作者 |孙宇编辑 |叶林奇
来自航空业和大型飞机行业的好消息。近日，民航局将为我国商用飞机有限责任公司生产的C919客机颁发适航证；之后，首架客机将在年底前交付给东航。操作。
大型民用客机是重要的高端制造领域和高附加值产业。这也是继高铁、地铁、LNG船等高端船舶之后，中国又一次攀登的制造业高峰。未来几年，民用客机的市场空间相对广阔。预计2020-2040年，全球新客机交付量将超过4.1万架，市值6.16万亿美元；其中我国 9084 家，市值为 6. 1.39 万亿美元。
目前，全球最大的民用客机制造商主要是欧洲的空中客车公司和美国的波音公司。该领域的行业壁垒相对较高。除了技术和产业链，另一个重要环节是适航证（类似“营业执照”）的取得，目前世界上主要的适航证主要有美国FAA适航证、欧盟适航证三大类。 EASA适航证和我国CAAC适航证，其中前两者在国际上比较常用。因此，首先取得国内CAAC适航证是第一步，也是一个好的开始。
▲运20大型运输机
我国此前研制过运20大型运输机，主要是为了解决大飞机的“是非”问题；而C919大型民用客机则要更进一步，重点解决“高低”经济问题。随着经济等事业的发展，我国对大飞机的需求日益增加；因此，早在2006年初，大飞机的发展就被写入了《国家中长期科技发展规划纲要》和《十一五发展规划纲要》； 2007年 2009年2月，大飞机研制重大科技项目正式立项；同年3月，我国宣布启动大飞机项目，重点是西安和上海。
运20等运输机以性能为主，民用更注重经济。西安中航西飞的运20从设计、技术、制造等方面解决了我国大飞机的“是非”问题，主要达到性能要求；而上海商飞的C919则专注于解决产业链层面的大问题。飞机经济效益“高低”问题，开拓国内外航空市场。
从上图可以看出，受益于运20的基础，国内C919产业链基本有相关企业/产品，主要得益于产业链的整合，经济和发展的提升市场竞争力。
来自特定产品线
目前我国民用客机主要有ARJ21、C919和CR929三个系列。
ARJ21是支线客机，载客90人，有定位区；
C919载客量190人，定位为单通道主干线客机，是空客A320和波音737系列的标杆；
CR929（与俄罗斯联合研制）载客440人，定位为双通道长途干线客机。主要执飞国际航线，对标空客A350和波音787系列。
从需求、适用性和运营数量来看，C1919客机是主要机型，占实际数量的70%左右，也是国内大型民机发展的重点。
根据中国商飞公司的预测，如果未来20年我国GDP年均增长率为4.3%，则国内客运周转量年均增长率约为5.7%，而机队以年均5.2%的速度增长，到2040年，我国客机机队规模将达到9957架，全球份额提升至22%。
未来20年，我国航空市场将接收9084架客机
50座以上的涡扇支线飞机953架占比11%（ARJ21系列）；
120座及以上的单通道喷气客机（即C919系列）6295架，占比69%；
250座及以上的双通道喷气客机（即CR929系列）1836架，占比20%。
以2020年目录价格计算，未来20年我国新机交付市场总值约为1.4万亿美元，折合9.3万亿元（汇率以长期6.675计算）。
如前所述，大型民航客机更注重经济效益，其“国产化率低”已是常态。
为了“独立”，人们往往更热衷于“本地化率”这个概念。最初，C919的国产化率在10%左右，现在已经提高到60%左右。这个指标看似不高，但与空客和波音相比，其实是一个比较高的水平。作为一个复杂的、市场化的土木系统工程项目，国产化率越高越好。适量使用进口件的好处是：
01从欧美品牌企业采购一定比例的零部件，有利于建立对C919质量的信任，有利于获得欧美两大适航证；
02有利于品牌推广，提升C919在海外市场的认知度和推广；
03 有些组件并非不可能生产世界民用飞机制造商排名，而是经济实惠。
因此，虽然C919的国产化率看似“不高”，但实际上是提高经济效益和市场竞争力的国际通行做法。与空客、波音一样，我国以自主技术研发为基础，采用“主制造商+供应商”的生产模式。国内制造商COMAC和AVIC通用飞机是完整的飞机集成商，XAC，SAC，成飞，鸿飞，劳斯莱斯发动机和海内外的艾康铝业为其提供配套产品。
从各个主要环节来看
设计研发：通过前期运20系列飞机的研制，我国飞机设计研发整体水平已走在世界前列，数字化设计得到广泛采用。航电雷达系统已部分达到或超过美国水平。 JF22高超音速风洞（35倍音速）处于领先水平。
