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星空体育:航空机载系统:军品增速较高,民品国产化进程加快

文章出处:本站 人气:发表时间:2024-05-09 16:02
来源:雪球App,作者: 未来智库,(https://xueqiu.com/9508834377/126767682) 温馨提示:如需原文档,可在PC端登陆www.vzkoo.com搜索下载本报告。一、机电系统产业基本概念及产业链介绍 1.1、机电系统产业基本概念 1.1.1、飞机基本构成 飞机由三大组成部分,分别是机体、发动机、机载设备与系统。从事飞机研发、制造的飞机制造业是系统复杂、产业链长、发展潜力巨大的高技术产业,航空水平反映了一个国家的综合实力。经过几十年的发展,我国航空工业经历从小到大,从依赖进口到自行研制,发展到今天能自行研发、制造生产军民用飞机及其机体、发动机、机载系统等配套设备,形成专业门类齐全的航空工业体系。 机体是飞机的框架和外壳。主要功用是固定机翼、尾翼、起落架等部件,使之连成一个整体,同时装载人员、货物、燃油及各种设备,机体包括机头、机身、机翼、起落架等;机头位于整个飞机的最前部,包括飞机驾驶舱、雷达舱、前部座舱等;机身用于装载人员、机载设备、燃油、货物等,连接机翼、尾翼和起落架,平衡飞机的各部分载荷。机翼主要用于产生升力,并使飞机具有横侧平衡、稳定性和操作性,包括前缘襟翼、后缘襟翼、副翼等。 飞机发动机是一种高度复杂和精密的热力机械,为航空器提供飞行所需的动力。作为飞机的心脏,航空发动机直接影响飞机的性能、可靠性及经济性。军用飞机发动机主要分为涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轴发动机;大型民用飞机发动机主要包括涡轮风扇发动机和涡轮螺旋桨发动机。民用飞机发动机相较于军用飞机具有更大的涵道比,发动机粗壮而短、燃油油耗低、工作模式相对单一。 机载设备指在飞机飞行中接收各种信息和指令,进行传递、处理、显示、反馈和控制的设备,用于保证飞行安全,并完成飞行任务。一般而言,机载设备分为航电系统和机电系统。 机电系统是指执行飞行保障功能的飞机系统的总称。主要作用是用于实现飞机机械电力保障功能,它几乎包括飞机上除机体、发动机、武器和航电任务系统之外的所有系统,分布在机身各处,包括燃油系统、液压系统、电源系统、航空电力系统、环境控制系统、防护救生系统、悬挂发射系统、机轮刹车系统、二次动力系统、货运系统、空投空降系统等。 航电系统全称“综合航空电子系统”,用于实现飞机的信息管理和控制。是飞行状态的确定与控制、飞机状态参数测量、人机接口管理、导航及通信等任务保障、作战管理等一系列机载电子装备。军民机均具备的航电系统包括人机交互系统(显示系统、通信系统、数据输入与控制、飞行控制系统)、飞行状态传感器系统(大气数据系统、内部传感器)、导航系统(无线电导航系统、航路推算导航系统)、外部传感器系统(雷达、前视红外传感器)和任务自动化系统(导航系统管理、自动驾驶仪与飞行管理系统、发动机控制与管理系统、航电系统勤务管理)。其中,人机交互系统、飞行状态传感器系统、导航系统、外部传感器系统属于航电系统功能层,实现航电系统基本或核心功能,任务自动化系统是特定任务层,通过自动工作和管理完成多种任务,减少机组工作量,同时进行更多的飞机监控工作。此外,民航飞机还配备空中交通管制、应答机系统、近低告警系统和威胁告警/防撞系统等,军用飞机配备更多种雷达、导航等作战相关系统设备。 1.1.2、机电系统基本概念 机电系统是指执行飞行保障功能的飞机系统的总称,主要作用是用于实现飞机机械电力保障功能,它几乎包括飞机上除机体、发动机、武器和航电任务系统之外的所有系统,分布在机身各处,包括燃油系统、液压系统、电源系统、航空电力系统、环境控制系统、防护救生系统、悬挂发射系统、机轮刹车系统、二次动力系统、货运系统、空投空降系统等。按照不同的任务重点,机电系统的构成在不同类型飞机上的构成有所区分。 电力系统保证可靠地向用电设备提供符合要求的电能,包括发电系统、配电系统和用电系统。发电系统由交流发电机和发电机控制器组成,整个飞机的电功率输入来源包括飞机主发动机、飞机备用发动机、辅助动力装置发电机、地面电源、备用交流器、冲压空气涡轮发电机。