（報告出品方/作者：國金證券，楊晨、黃怡文）

1、航空鍛造是支撐飛機和發動機性能提升的重要基石

航空鍛造屬于高端制造業，支撐飛機和航空發動機升級叠代。鍛造是金屬材料、工藝和設備的結合，航空鍛造在這 三方面要求均顯著高于普通鍛件，航空鍛造位于鍛造行業制高點。從材料端來看，航空鍛件一般選擇高比強度、比 剛度的材料，钛合金、高溫合金等難變形材料應用廣泛。 從工藝端來看，航空鍛件與普通機械制造工業用鍛件相比在精度和質量方面要求更高，先進鍛造技術如整體成形技 術、等溫鍛造技術、精密輾軋技術應用更為廣泛。從設備端來看，航空鍛造需要大型鍛壓設備實現金屬形變的目的。 據《大型航空模鍛件生産現狀及發展趨勢》，模鍛件制成的零件重量約占飛機機體結構重量的 20-35%，占發動機結構 重量的 30-45%，是飛機及其發動機機體結構的關鍵零部件，其結構型式、材料性能與質量、制造成本是決定飛機和 發動機的性能、可靠性、壽命和經濟性的重要因素之一。

航空鍛造位于産業鍊中遊，是航空制造的關鍵環節。飛機及航空發動機制造産業鍊上遊為各類原材料供應商，包括 高溫合金、钛合金、鋁合金、高強鋼等金屬材料。鍛造企業利用鍛壓設備基于一定工藝将原料加工為力學性能優良 的金屬鍛件，産品交付給主機廠進行質量檢驗，合格産品交由機加及結構件制造商裝配為結構件，最終由主機廠進 行總裝。

整體化、精密化發展下鍛件機加工餘量逐步減小，鍛件附加值及鍛造重要性進一步提升。在新一代材料性能提升前 提下，整體成形工藝應用日益廣泛，整體鍛造作為其中的關鍵技術得到普及。據《世界航空航天制造技術特點與發 展趨勢研究》，整體成形技術可将幾十甚至幾百個零件減少成 1 個或幾個零件，減少分段和後續焊接操作，也可大幅 減輕結構質量，減少加工廢料，降低裝配成本。相較于普通模鍛，精密鍛造機加工餘量顯著減小，可減小後續機加 工工序。根據《精密鍛造成型技術的應用及其發展》，精密鍛造成形技術可應用于精化毛坯，從而實現利用鍛造技術 取代粗機械加工工序。随着鍛件精度逐步提高，或将替代焊接等部分傳統機械加工業務，鍛件附加值提升的同時鍛 造環節重要性将進一步提升。

2、機體結構鍛件：飛機關鍵承力部件，一體化鍛造趨勢

鍛件在機體結構中主要應用于機身、機翼、尾翼、起落架等關鍵結構部分。由于鍛件具有良好的承力性能，在機體 結構件中應用廣泛，包括機身、機翼、尾翼中的關鍵承力部件以及起落架主體部分。根據不同部件的工作特點，應 用材料也有所不同。在技術發展方向上，先進戰機機體結構鍛件一體化鍛造發展趨勢顯著。

機身部件為飛機關鍵承力部件，機身鍛件材料主要為鋁合金和钛合金。機身是飛機的重要部件，是整架飛機的受力 基礎，其内部結構主要由橫向的隔框和縱向的長桁、桁梁構成。隔框分為普通框和加強框兩大類，普通框用來維持 機身截面形狀，加強框還要将裝載的質量力和其他部件上的載荷經接頭傳導至機身結構上的集中力加以擴散并傳導 給機身蒙皮。 根據《鋁合金航空整體結構件加工變形機理與預測研究》，在高機動性飛行器中钛合金占比顯著提升，但在民用大飛 機中鋁合金應用廣泛。據《關于先進戰鬥機結構制造用钛概述》，F-15 機身可分為 3 段，前端包括雷達罩、座艙、 電子設備艙等主要結構材料為鋁合金，中端前 3 個框為鋁合金，後 3 個框為钛合金，後端為全钛合金設計。

機翼與尾翼為飛機提供升力以及進行方向操控，機翼及尾翼鍛件材料主要為鋁合金和钛合金。機翼的主要功用是為 飛機提供升力，常安裝起落架、發動機等其它部件，内部多用來收藏主起落架或攜帶燃油，軍用戰機往往在機翼下 布置多種外挂。尾翼主要用于保證飛機縱向和橫向的平衡與安定性，以及實現對飛機的縱向和航線的操縱。機翼内 部元件一般包括縱向的翼梁、長桁、腹闆以及橫向的翼肋，其中翼梁為機翼主要縱向受力件。機翼鍛件材料主要為 鋁合金和钛合金，先進軍機多使用钛合金鍛件，據《先進戰鬥機結構制造用钛概述》，F22 機翼的前梁、平尾轉軸、 下部縱梁、發動機支架、尾部接頭等均為钛合金鍛件。

起落架内部結構複雜，起落架鍛件材料主要為超高強度鋼。起落架供飛機起飛、着陸時在地面或水上滑跑、滑行以 及移動和停放，是飛機主要結構件之一。現代飛機起落架包括減震裝置、受力支柱、機輪、刹車裝置、收放機構和 其他一些系統，是一種複雜的機械裝置。随着現代飛機載荷日益增大，起落架也随之增大，鍛件在起落架系統中起 到重要支撐作用。起落架鍛件材料主要為高強度鋼，據《飛機起落架用超高強度鋼應用現狀及展望》，當今世界 95% 以上的飛機起落架采用超高強度鋼制造。

