任務。新都區專注于構建航空柔性機加、智能鈑金、數字化裝配、航空工藝裝備四大制造基地,目前已引入包括愛樂達、德坤航空、成都航飛、立航科技、成都航新等在內的多家航空零部件加工企業。

(三)機電系統:合作引進先進技術,國產化進程加速推進

機電系統是大飛機中最復雜和龐大的系統之一,是大飛機運行的重要保障。機電系統包括燃油系統、機輪剎車系統、防護救生系統和所有二次能源(電能、氣壓能、液壓能和機械能)等,幾乎囊括了飛機上除發動機、航電系統以外的所有系統。

根據2015年《世界航空指南》產品分類統計和估算,全球民用飛機機體、發動機及其結構部件制造商超過500家,航空機電設備制造商超過1270家。航空機電系統作為飛機二次能源的主要載體,對系統化的解決方案要求較高。國外航空機電產品配套趨勢向系統集成模塊供應方面發展,在系統集成、研發能力及供應商方面都較國內有較大優勢。

美國在航空機電系統的綜合技術研究方面最為前列,從20世紀80年代開始美國就制定了一個系統的機電綜合研究方案,美國漢勝公司在電源和環控系統的研究經費每年不少于13億人民幣。美國的機電綜合系統核心理念是進行綜合性的控制,讓機電系統的各個部分進行協調操作。機電綜合系統可以同時享用機電系統的硬件設備性能,進行有效的信息共享,又可與飛控系統、推進控制系統、航空電子系統等系統進行融合,讓信息融合的更加密切。

目前全球中高端航空機電系統主要以美國、加拿大及德國等地的生產企業為主。

美國航空機電公司主要包括霍尼韋爾、聯合技術、GE航空、羅克韋爾·柯林斯、德事隆集團等;德國航空機電公司包括歐洲直升機公司和德國利勃海爾;英國航空機電公司包括BAE系統公司和美捷特公司。

目前我國機電系統的發展與國外產品存在著較大差距,機電生產企業相對分散、規模較小、缺乏核心競爭力,同發動機一樣也制約我國大飛機完全國產化的技術瓶頸。但是,伴隨以航空工業集團為首的國內企業通過合資模式、項目合作等方式快速追趕,我國航空機電產業經過發展也取得一定進步,系統化、標準化的航空機電配套體系初步形成,機電系統的國產化比例有望進一步提升。具體來看:

航空工業機載公司作為參與主體,下屬包括航空工業電源、南京機電等在內的多家研究院所,與多家國外合資供應商通過建設合資公司等形式,在共同進行產品研發的基礎上,進一步將合作領域擴展到整個工業過程,包括引進全套先進的管理體系等,其中:

① 航空工業電源與美國漢勝合作成立西安中航漢勝航空電力有限公司,是目前C919一級供應商,承擔電源系統產品的研發和制造任務;

② 航空工業南京機電與派克宇航于2013年簽約并組建了南京航鵬航空系統裝備有限公司,主要負責C919燃油、油箱惰化和液壓系統的研制生產;

③ 航空工業南京機電也作為利勃海爾的二級供應商間接參與到C919的綜合空氣管理系統;

中國商飛也秉持“力促開放合作、團結外部力量”的核心理念,通過與美國賽峰、美國伊頓等國外企業合作,成立上海賽飛航空及伊頓上飛航空,分別承擔C919電氣線路互聯系統和液壓/燃油惰化系統管路,其中伊頓上飛是中國商飛合資合作的第一家公司,標志著C919大型客機項目國際合作邁出重要步伐。

(四)航電系統:合資企業優勢互補,核心系統自主化布局

航電系統是現代航空的重要組成部分,是飛機作戰能力的主要保障,主要包括通信系統、導航系統、顯示系統、飛行控制系統、防撞系統、氣象雷達系統和飛機管理系統等,在軍用機中還有戰術任務系統、雷達空中、聲納、光電系統、電子預警電子支援等。目前航電系統正向著綜合化、信息化、模塊化的方向發展,綜合化的航電系統能夠壓縮航空電子系統的體積和重量,減輕飛行員的工作負擔。今后由大數據驅動的人工智能將被引入到飛機設計制造和運營過程中,更安全和更可靠的空地互聯技術將是未來的發展方向。現在電子飛行包、機組便攜電子設備已經進入飛機,在未來互聯技術將把運營中心、飛機健康監控、機務與工程和零備件供應商等環節打通,實現機組排班、飛機排班、機務協調等流程的全程數字化,提高航空公司的運營效率。