配电系统指从发电机主接触器到负载汇流条之间的电能传输系统,用于将电能传送到用电设备,实现电能的传输与分配,配电系统工作内容包括初级功率分配和保护、功率转换和电能储存、次级功率分配和保护。电力系统的未来发展与“多电飞机”概念相关,试图将飞机更多的动力系统工作通过电力实现,取代传统液压或高压引起,未来飞机将需要产生比现在大很多的电功率。 燃油系统是飞机上用于储存燃油,并在一切飞行状态和发动机工作条件下,按照要求的压力和流量连续可靠地向发动机和辅助动力装置供给燃油的系统。燃油系统由大量燃油泵、燃油阀和燃油油量传感器组成,由微处理器统一控制:燃油泵用于燃油箱之间的燃油输送以及帮助燃油增压流向发动机;燃油阀控制外部燃油输送至内部油箱及油箱的压力,关闭阀时切断燃油流量;燃油油量传感器测定飞机内的燃油液面、油量。现代飞机燃油管理系统包含以下全部或部分工作模式:燃油增压、发动机供油、燃油输送、加油/放油、燃油储存、通气系统、热沉散热、应急放油、空中加油。燃油系统的主要用途是为飞机提供可靠的燃油,是保证飞行安全必不可少的部分,飞机性能越高燃油系统越复杂。 液压系统是以油液为工作介质,靠油压驱动执行机构完成特定操作动作的装置,可分为液压传动系统和液压控制系统。主要包括柱塞泵、液压电动泵等动力元件、液压阀等控制元件和液压油箱等辅助元件,作为飞机飞行控制系统、起落架、刹车、防滑系统等的。液压泵连接在发动机传动机匣上,泵产生的压力液流通过液压管路通往各个作动机构。为提高安全水平,保证单个故障或泄漏不会危及整个系统,一架飞机上装有多套独立的液压系统或者其他辅助动力装置。近些年在液压系统的功能执行以及性能监控越来越多地引入微处理器,开辟液压智能化的进程,未来有些领域正考虑用多电系统取代液压动力方式。 环控系统用于保证飞机内空气的压力、温度、湿度、洁净度及气流速度等参数适合人体生理需求,同时为飞机上电子设备提供正常的工作环境。温度的控制利用制冷子系统和引起系统。通过把热量从热源转移至热沉(散热介质)排出机体之外,分为空气循环式制冷系统和蒸发循环式制冷系统,主要部件为空调循环机和其他空调组件。湿度控制可利用制冷装置安装水分离器收集大滴水滴排出机体,或者利用化学制品如硅胶、分子筛除去空气中的大气体分子和杂质。座舱增压由压力调节阀实现,根据飞机高度调节空气流量控制压力要求值。 高升力系统是集机械传动、液压、检测和控制等技术于一体的综合性系统,主要用于飞机起飞与着陆,避免过长的飞机起飞和滑跑距离。高升力系统由翼面作动子系统、机械传动子系统、动力驱动子系统、控制和监控子系统、故障保护子系统和传感器子系统等组成,通过在机翼前缘配置缝翼、在机翼后缘配置襟翼,控制缝翼和襟翼往下展开到不同的卡位,来改变机翼弯度和面积,以增加飞机起飞时的升力和降落时的升力及阻力,从而减少飞机起飞和降落的滑跑距离。高升力系统是集机械传动、液压、检测和控制等技术于一体的综合性系统,从驾驶杆到翼面的完整位置闭环控制系统,由襟缝翼电子控制单元进行信号处理和功能控制,通过总线与飞机航电系统和主飞控系统等其他系统交联。 第二动力系统是独立于主发动机的动力系统,提供气、电、液及轴功率,具有启动主发动机、提供空调系统所需气源、提供液压能、提供辅助功率和应急功率,并使发电机、液压泵等机电部件布置更加合理。第二动力系统是一种小型的涡轮发动机,包括辅助动力装置(APU)、应急动力装置(EPU)、综合动力装置(IPU)等动力装置。APU在飞机起飞和着陆,发动机功率全部用于加速和爬升,由APU提供所需电源和气源,飞行过程中APU能随时启动保证飞行安全,APU是通过一个自由涡轮或由转轴驱动的负荷压气机产生飞机所需电能、液压能、气源。EPU是在应急情况下为飞机提供应急电能和液压能,以H70(肼70)为燃料利用涡轮动力装置提供动力。APU和EPU由燃烧室、涡轮、齿轮箱、发电机和液压泵组成。IPU是集APU和EPU功能于一体的动力装置,有两种结构模式:一是将EPU与APU综合,共享一个齿轮箱驱动同一液压泵和发电机;二是共用一个燃烧室和涡轮。 防除冰系统是防止飞机表面某些突出部位结冰或在结冰时能有效地除去冰层的设备,如机翼和尾翼前缘,或在螺旋桨前缘、进气道前缘以及驾驶舱风档玻璃上结冰,严重时会使飞行发生危险,在易于结冰的部位应安装防冰设备。