陶瓷型芯行业投资价值分析及发展前景预测

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1、陶瓷型芯行业投资价值分析及发展前景预测一、 涡轮叶片行业发展情况（一）涡轮叶片发展历程及趋势涡轮叶片分为涡轮导向叶片和涡轮工作叶片两类。涡轮导向叶片，主要作用为调整燃烧室排出的燃气流向，材料工作温度最高可达1，100以上，涡轮导向叶片承受的应力一般低于70MPa；该部件往往由于受到较大热应力而引起扭曲，温度剧变产生热疲劳裂纹以及局部温度过高导致烧伤而报废。涡轮工作叶片，处于涡轮发动机中温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，该部件在承受高温的同时需承受较大的离心应力和热应力；其所承受温度低于相应涡轮导向叶片50-100，但在高速转动时，由于受到气动力和离心力的作用，叶身部分所受应力达140MP

2、a，叶根部分达280-560MPa。涡轮工作叶片结构与材料的不断改进已成为航空发动机性能提升的关键因素之一。涡轮叶片与涡轮轴、涡轮盘等部件共同组成航空发动机的涡轮。涡轮是驱动压气机及其他附件的动力源。涡轮可以分为转子和静子两个组件：涡轮转子：是由涡轮工作叶片、轮盘、轴及装在轴上的其他转动零件组成的一个整体，负责将高温高压的气流吸入燃烧器，以维持发动机的工作。涡轮转子在高温及高转速状态下工作，并传递大功率，所以其工作条件极端恶劣。高温工作时涡轮转子要承受极高离心力，此外还要受到气动力矩的作用等。高温环境会使得涡轮叶片材料的极限强度下降，还会使涡轮叶片材料产生蠕变和侵蚀。涡轮静子：是由涡轮导向叶片

3、、外环和内环等部件组成。其固定在机匣上，主要作用为扩压整流，为下一级涡轮转子改变气流方向，以迎合涡轮工作叶片的速度三角形。为了提升推重比等性能指标，航空发动机及燃气轮机涡轮叶片对高温、高风速等的耐受要求不断提升。主流航空涡扇发动机中，涡轮驱动压气机以最高达每秒上千转的转速高速旋转，进入涡轮发动机的空气在压气机中逐级增压，多级压气机的增压比可达25以上。增压后的空气进入发动机燃烧室，与燃油混合、燃烧。燃油火焰需要在以100m/s以上高速流动的高压气流中稳定燃烧。从燃烧室出来的高温、高压燃气流驱动涡轮工作叶片以每分钟数千转至上万转的转速运转，通常涡轮前温度要超过涡轮叶片材料的熔点。在工作过程中，现

4、代发动机的涡轮叶片通常要承受16001800的高温，同时还要承受300m/s左右的风速，以及由此带来的巨大的空气压力。涡轮叶片需要在这种极为恶劣的工作环境下可靠工作几千小时至上万小时。涡轮叶片型面复杂，大量使用定向凝固、粉末冶金、复杂空心叶片熔模铸造、复杂陶瓷型芯制造、微孔加工等先进制造技术。涡轮叶片是目前两机所有零部件中制造工序最多、周期最长、合格率最低的零部件之一，复杂空心涡轮叶片的制造已成为当前两机研制的核心技术。（二）涡轮叶片市场现状与发展趋势航空发动机和燃气轮机中的叶片主要包括风扇叶片、涡轮叶片和压气机叶片，其中涡轮叶片价值量占叶片总体成本的60%左右。相较风扇叶片，涡轮叶片原材料价

5、值更高、加工难度更大。涡轮叶片作为发动机重要热端部件，需要使用高温合金材料，其冶炼技术要求高，并且部分金属矿产资源较稀缺。在制造工艺上，涡轮叶片一般采用熔模铸造，实现薄壁和复杂冷却结构，制造难度较其他叶片提升显著。如广泛应用于波音737系列和空客320系列的CFM56航空发动机中，涡轮叶片数量超过千个，单个成本均超过万元，某些部位的涡轮叶片单价甚至超过10万元。二、 装备趋向柔性化中国瓷砖产业的装备创新方向将会逐渐趋向柔性化，具体来说将分为三个方面：数字化、智能化和间歇化。未来现有的所有装备都将走向数字化，可以和互联网实现链接。第二就是逐渐智能化、自动化，可以减少人工的参与。还有一个非常重要的

