国防军工周报（5.13-5.19）：大飞机蒙皮专题报告

国防军工周报(5.13-5.19)： 大飞机蒙皮专题报告 国联证券国防军工研究团队 2024年5月19日 报告评级：强于大市丨维持 证券研究报告 请务必阅读报告末页的重要声明 大飞机蒙皮壁垒分析 第三部分 大飞机蒙皮需求测算 第二部分 目 录 第一部分 大飞机蒙皮介绍 第五部分 点击编辑文本样式 第六部分 点击编辑文本样式 1、大飞机蒙皮介绍 蒙皮:飞机的“皮肤”，包裹在飞机骨架结构外，具有形成飞机气动外形的作用 ◥根据飞机机体结构分析，飞机机体主要由结构件和蒙皮两大部分组成。其中内部结构件是指被包裹在蒙皮内，用来维持机体结构稳定的承力构件。蒙皮是指包围在飞机骨架结构外，用来形成飞机气动力外形的维形构件。 ◥蒙皮零部件是飞机外形零件，是飞机重要的受力结构件，对飞机质量、重量等影响大。同一块蒙皮零部件不同的部位受力情况不同，为满足不同应力要求，其厚度存在差异，即应力小的部位厚度薄，应力大的部位厚度厚，从而实现降低飞机重量的同时保证结构件质量。蒙皮是决定飞机疲劳寿命的主承载零件，占机身面积的80%，重量的21%。 ◥按照飞机外形的不同，蒙皮分为单曲度蒙皮、双曲度蒙皮和复杂形状蒙皮。形状较为简单的单曲度蒙皮，只在一个方向上有曲度，多用于机身和机翼。双曲度蒙皮在两个方向上有拉形，被用于飞机的多数进气道和零件。复杂形状蒙皮则被用于机头和机翼尖部等。 飞机机翼的蒙皮 (a)型材支持的金属蒙皮:(b)夹层结构机翼:(c)蜂窝夹层壁板 1一金属蒙皮:2一夹层机翼 壁板:3一全高度夹层结构操 纵面:4一面板:5一蜂窝芯子 资料来源：航空知识公众号，OK智能制造公众号，国联证券研究所 2、蒙皮需求测算 ◥根据立鼎产业网的报告，以战斗机为例，机体结构约占军机总价值量的19%；以民机为例，机体结构约占民机总价值量的36%。 军机和民机各组成部分价值占比 40% 民机军机 36% 25% 22% 23% 19% 19% 17% 13% 14% 12% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 机体结构 动力系统 航电系统 机电系统 其它系统 资料来源：立鼎产业研究网，国联证券研究所 ◥根据S.Castagne研究小组的测算成果，在飞机机体制造的过程中，蒙皮的原材料价值量约占机体结构总价值量的15%-20%；蒙皮的人工成本价值量约占机体结构总价值量的5%-10%。所以蒙皮总体占机体结构总价值量比例为20%-30%。 ◥因此我们假设：飞机蒙皮价值量约占机体结构价值量的25%。以人工成本作为加工价值量，飞机蒙皮加工价值量约占比7.5%。 资料来源：S.Castagne《Agenerictoolforcostestimatinginaircraftdesign》，国联证券研究所 六种不同飞机机体结构的蒙皮价值量占主要机体结构价值量的比例 ◥未来20年飞机交付数量参考《中国商飞市场预测年报（2022-2041）》报告预测 ◥飞机成本：参考波音过往毛利率情况，假设民机毛利率为15%，成本占比为85%。 ◥根据我们的分析预测，未来20年民用飞机蒙皮市场空间约为6585亿元，民用飞机蒙皮加工市场空间约为1976亿元。 民用飞机蒙皮市场空间测算 交付类型 交付数量（架） 典型机型典型价格（亿元）飞机成本（亿元） 机体结构价值量蒙皮占机体结构蒙皮加工价 占比比 值量占比 民用蒙皮市场空间(亿民用蒙皮加工市场空间(亿元) 元) 支线客机 958 ARJ21 2.70 2.30 36% 25% 7.5% 198 59 单通道客机 6,288 C919 6.53 5.55 36% 25% 7.5% 3,141 942 宽体客机 2,038 波音787 20.51 17.44 36% 25% 7.5% 3,198 960 运输机 650 新舟600 0.96 0.82 36% 25% 7.5% 48 14 合计 9,934 6,585 1,976 资料来源：《中国商飞市场预测年报（2022-2041）》，航趣飞机网，第一财经，波音官网，新华网，S.Castagne《Agenerictoolforcostestimatinginaircraftdesign》，立鼎产业研究网，Ifind，国联证券研究所 3、大飞机蒙皮壁垒分析 蒙皮镜像铣工艺相对传统化学铣工艺的效率提升显著 ◥蒙皮加工工艺要求高，带来高盈利。