先進直升機複合材料應用更廣泛，機體鍛件主要為起落架及傳動部件。複合材料自 70 年代起在直升機上得到廣泛應 用，最初應用于蒙皮等次要機構上，90 年代後廣泛應用于隔框、桁條等機體主結構件。根據《複合材料在直升機上 的應用與發展》，NH-90 戰術運輸直升機複合材料用量達 95%，僅動力艙平台、隔闆仍采用金屬件。鍛件在直升機體 上應用範圍較小，主要為直升機部分旋翼系統（包括軸、中央件以及連接件）及起落架，其中大型直升機槳毂中央 件屬于超大型鍛件，材料主要為钛合金。

3、發動機鍛件：結構多樣分布廣泛，強調難變形材料應用

鍛件在航空發動機中應用廣泛，主要起承力、傳力、包容等作用。由于鍛造可顯著提升金屬材料性能，鍛件在航空 發動機中應用廣泛，根據應用部位可分為冷端、熱端以及附件，根據工藝及形狀不同可分為盤、環（含部分機匣）、 軸、葉片鍛件以及中小結構件。由于難變形材料在航空發動機中使用較多，等溫模鍛等鍛造技術應運而生。

航空發動機環形件類型多，分布廣，包括導向器外環、燃燒室外套安裝邊及外套後安裝邊、加力燃燒室安裝邊、卡 環、前後内半環、靜子内半環塊、封嚴環、級間封嚴環、内封嚴環、盤心篦齒環、外篦齒環等，根據部位不同主要 起到承力、封嚴、固定、連接作用。其中承受軸向力和起連接作用的環形件一般選用自由鍛件或軋制環形件，高轉 速、高溫條件工作的環形件則多為模鍛件。環鍛件常用材料為不鏽鋼、彈簧鋼、高溫合金、钛合金。 發動機機匣為重要支撐、傳力和包容結構件。發動機機匣根據形狀可分為環形機匣和箱體機匣，其中箱體機匣由于 形狀較為複雜，多使用鑄造毛坯。環形機匣包括進氣機匣、風扇機匣、壓氣機機匣、渦輪機匣等，是發動機的承力 部件，廣泛采用鍛造毛坯。發動機環形機匣鍛件材料包括鋁鎂合金、钛合金以及高溫合金，以鋁鎂合金為材料的機 匣殼體多為等直徑、大壁厚對開式或整體式結構，重量較重且工藝流程複雜；以钛合金和高溫合金為材料的機匣殼 體多為薄壁焊接結構的對開式或整體式環形機匣，重量較輕、剛性較差且加工難度大。

發動機盤鍛件主要為風扇盤、壓氣機盤和渦輪盤，材料主要為钛合金和變形高溫合金。航空發動機中包含大量圓盤 類零部件，其毛坯大多為鍛件，作為轉動件長期在高溫高壓和交變載荷下工作，對于鍛造工藝和材料有較高要求， 根據《航空制造手冊》，盤類件工作轉速在 10000r/min 以上，渦輪盤工作溫度 500-800℃，壓氣機盤工作溫度 0- 430℃。發動機盤鍛件根據應用部位不同可分為風扇盤、壓氣機盤和渦輪盤鍛件。壓氣機盤常用材料包括高強鋁合金、 钛合金、鎳基高溫合金，部分盤鍛件用于整體葉盤的加工。渦輪盤材料主要為變形高溫合金，利用熱等靜壓技術鍛 壓的粉末高溫合金渦輪盤在新型航空發動機中逐漸得到廣泛應用。

鍛造葉片主要應用于發動機風扇和壓氣機，材料主要為钛合金、鋁合金和高溫合金。航空發動機葉片種類多，數量 大，形狀複雜，材質性能要求高，據《航空制造手冊》，葉片制造工作量占發動機制造工作總量的 30%以上，葉片模 壓在發動機制造中發揮着重要作用。葉片模鍛件屬于長軸類鍛件，多應用于風扇以及壓氣機，根據葉身型面單面加 工餘量大小可分為普通模鍛葉片、小餘量模鍛葉片、半精鍛葉片以及精鍛葉片，其中模鍛葉片材料包括不鏽鋼、鋁 合金、钛合金以及高溫合金，精鍛葉片材料主要為鋁合金和钛合金。

發動機軸鍛件損耗較快，根據功能可分為高壓壓氣機軸、低壓壓氣機軸、風扇軸、高壓渦輪軸、低壓渦輪軸等，根 據軸件構型可分為空心長軸類軸、軸頸類軸、鼓筒類軸。軸類零件毛坯多為鍛造工藝制造，相對尺寸較大且具有多 級變截面特征，強韌性要求較高。我國航空發動機軸鍛件材料主要為高溫合金和高強度鋼，其中高壓渦輪後軸材料 主要為變形高溫合金。 發動機中、小構件種類多、分布廣，其特點為生産不需要大型設備、單台發動機上件号多但數量少。毛坯為模鍛件 或自由鍛件的中小構件包括活塞及組件、軸承支座、封嚴件（包括封氣和封油套）、連接件（如聯軸器等）、承力支 架（連接發動機與飛機）、活動連接件、轉接件（如液壓泵轉接座）、噴油嘴殼體等。發動機中小鍛件的材料應用因 使用部位而異，包括不鏽鋼、鋁合金、钛合金、高溫合金等。

1、鍛壓設備和工藝共同決定金屬材料性能提高幅度

鍛造是傳統金屬加工工藝，核心為金屬材料的熱變形和熱處理。鍛造是一種通過鍛壓設備對金屬坯料施加壓力，使 其發生塑性形變并獲得優良性能和尺寸的加工方法。相較于鑄造和機械加工，經過鍛造的金屬可以消除在冶煉過程 中産生的鑄态疏松、焊态孔洞等缺陷，并可獲得較細的金屬晶粒，保留完整的金屬流線，從而達到優化内部金屬組 織結構，提升金屬性能的目的。相較于沖壓，鍛造屬于熱工藝加工，鍛造過程對于金屬材料内部結構重塑起到較大 作用，在加工過程中難以檢測産品質量，同時經過鍛造的産品熱處理環節也對産品性能有較大影響。因此鍛造工藝 的核心在于金屬材料的熱變形和熱處理。

