航空发动机叶片产业链跟踪：应流股份VS航亚科技，增长？

 

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今天，我们要跟踪的是航空发动机叶片产业链：

在航空发动机中，各类叶片（包括风扇叶片、压气机叶片、涡轮叶片）不仅需求量大（一台发动机往往需要3000~4000件甚至更多），而且要求极高，叶片性能直接影响到发动机性能甚至整个飞行安全。

如果说航空发动机是“现代工业的皇冠”，则发动机相关叶片的制造可以称得上是“皇冠上的明珠”。

图：涡扇发动机叶片情况

来源：赛峰集团官网、广发证券

从产业链的参与者近期的增长情况来看：

航亚科技——2021年三季报，实现营业收入2.11亿元，同比下滑4.29%；实现归母净利润0.11亿元，同比下滑71.94%。

应流股份——2021年三季报，实现营业收入15.2亿元，同比增长12.31%；实现归母净利润1.51亿元，同比增长14.55%。

从机构对产业链景气度的预期情况来看：

图：wind机构一致预期增长和景气度情况

来源：塔坚研究

发动机叶片这条产业链的各个环节，包括：

上游——原材料，主要有高温合金、钛合金和复合材料三种，代表性公司主要有钢研高纳、抚顺特钢、宝钛股份、西部超导、中航高科、火炬电子等。

中游——发动机叶片制造商，代表性公司主要有航发动力、航亚科技、应流股份、无锡透平等、炼石航空等。

下游——发动机总装厂，以国外OEM龙头为主，代表性公司主要有：通用电气航空（GE Aviation）、普惠（PW）、罗罗（RR）、赛峰及其合资公司CFM（GE与赛峰）、IAE、EA（GE与PW）等，占据了90%以上的市场份额；国内代表性公司主要有航发动力（防务）、航发商发（民用）。

图片上传中......

图：产业链

来源：塔坚研究

本次跟踪，有几个值得思考的问题：

1）发动机叶片行业，未来的空间有多大？

2）从关键经营数据来看，具备什么样的经营要素，能够在中长期更加具备竞争力？

本报告，将更新到产业链地图

（壹）

航空发动机是一种结构十分复杂的热力机械，被誉为“现代工业皇冠上的明珠”。以目前应用广泛的涡扇发动机为例，其内部结构主要由风扇、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等部件组成。

其工作原理为：

外界空气进入发动机后，由风扇叶片进行初步压缩，压缩后的空气一部分进入外涵道高速排出，产生巨大推力。另一部分则进入内涵道，由压气机叶片进一步压缩后送至燃烧室。

增压后的空气在燃烧室中与燃料混合加热，产生高温、高压燃气推动涡轮叶片高速旋转以带动压气机，随后气流经涡轮出口进入尾喷管，在此过程中压力降低、速度增加，从而产生反作用力，推动飞机前进。

由此可见，叶片是发动机工作的核心。

而根据发动机叶片所处部位和功能不同，可以分为风扇叶片、压气机叶片和涡轮叶片（涡轮叶片又可以分为导向叶片和工作叶片）。从技术难度上看，涡轮叶片＞压气机叶片＞风扇叶片。

所以，涡轮叶片是涡扇发动机的核心，也是制约发动机性能的瓶颈。

图：发动机叶片示意图

来源：航空制造网、广发证券

这是因为，风扇叶片和压气机叶片位于燃烧室的前端，工作环境温度较低，属于冷端部件。一般经过压气机增压后，气流温度提升至400℃左右，压力高达50多个大气压，相当于3倍的蓄满水后的三峡大坝底部压力。

而涡轮叶片位于燃烧室之后，需要将高温热能转化为机械能，属于热端部件。目前先进的喷气发动机中涡轮入口温度（即涡轮前温度）普遍超过1600°C。此外，涡轮叶片还需要以每分钟几万转的速度旋转，叶尖承受的离心力相当于40吨重卡车的拉力。

相比较而言，涡轮叶片的工作环境更恶劣，制造难度及制造成本也更高。

图：发动机叶片情况介绍

来源：中泰证券研究所

相关研究表明，发动机涡轮前温度每提高100度，发动机的推力就可以提升10%左右。因此，叶片的承温能力直接决定了航空发动机的性能。那么，如何进一步提高发动机叶片的承温能力呢？

首先是提高材料性能和铸造工艺。

由于涡轮叶片对于高温耐性要求很高，且需要具有足够的韧性和抗疲劳性能。因此高温合金（下图红色部分，初代高温合金能承受800℃高温）开始取代高温不锈钢，成为涡轮叶片制造材料，并且普遍采用精密铸造方式进行加工。

图：发动机应用材料示意图

来源：中泰证券研究所

随着铸造高温合金的工艺不断提升，70年代后，定向凝固合金和单晶合金开始出现。采用定向凝固合金制造的涡轮叶片承载温度达到了1000℃（约合1273K），而单晶合金涡轮叶片的承载温度更是高达1050℃（约合1323K）。目前单晶高温合金已经发展到了第3代。