防除冰方法有:液体除冰(向防冰表面供给防冰液)、电热防冰(通电产生热量,用于较小部件防冰,如风挡、排水口等)、气热除冰(加热引气,用于机翼除冰)。 防火系统指防止飞机发生火灾所采用的全部装置,主要有三方面:一是通过结构选材防火,选择机舱内装饰使用阻燃材料;二是火警告示系统,在客舱和发动机舱内装置火警探测器;三是灭火系统,直接扑灭机舱、发动机舱和设备舱中火焰的装置。 悬挂与发射系统是指飞机挂载各类型机载武器装备的配套装置,主要功能是以飞机为平台、直接完成各类武器弹药等悬挂物的悬挂、运载、投放和发射运用,结构可分为挂弹钩、挂弹架、发射装置及发射器等。 防护救生系统是在飞机不可挽回的情况下,保证乘员迅速离机和安全救生的关键系统,航空救生系统包括弹射座椅、伞系统、个体防护装备、供氧系统和救生物品等。 空降空投系统用于将货物或人员等精确地投送到指定位置和地点。空降空投方式分甩降、伞降、机降:甩降将从飞机直接投下;伞降是人员或货物从飞机上用降落伞降落于地面;机降是人员、装备物资乘载运输机或直升机直接降落于地面。空降空投系统是将人员或物品从飞机上安全投放至地面的整套设备,包括机上传送系统、牵引伞系统、主伞系统、货台、空投容器、脱离装置、着陆缓冲装置和防翻装置等。 货运系统用于将货物运进或运出飞机,并能在飞机货舱内的预定位置将货物加以固定。货运系统由货仓管理控制系统、动力驱动装置、传输滚棒、滚珠托盘、侧向/横向导轨等组成,实现可集装单元在货舱内自动传输及空运过程中可靠限动。 客座及客舱设备保证旅客生活的舒适安全,包括舒适的座椅、舷窗、行李架、通道舱门、应急出人口、救生设备、播音系统、娱乐设施等,对通风保温、噪声、防火、疏散有很髙的要求。 1.2、机电系统制造产业链 机电系统制造企业是飞机制造产业链中的子系统承包商,其上游是零部件供应商,其下游客户为飞机制造总承包商或飞机总装公司。上游零部件供应商主要为机电系统制造企业提供机械加工零部件和电子元器件,由原材料公司为零部件供应商提供加工原材料。下游飞机总装公司最终生产整机,包括军用机和民用机,通过销售、租赁等投入使用。在产业链终端,为飞机提供包括维修在内的专业服务的独立维修机构(MRO)。目前,国内机电系统制造企业也积极向产业链下游延伸,承接专业维修业务,由单一制造向生产、维修一体化转型。


从整机成本构成来看,机电系统约占总成本的15%。飞机主要由机体、机载设备、航空发动机组成,价值组成占比大约为机体30%-35%、航空发动机20%-25%、机载设备30%-40%,标准杆、飞机内饰、武器装备等其它部分占5-10%左右,其中机载设备还可以分为航电系统和机电系统,其价值占比大约为5:5到6:4。军用飞机和民用飞机因需求不同,成本构成略有差异:民用飞机机体成本较高,超过35%,而军机机体成本不到20%;军机发动机成本25%略高于民机的22%;对于机载系统而言,军机成本占比近40%,高于民机的32%,主要是军机对于航电系统的要求明显高于民机,军机对机电设备的眼球也略高于民机,但二者基本均为15%左右;在其他部分,民机内饰造价较高,而军机携带昂贵装备武器。 从产业链业绩来看,机电系统公司毛利率在30%左右,高于下游整机厂,但是低于上游零部件厂商。等公司毛利率为31.56%,略高于国外主要机载系统公司;新兴装备的毛利率为84.25%,主要由于其产品为以伺服控制技术为核心的机载设备,技术含量较高。 1.3、机电系统制造产业特点 我国机电系统产业特点主要有三方面:一是市场集中度高;二是典型的军民融合行业;三是生产产能受机械制造性能限制。 一是市场集中度较高,民用市场主要集中在美国机载系统巨头公司中。机电产品由于其特殊的产品特性使其产业集中度高。一方面机电产品具有细分品类多,涉猎范围广,军品具有小批量多批次的特点;另一方面设计复杂度高,专业性强、技术含量高。因此需要大量的前期投入,以及较大的规模效应才能形成盈利。国内外机载系统的集中度都非常高,全球民用市场主要集中在美国少数几家公司中,而我国军用机电系统95%以上的市场份额来自于。 二是典型的军民融合领域,民用市场空间广阔。在机电系统领域,85%以上的军事核心技术同时也是民用关键技术,美国80%以上生产军用航空品的企业同时也在生产民用航空品,如典型的美国联合技术公司、帕克公司、利勃海尔公司,都是军民结合发展,突破军用品技术壁垒的同时直接向民用航空品市场蔓延。