鍛造過程的難點為設備與工藝的結合，設備對于工藝實現至關重要。對于鍛造企業來說，鍛壓設備為核心資産，決 定鍛造企業生産能力和工藝實現。鍛壓設備根據施加壓力的方式不同可分為鍛錘類（沖擊能量限制）、機械壓力類 （沖力和行程限制）、螺旋壓力機類（能量限制）、液壓機類（沖力限制），生産時需根據鍛件的尺寸、結構、材料以 及工藝要求進行設備選擇。鍛壓設備是實現特定鍛造工藝的關鍵，根據三角防務招股說明書，公司多種類型鍛件生 産專利均圍繞核心設備 400MN 鍛壓機展開。由于鍛壓設備大多單價較高，如何最大化利用鍛壓設備并使其與鍛造工 藝結合，是鍛造過程的難點。

鍛造根據成型工藝不同分為自由鍛、模鍛、碾環。根據成形機理不同，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造 等。由于自由鍛件材料利用率較低，産品一緻性較難保證，在航空鍛造領域模鍛與碾環逐步取代自由鍛成為主流工 藝。碾環工藝即徑向軋制，在航空發動機環形件制備中應用廣泛，且可以制備超大型環件，據《高溫合金環形件環 紮工藝研究進展》，碾環工藝制備的高溫合金環形件較自由鍛件表面質量好、尺寸精度高、組織更均勻。自由鍛目前 往往成為制胚的主要手段，操作靈活且成本較低。

2、模鍛：一體化成形依托重型設備，等溫鍛為精密成型重要工藝

模鍛可用于形狀複雜鍛件制造，适用于批量生産。模鍛指借助專用模鍛設備，利用模鍛模具成型的鍛造工藝，具有 生産效率高、勞動強度低、尺寸精确、加工餘量小、可鍛制複雜形狀鍛件的優點，适用于批量生産。模鍛根據模具 形狀可分為開式模鍛和閉式模鍛，其中閉式模鍛材料利用率更高，鍛件金屬流線型更好，更适用于難變形金屬材料 鍛造，但對毛坯要求較為精确，否則會造成模具損毀。根據變形溫度可分為熱模鍛、冷模鍛、溫模鍛，其中冷模鍛 與溫模鍛鍛造精度更高，是未來的發展方向。

航空大型鍛件一體化成形是重要發展方向，大型鍛壓設備是關鍵。航空模鍛件整體化可顯著提高構件整體剛性，減 少裝配誤差并減少機加台時，減輕飛機結構重量并降低材料消耗。據《大型航空模鍛件的生産現狀及發展趨勢》， F102 殲擊機采用長度達 3.2m 的鋁合金整體大梁精密模鍛件取代原設計的 272 種零件和 3200 個鉚釘，使得飛機減重 45.5-54.5kg，解決機加工工時 50%；安 22 運輸機機身采用 20 個大型隔框整體模鍛件，共減少 800 個零件，減輕飛 機機體重量 1000kg，減少機加工工時 15-20%。

航空大型模鍛件的生産依托于大型鍛壓設備和先進模鍛工藝，前者是實現的基礎，目前全世界僅有美國、俄羅斯、 法國以及我國有鍛壓能力超過 4 萬噸的大型模鍛液壓設備，我國大型鍛壓設備數量居世界首位，二重萬航 800MN 模 鍛液壓機是世界最大模鍛液壓機，三角防務 400MN 大型模鍛液壓機是世界最大單缸模鍛液壓機。

精密鍛造可大幅提高零部件生産效率，等溫鍛壓設備性能參數要求高。精密鍛造成形（淨成形）是指零件鍛造成形 後隻需少量加工或不再加工即符合零件要求的成型技術，可以顯著節約材料和能源、減少加工工序和設備、提升生 産量和産品質量。精密鍛造技術按照成型溫度不同可分為熱精鍛、冷精鍛、溫精鍛、複合精鍛、等溫精鍛等，其中 等溫精鍛在航空鍛造中應用較為廣泛，常用于钛合金、鋁合金、鎂合金等難變形材料的精密成型。 據《等溫精密鍛造技術的研究進展》，F-15 戰鬥機中某钛合金隔框零件質量為 10kg，普通模鍛毛坯質量達 154kg，而 等溫近淨形模鍛件質量僅為 29kg，每件減少了 125kg 的機加工量。據《航空工業中的鍛壓技術及其發展》，采用等溫 鍛造的渦輪盤可使零件重量減輕 30%，燃油消耗減少 30%。等溫鍛造技術需要配置等溫鍛壓機以及相應的等溫鍛造系 統，據清華大學天津高端設備研究院，三角防務 300MN 等溫模鍛液壓機可實現超低恒速度和恒應變速率鍛造，設備 控制精度與鍛造精度均達到世界一流水平。

利用多向模鍛可完成複雜鍛件的加工，普通模鍛液壓機進行局部改造可滿足工藝要求。多向模鍛技術結合普通模鍛 和擠壓的特點，在模具閉合後幾個重頭可在不同方向對毛坯進行擠壓，從而在一次加熱和壓機的一次行程中完成複 雜鍛件，尤其是帶内空腔或凹凸外形鍛件的成形，材料利用率高。多向模鍛已應用于航空鍛件中，據《多向模鍛制 造技術及其裝備研制》，多向模鍛制造的起落架鍛件壽命可提高 3-4 倍，制造成本可降低 20%，英美飛機起落架等筒 形零件多利用多向模鍛進行制備。難變形材料的多向模鍛既可以投資重型多向模鍛設備，也可在普通模鍛液壓機基 礎上添加施力機架或裝置。