6、就是间歇化，即快速启动和停止。之前瓷砖的生产线设备，强调的是连续不停顿的生产，因此行业内普遍存在的是相应的一种规模化的、连续的、单一产品的生产方式。设备生产柔性化，就能够满足未来小批量、多品种的生产方式。这关乎到包括窑炉在内的整个生产线，如何实现快速启动和快速停止。这是未来需要解决的问题。三、 陶瓷型芯行业面临的机遇与挑战（一）陶瓷型芯行业面临的机遇1、陶瓷型芯国家产业政策大力支持十三五国家科技创新规划将航空发动机和燃气轮机列为面向2030年的重大科技项目之一，要求在该领域开展材料、制造工艺、试验测试等共性基础技术和交叉学科研究，攻克总体设计等关键技术。，2021年3月颁布的中华人民共和国国民

7、经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要，将航空发动机和燃气轮机列为制造业核心竞争力提升的重点领域之一，要求加快先进航空发动机关键材料等技术研发验证，推进民用大涵道比涡扇发动机CJ-1000产品验证，突破宽体客机发动机关键技术，实现先进民用涡轴发动机产业化。建设上海重型燃气轮机试验电站，两机行业步入快速发展阶段。在新时代中国国防建设的战略目标的引领下，我国制订了一系列支持性政策，中共关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二三五年远景目标的建议明确提出确保2027年实现建军百年奋斗目标、加速武器装备升级换代和智能化武器装备发展、2035年基本实现国防现代化。在此大背景下，我国

8、更新换代飞机、舰艇的需求增大，为航空发动机、燃气轮机市场及其零部件、生产耗材行业发展提供政策性保障。中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要提出推动C919大型客机示范运营和ARJ21支线客机系列化发展，我国商用飞机的发展迎来关键阶段，商用航空发动机及零部件、生产耗材行业市场迎来发展良机，市场潜力巨大。国家能源局、科学技术部印发十四五能源领域科技创新规划，提出突破燃气轮机设计、试验、制造、运维检修等瓶颈技术，提升燃气发电技术水平，并提出多个燃气轮机技术的推进方案。在我国碳达峰对清洁能源的总体规划目标下，工业燃气轮机及其零配件、生产耗材市场迎来发展契机。2、商用航

9、空发动机燃气轮机的、自主可控，催生巨大市场空间我国的商用客机长期依赖进口，C919大型客机是我国自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式客机。ARJ21、C929国产民机已分别处于运营和研发阶段，目前我国已经搭建起由支线客机ARJ21、单通道喷气客机C919及双通道喷气客机C929组成的国产商用飞机谱系。作为飞机的动力装置的航空发动机是飞机制造中最核心的部件之一，事关公共交通运输安全，实现自主研发和势在必行。随着我国具有完全自主知识产品的商用航空发动机研发、生产进度的不断推进，有望大量替代进口发动机，航空发动机配套零部件的市场潜力巨大。舰用燃气轮机和工业燃气轮机，受制于国外将会威胁国家的国防安全

10、和能源安全。燃气轮机为国家重点推进研发的重点装备，其实现自主可控是国家重点发展方向。多级别规格的燃气轮机成功研发量产，将为相关特种陶瓷产品市场带来新的市场增长点。3、陶瓷型芯中国航发集团小核心大协作的经营原则，有利于配套厂商发展GEP&WRR等航空发动机制造企业均在全球范围内寻找配套厂商，该生产协作方式有助于构建专业、高效的供应链体系和产业生态圈，有助于加快利用社会资源提高航空发动机生产能力和技术水平。中国航发集团在经营中亦推行小核心、大协作的经营原则，聚焦核心业务，引进具有专业优势的供应商和研究团队，对其科研生产能力形成有效补充和支撑。航空发动机主机生产企业将配套业务大量外协，为专业化科技型

11、中小企业提供了良好的发展机遇，将显著提升配套厂商的市场空间。（二）陶瓷型芯行业面临的挑战1、陶瓷型芯两机领域研发投入大、验证周期长的特点，对配套企业的研发能力提出较高要求航空发动机、燃气轮机工作原理复杂、工作环境恶劣，研发难度极大，对技术指标要求苛刻，需要研制单位耗费大量物质、人力经过长达十余年的刻苦攻关才能实现成功研发，又因其可靠性要求极高，需要经过反复多次验证、评价，最终才能达到量产状态。相应的配套企业在配合下游研发过程中，需要结合下游产品的技术指标要求，不断进行配方工艺调试，反复调整方案，配合下游产品的验证、评价工作，对其技术水平、研发投入提出了极高的要求。2、陶瓷型芯行业内企业普遍规模