“一代飛機,三代航電”,可以看出航電系統更新換代的速度要遠超過飛機整機系統。從全球的市場格局來看,航電產品由于涉及分系統和較多的部件產品,相應的配套商較多而系統集成商相對集中。國外航電設備主要供應商包括Rockwell、Honeywell、Raytheon、Northrop Grumman。當前我國民機基本依賴于進口,航電系統基本也為進口品牌。以C919系列為代表的國產飛機產業的發展正在拉動國產航電系統的發展。

總體來看,我國在推進C919研制的過程中,中國商飛在航電系統上選擇了自主設計與集成,主要是通過以航空工業集團與電科集團為首的軍工央企與美國GE、美國柯林斯等在內的全球主要航電系統供應商成立合資公司的形式,幾乎對所有核心系統都進行了自主化布局。

此次C919航電系統的自主設計與集成,也是對主制造商能力的重大挑戰。在此之前,世界上只有波音和空客這兩家行業巨頭具備對全機航電系統進行集成的能力。

航空工業機載公司作為一大參與主體,通過下屬科研院所與合資供應商“聯合攻關”+部分自主研發獨立承制,進一步積累相關研制研發經驗,其中:

① 航空工業機載公司與上海市人民政府牽頭組建的中航民用航空電子有限公司通過與美國GE各自出資50%組建的中航通用電氣民用航電系統有限責任公司,即昂際航電目前是C919一級供應商,被寄予承擔我國民航航電系統國產化起步的任務,現階段主要承擔包括C919項目中IMA航電系統、綜合顯示系統、飛行管理系統、機載維護和飛行記錄系統在內的3個大包和5個子系統,大約為C919航電系統中一半的工作量,是最核心的“神經中樞”;

② 航空工業自控所與美國霍尼韋爾、美國派克成立鴻翔飛控與鵬翔飛控兩家合資公司,分別合作開展飛控系統控制器與飛控電子的研發生產;

③ 航空工業雷達所通過與美國柯林斯合作成立雷華柯林斯,主要為C919提供綜合監視系統;

④ 航空工業上電所作為C919國內唯一提供完整系統的一級供應商,主要承接了駕駛艙顯示系統及網絡交換機的研制任務;

⑤ 航空工業測控所作為一級供應商,目前獨立承擔了C919飛機3個工作包,分別是駕駛艙信息系統及視頻監視系統、客艙核心系統和客艙娛樂系統。

電科航電是中國電科集團以國家啟動大型客機項目為契機,整合中國電科優勢資源,聯合 10 所、20 所、41 所、54 所、28 所、14 所、32 所 7 家下屬單位,與四川省以及成都市共同出資組建,專門從事民用航空電子領域系統及設備的系統設計、集成開發、產品研發和維修服務的企業。公司以“民機航電立業+通用航空強企”為發展戰略。

目前電科航電分別與美國柯林斯、法國泰雷茲合作組建了中電科柯林斯航空電子有限公司及中電科泰雷茲航空電子有限公司,兩家合資企業分別承擔了C919通信導航系統與客艙娛樂系統的研發生產工作。

目前,C919航電系統產品的國產化不僅實現了零的突破,國產系統和設備的裝機比例更是達到了近70%。伴隨著C919航電系統項目的研發攻關進度持續推進,將進一步推動我國機載航電系統核心能力的建立及自主可控能力的提升,為保障國產民用飛機型號研制打下了堅實的基礎。

(五)動力系統:取得了一些成果,但仍需要時間

航空發動機是飛機的心臟,直接影響著飛機的性能、可靠性和經濟性能。民用航空發動機的使用期限要求在1萬小時以上,所有使用材料的組織和性能必須保持長時間的穩定。目前世界航空的發動機市場發展成熟,生產公司主要包括羅羅RR、通用航空GE、普惠P&W、國際航空發動機公司IAE等,市場格局相對穩定。

由于歷史原因,我國的航空發動機產業長期以軍用領域為重點,民用航空發動機幾乎為一片空白,國產大飛機發動機“CJ1000A”仍在研制路上。國內巨大的民用航空發動機市場全部被國外產品壟斷,即使國內研制的民用機型,也只能選用國外的發動機。

其中,C919的發動機采用CFM國際的LEAP-1C發動機;新舟60采用的是加拿大普惠公司的PW127J渦漿發動機;ARJ21采用的是GE公司的CF34-10A發動機。

大飛機工程的實施為我國大涵道比渦扇發動機的研制帶來了歷史機遇。

首先,大飛機工程將為國產大涵道比渦扇發動機帶來基本的需求保障;其次,大飛機工程為國內航空發動機企業的國際合作創造了有利條件;最后,大飛機工程為國產大涵道比渦扇發動機的研制帶來前所未有的關注和支持。國務院在批準大飛機工程立項的同時就明確了開展國產大飛機發動機研制。