3、環鍛：精密碾軋工藝提升環鍛件質量，産線智能化要求較高

航空環鍛件的主要生産工序包括下料（按照原材料棒材大小及工藝要求進行下料）、加熱、鍛造（主要包括采用液壓 機進行制坯；采用輾環機對坯料進行擴孔、輾環工序）、脹形（采用脹形機使鍛件毛坯厚度減薄、内外徑擴大）、熱 處理、機械加工、理化檢測、成品檢驗。 碾環工藝已逐步成為環鍛件主要制備工藝。碾環工藝即徑向軋制，是借助碾環機使環件産生連續的局部塑性形變， 最終實現壁厚減小、直徑擴大、截面輪廓成型的塑性加工工藝，與傳統鍛造工藝相比可大幅降低設備噸位和投資， 是無縫環件的先進加工技術。碾環工藝在航空發動機環形件制備中應用廣泛，且可以制備超大型環件，據《高溫合 金環形件環紮工藝研究進展》，環形軋制技術由于具有産品尺寸精确、組織緻密、表面質量好、成型效率高等優點， 成為航空航天高性能環形件制備的首選工藝。

碾環機為碾環的核心設備，智能産線對實現精密碾軋有顯著作用。環形件在航空發動機中應用廣泛，精密輾軋技術 對于提升環鍛件的組織結構均勻性有較大幫助。據《大型環件熱輾擴成形寬展的工藝因素效應研究》在碾環過程中 由于沒有軸向錐輥的約束作用，環件會沿軸向産生伸長變形（寬展），而寬展通常需要在後續機加工中被切除，對于 材料和能量均形成無效消耗，因此精密碾軋技術至關重要。據《環件精密軋制成形技術研究及應用》，工作參數調節 方便的柔性環件軋制設備目前已受到重視，此外引用現代計算機技術、信息技術和控制技術可以在線監測軋制毛坯 幾何精度、重量誤差和材料性能等變化，優化軋制參數并提高環形産品性能質量，實現精密碾軋。 鍛造和輾環工藝主要由相應鍛壓機和輾環機完成，後續脹形和熱處理工藝對提升鍛件性能尤為重要。根據《GH4169 合金低壓渦輪機匣異形環鍛件脹形工藝》，軋制後采用脹形工藝得到的低壓渦輪機匣異形環鍛件的尺寸精度更高，力 學性能和組織均勻性有所提升；在保證低壓渦輪機匣異形環鍛件形狀尺寸滿足粗加工要求的前提下，使鍛件質量減 少 135kg，材料利用率提高 17%，從而可顯著降低生産成本。硬度性能和疲勞性能是衡量金屬材料性能的重要指标， 是航空鍛件檢驗評價的标準；熱處理工藝是增強鍛件的強度和疲勞壽命，提高鍛件使用性能的關鍵。

1、機身與發動機鍛造各百億級市場，“軍轉民”空間廣闊

軍機數量與結構存在差距，升級列裝加速。當前我國軍機數量與結構均與美國、俄羅斯等存在較大差距，機隊擴編 需求确定，軍機市場空間廣闊。據立鼎産業網研究，動力系統約占軍機總價值量的 25%；根據證券導報，鍛件在飛機 構件價值占比約 6-9%。基于以上研究，我們假設未來十年參照美國将各類軍機擴編、等比例換代以及更新換代至美 國的約 60%水平，其中對于不同類型飛機的擴編比例，參考我國現狀、技術實力和與美軍不同需求有不同程度修正。 參考國外對應軍機采購價格，在此基礎上分别測算各類型軍機增量和對應的市場需求，預計未來十年國内軍機增量 市場空間超 20000 億元，對應機身鍛件市場空間超 1300 億元，平均每年市場需求超 130 億元。

先進航空發動機研制周期長，所需研制投入大，其研發階段成本約占全生命周期成本的 10%，考慮到鍛件作為關鍵結 構部件，研制階段即産生可觀需求。軍用小涵道比渦扇發動機與國外存在差距，目前國産戰機配套仍有大量國外發 動機；随着國産先進發動機逐步成熟并進入批産，國産替代空間廣闊。航空發動機工作環境惡劣，随着發動機性能 的提高，發動機構件所承受的氣動負荷、熱負荷和離心負荷更大，構件内部工作應力提高下斷裂故障幾率提升，發 動機壽命短于機體壽命；此外實戰演訓消耗增加，進一步帶動換發與維修市場需求。

我們根據軍機市場存量與增量需求，參考國外對應型号發動機采購價格，在此基礎上進一步測算軍機列裝備發、換 發和發動機維修三方面的市場需求，預計未來十年國内軍用航發市場空間超 6000 億元。假設對于發動機新機，鍛件 價值占比為 20%；鍛件是靜态構件、維修需求少，假設發動機維修中鍛件價值占比為 1%。測算得到未來十年國内軍 用航發鍛件市場空間超 900 億元，平均每年市場需求近百億元。

國産大飛機适時啟航，國産商用發動機譜系逐步确立。根據商飛公司預測，到 2041 年我國民用客機機隊規模預計達 10007 架，未來 20 年交付新機 9284 架，其中支線客機 958 架，單通道客機 6398 架，雙通道客機 2038 架。國産民機 體系發展提速進入新階段，2022 年末支線客機 ARJ21 交付第 100 架，窄體幹線客機 C919 順利完成首架交付。國産配 套商用發動機譜系逐步完善，其中支線客機配套發動機 CJ-500 已完成設計；單通道客機發動機 CJ-1000 已開始裝機 考核；雙通道客機發動機 CJ-2000 模型亮相 2022 航展。國産大飛機與國産商發前景廣闊，有望帶來配套鍛件市場巨 大需求增量。