先进制造：主要在材料领域还比较落后，特钢和钛合金水平尚可，铝锂合金、碳纤维复合材料等仍需依靠进口改善加工等级;提高了零部件和车身的技术水平。大进步，3D打印技术得到广泛应用（弯道超车）；装配一体化水平也已经比较高。和美国一样，我国也实现了脉动生产线的应用。
运维：之前商用飞机的运维体系和模式比较空白，后续需要重点探索和总结。
归根结底，与耐克运动鞋和iPhone类似，虽然没有实现100%的国产化，但中国商飞也控制了该项目。除了发动机制造、铝锂合金、碳纤维等短板外世界民用飞机制造商排名，在设计开发、关键零部件制造、整机组装等前端高利润环节基本不存在困难，主要是进一步优化和提高经济性；跟进 重点开拓国际国内市场，建立完善的售后服务。
除了“国产化率”，提高大飞机经济性的重点是减重。在保证性能的前提下，提高发动机推重比，减轻飞机机身重量。减重主要是在材料方面，总体趋势是轻量化、高强度、高模量、耐高温、低成本。减轻重量的经济价值是可以量化的。根据中国商飞增材制造技术应用研究中心马利民的报告《大型民用飞机增材制造技术应用实践与思考》，如果按ARJ21估算，每个减重结构的重量为1公斤。 ，可带来约20万元的经济效益。
减肥是一个简单的物理问题。在满足性能的基础上，尽量使用低密度铝合金甚至铝锂合金、碳纤维基复合材料、钛合金等，难点在于低密度轻质铝合金。材料与性能的平衡，即如何使合金材料和复合材料满足强度、模量、耐高温和成本等所需性能；同时，合金材料和复合材料的技术水平也是一大难点。
根据C919，铝合金的重量为56.2%，铝锂合金为8.8%，复合材料为11.5%，使用钛合金。 9.3%，超高强度钢6.9%，其他材料7.3%。凭借晚的优势，先进材料的使用比例高于空客A320和波音737系列。
01铝合金
为取得适航证，C919原型机铝合金采用进口材料；但自二机以来，国产铝材用量逐渐增加，今年国产化率有望达到100%。材料没有大问题。制造C919的国产铝材主要由中国铝业集团有限公司提供，同时西南铝业和南山铝业的部分产品也被列入C919飞机合格产品目录。
02铝锂合金
锂是密度最小的金属。使用铝锂合金可使飞机铝合金零件质量降低14%~30%，每架飞机年飞行成本降低2.2%。中国与美国和俄罗斯在铝锂合金的基础研究和产业化生产应用方面还存在一定差距。目前，只有西南铝业可以生产少量的铝锂合金，年产量不足100吨，不能满足国内大飞机的需求。 .
目前，国外拥有完整铝锂合金生产体系的国家主要有美国、俄罗斯、英国、法国和意大利。铝锂合金总产能约20万吨/年。美国的产能约占全球的50%。其中，Arconic Aluminium是全球最大的铝锂合金制造商，产能约为5.5万吨/年。其主要客户包括波音、空客、洛克希德马丁、湾流宇航、中国商飞等众多飞机制造商。俄罗斯铝锂合金的研发、生产和应用始于前苏联。是仅次于美国的全球第二大研发、生产和应用大国，产能约占全球的25%。 C919采用Arconic Aluminium生产的第三代铝锂合金。采用机身蒙皮、长桁架、地梁、滑轨、界梁、底板支撑结构等部件，占整机重量的30%。 8.8%。
03钛合金
钛的密度比钢低 40%，但强度相同。同时，钛具有良好的耐热性、耐腐蚀性、弹性和成型性，因此在钛价格大幅下降后，广泛用于航空和潜水器制造。行业。飞机越先进，使用的钛就越多。根据《航空用钛合金研究进展》，美国一架先进飞机的钛含量为41%，其发动机的钛含量为39%。同时，钛和碳纤维复合材料的电极电位相近，钛合金已成为复合材料的主要连接材料。
C919钛合金用量9.3%，使用水平明显高于空客A3204.5%和波音737 4%。 C919采用国内宝泰集团、宝钢股份和西部超市道都现有材料。同时，借助3D激光打印技术，我国钛合金加工技术也已经比较成熟。
04 超高强度钢
它是一种高强度、高韧性的合金钢，主要用于制造承受高应力的重要部件。 C919大飞机项目材料/标准件合格产品目录主要包括9种钢种，宝钢特钢和抚顺特钢是主要供应商。其中，起落架主要材料“超高强度”300MPa钢约占整机总重量的4.5%，约占总重量的65%整机特殊合金钢。 （性能上，美国和俄罗斯达到了1100兆帕的水平，我国达到了2200兆帕的水平。）
05 复合材料