12、较小，竞争力较弱多数航空发动机、燃气轮机用特种陶瓷产品，受制于技术工艺积累不足、配合下游经验缺乏、资金实力有限等原因，难以实现对下游行业全技术工艺产品的覆盖，普遍业绩及生产规模较小，抗风险能力较差，竞争力较弱。四、 航空发动机行业发展情况（一）航空发动机技术发展历程及趋势1、航空发动机技术发展历程航空发动机，又称航空动力装置，为航空器的飞行提供动力，被誉为航空器的心脏。航空发动机的研制是航空产业链中的核心环节，研发制造难度极大，其在要求优异性能的同时，还要保证在长期使用中的稳定性和安全性。涡轮发动机是目前应用最广泛的航空发动机，主要由进气口、压气机、燃烧室、涡轮组成。从进气口进入的空气在压气机

13、中被压缩后，进入燃烧室与喷入的燃油混合燃烧，生成高温高压燃气。燃气在膨胀过程中驱动涡轮高速旋转，将部分能量转变为涡轮功。涡轮带动压气机不断吸进空气并进行压缩，使发动机能连续工作。由压气机、燃烧室和驱动压气机的涡轮这三个部件组成的整体一般被称为核心机，又称为燃气发生器，它不断输出具有一定可用能量的燃气。按燃气发生器出口燃气可用能量的利用方式不同，涡轮发动机分为涡喷发动机、涡扇发动机、涡桨发动机和涡轴发动机等。涡喷发动机在20世纪50年代曾广泛应用于和民用飞机，特别是超声速飞机，目前已被涡扇发动机大量取代。涡桨发动机主要用于亚声速运输机、支线飞机和公务机；涡轴发动机用于直升机。涡轮发动机是20世纪

14、50年代以来主要的航空动力形式，而且在可预见的未来，仍将是发动机动力方式的主流。2、航空发动机的研制流程航空发动机的研制流程可分为预先研究、工程研制和使用发展三大阶段。预先研究阶段的主要任务为发展新型发动机提供技术储备，缩短研制周期，降低研制风险，不断提高技术水平，同时为改进现役发动机性能、可靠性提供实用的技术成果。工程研制阶段的主要任务是根据主要使用性能指标，研制满足使用要求的发动机产品。该阶段又分为工程验证机研制和原型机研制两个阶段。使用发展阶段，是发动机全寿命科研工作的重要组成部分，发动机装备使用后应不断解决使用中暴露的技术质量问题，提高可靠性，并根据发展需求和新技术研究成果进行改进改型

15、发展。3、各类新产飞机大批量使用国产涡扇发动机将带来巨大的市场增长近年来我国航空发动机领域的研发进度显著加快，秦岭、太行等定型量产发动机逐渐成熟，多款新型发动机均已接近定型状态，预计不久将实现大规模批产。未来新产的歼-10、歼-15、歼-16、歼-20、运-20等各类单发、双发战机，将大批量使用国产发动机，这将为航空发动机及零部件市场带来可观的市场增量。（二）商用航空发动机行业发展状况1、全球商用航空市场稳步增长根据波音CommercialMarketOutlook的数据，全球商用飞机数量从2015年的22，510架增长到2019年的25，900架，复合增长率357%，保持稳步增长。根据波音的

16、CommercialMarketOutlook2020-2039，波音预计全球商用飞机将从2019年的25，900架增长至2039年的48，400架，期间新增交付43，110架。2、我国民用航空市场需求巨大，国产化加速（1）国内民用航空市场持续快速增长随着国民经济的快速发展，民用航空市场蓬勃发展。根据中国民用航空局的相关数据，我国民用飞机的机队规模从2012年的3，261架，发展到2021年的7，072架，保持了898%的复合增长率，其中商用运输飞机从2012年的1，941架增长到2021年的4，054架，复合增长率853%。根据中国商飞市场预测年报（2020-2039），到2039年，全球航