此外,可基于航空核心能力进行非航空领域的产业拓展,如航空座椅、客舱系统向大交通领域延伸拓展,为铁路交通、汽车等提供座椅、客舱设施;机载液压系统向汽车领域,发展汽车系统中汽车转向、汽车传动;航空环控技术向制冷设备,研发变频空调压缩机发展等等。国外机电系统制造企业大多军民结合发展成熟,我国机电系统制造企业正处于向航空和非航空领域拓展民品市场的军民融合阶段。 三是机电系统制造产业属于技术含量较高的机械加工行业,发展受机械制造特点限制,供给难以满足需求。机械制造业具有以离散为主、流程为辅、装配为重点的特点,设备制造的生产方式一般为由单独的零部件组成最终产成品,属于典型的离散型工业星空体育。生产过程中各部件制造周期长短不一、产品加工工艺路线杂乱、资源产品调配复杂,因此根据产品需求设计生产工艺来布置生产线灵活度低,并且需要层层检验和安全验证才能投入使用,导致产品生产制造的时间漫长,所以适应市场的能力弱。在一型飞机中,航空机电系统的研制周期一般占飞机研制周期的三分之一以上。同时,机械加工的准确性为机械制造的质量保证提出挑战。在实际机械加工过程中,零部件的外形几何参数与理论状态下的外形几何参数必定产生不同程度的误差,零部件表面也会形成不同的粗糙度,随着研发水平的提高对机械加工的质量要求越来越高,加工误差不可避免,只能通过一些技术及工艺上的措施来控制加工零部件的误差在一定允许的范围内,这很大程度上限制了机械制造产品的质量和生产率。因机械制造行业零散性、生产线灵活度差、适应市场能力弱、质量和产率受限的限制,国内机电系统制造商面对大量订单时表现力不从心,订单积压问题较为严重,机电系统市场供不应求。二、市场形势:军用市场发展增速加快,民用市场潜力巨大星空体育 2.1、受益军机装备建设提速,军用航空机电市场将进入快速增长期 2.1.1、军用机电系统市场与政府国防支出与军机装备建设周期相关 从国际上来看,军用航空机电系统市场由军用战机需求决定,受美国国防军费支出。美国军用航空水平处于国际领先,2018财年美国国防支出6220亿美元,处于世界首位。自2011年起,美国国防支出持续减少,直到2015年触底反弹,重新进入军费扩张周期。美国极其重视其航空军力的发展,在武器系统采办预算中飞机采购占总金额的40%,飞机及相关系统预算(包括购买与研发)共计499亿美元,占2018财年全部军费的8%。机电系统制造商美国霍尼韦尔公司在机电系统市场占据龙头地位,其军用航空业务板块与美国政府合作紧密。2013-2018年,霍尼韦尔公司军用航空业务板块营业收入变化趋势与2011-2016年美国飞机及相关系统国防支出变化相近,由于生产周期的原因军用航空营业收入变化滞后美国军费变化2年左右。


2.1.2、我国军用机电系统市场:“十三五”后期军工市场放量,军用航空机电市场将进入快速增长期 外部国防需求叠加内部政策推动,我国国防支出预算持续增加。我国与周边国家领土海洋权益争端持续发酵,中印洞朗对峙事件导致中印军事战略互信降低,朝核问题愈演愈烈,美国构建“印太战略”并通过南海问题遏制中国,我国周边安全局势日趋复杂。2017年,十九大报告指出“确保到2020年基本实现机械化,信息化建设取得重大进展,战略能力有大的提升,力争到2035年基本实现国防和军队现代化,到本世纪中叶把人民军队全面建成世界一流军队。”2016年11月,经主席批准,中央军委印发《加强实战化军事训练暂行规定》。我们认为,在建设世界一流军队和实战化训练的新要求下,军队对于装备建设的需求将持续增长,在满足外部国防需求和内部政策推动下,我国国防支出预算将维持较高水平增长。 目前我国军机装备与美国仍有较大差距,装备建设急需提速。与美国相比,我国军机绝对数量不足,结构存在较为严重的代差问题。根据《Worldairforces2018》,2017年全球军用飞机共有53545架,美国、俄罗斯和中国位列前三,分别有13407架、3906架和3036架军机,但中国军机总数仅为美国的22.64%,绝对数量依旧不足。在细分机型方面,我国歼击机数量不到美国数量的一半,并且二代机数量占比将近一半,而美国已基本全面淘汰二代机,目前以三代机为主,辅以一定数量的四代机,相比之下,中国战斗机在结构上存在较为严重的代差问题。