航空“轉包”生産成為全球航空飛機和發動機制造商普遍采用的供應鍊合作模式，亞太地區承接訂單不斷增加。根 據航亞科技招股說明書，按照國際航空發展慣例，航空飛機及發動機的輸出方至少得向輸入市場轉包生産不低于 20% 的零部件份額；目前全球發動機零部件總體“轉包”市場規模約 100 億美元左右，我國在民用航空發動機零部件總 體轉包業務中市場份額占比接近 10%。航發體系内的公司承接了較多國際轉包業務，以航宇科技和航亞科技為代表的 民企，分别憑借機匣等環形鍛件和精鍛葉片領域技術優勢，充分參與外貿市場競争，獲得了較高的市場份額。

2、專業化發展下格局穩定，鍛造企業進入業績釋放期

國内航空鍛造經曆專業化發展，已形成較為穩定的配套結構和競争格局。中航重機作為航空工業體系内企業，子公 司安大鍛造、宏遠鍛造是國内最早從事航空鍛件研制的企業，擁有明顯的技術積累和市場先發優勢，産品涵蓋機體 結構鍛件、發動機鍛件全類型；萬航模鍛由二重集團與航空工業共同持股，在大型模鍛件領域具有優勢地位。以三 角防務、航宇科技和派克新材為代表的民企，順應下遊需求增長，積極培育專業領域技術優勢、參與軍品市場競争， 成為主機單位重要配套供應商。

飛機機體結構件鍛造領域，宏遠公司精于大中型模鍛件生産，同時内生外延補件号短闆，持續提升大型模鍛件生産 能力，景航公司在中小型鍛件領域具備較強競争優勢和較高市場份額。三角防務與萬航模鍛借助 400MN 液壓機和 800MN 液壓機大型設備優勢，主要承擔國内先進軍機大型機體結構件配套。 航空發動機鍛件領域，安大公司是國内最早從事航空環形鍛件研制的企業、在批産型号環形鍛件市場具備優勢，也 是目前國内最大的航空環鍛件生産企業。航宇科技專注環鍛件，全面參與國内軍用航發預研、在研和型号改進工作， 是世界主流航空發動機制造商亞太地區主要環鍛件供應商之一，并參與商發長江系列發動機研制工作。派克新材作 為國内航空環鍛件專業化企業，參與多個型号發動機研制和配套，境外市場與 RR 和 GE 的長協訂單不斷推進。

“十四五”裝備需求放量，航空鍛造闆塊業績表現亮眼。2021 年以來，伴随下遊飛機、發動機批産型号列裝放量， 以及新型号研發接力需求牽引，航空鍛造作為中遊重要配套環節，進入業績釋放期。中航重機、三角防務、航宇科 技、派克新材 2021 年淨利潤增速均超過 80%，2022 上半年增速均超過 50%。内部改革與提質增效帶來中航重機 2019 年以來淨利率快速提升，2021 年以來淨利率突破 10%；規模快速放量下，航宇科技淨利率穩步提升，2022 上半年淨 利率超過 15%；三角防務和派克新材分别保持着 30%以上和 15%以上較高的淨利率水平。

從軍品鍛造可比業務收入對比來看，中航重機深耕行業、全面參與各型号配套，同時供應機身和發動機鍛件，收入 體量明顯高于民企公司，航空鍛造業務收入保持穩健增長趨勢。三角防務和派克新材得益于主要配套型号批産放量， 收入端增速領先，2021 年以來航空（航天）鍛造業務收入連續近翻倍增長。航宇科技外貿業務收入占比相對較高， 伴随境内航發需求增長、境外商發需求疫情後恢複，2021 年以來收入增長提速。

從軍品鍛造可比業務毛利率對比來看，中航重機作為體系内企業承擔軍品任務，配套型号廣、産品件号多，部分低 附加值産品對整體效率與盈利能力有所拖累，毛利率相對較低，2021 年航空鍛造業務毛利率為 28.9%。三角防務大 型模鍛件産品應用于先進軍機，産品價值量較高，4 萬噸大型設備先進性有助于提升材料利用率，型号批産伴随工藝 穩定和成熟，近年來毛利率保持在 45%以上的較高水平。派克新材航空航天鍛件業務得益于型号批産放量，近年來毛 利率有所波動、整體處于較高水平，2022 上半年毛利率為 44.4%。航宇科技外貿業務比重相對較高、毛利率較境内 軍品低；根據公司最新公告，2022Q1-Q3 航空鍛件業務毛利率為 34.97%，盈利能力呈現穩定提升趨勢。 軍品鍛造業務成本構成來看，主要公司較為接近，材料費用比重在 75-80%左右，人工費用比重小于 5%，制造費用比 重在 15-20%水平。伴随工藝優化成熟與智能化産線改造，成本端整體呈現制造費用和人工費用比重下降趨勢。

航空鍛造屬技術密集型行業，研發周期長且具有定制化特征，同步研發是參與型号配套的關鍵，通過研發優化工藝 與技術，能夠提升材料利用率與降低成本。從主要公司研發投入來看，中航重機研發投入金額最高，21 年重點監控 的 32 項武器裝備型号在研項目有序推進，21 項新增重點科研項目完成研制合同或技術協議簽訂。航宇科技研發費用 率最高，2022 上半年研發費用率達 5.9%，在研項目數量達到 45 項，研發人員數量大幅增加。持續的研發投入推動 鍛造企業技術進步與效益提升。

3、募投助力企業擴産，規模化階段戰略存在差異

航空鍛造主要企業經曆專業化發展階段，在各自見長領域形成一定壁壘，并具備規模化優勢。主戰裝備批産放量需 求牽引，鍛造企業提前布局擴産能，中航重機 2018 年定增，三角防務、派克新材、航宇科技在 2019-2021 年 IPO， 通過新建産線與擴充設備，解決關鍵産能瓶頸環節。産能陸續進入投放期，保障軍品交付需求，支撐新訂單承接， 航空鍛造行業景氣持續向上。 根據自身發展階段、技術與資源禀賦特點，主要企業在當前階段的發展戰略呈現出一定差異化特征。中航重機 2021 年定增募資，針對宏遠大型、精密模鍛件，以及安大特種材料鍛件生産能力不足問題，進行産線和産品升級。2022 年 12 月公告與貴州省雙龍區政府達成合作，計劃以“1 6”形式統籌建設研究院 6 個産業基地，拓展精密鑄造、機 加及钛合金、高溫合金材料業務。2023 年 1 月公司與南山鋁業簽署合作意向協議，借力南山鋁業 5 萬噸模鍛壓機設 備優勢，加速大型模鍛件能力建設。