图：各代发动机涡轮叶片

来源：广发证券

此外，由于陶瓷基复合材料（CMC）能够承受1250 ℃以上的高温，有望替代高温合金成为下一代航空发动机高温部件的主要材料。但是，CMC存在高温下的氧化烧蚀问题，限制了其在热端部件的应用。

当前，推重比在10这一级的发动机（比如F119）涡轮前温度已达1700℃左右，比现有高温合金材料的熔点（1100℃左右）还高600℃。因此，仅凭高温合金材料本身已难以满足先进航发的需求，这就需要运用气膜冷却技术和热障涂层来给叶片降温。

气膜冷却技术——

气膜冷却的原理，是通过在叶片上设计冷却通道和冷却孔，然后把压气机里几百摄氏度的“低温气体”引到涡轮叶片内部，再从叶片表面的冷却孔中喷出来就形成一道气膜，从而将叶片表面与高温燃气隔开，以达到冷却涡轮叶片的目的。

气膜冷却技术的应用，使得涡轮叶片的工作温度可以远大于叶片材料本身的承受温度。据统计，涡轮前温度平均每年升高25K，其中约15K（占比60%）是依靠冷却技术的进步取得的。

图：涡轮叶片气膜冷却原理

来源：航空制造网、安信证券研究中心

但是气膜冷却技术需要在涡轮叶片前缘、叶身型面等部位设计大量的气膜孔，孔径一般在0.2~0.8mm之间，空间角度复杂，对于打孔技术要求较高。

热障涂层——

热障涂层（Thermal Barrier Coating，TBC）是采用耐高温、低导热的特殊材料（主要为陶瓷材料）涂覆在涡轮叶片表面形成涂层，以降低高温环境下涡轮叶片表面温度的一种热防护技术。

目前，国际上广泛使用的涂层材料一般是氧化锆基陶瓷（YSZ）。据相关文献报道，涂覆厚度为250μm的热障涂层能使基底温度降低110～170 ℃，相当于过去30年发展高温合金提高叶片承温能力的总和。

图：发动机叶片耐温发展趋势

来源：西南证券

综上，叶片材料尤其是涡轮叶片材料是制约航发的瓶颈之一，其性能的提高依靠“材料升级+气膜冷却技术+热障涂层技术”实现的，其中，气膜冷却的技术贡献占比较高，约60%。

（贰）

首先，我们以2020年为例，从收入体量和业务结构方面，来看一下：

从2020年整体收入体量来看：应流股份（18.33亿元）>航亚科技（3.01亿元）。

从收入结构来看：

一、应流股份——专注于高端装备关键零部件的研发制造，主要产品为泵、阀门零件、机械装备构件、核能新材料和高温合金零部件等，是我国核电、油气、工矿和航空领域铸件的重要供应商。

2020年航空航天新材料及零部件业务收入3.21亿，占比17.5%。主要包括航空发动机叶片、导向器、机闸、涡轮轴发动机等产品。近年来增长较快，2016年-2020年复合增速高达91.98%。

从收入来源角度来看，2020年，其国际业务收入占比45%。但由于其海外客户主要是燃气轮机产品，受卫生事件影响并不大。

图：应流股份收入结构（单位：亿元）

来源：塔坚研究

二、航亚科技——专注于航空发动机关键零部件及医疗骨科植入锻件的研发制造。

2020年航空叶片贡献收入0.98亿元，占比32.6%，航发领域产品为涡扇发动机压气机叶片、整体叶盘、机闸、涡轮盘及压气机盘等盘环件、整流器、转子件等。2020年由于国际市场受到卫生事件影响，压气机叶片收入同比下滑。

技术开发业务主要来自于为国内外知名发动机制造厂商（例如赛峰、GE航空、中国航发等）提供特型产品试制、量产验证等技术开发业务。

此外，在有机整合叶片、盘环件等单体零部件基础上，目前航亚科技开始向核心程度更高、技术难度更大的组件业务拓展。包括风扇转子组件、压气机转子组件、燃烧室前置扩压器组件及高、低压涡轮转子组件等。

2020年其国际业务收入占比仅23%。

图：航亚科技收入结构（单位：亿元）

来源：塔坚研究

（叁）

接下来，我们将近几个季度的收入和利润增长情况放在一起，来感知一下增长态势：

一、收入增速

图：收入增速对比（单位：%）

来源：塔坚研究

应流股份2020年上半年收入增速为负，主要是由于海外卫生事件蔓延和USA增加关税，使得传统业务板块（油气和工矿）增长受限。2021年随着传统业务下游景气度提升及“两机”（航空发动机和燃气轮机）业务放量，收入增速开始提升。

航亚科技2021年上半年收入增速为负，主要系受卫生事件影响，国际业务同比有所下滑；另外，国内航空发动机业务因为战略客户计划调整导致交付有所滞后，医疗业务因为集采原因同比也有所下滑。