蒙皮零部件是飞机外形零件，是飞机重要的受力结构件，对飞机质量、重量等影响大。蒙皮零部件是曲面薄壁、形状复杂的结构件，其精度要求高，加工难度高。根据澎湃新闻报道，飞机蒙皮是高价值超薄零件，单件价值高达上百万元。根据三角防务可转债说明书，预计飞机蒙皮业务的毛利率将达64.22%。 ◥蒙皮零部件一共有三种加工工艺，蒙皮镜像铣由于其加工效率高、化学污染小，将逐步替代化学铣加工方式。 蒙皮镜像铣工艺相对传统化学铣工艺的环保效益提升显著 ◥第一种是化铣，这是蒙皮零部件的传统加工工艺，可以制造曲面复杂的结构件，但能耗大，环境污染大； ◥第二种是数铣，在厚度、表面精度等方面难以控制，蒙皮零部件的精度较低，实际应用较少； ◥第三种是蒙皮镜像铣，可以制造曲面复杂、厚度及表面精度高的蒙皮零部件，且环保性更优，作业成本低、生产周期短等先进性是为替代化铣而开发出的新型蒙皮零部件加工工艺，是目前最先进的蒙皮加工技术。 资料来源：三角防务可转债说明书，国联证券研究所 ◥环保和可持续发展要求下推动新型蒙皮镜像铣趋势。当前，由于蒙皮加工投入大，技术要求相对高，蒙皮加工由主机厂下属企业完成。由于传统蒙皮化铣技术高污染高耗能，蒙皮化铣生产线难以获得环评批复，扩产极为困难。同时，主机厂向“供应链管理+装配集成”的模式转变，其他零部件生产业务在满足社会配套的情况下内部也不再扩产，带来新型蒙皮镜像铣外协加工需求。 C919铝锂合金使用情况 机身蒙皮材料牌号、性能随年代变化趋势 ◥飞机新材料运用推动镜像铣技术的推广。第三代铝锂合金具有密度低、强度高且损伤容限性优良等特点，用它替代常规铝合金材料，能够使飞机构件的密度降低3%，重量减少10%～15%，刚度提高15%～20%。当前，C919机身蒙皮大量使用铝锂合金材料，由于传统化铣技术将会显著降低材料的抗疲劳特性，因此铝锂合金蒙皮不适宜用化铣而适合用镜像铣工艺。C919的量产有望推动镜像铣工艺规模应用。 资料来源：《大飞机引领先进材料发展》吴光辉，《铝锂合金研究进展及发展趋势》冯朝辉，国联证券研究所 飞机蒙皮镜像铣智能制造生产线工艺流程 ◥“镜像铣”工艺，是把蒙皮当镜面，镜面的两边，一边是刀具，一边是局部支撑，两边同步运动，增加零件的局部刚性,完成机身蒙皮加工。 ◥蒙皮镜像铣加工主要流程：①蒙皮板材进料；②蒙皮拉伸成型；③手工粗修整； ④镜像铣系统加工；⑤喷漆保护。 ◥镜像铣设备是高端工业母机的典型代表，用于解决航空航天大型柔性曲面零件的加工难题，主要由铣头、顶撑装置、柔性夹具等组成。柔性夹具中包含排架、吸盘等。 镜像铣原理 镜像铣加工头和支撑 镜像铣设备概貌 资料来源：三角防务可转债说明书，国联证券研究所， 世界三大镜像铣生产商的设备主要性能对比 性能指标 法国Dufieux 西班牙M.Terres 上海拓璞 机床类型 卧式 卧式 卧式 生产线成线 已有生产线案例 无生产线案例与生产线拓展接口 有生产线拓展接口 加工工艺编程时间 28小时 28小时 4小时 蒙皮外形测量时间 2小时 6小时 2小时 上下料时间 15分钟 10小时 15分钟 支持在线厚度检查与补偿能 是 是 是 工件法向实时测量与补偿功能 无功能模块 无功能模块 有功能模块 工件非加工面表面 无划伤 有划伤 无划伤 接刀 ±0.04mm ±0.05mm ±0.04mm 标准厚度公差 ±0.1mm ±0.1mm ±0.1mm 切透公差 ±0.5mm ±0.5mm ±0.3mm ◥上海拓璞成功突破镜像铣关键技术，实现设备的国产化替代，且性能领先已达到世界领先。