民營企業多以單項能力見長進入軍品配套，随着技術、客戶資源的積累，具備相應的擴品類和産業鍊延伸基礎。從 三角防務、航宇科技和派克新材三家主要鍛造民企看，三角防務大型設備優勢下、承擔先進軍機大型整體精密模鍛 件配套任務，過去産品件号相對單一。400MN 模鍛液壓機和 300MN 等溫鍛造液壓機技術遷移與産能挖潛空間大，通過 可轉債和定增項目，公司添置輾環機、螺旋壓力機、機床等關鍵設備，布局飛機中小鍛件、發動機盤環件、發動機 精鍛葉片領域，同時拓展結構件加工、飛機蒙皮、部件組裝業務，品類與業務布局廣泛。 航宇科技錨定主機廠需求，當前階段專注于環鍛件配套，境内與外貿兩個市場共同發展，募投産線圍繞核心主業開 展，提升産能和自動化水平，培育專業領域技術和競争優勢。派克新材在擴充環鍛産能同時，定增募投項目将購置 大型模鍛液壓設備，提升高端、精密鍛造水平，拓展航空模鍛件業務，進一步豐富産品結構。

1、大型鍛造設備價格高昂，産能挖潛空間大

大型鍛造設備價格高昂，折舊費用規模大。大型鍛件的生産需要大型鍛壓設備，高溫合金、钛合金等難變形材料鍛 造需要等溫鍛造設備，核心鍛造設備價格高昂。根據三角防務 IPO 及可轉債募集說明書，400MN 液壓機設備原值約 4.3 億，按折舊年限為 30 年計算，每年折舊費用約 1400 萬元；300MN 等溫鍛壓機原值約 1.1 億，按折舊年限為 10 年、殘值率為 9.5%計算，每年折舊費用約 995 萬。對比航空零部件機加工行業，其主要工藝設備為數控機床，根據 愛樂達招股書，五軸龍門加工中心單價僅 1200 萬元。對于航空鍛造企業來說，大型設備擴充後折舊費用較高，達産 後規模效應顯著。

核心設備産能彈性較大，通過合理規劃及技改可顯著提升産能。航空鍛造材料多為難變形材料，如钛合金、高溫合 金等，導熱性較低且模鍛溫度範圍狹窄，模具和毛坯均需要進行較長時間預熱；根據中航重機安大公衆号，某些高 溫合金鍛件産品僅模具加熱就需要近 30 個小時。相較于加熱時間，核心設備進行鍛造的時間較短。根據航空知識， C919 起落架主起外筒寬 1.2 米，高 2.8 米，是典型的大型鍛件，其鍛壓過程共需 3 分半鐘，但鍛壓成型過程隻需幾 秒。因此通過合理安排工序、進行小範圍技改等手段，可以有效的提高核心大型設備的産能。根據中航重機宏遠公 衆号，壓力成型廠通過加熱爐技改項目徹底解決萬噸設備的産能問題，使得梁、框類及盤類等産品産出效能得到根 本性轉變。

擴産轉固後盈利能力會受到短暫壓制，産能釋放後盈利能力将提升。賽道高景氣牽引下航空鍛造行業進入擴産周期， 主要鍛造企業均進行大規模擴産，預計 25-26 年集中轉固，短期對于毛利率存在一定壓制。但随着核心設備産能逐 步釋放以及内部技改推進，規模效應作用下盈利能力預計提升。

2、先進鍛造對模具要求高，批産攤薄模具成本

模具具有定制化特征，是鍛造企業重要成本，提高鍛模壽命并控制模具成本對于控制成本至關重要。模鍛是航空鍛 造的主流工藝，模鍛件生産具有高材料消耗、高工裝費用、高能源消耗特點，不同型号零件對于模具的要求不同， 模具成本是模鍛的重要成本。根據《難變形材料熱模鍛》，美國模具成本占鍛件成本 8%，修理和修複模具成本占鍛件 成本 6-20%，俄系模鍛模具制造和修複費用占鍛件成本的 20-30%，某些特殊零件如渦輪葉片甚至要占鍛件成本的 40- 50%。控制模具成本對于鍛造企業提升盈利能力較為重要，提高鍛模壽命、鍛造效率和以及降低鍛模成本是模具設計 的根本原則，在實際操作中可以通過優化工步設計、合理潤滑和操作、減少工件與鍛模接觸時間、合理維修利用并 盡量修舊利廢等手段壓縮模具成本。

大型鍛件及等溫鍛件較普通模鍛件模具材料更先進，制造難度更大，制造成本更高。大型化鍛造模具費用較中小型 模具費用更高，據《提高熱模鍛生産中的模具使用壽命》，一整套 120MN 鍛壓機生産線上的六拐曲軸鍛模各個工序的 模具總價約 70-90 萬元。等溫模鍛由于需要面臨較高溫環境，模具材料主要為鎳基鑄造高溫合金，材料成本更高且 制造難度更大，損耗也較普通模鍛更快，模具成本較普通模鍛更高。