此外,我国运输机、特种作战机、武装直升机和教练机等数量也仅为美国的10%左右,而且我国加油机仅有3架,大型运输机仅有24架,相比作战机,加油机和大型运输机数量差距悬殊,缺乏作战支援能力和远程投送能力。 预计未来十年我国军用飞机市场空间为2000亿美元,机电系统年均市场空间约为30亿美元。在外部国防需求与内部政策推动及军机装备建设亟待提速的背景下,我国军用航空装备现代化进程将不断加速。在2020年以前,我国将逐步淘汰二代机,开始以三代机为主体,并向四代机转变,三代、四代战机将陆续迎来不同程度的批量交付。预计未来十年,我国新增战斗机数量约为1500架,三代机与四代机比例约为2:1,市场空间约为1000亿美元。新增大型运输机及特种作战飞机约200架,教练机及其他机型新增约400架,军用直升机新增约2000架,军用飞机总的市场空间约为2000亿美元,按照机电系统价值占比15%计算,机电系统在军机方面的年均市场空间约为30亿美元。若随着三代半、四代机的占比提高,机电系统综合化、集成化发展,机电系统占比提高到18%,则市场空间进一步提高。 受航空装备现代化进程加速和“十三五”后期军改放量影响,预计我国军用航空机电设备市场年增长率超过15%。我国国防支出由人员生活费、活动维持费和装备费组成,大致平均各占三分之一。受到军改影响,近两年我国军队武器装备采购受到很大的抑制,武器装备预算执行率只有20-25%,项目多处于停滞状态。随着军改的推进,军队整体体制架构基本完成,人员逐步到位,军方订单会逐步释放。随着我国航空装备不断更新换代,预计未来我国军用航空机电设备市场年增长率超过15%。 2.2、民用机电系统处于起步阶段,未来国产化市场空间广阔 2.2.1、下游全球航空客运需求稳定增加 全球航空客运需求稳定增加,预计未来二十年客运量年复合增长率4%左右。近十年来全球民用航空客运量呈现稳定增长趋势,客运量年复合增长率6.3%,旅客运输量(RPK)年复合增长率6.8%。根据国际航协发布的《未来20年航空客运预期报告》显示,按照目前的行业发展趋势,2037年,全球航空客运量将翻倍增长,达到82亿人次,客运需求年复合增长率将达到3.5%,行业重心正加速东移。空中客车公司发布的《未来20年(2018-2037年)全球市场预测》,全球航空客运量(RPK)年均增长率为4.4%。 预计未来二十年全球民机机电系统年均市场空间超过400亿美元。根据中国商飞公司发布《中国商飞公司2017-2036年民用飞机市场预测年报》和空中客车公司预测,未来二十年,基于全球经济保持约2.8%的增长速度,全球旅客周转量(RPK)将以平均每年4.4%的速度递增,全球的客运机队规模将增长超过一倍,各座级喷气客机的交付量将达到43013架,价值约5.78万亿美元,用于替代退役客机和支持机队的发展。其中,涡扇支线客机的交付量约为5255架,价值超过2423亿美元;单通道喷气客机交付量将达到28,718架,价值达2.83万亿美元;双通道喷气客机交付量将达9,040架,总价值约2.72万亿美元。按机电系统15%的价值占比计算,未来全球民机机电系统年均市场空间超过400亿美元。 2.2.2、国内民机市场未来市场空间广阔 预计未来二十年国内民机市场超万亿美元,机电系统年均市场空间超80亿美元。当前,中国已经成为仅次于美国的全球第二大民用飞机市场,截止2018年底国内民用客机数量为3615架,近十年来年增长率维持在10%左右。根据中国商飞和对未来二十年中国民用飞机市场预测,未来二十年民用客机需求增速有所下降,年复合增长率约为5.47%。2017-2036年,中国合计接收新民用客机超过8500架,总价值超过1万亿美元。航空机电系统是保障民用飞机各项功能发挥的基础和必备条件,民用航空市场规模的扩大将带动机电系统业务增长,按机电系统15%的价值占比,未来我国民机机电系统年均市场空间为80亿美元。 2.2.3、国产大飞机将有力助推我国机电系统发展 民用航空器的适航性要求十分严格,导致其进入壁垒较高。民用航空器的适航性是航空器及其子系统和零部件的整体性能和操纵性能在预期运行环境和使用限制下的安全性和物理完整性,要求航空器始终处于保持其型号设计的安全运行状态。适航标准是为了实现民用航空器的适航性而制定的最低安全标准,中国目前的适航标准是《中国民用航空规章》(CCAR),基本要求各种原因形成的致命事故发生率低于每107飞行小时一次,对安全性的要求远高于军用航空器。