17、空旅客周转量将是现在的21倍，预计全球客机机队规模将达到44，400架，是2019年机队（23，856架）的19倍。到2039年，现有机队中将有约843%左右（20，120架）的飞机退出商业客运服务，它们将被改装成公务机、货机和其它用途飞机，或者是永久退役，这部分客机将被新机替代。此外，预计全球机队市场还将需要20，544架新增客机交付，用于替代和支持机队的发展，其中约716%为单通道喷气客机。中国的航空企业将接收其中的8，725架新机。到2039年，中国占全球客机机队比例将从现在的162%增长到217%。（2）我国逐步搭建商用客机谱系，竞争商用飞机市场此前，我国的商用客机长期依赖进口，C91

18、9大型客机是我国自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式客机。2008年完成项目可研论证，2015年11月总装下线，2017年5月完成首架机首飞。2020年11月，中国民航上海航空器适航审定中心签发C919项目首个型号检查核准书，标志着C919飞机构型基本到位，飞机结构基本得到验证，各系统的需求确认和验证的成熟度能够确保审定试飞安全有效，正式进入局方审定试飞阶段。2021年3月，中国东方航空作为国产大飞机C919全球首家启动用户，与中国商飞企业在上海正式签署C919大型客机购机合同，首批引进5架。2022年5月，中国商飞交付首家用户的首架C919大飞机首次飞行试验圆满完成。根据中国商飞官网，中国

19、商飞已就C919获得累计28家客户815架的订单。2022年9月，C919完成全部适航审定工作后获中国民用航空局颁发的型号合格证，预计将于2022年底交付首架飞机。除此以外，ARJ21、C929国产民机已分别处于运营和研发阶段，目前我国已经搭建起由支线客机ARJ21、单通道喷气客机C919及双通道喷气客机C929组成的国产民机谱系。（3）国产商用航空发动机趋势加速，市场潜力巨大在大涵道比商用航空发动机领域，我国目前尚处于空白阶段，与国外差距较为明显。中国航发商发的国产商用发动机共规划了三个产品系列为中国商飞的民用飞机配套：一是160座窄体客机发动机CJ-1000，配装C919大型客机；二是28

20、0座宽体客机发动机CJ-2000，配装CR929宽体客机；三是110130座的新支线发动机CJ-500，配装ARJ21支线客机的改进型。长江系列发动机是双转子、直接驱动大涵道比涡扇发动机，具有低油耗、低排放、低噪声、高可靠性、低维护成本等特点，主要性能指标达到世界先进水平。我国在研的CJ-1000A发动机是我国首款大涵道比商用航空发动机，据中国航发商发官网介绍，CJ-1000A航空发动机目前已完成验证机全部设计工作，正在开展零部件试制和试验工作。研发完成后的CJ-1000A航空发动机将用于国产C919大型客机，预计将在2025年投入航线运营，以实现C919客机动力系统的。CJ-2000发动机设

21、计最大推力可达35吨，据中国航发商发消息，2020年3月国产CJ-2000发动机核心机C2XC-101点火成功，在后续测试中达到了1006%转速；2020年7月，CJ-2000AX验证机完成整机装配。随着以上大涵道比商用航空发动机研发和批产成功，国产商用大飞机的动力系统将打破国外垄断的局面。随着多个在研国产大涵道比商用航空发动机陆续批产，国产C919、C929和ARJ21将逐步装备国产发动机，国产商用航空发动机将迎来飞跃式发展。五、 特种陶瓷行业发展情况特种陶瓷，又称先进陶瓷、高性能陶瓷，是指具有特殊力学、物理或化学性能的陶瓷。特种陶瓷以无机非金属材料为基础原料，以特定比例混配其他化合物，经成

22、型、烧成等工艺制备而成。按化学成分，特种陶瓷可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。按性能和用途，特种陶瓷可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷主要基于材料的力学和结构用途，具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等特点，主要包括氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷等。功能陶瓷主要基于材料的特殊功能，具有电气性能、磁性、生物特性、热敏性和光学特性等特点，主要包括绝缘和介质陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷、半导体及其敏感陶瓷等。我国特种陶瓷研究始于上世纪50年代，随着国际上特种陶瓷跨越式的发展，上世纪70年代以来国内诸多高校和科研院所开始重视特种陶瓷材料研究，我国特种陶瓷产业快速发展，精密小尺寸产品、大尺寸陶瓷器件的成型、烧成技术、低成本规模化制备技术、陶瓷加工系统等领域不断取得创新性成果。