件号批産後企業可選擇不同手段合理延長模具壽命，提升生産效率并攤薄模具成本。航空鍛造産品具備高定制化特 點，過去小批量生産下鍛造企業需跟随下遊主機廠設計要求進行相應生産，模具變更較為頻繁，對于鍛造企業來說 一方面較難降低模具的采購成本，另一方面也難以探索合适的延長模具使用壽命的方法，若因模具故障而停工對于 産線生産效率有較大影響。 根據中航重機安大公衆号，更換一次模具需要 4-5 小時，生産一件産品約耗時 80-120 秒，更換過程中生産線需暫停 工作，不考慮原材料重新加熱、模具預熱的時間，更換一次模具的時間可以生産 120-225 件産品。随着下遊主戰裝 備進入快速放量期，大量件号定型批産，鍛造企業可通過更換工藝、合理規劃工序等手段提升模具壽命，預計可顯 著攤薄模具成本并提升産能，鍛造企業盈利能力具備進一步提升空間。

3、智能化産線布局，降低材料與制造端成本

鍛造熱加工工藝參數要求嚴格，實際生産中存在靠經驗問題。鍛造屬于金屬熱加工工藝，涉及金屬内部結構變化， 核心環節為鍛造和熱處理。在鍛件成形過程中，變形溫度、壓下速度以及壓下量等工藝參數對于鍛件的組織和性能 有顯著影響；在熱處理環節中，鍛件冷卻方式、溫度和速度對于金屬内部晶體形成有顯著影響。 據三角防務《一種起落架用大型 TC18 钛合金模鍛件的鍛造方法》專利，在模鍛環節的工藝流程為：預熱模具至 250- 350℃并噴塗專用石墨水劑，預熱胚料 100-200℃并保溫 10-20min 後噴塗 Ti-7 潤滑劑，厚度 0.2-0.4mm，鍛造過程 中壓制速度為 2-3mm/s；在熱處理環節的工藝流程為：鍛件于 840℃入爐，保溫 180min，爐冷至 750℃，保溫 150min， 出爐空冷。在鍛造和熱處理環節每個環境參數的處理均要求較為嚴格，而在實際生産中由于環境較為複雜，難以同 時精準控制多個因素，導緻鍛造行業在制造過程中需要靠經驗，影響鍛件産品質量一緻性。

智能化産線可提高材料利用率、生産效率以及産品品質，助力盈利能力提升。以環鍛件為例，大型複雜環鍛件由于 服役條件苛刻且性能要求較高，存在産品工藝設計周期較長、變形質量不穩定、生産效率低等問題，智能産線可針 對痛點提升生産效率及生産規範性，同時實現材料利用率提升。 根據航宇科技公衆号，航宇科技智能生産線實現了設計數字化、技術智能化、生産可視化和管理數據化的有效集成， 消除人為環節對産品質量的影響，大幅提升企業産品質量和生産效率。根據貴州日報，安大智能環鍛生産線隻需要 1 至 2 名技術人員進行操作即可實現全自動化生産，能夠兼容數千項産品生産，實現柔性化制造，對于産品成本可控 性，産品質量穩定性、一緻性，産能大幅度提高都起到積極作用。較高良品率以及較高材料利用率和有效幫助鍛造 企業控制成本，提升盈利能力。

1、設備 工藝 客戶資源禀賦，鍛造企業具備擴品類基礎

橫向拓展品類可加強系統配套能力。目前航空鍛造領域民營企業多專注于細分領域配套，經過多年深耕與下遊主機 廠達成深度綁定關系，如航宇科技專注于環鍛件生産，三角防務專長于機體結構模鍛件生産。對于鍛造企業來說， 拓展品類一方面是基于主業的合理延伸，可以切入另一個高景氣賽道從而提升業務天花闆，另一方面也可加強自身 系統配套能力，通過幫助主機廠降低聯絡等成本的方式加強與主機廠的聯系，實現穩定并擴大市場份額的目的。觀 察美國主要鍛造企業發展，頭部企業多通過并購來實現品類橫向拓展的目的，擴大市場份額并加強系統配套能力。

基于鍛造設備通用性以及工藝可遷移性，鍛造企業進行内生性品類拓展具備可行性。自 15 年我國将軍民融合戰略提 升到國家戰略的地位後，參與軍品生産的民營企業數量有所增加，但由于軍品生産需要較為嚴格的資質審查，目前 參與企業仍較少，較難通過外延并購實現橫向品類拓展。目前鍛造企業多選擇内生性品類拓展，通過募集資金進行 生産線建設和工藝研發。 大型鍛造設備具備一定通用性，通過小幅改造可實現多種鍛造技術，根據三角防務招股說明書，核心設備 4 萬噸模 鍛液壓機能夠滿足等溫鍛造、熱模鍛鍛造、普通鍛造等各種鍛造工藝對設備的參數要求，可滿足先進飛機、航空發 動機及燃氣輪機中的大型模鍛件生産。鍛造工藝是基于設備和材料而開發的，因而同樣具備一定可遷移性，據三角 防務定向發行募資說明書及回複函，募投項目中計劃生産的中小鍛件産品、鍛造葉片與現有大型鍛件産品技術與工 藝類似，目前的技術與工藝可以适用于新産品生産。

航空鍛件從設計到定型與主機廠深度綁定，鍛造企業借助客戶資源實現市場開拓。航空産品定制化程度高，從預研 到定型生産周期較長，鍛造企業作為關鍵部件供應商需要從機型預研階段便切入供應鍊，與主機廠建立密切聯系， 并且更好地了解主機廠的需求，橫向進行品類拓展具備客戶基礎。

2、主機外溢需求 提升價值量動力，鍛造企業向機加延伸

機械加工工藝種類多，不同零件和材料需要特定加工工藝，核心為數控加工能力與特種工藝處理。機加工位于鍛造 下遊，一般指對于金屬材料的精密加工，根據加工形狀和設備不同可分為車削、銑削、刨削、镗削、磨削、齒輪加 工等多種工藝。由于航空零部件結構與形狀較為複雜，各零部件間配合關系複雜，且加工材料多為钛合金、鋁合金、 高溫合金等難加工金屬材料，因此在航空零部件制造中數控加工技術得到普遍應用，且基于數控加工技術，需要發 展相應成熟的加工工藝與技術，如高精度盲孔加工技術等。此外機加工還需發展特種工藝處理技術，包括無損檢測、 熱處理、表面處理等。 據《钛合金加工工藝技術研究》，钛合金機械加工需要選擇鎢钴類硬質合金刀具，采用較小前角和較大後角，以增大 切屑與前刀面的接觸長度，并減少工件與後刀面摩擦；刀尖采用圓弧過渡刃并保持鋒利，保持低速切削防止燒刃和 刀具磨損過快，需加入冷卻液使刀具充分冷卻。據《淺談高溫合金的切削加工》，不同類型高溫合金需要選用不同類 型的硬質合金刀具以及刀具前後角、切削液、乳化液等。