各主权国家都有专门的航空安全机构进行适航认证:中国的民用航空局(CAAC)、美国的联邦航空局(FAA)、欧盟的欧洲航空安全局(EASA)。在国际上,因其影响力最大,美国和欧盟的适航标准成为国际民航业事实上的准入标准。目前,CAAC已经和美国接轨,大部分标准参照美国FAA的法规和标准制定。 对民用飞机每个部分都进行不同的适航管理,其中对机载设备适航管理方式与其他民用航空产品相比差别较大。按我国和美国适航当局的分类,适航管理的对象可以分为民用航空产品和零部件。其中民用航空产品主要包括民用航空器、发动机和螺旋桨。零部件主要是指任何用于民用航空产品或者拟在民用航空产品上使用和安装的材料、仪表、机械、设备、零件、部件、组件、附件、通信器材等等。民用航空产品适航管理称为“三证管理”,包括:对民机型号设计批准的“型号合格证(TC)”、对民机型号生产批准的“生产许可证(PC)”和飞机投入航线运行之前适航当局颁发的单机“适航证(AC)”。机载设备属于零部件,适用的主要适航方式为三种:“技术标准规定项目批准书”(TSOA)、“零部件制造人批准书”(PMA)、“随航空器型号合格审定一起批准”(“随机批准”)。 技术标准规定项目批准书(TSOA)是一种单独批准的方式,适合于有单独适航要求即“技术标准规定”(TSO)的机载设备。TSOA包括设计批准和生产批准,不包括安装批准,对已获得TSOA的设备若要装到某特定型号的航空器上,在装机前还要获得装机批准。TSOA适航审定活动较为严格,取得TSOA的产品设备获得极大的市场认可度,同时取得TSOA的产品可以用于不同型号的航空器,因此其市场竞争能力较强。零部件制造人批准书(PMA)也属单独批准的方式,适用于供安装在已获得“型号合格证”(TC)或“补充型号合格证”(STC)的航空器上,作为加装、改装或更换用的项目,PMA包括设计、生产和安装批准,一般作为加装或改装件向飞机运营商和维修单位销售需要经过PMA适航审定。随机批准的设备随航空器一起进行试航审定,不能以单独的型号销往市场,只能随该航空器配套销售,包括设计、生产和安装批准,随机批准用于没有技术标准规定(TSO)的机载设备,在进行适航验证时可能会要求其进行试飞实验,若研制单位无法自行完成也可先采取随机批准为之后获取TSOA奠定基础。 我国航空技术商用化程度与美国等存在巨大差距。中国技术标准规定(CTSO)是中国民航总局(CAAC)设定的机载成品系统必须达到的最低适航要求和最低安全标准,对应美国TSO。美国民机机载设备的适航发展国际领先,1988年TSO达105项,到2017年底,美国FAA已对20大类颁布了160多份TSO,累计对2000多件零部件颁发了TSOA证书。而我国民机机载设备的取证工作起步较晚,1992年中国民航局发布第一份CTSO,截止到2017年底正式颁发生效的CTSO有85份,其中有四分之一涉及机电系统。从1992年颁布第一份CTSO到2008年共计颁发20份CTSO,2011年后,CTSO的颁发数量增速明显增加,年平均增加10份左右,机载设备的适航取证需求日益增长。截止2018年7月,中国民航局共为175项机载设备或零部件颁发了CTSOA证书,另有20项机载设备或零部件获得FAA颁发的TSOA证书。 我国通过适航的机载设备中机电系统占比低,核心机电设备寥寥无几。在CAAC颁发的175份CTSOA证书中,机电系统设备约占70%,航电系统设备占剩余的30%。机电系统设备的70%占比中,座椅占30%、客舱设施(地毯、餐车、救生衣等)占20%、货运集装占15%、其余机电系统(仅涉及电力系统和刹车系统)占5%。获得TSOA的20个项目全部限于客舱、座椅、货运设备。我国制造商获得的CTSOA和TSOA分类占比中可以看出,除极少数电力系统和刹车系统装备,几乎都集中于客舱、座椅、货运设备,而液压系统、燃油系统、环控系统、辅助动力系统等高技术含量机电系统尚未有国内制造商产品通过适航审核,我国民用航空机电系统制造业在核心部件上缺乏达到适航要求的能力,存在市场空白。 C919未来有望撬动空客民机市场蛋糕,带动机电系统打破国外垄断。目前,我国民机国产化水平依旧较低,民用航空市场基本由空客和波音形成双垄断格局。