上海拓璞通过主持并参与工信部、上海市经信委牵头的关于“蒙皮镜像铣项目”重大科研专项，成功突破了关键技术，研制的多套镜像铣设备作为研究成果交付了各大航空航天制造单位，有利填补了国内镜像铣削技术空白。作为继法国杜菲、西班牙MTorres之后第三家可以生产双五轴曲面蒙皮镜像铣的公司，上海拓璞的设备相比法国、西班牙两大巨头，加工时间、上下料时间等性能已达领先地位。 ◥上海拓璞在航空航天领域累计交付27台/套镜像铣装备，形成了镜像铣技术的批量产线加工能力。 资料来源：三角防务可转债说明书，国联证券研究所 ◥2015年，洪都航空引进一台进口镜像铣设备，主要为C919的蒙皮加工，产量较小。目前，我国主要主机厂如西飞、成飞、上海飞机制造有限公司、上海航天精密机械研究所等均订购了单台蒙皮镜像铣设备。我国商用大飞机C919已经进入商业化量产阶段，对蒙皮镜像铣需求增大，蒙皮加工部件装配或为主机厂未来产能瓶颈之一。 ◥三角防务建立最大蒙皮镜像铣生产线，具备先发优势和规模优势。三角防务飞机蒙皮镜像铣智能制造生产线，将采用国际顶尖的“拉伸成形+高速镜像数控铣”组合工艺，由8套大型卧式双五轴镜像铣生产线及1套1200吨蒙皮拉伸生产线构成（从镜像铣设备数量来看，公司产能超过各主机厂之和）。镜像铣生产线覆盖我国在制飞机90%以上的蒙皮加工尺寸，设备规模及产能均为亚洲最大，项目建成后形成年加工5,000余件蒙皮零部件的能力。由于镜像铣生产线价格昂贵，资金投入大，具有较高的资金壁垒，对一般机加企业形成了较高的资金壁垒。项目投产后，公司将在蒙皮镜像铣领域占据先发优势和规模优势。 上海拓璞国产蒙皮镜像铣设备已有订单 三角防务飞机蒙皮镜像铣项目投资情况 客户 产品 数量/台 西安飞机工业（集团）有限责任公司 12000mm级航空蒙皮镜像铣 1 上海飞机制造有限公司 7000mm级航空蒙皮镜像铣 1 成都飞机工业（集团）有限责任公司 5000mm级航空蒙皮镜像铣 1 上海航天精密机械研究所 4000mm级航空蒙皮镜像铣 1 成都永锋科技有限公司 小型镜像铣生产单元（3000mm） 1 三角防务有限公司 6000mm级航空蒙皮镜像铣 4 3000mm级航空蒙皮镜像铣 4 序号 工程费用或名称 金额（万元） 投资比例（%） 是否资本性支出 1 建设投资 8,918.10 22.03 是 2 设备投资 25,998.00 64.21 是 3 土地投资及其他投资 2,889.92 7.14 是 4 预备费用 1,745.81 4.31 否 5 铺底流动资金 936.80 2.31 否 合计 40,488.63 100.00 资料来源：三角防务可转债说明书，国联证券研究所 大飞机产能建设与交付不及预期 政策调整、价格波动风险 分析师声明 本报告署名分析师在此声明：我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，本报告所表述的所有观点均准确地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法。我们 所得报酬的任何部分不曾与，不与，也将不会与本报告中的具体投资建议或观点有直接或间接联系。 评级说明 投资建议的评级标准 评级 说明 报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级（另有说明的除外）。评级标准为报告发布日后6到12个月内的相对市场表现，也即：以报告发布日后的6到12个月内的公司股价（或行业指数）相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中：A股市场以沪深300指数为基准，新三板市场以三板成指（针对协议转让标的）或三板做市指数（针对做市转让标的）为基准；香港市场以摩根士丹利中国指数为基准；美国市场以纳斯达克综合指数或标普500指数为基准；韩国市场以柯斯达克指数或韩国综合股价指数为基准。 股票评级 买入 相对同期相关证券市场代表指数涨幅20%以上 增持