一般指由两种或两种以上异质、异形、异质材料组成的具有特殊功能和结构的新型材料；主要是碳纤维材料，飞机结构材料主要采用环氧树脂基碳纤维（CFRP）；在重量轻的同时，它比普通铝合金具有更好的耐腐蚀性、抗疲劳性、高温稳定性、成型性和经济性。除了飞机蒙皮等；大飞机主要承重结构件采用复合材料已成为趋势，可显着降低结构设计成本和制造成本（零件和紧固件更少，波音787因此减少1500块铝合金板和4万块） -50,000 个连接器），将飞机重量减轻 20-40%，显着降低维护成本；同时，复合材料在航空发动机中的应用也在不断增加；它还可以加压和降噪以改进客机。舒适。
C919中复合材料的用量约为11.5%，主要是碳纤维。目前，国内已初步建立起“设计-制造-装配-维修”一体化理念和配套技术体系。大飞机所需的T800材料已完成小试生产，正在安装验证中，但在产品质量和稳定性方面与国外仍有差距。同时，C919的发展也对自动化技术提出了要求。目前，预浸料自动铺带机、自动铺线机等先进设备仍以进口为主。同时，热隔膜成型设备、超声波切割机、大型水切割设备、大型C-scans等也用于工业。但总的来说，我国自动化制造工艺在航空业的应用不到5%，与发达国家还有很大差距。
除了材料，在制造方面，由于C919大型客机机身庞大，涉及数以百万计的零部件，除了具体零部件制造的技术水平，其装配工程也占据重要地位。大型飞机的整体制造。
06 零件制造
飞机零部件制造是实现航材向关键子系统和整机制造转变的重要环节。具有产品种类多、工艺路线复杂、产品精度高等特点。飞机薄壁零件的结构刚度较差。在预成型或机加工后，当它们从夹具中取出时，它们会在残余应力的作用下发生变形。因此，需要对空白材料进行特殊处理。例如，片材通常是预拉伸的。扩展处理。
▲3D打印机
一般来说，零件的制造首先需要零件的材料；其次，进行相应的物理和化学处理，防止出现上述变形等问题；三是结构制造，高精度结构制造一直是我国制造业的短板，但近年来随着制造业数字化的兴起，我国借助技术已经部分实现弯道超车3D打印等，并显着提高了生产效率。
06 装配工程
大飞机的装备涉及到几百万个零部件，是一个系统化的管理工程。在飞机制造过程中，装配过程耗时最长。据统计，装配工作量约占飞机制造总劳动力的50%左右，装配成本占飞机总成本的40%以上，装配工作周期也占整个飞机生产的比重。周期的 50-75%。
▲数字化装配过程仿真技术场景
飞机的总装一般包括部分总装和总装，即先按结构件或功能件组装各子系统，再完成各子系统的总装。装配技术是飞机生产的主要核心。 C919装配技术着眼于未来的批量生产模式，旨在实现飞机的自动化装配生产线。先后开展了数字化工艺设计与仿真技术、自动装配技术和自动定位技术。 ，解决了C919生产过程中装配质量稳定、装配效率提高的问题。
对于装配工程，首先是在技术层面提高自动化水平；二是利用仿真技术的虚拟场景，大大降低了必须人工操作的环节的组装难度；三是采用脉动生产线等新模式，提高路径上的效率。
在介绍了行业的具体情况后，我们可以发现，大飞机行业和新能源汽车有很多相似之处。与芯片不同，它不涉及太高精尖的技术，注重低成本的市场竞争力，这也是国产大飞机潜在的产业和市场优势。
借助产业产能、产业链和国内市场，我们可以获得相对于空客和波音的价格和成本优势；进而形成反身效应，借助价格和成本优势进一步占领更多市场。因此，如果C919大飞机能够在前期航空产业积累的基础上实现产业级发展，或将成为制造业升级和新能源汽车产业等经济高质量发展的起点。
C919飞机的研制，不是研制飞机、研制模型那么简单，而是标志着中国航空工业和大飞机事业的腾飞。尽管C919还没有完全国产化，但市场普遍认为，它将像高铁一样，从车身、集成系统、机载系统到发动机，逐步实现国产化换代。届时，中国将真正摘下这颗“工业皇冠上的明珠”。
作者简介
关于作者
Frank Sun Sun Yu 是亿象资本的研究员。
研究生学历，投资学硕士，经济师。十余年在商业银行和国有银行省级分行工作，从事风险控制和财务分析工作；之后，他先后在私募基金公司工作，开发交易系统和投资交易。分管管理的风控工作业绩在全国系统中名列前茅；他的研究论文获得了全国金融体系三等奖。
参考：
1.华西证券《国产大飞机系列报告第1期：大飞机机身结构及制造工艺分析》、《国产大飞机系列报告第2期：大飞机应用分析材料”；
2.浙商证券《国产大飞机：大国重器，自主可控打开千亿市场》；
3.中航证券《国产大型飞机系列报告之一：大型飞机机身结构与制造工艺分析》；
4.中国商飞官网。
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