二、归母净利润增速

图：归母净利润增速对比（单位：%）

来源：塔坚研究

应流股份2019年四季度归母净利润增速远高于收入增速，主要是由于当期所得税费用及少数股东损益为负。而航亚科技利润增速为负，是受收入增速拖累影响。

（肆）

对增长态势有所感之后，我们接着再将各家公司的收入和利润情况拆开，看2021年三季报数据。

一、应流股份——2021年前三季度，实现营业收入15.2亿元，同比增长12.31%；实现归母净利润1.51亿元，同比增长14.55%。

1）从单季度增速来分析：

2021年Q3单季度，实现收入5.59亿元，同比+13.8%，环比+11.08%；实现归母净利润0.5亿元，同比-1.33%，环比+22.81%。

收入增长主要得益于“两机”业务部分型号产品开始批量供货，归母净利润同比下滑主要是原材料价格上涨及人民币升值的影响下，毛利率同比-4.94%。

图：应流股份季度收入、归母净利润及增长情况

来源：塔坚研究

图：单季度收入（左）、归母净利润（右）（单位：亿元）

来源：塔坚研究

2）再追溯前几个季度的增长情况，可见：

2019年四季度归母净利润较低，主要是由于当期研发费用支出有大幅增加。

二、航亚科技——2021年三季报，实现营业收入2.11亿元，同比下滑4.29%；实现归母净利润0.11亿元，同比下滑71.94%。

1）从单季度增速来分析：

2021年Q3单季度，实现收入0.8亿元，同比+20.56%，环比+9.24%；实现归母净利润0.01亿元，同比-94.37%，环比-92.67%。

收入增长主要得益于国际航空发动机业务受卫生事件影响逐渐减小，国际业务需求恢复。

归母净利润同比下降，除受原材料价格上涨及人民币升值影响外，还受产品结构变化及医疗业务集采降价影响。

图：航亚科技季度收入、归母净利润及增长情况（单位：亿元）

来源：塔坚研究

图：单季度收入（左）、归母净利润（右）（单位：亿元）

来源：塔坚研究

2）再追溯前几个季度的增长情况，可见：

2021年虽然收入开始逐步恢复增长，但是由于原材料价格上涨及医疗业务集采对于利润率的压制，归母净利润仍处于下降通道。

（伍）

对比完增长情况，我们再来看利润率、费用率的变动情况。

一、成本结构方面——

图：压气机叶片营业成本构成

来源：航亚科技2020年报

航空发动机叶片制造成本主要由直接材料、直接人工和制造费用等构成。以航亚科技为例，其压气机叶片成本中制造费用占比较高，达54%，其次是直接材料（28%）和直接人工（18%）。

其中，发动机叶片所使用的原材料主要是高温合金和钛合金。高温合金涉及的主要材料是镍、钴及部分稀有金属，钛合金主要成分是钛。

二、毛利率方面——

图：毛利率对比

来源：塔坚研究

2020年之前航亚科技>应流股份，主要是由于两者产品结构的差异：

航亚科技高毛利率的航空叶片及技术开发业务占比较高（2020年占比74%），而应流股份则受到毛利率较低的传统业务占比较高，毛利率较高的航空航天及核能零部件业务占比仅为33%。

2021年开始，在原材料价格上涨以及人民币升值等因素的影响下，两者毛利率均呈现下降趋势。其中，航亚科技由于产品结构变化（高毛利的技术开发业务下降幅度较大），致使毛利率降幅大于应流股份。

图：主要原材料价格走势

来源：wind

三、净利率方面——

图：净利率对比

来源：塔坚研究

净利率变动趋势与毛利率基本一致。两者净利率的差异除受毛利率影响外，受财务费用率的影响也较大。

四、费用率方面——

销售费用率和管理费用率方面两者差异不大。

图：销售费用率（左）与管理费用率（右）

来源：塔坚研究

研发费用率方面，2021年航亚科技研发费用率有大幅提升，主要是其新产品研发任务开始增多。

财务费用率方面，应流股份高于航亚科技。主要是由于应流股份近年资本支出较多（主要是高温合金叶片精密铸造项目和航空产业园项目），现金流较差，有息负债较多所致。此外，应流股份更高的海外收入占比受汇兑损益影响也较大。

图：研发费用率（左）与财务费用率（右）

来源：塔坚研究

五、净资产收益率方面——

图：杜邦分解（单位：%、次）

来源：塔坚研究

对比各自的回报表现来看，航亚科技>应流股份。拆解开来，航亚科技较高的回报主要来源于较高的销售净利率。

应流股份得益于销售净利率的提升，近年来ROE也呈逐年上升趋势。

（陆）

航空发动机的制造是一项及其复杂的系统工程，叶片就是其中核心的部件之一，占据了整个发动机制造30%以上的工作量。

通常，发动机叶片需求主要取决于飞机数量以及发动机配置率，其市场规模用公式可以表示为：

发动机叶片市场规模=发动机市场规模*叶片价值量占比；

由于航空发动机是典型的军民两用产品，在防务领域和民航领域中都具有重要地位。因此，发动机市场规模又可以表示为：

航空发动机市场规模=民航发动机市场规模+防务发动机市场规模。

以上几大核心驱动力，我们挨个来拆解：

（后文还有大约6000字内容，详见产业链报告库）

…………………………

以上，仅为本报告部分内容。

即日起，我们不再在公众平台提供全部内容，仅保留部分内容，以供试读。

小兰：bgys2015

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