中國航發商發的國產民用發動機共規劃了三個產品系列為中國商飛產品配套 :

一是160座窄體客機發動機“長江”1000,配裝C919大型客機 ;

二是280座寬體客機發動機“長江”2000,配裝CR929寬體客機;

三是110-130座的新支線發動機“長江”500,配裝ARJ21支線客機的改進型。

目前我國自研的CJ1000A(長江系列之一)發動機與計劃替代的、C919選用動力Leap-1C(與CFM56-5B2同為CFM國際公司產品)推力均為13600daN、涵道比10—11。

2013 年 1 月,“長江”1000AX 驗證機通過概念設計評審 ;2016年7月,“長江”1000AX驗證機通過初步設計評審,正式轉入詳細設計階段 ;2017 年 12 月,“長江”1000A 發動機項目通過了概念設計評審,轉入初步設計階段,標志著我國大型客機動力裝置從技術驗證全面轉入工程研制,整個項目正按計劃有序推進。“長江”2000 發動機正在進行關鍵技術攻關和技術驗證,并取得階段性成果。長江系列的研制進展良好,但尚未有成熟的型號可供使用。

五、國產大飛機需求分析及市場空間測算

(一)特色國情,支持國產大飛機發展

① 政府扶持與政策支持

集中力量辦大事,大飛機產業獲得國家強大的經濟和政策支持,是其他競爭對手無法比擬的優勢。航空制造業產業鏈復雜、產品研發周期長、資金密集,需要獲得政府的全方位支持:產業補貼、稅收優惠;政府采購,利用行政權力干預銷售,保護本國市場支持其市場發育;低息貸款、提供出口信貸等金融扶持政策等。

②國內大飛機市場成長迅速

2021年珠海航展,中國商飛發布了《中國商飛公司市場預測年報(2021-2040)》,對未來20年全球和中國的商用飛機市場做出的分析預測,預計未來二十年全球將有超過41429架新機交付,價值約6.1萬億美元(以2020年目錄價格為基礎),用于替代和支持機隊的發展。到2040年,預計全球客機機隊規模將達到45,397架。根據中國GDP年均增長速度預測,未來二十年,中國航空市場將接收50座級以上客機9084架,價值約1.4萬億美元(以2020年目錄價格為基礎)。其中50座級以上渦扇支線客機953架,120座級以上單通道噴氣客機6295架,250座級以上雙通道噴氣客機1836架。到2040年,中國的機隊規模將達到9957架,占全球客機機隊比例22%,成為全球最大的單一航空市場。

③后期維護成本較低,提升本土航空公司盈利水平

大飛機關鍵技術不斷本土化,隨著國產發動機以及其他關鍵零部件相關技術的突破,國產大飛機的價格優勢將逐步凸顯;國產大飛機可降低本土航空公司運營以及后期維護成本,有效提升其運營效率和盈利水平。長期來看,較低的后期維護成本,對本土航空公司具有較大吸引力。

④波音737系列事故頻出,安全性受到質疑

2019年,美國波音公司生產的737MAX機型飛機發生兩起空難,造成346人喪生,隨后該機型遭全球停飛。2020 年1月,波音停止生產該機型。受737MAX系列飛機停飛影響,波音2019年度凈虧損 6.36 億美元。2020年5月美國波音公司宣布737MAX恢復生產,隨737MAX 禁飛令在全球范圍內逐步解除,737 系列客機的交付量顯著回升。2022年3月21日,中國東航一架波音737飛機于廣西墜毀,事故機型為737-800(波音 737NG 系列),本次事故使波音737系列飛機安全性再次陷入巨大爭議。

(二)隨著疫情緩解、民航逐步復蘇

民用飛機制造業具有極強的周期性,其影響因素主要包括GDP增速、運量增量、航空公司獲利水平、飛機更替以及機場發展情況等。2021年受益于疫情的良好控制與上年度基數偏低等因素影響,我國GDP名義增速為12.8%,實際增速為8.1%,兩年平均增長5.1%,但受國內疫情散發與部門地區臨時封城等因素影響,各航司整體收入規模與盈利水平仍未恢復至疫情前水平。

2021年,新冠肺炎疫情對民航運輸生產影響仍舊持續,國內雖然有所恢復,由于國外并未放開,港澳臺航線及國際航線完成旅客運輸量大大降低。

2021年,全行業完成旅客運輸量44055.74萬人次,比上年增長5.5%。國內航線完成旅客運輸量43908.02萬人次,比上年增長7.6%,其中,港澳臺航線完成59.25萬人次,比上年下降38.4%;國際航線完成旅客運輸量147.72萬人次,比上年下降84.6%。