但随着C919首飞成功,截至2018年2月,已累积获得815架订单,C919将直接与空客A320和波音737进行竞争,有望撬动民机市场蛋糕。目前国产航空机电系统在民航领域占比较低,机电产品大多依赖国外进口。C919项目中我国机电系统供应商通过与国外公司合资或合作参与该机型液压系统、燃油系统、空气管理系统、电源系统、高升力系统等核心机电设备研制任务,提高专业技术,逐步打入民用航空品市场,推进国产化率提高进程。2018年8月1日宣布的C919大飞机主起落架关键锻件国产化的全部实现为机电系统打破国外垄断带来新希望,未来民用航空机电系统的国产化进程将在民机国产化的带动下逐渐加快。 2.3、维修市场稳步增长,原始设备商具有拓展优势 我国机电系统维修市场稳步增长。机电系统维修不需要建造大型机库或试车台,行业门槛低于发动机维修,国内涉及机载设备维修机构占所有维修单位的40%左右。国内飞机送修市场中,机电系统送修价值达到25%-30%。近几年每年航空类军费约110亿,维修占10%左右,按机电系统送修价值占比计算,我国军用机电维修年均市场约30亿元,并将按军费8%的年增长率逐年扩大。随着中国航空运输业蓬勃发展,中国已成为全球增长最快的民航维修市场。2016年国内民用航空品维修市场120亿元,近十年来年复合增长率10%,按机电系统送修价值占比计算,我国民用机电维修年均市场约32亿元,预计到2022年仍维持8%复合增长率。 国外原始设备厂商维修业务发展较好。原始设备制造商掌握核心技术,在发展维修业务具有天然优势。国外主要厂商等在提供备件的同事承接维修业务,航空产品维修业务营业收入甚至超过航空产品制造业务,美国霍尼韦尔公司2017年商用航空原始设备制造营业收入为24.75亿美元,商用航空维修营业收入51.03亿美元,占整个航空板块营收的三分之一。 三、竞争格局:美国在商用机载市场占据主要地位,国内军品市场主要为机载系统公司 3.1、国际竞争格局:美国在民用市场占据主要地位 美国是飞机的诞生地,但技术曾长期落后于欧洲,直到二战后才一跃而领先于世界,至今依然雄踞世界航空技术之巅。20世纪初,美国的工业和科技基础还不及欧洲老牌强国,莱特兄弟发明飞机后不久,欧洲占据航空技术的领先地位。在第一次世界大战中,美军不多的飞机都是欧洲设计。20世纪20-30年代,欧洲航空技术继续领先,尤以德国和英国为突出。二战期间,新型美国战斗机通过战时高效集中生产标准化的飞机追赶世界航空技术先进水平。二战结束时,德国和英国的喷气技术引发了一场航空技术的革命,但德国在这场革命方兴未艾的时候就早早离开了舞台,英国由于国力衰竭,也无力倾力推进航空技术的前沿,美国在膨胀的经济实力和缴获的德国技术的推动下,在先进航空技术上走在了最前面。战时生产使美国航空工业摆脱了战前的作坊式经营和一盘散沙的单兵作战形式,而成为科学管理、分工协作的大企业,形成分散协调的网络式整体。战后美国巨大的经济实力支持,加上政府工业界在航空技术前沿的高效合作,美国航空工业转入了系统对抗的时代,在研发上和将新技术转化为新产品上达到高效。二战后,美国民机产业以军用战机为蓝本,在军机技术的基础上创新促进民用航空的发展,美国飞机制造商大多军民兼顾,通过技术优势迅速取得了民航市场的竞争优势。 民用市场美国公司占据主要地位,军用市场各国龙头公司相对垄断。全球航空机电设备制造商约有1300家,其中,民用主要生产厂商包括美国的、、、伊顿以及德国的利勃海尔5家公司。2017年航空业务营业收入和毛利率均最高的霍尼韦尔公司,营业收入为147.79亿美元,毛利率36.46%,其航空业务收入构成中,一半以上(75.78亿美元)来自于民用航空品,而民用航空品营收中超过三分之二(51.03亿美元)来自于民用航空品维修。联合技术2017年营业收入146.91亿美元,毛利率26.23%,仅次于霍尼韦尔,其航空业务板块中原始设备制造(OEM)占比为53%,售后市场零件和服务占比为47%。从军品占比来看,霍尼韦尔民用航空业务占比达37%。军用航空机电系统由各国本土龙头企业主要承担,如美国军用航空机电系统有霍尼韦尔、联合技术等企业,我国有公司。 3.2、国内竞争格局:系统公司在军工市场处于相对垄断地位 3.2.1、系统公司垄断军机市场,民用及维修市场有待拓展 系统公司在国内军用航空机电市场占据相对垄断地位。