毕友网

毕友网 > 产业 > 军民融合 > 产业探索之军民融合:军民融合细分领域的机会与挑战(三)

产业探索之军民融合:军民融合细分领域的机会与挑战(三)

2017-06-22 20:23:18小毕 5636

产业探索之军民融合:军民融合细分领域的机会与挑战(三)

一、国防军工新材料空天装备基石之高温合金:空天基石,材料超星

高温合金性能优异, 是军民航空发动机及地面燃气轮机热端部件不可替代的关键结构材料。高温合金(Superalloys) 是指以铁、镍、钴为基,能够在600℃以上及一定应力条件下长期工作的金属材料,具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,较佳的抗疲劳性能、断裂韧性等综合性能。

高温合金材料最初主要应用于航空航天领域,由于其有着优良的耐高温、耐腐蚀等性能,逐渐被应用到电力、汽车、冶金、玻璃制造、原子能等工业领域,从而大大地拓展了高温合金材料的应用领域。随着新型高温合金材料的不断涌现,高温合金的市场需求处于逐步扩大和增长状态。

“一代材料,一代飞机”。在先进的航空发动机中,高温合金用量占发动机总重量高达60%以上,高温合金的发展水平在一定程度上反映了一个国家的国防力量和工业水平,可以毫不夸张的说,没有高温合金,就没有现代的航空工业。

正视差距,我国高温合金道路任重道远。 虽然目前我国高温合金牌号众多,但与国外顶尖水平仍存在20年以上的差距,制约我国航空发动机及高端燃气轮机的发展。原因包括较低的成材率水平(30% vs 80%)、高端产能的缺乏、国产化程度低(低于40%)、仿制比例高、材料使用寿命不足(不足1000小时 vs 上万小时),以及相对落后的加工设备(真空电弧炉、真空感应炉、电渣炉等)和加工工艺。 

image001.jpg

以航空发动机为例,设计、制造一台高性能的涡扇发动机, 可谓"螺蛳壳里做道场", 难度极大。在世界范围内,掌握一流水平涡扇发动机制造技术的仅有英国Rolls-Royce、美国普惠和美国通用3家公司,俄法两国都属于二流,这是一个真正的垄断行业。 
高性能航空发动机已成为我国航空业的心头大患。 2011年之前,我国在军用涡扇发动机中技术成熟度过关的只有配备歼轰-7的WS-9秦岭发动机。歼-10、歼-11 等主力战机的发动机主要依靠从俄罗斯进口的AL-31系列发动机。

1987年立项,2005年自主设计的大推力涡扇发动机——WS-10“太行”研制定型,其性能相当于美国上世纪80年代的F110发动机,但我们推测由于高温合金叶片技术成熟度和可靠性等原因,曾一度无法批量生产,近些年其产量和成品率开始提升。而我们推测我国最新四代战斗机J20及大运仍然依赖进口发动机,尚难实现国产化,提升高温合金材料以及加工工艺水平刻不容缓。

海外严格禁运,国内自主研发,政策频出。 我国受《瓦森纳协定》制约,无法实现高端高温合金进口,国家高度重视,近期政策频出——“两机专项”上升为国家战略,巨量资金投入材料研发;航空发动机集团成立为航材发展注入强心剂,意图整合国内最优资源;通航领域再迎政策利好,催生航材产业规模。

结合军机、民机、燃气轮机、汽车涡轮增压以及核能需求,我们测算未来20年我国高温合金年均母合金销售市场规模662亿,年均叶片维修市场规模1003亿,合计年均1665亿人民币。 

image002.jpg

供给壁垒极高,海外寡头垄断,国内三方争雄。 高温合金行业技术和资金壁垒极高,主要企业包括三类,各有千秋。一是三大钢企(抚顺特钢、攀钢集团长城特钢、宝钢特钢);二是科研院所(621所、钢研高纳、中科院沈阳金属研究所);三是新进入者(万泽股份、应流股份、西部超导、炼石有色等)。

二、国防军工新材料空天装备基石之红外锗材料:中国军用市场潜力巨大

锗在大气层对红外线透明度最高,是一种不可替代的优良红外光学材料。 锗单晶切片加工成的锗透镜及锗窗和利用锗单晶透过红外波长特性制成的各种红外光学部件广泛用于各类红外光学系统。例如热成像仪可探测目标物体的红外辐射,并通过光电转换、电信号处理将目标物体的温度分布图像转换成视频图像,在黑暗中实现夜视功能。 

image003.jpg

红外热像仪广泛应用于军事领域。 军用红外镜头的主要应用应用于军事夜视侦查、武器瞄具、夜视导引、红外搜索和跟踪、卫星遥感等多个领域,包括机载红外镜头、舰载红外镜头、陆基红外镜头、车载红外镜头、红外枪瞄镜头、头盔红外镜头、手持红外镜头等方面,军用红外锗镜头对精度、工艺要求高,一般含有6-10多片锗镜片。

红外热成像技术区别于微光夜视,无需夜光照明,真正令夜间战场变为“单向透明”,从而使全天候及各种气象条件下的无差别作战变为可能,因此红外热像仪的应用不仅对武器装备的性能,甚至对现代化战争的作战模式都产生了深远的影响。

image004.jpg

全球军用红外市场空间潜力巨大,增速稳定。 军用红外属于刚性需求,虽然美军自2013年起小幅降低军费开支,但中国等新兴国家军费开支稳步增长,使全球军费开支总量维持在2-3%的增速,而军用红外装备随着其渗透率的持续提升,潜在市场空间巨大。

在发达国家,红外热像仪已配置在陆军、空军、海军等各个军种中,海湾战争中平均每个美国士兵配备1.7 套红外热像仪。目前全球军队数量约为2,000 万人,如果10%的军队按每个士兵配备1套红外热像仪,全球军用红外光学锗镜头市场需求量可达200 万套,假设每套锗镜头消耗锗金属0.3kg(云南锗业募投项目3.55万套锗镜头大约对应10吨锗金属),则潜在锗金属需求量可达600吨。

此外,全球目前有多达数10 万辆的坦克、战车以及数百艘潜艇,对其旧有装备的红外光学改造和新造武器的红外光学应用是红外光学锗镜头市场未来的重要需求,并且需求量巨大。根据权威机构Maxtech International的报告,目前全球军用红外市场规模为70亿美元左右,未来几年年均增速为7%左右。 

image005.jpg

目前中国军队红外热像仪应用相对较少,未来潜力巨大。 经历数次裁军后,我国军队规模约200万人左右,根据我军关于未来战略发展及武器装备高科技化的指导思想,未来单兵配置红外装备已是大势所趋。假设未来我军红外热像仪渗透率达10%,则我国军用红外热像仪市场容量就可达到20万套,以每套10万元来计算,其市场远景需求量可达200亿元。此外,红外装备作为坦克、战机、导弹、舰船的必备部件,采购单价更高,市场潜力不可小觑,我们预计5年内中国军用红外市场总规模将达333.5亿元,年均市场空间超过60亿元。 

image006.jpg

来源:安信证券