得益于國內較好的防疫措施,2021年貨郵運輸量已恢復至疫情前水平。2021年,全行業完成貨郵運輸量731.84萬噸,比上年增長8.2%。國內航線完成貨郵運輸量465.14萬噸,比上年增長2.6%,其中,港澳臺航線完成18.99萬噸,比上年增長8.0%;國際航線完成貨郵運輸量266.70萬噸,比上年增長19.6%。

從運輸效率來看,2021年也有所提升。2021年,全行業在冊運輸飛機平均日利用率為6.62小時,比上年增加0.13小時。其中,大中型飛機平均日利用率為6.77小時,比上年增加0.16小時;小型飛機平均日利用率為3.78小時,比上年減少0.36小時。截至2021年底,民航全行業運輸飛機期末在冊架數4054架,比上年底增加151架;其中增加較多的主要為窄體飛機。

(三)首架交付在即,市場空間逐步打開

經過多年的發展和蓄力,民用航空從產品研制到批量交付,正式進入發展提速關鍵期。2022年8月1日,國產大型客機C919完成取證試飛。完成取證試飛是一個重要節點,是指試驗機型完成了所有試飛的規定動作,也是獲取適航證的必要條件。目前,距離國產大型客機C919正式進行商業運營距離已經不遠,國產大飛機C919預計2022年完成首架交付。

根據中國商飛公司發布的預測年報,2020年—2039年,預計交付40664架飛機,對應價值59610億美元;其中較多的為單通道噴氣客機,預計交付29127架,對應價值34350億美元。

根據中國商飛官網,C919已經擁有了累計28家客戶815架訂單。同時,根據中國東航5月披露公告, C919單價為6.53億元人民幣/架。

飛機制造過程非常復雜,交付速度受到全產業供應鏈的制約,同時也在持續的改進和調整,我們認為至2025年之前,C919的生產能力將逐步爬升,預計2022年—2025年將交付41—68架C919,對應價值量約為267.73—444.04億元。進入十五五,C919有望進入提速交付的階段,我們假設每年平均產能為50—70架,十五五期間合計交付250—350架,則對應市場空間約為1632.5億元—2285.5億元。

預計2030—2040年,隨著全產業鏈的逐步成熟,飛機運營、配套維修能力的完善,市占率逐步提升,國產大飛機也有望迎來的黃金時期。

六、投資方向

(一)直接受益的機體結構制造企業

在當前的國產民機研制過程中,航空工業集團主要參與機械制造環節,如C919的雷達罩、機頭、機身、機翼、垂尾等機體結構件的研制工作,占大型客機機體90%以上。

一方面我們可以重點關注中航西飛、成飛民機、沈飛民機等;另一方面,隨著小核心、大協作的推進,越來越多的民營企業通過與前述企業配套,間接參與至民機的機體結構制造中。

(二)國產化提升空間較大的領域:材料、航電等

長期看,研制和發展大飛機,可以帶動新材料、發動機、電子信息、自動控制、計算機等領域關鍵技術的群體突破,拉動眾多高技術產業發展,推動我國整個工業體系技術創新,加快產業轉型升級。我們認為,長期的投資機會在于國產化提升空間較大的領域,如航電系統、機電系統、動力系統等,通過吸收轉化國外先進技術及自主研發,伴隨著國產大飛機產業的成長和壯大,在這些領域國內會誕生一批具有國際先進水平的優秀公司。

此外,一代飛機、一代材料;大型客機材料研制是大型飛機重大專項的重要組成部分。通過開展大型客機材料研制,按照民用飛機適航要求建立民機材料研制和應用程序,逐步形成民機材料的研制及應用體系,走出一條國產材料應用于民機的道路,對大型客 機關鍵材料立足國內、面向國際、實現自主保障并帶動國內材料產業發展及升級換代具有重要意義。

(三)具有零部件技術優勢的民營企業

C919當前的供應商集中在外企和國企,民營企業較少,參與形式也主要以同外資合作為主,例如,杭州西子航空承接C919應急發電機艙門(RAT門)和輔助動力裝置門(APU門)的研制工作;江蘇彤明公司與美國捷科合資承接C919照明系統研制;博云新材同霍尼韋爾成立合資公司為C919提供剎車系統等。不過,隨著國產化率的逐步提升,必將培育出一批具有技術優勢的優秀民企,助力我國高端制造業整體發展(以下文章來源于中航軍工研究,作者張超 方曉明) 

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