中航机载系统公司中国航空工业集团有限公司军工行业核心子公司之一,公司航空机电业务覆盖十三大系统,是我国军用航空机电设备多项重要系统的国内唯一供应商。中航机载系统公司充分利用背靠实际控制人航空工业的优势,同主机厂形成长期紧密合作,实现先一步沟通、快一步研制及全流程跟踪等独有竞争优势,在当前军用航空机电产品市场,中航机载系统公司占据相对垄断地位,预计未来还将保持相对垄断优势。 系统公司有待拓展民用及维修市场扩大板块业务提高板块营收及利润率。2018年航空机电业务营业收入达到54.46亿元,主要来源于军用航空品制造,由于缺乏民品及维修业务支撑,板块营收小于国外巨头;航空业务毛利率为31.56%,航空业务占比58.99%,航空业务占比高于国外龙头企业,通过打开民品及维修市场,利润率有望进一步提高。 3.2.2、国内机电维修竞争格局:军用飞机维修逐步向OEM厂商倾斜,机电系统制造商维修市场存在较大机遇 目前,国内外大多军用飞机都采用以基层级、中继级和基地级为代表的三级维修体制。基层级维修是直接使用飞机的单位对其编制内装备所进行的维修。主要承担飞机的日常维护、保养和一般保障勤务、检查和排除故障、调整和校正,机件的更换、小修、以及周期性工作,主要由飞机使用单位自行负责。中继级维修是在某一个地区范围内,为直接保障训练、战斗的需要对航空装备所进行的维修,相比基层级有较高的维修能力,承担基层级所不能完成的维修工作,主要包括飞机及其设备、机件的中修、大修,部分零件的修配和制作,系统、设备的测试和校验,改装,以及较大的周期性工作。基地级维修是由后方固定设施所进行的维修,主要承担航空装备的大修,翻修和飞机较复杂的改装,零备件制造等,可以是修理厂或生产厂,能提供修理所需要的生产设备、测试设备,并配有高水平的人员现场维修。 对应三级维修体制我国军机维修主要由三类主体承担。目前来看,军机修理业务由三方提供:部队修理(包括飞机使用单位和部队修理厂)、民营修理厂和制造厂。对于等OEM生产厂商来说,主要的服务方式包括提供备件和深度修理。目前机电系统公司的维修工作大多属于产品售后服务的一个组成部分,主要包括两种服务方式,第一种方式是提供备件、LRU(外场可更换单元)和SRU(车间可更换单元),这部分基本上采用军品订货的渠道,第二种方式是对现场、部队修理厂返修的产品进行深度修理。并且,各成员单位的业务范围基本局限于自己的专业技术范围之内,可扩展的专业范围空间不大。 民用飞机维修企业类型多样,竞争激烈。民用飞机维修机构分为独立维修机构(MRO)和非独立维修机构。非独立维修机构包括航空公司或运营商下属的维修机构和飞机、发动机或部件制造商下属的维修机构,航空公司或运营商下属的维修机构只接受航空公司或运营商委托的维修业务,飞机、发动机或部件制造商下属维修机构的业务主要属于售后服务范畴,部分承接非售后性维修工作。独立维修机构分为综合型和专业型。国内综合MRO有与外国合资的北京飞机维修有限公司(AMECO)、广州飞机维修有限公司(GAMECO)、厦门太古飞机工程有限公司(TAECO)、山东太古飞机工程有限公司(STAECO)以及民营民营企业宇航有限公司(STARCO)等。专业型维修机构各有侧重,主要分为飞机、发动机和部件维修机构三种,其中深圳汉莎、北京华瑞、海特、航新、航达涉及机电系统维修业务。 军用飞机维修逐步向OEM厂商倾斜,机电系统制造商维修市场存在较大机遇。2018年起军用航空品维修正逐渐由部队维修厂向原始设备厂商转移,成为军用机电制造商开拓维修市场的有利契机。OEM对自身及行业内产品技术掌握程度高于其他任何维修机构,提供最为可靠的维修服务。民用航空业存在适航要求门槛,机电系统制造商在获准批量生产时已具备适航认证资格,对于生产时已满足适航要求的机型可以容易获得“零部件制造人批准书”(PMA),适航经验也为其在新型号航空器上维修加装适航提供坚实基础,降低民航维修服务业务成本。机电系统制造商在民航维修市场相较于其竞争对手,航空公司下属维修机构和其他独立维修机构,在技术和成本上具备很强的竞争优势。四、未来发展趋势:综合化、多电化技术发展,借力政府支持打开民航市场


4.1、航空机电系统技术发展方向:综合化、多电化

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