機加工企業多為來料加工，高良率和高效率生産是行業關鍵。根據愛樂達招股說明書，機加工企業主要成本為刀具 損耗、人工成本以及設備折舊，多為來料加工模式，以收取加工費為主，下遊對接主機廠；主機廠定價時綜合考慮 産品原材料價值、加工難度、加工風險、加工精度要求等指标，結合行業平均工時價格決定價格區間。由于航空零 部件要求産品質量具有高可靠性、高安全性以及高穩定性，高良品率和高效率生産是航空零部件精密加工企業的盈 利關鍵，航空零部件原材料價格昂貴，一個不合格産品造成的損失往往需要加工數個合格産品才能彌補。

小核心大協作要求下，主機廠零部件加工及裝配需求外溢。過去結構件、零部件生産主要由主機廠系統内部工程負 責，随着行業規模擴大，主戰裝備進入批産放量以及國家軍民融合戰略的逐步推進，航空工業集團以及航空發動機 集團均提出将聚焦核心總裝業務，非核心業務交由外部專業配套企業負責。以波音 787 飛機為例，在其 400 多萬個 零部件中, 波音隻負責尾翼生産和總裝大約 10%的工作量, 其餘由全球 40 多家主要合作夥伴完成；縮短了 33%的市 場進入時間，節省了 50%的研發費用。 根據航空工業西飛公衆号，公司進一步加大了一般加工能力零組件社會化配套力度，針對各型号研制批産任務及各 專業廠産能平衡需求，通過編制飛機零組件超能力外擴實施大綱，統籌布局指導外擴項目執行，将産能适度釋放工 作前移；持續推進全流程外包工序擴容，在“零件加工 熱表處理”的基礎上，将下料工序擴展至外包内容，緩解了 物流管控中心薄闆下料瓶頸，供應商實現原材料下料與産品制造的無縫連接。

鍛造企業拓展機加與部件裝配業務，可提升産品附加值及行業地位。主機廠基于供應鍊管理和節約外協成本的要求， 傾向于選擇現有配套單位發展部組件裝配業務。由于在生産過程中鍛件需要先交由主機廠進行質量檢驗，鍛造企業 與主機廠關系密切，具備承接主機廠機加工業務外溢需求的能力。拓展部組件加工及裝配業務對于鍛造企業來說， 一方面可提高産品附加值，提升盈利能力，另外一方面也可以提高行業地位，提升對上遊的議價能力。

我們以中航重機為例進行測算，假設中航重機航空鍛造業務毛利率、成本結構與公告披露的鍛造闆塊整體一緻；參 考愛樂達及航亞科技相關業務數據，假設鍛件毛坯經過精加工後價值量提升 1 倍，精加工環節加工費占鍛件毛坯價 值的 50%。測算可得鍛造企業業務延伸後，随着交付精加工産品比例上升，收入與盈利能力将得到顯著提升。

3、海外借鑒：業務橫縱拓展，鑄就 PCC 全産業鍊龍頭地位

PCC 集團業務覆蓋航空鍛鑄造及金屬材料、結構件全産業鍊，下遊覆蓋軍用及民用市場。PCC 起家于航空發動機鑄造 業務，在 1967 年與 GE 簽訂 TF39 發動機部件合同，并與商普拉特·惠特尼簽署了将大型結構鑄件納入 JT9D 商用發 動機的協議，成為航空航天業的重要參與者。在經曆過 90 年代業務多元化發展，以及新世紀重新聚焦航空業務進行 兼并購後，PCC 目前有四大業務平台，其業務全面覆蓋航空鍛鑄造及金屬材料、結構件。

橫縱并購帶來産品結構優化和業務規模增長，業務拓展創造顯著收益。PCC 公司發展可分為專注鑄造業務→鑄造業務 多元化→重新聚焦航空領域三個階段，進入新世紀以來 PCC 聚焦航空領域，積極進行橫縱并購，拓展業務覆蓋範圍。 1999 年完成對航空鍛件制造商懷曼-戈登公司的收購，并基于懷曼-戈登公司的鍛造業務通過并購進行鍛造業務橫向 品類擴張。PCC 同樣陸續收購産業鍊上下遊企業，向上遊原材料及下遊精密加工以及部件裝配延伸，通過并購帶動營 收規模增長以及盈利能力提升。

PCC 的發展對于處于産業鍊中遊環節的航空鍛造企業具有如下啟示：1）專精型企業需專注技術研發與卡位優勢：專 精型企業往往在某一細分領域市占率較高，通過技術叠代、工藝優化等方式，在核心産品市場實現配套能力與成本 優勢，與客戶形成深度綁定關系；2）平台貨架型企業需關注規模效應釋放與業務拓展：平台貨架型企業規模體量領 先，可通過規模效應釋放獲取總成本優勢，且建立在規模基礎上的業務拓展具備經濟性，增長具有可複制性與可持 續性；3）行業高景氣下，高資本支出帶來的産能擴充以及并購帶來的業務拓展是 PCC 戰略成功的關鍵：根據麥肯錫 研究，PCC 在 05-15 年的四次重大收并購及業務擴張是幫助其實現穩定增長的關鍵，基于行業高景氣下的業務拓展和 延伸具備合理性。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。「鍊接」