前沿

透平叶片是透平机械（如汽轮机、燃气轮机、水轮机等）中用以引导流体按一定方向流动，并推动转子旋转的重要部件。装在壳体上的叶片称静叶片或导叶，装在转子上的叶片称为动叶片。透平机械中最具技术含量和产业价值的航空发动机被誉为是“现代工业的皇冠”，其相关的叶片制造被誉为是“皇冠上的明珠”。

实际中，由于应用条件和生产工艺类似，航空叶片也多用于大型燃气轮机。但相比燃气轮机，航空叶片在耐高温高压、寿命可靠性、产品一致性等方面要求更高。对于航空叶片，随着中国航空产业的进步，国内叶片生产商在国际市场中的参与度不断提升，逐步迈进航空叶片制造的万亿规模市场的大门。

一、涡轮叶片是涡扇发动机的关键零件

1.1涡扇发动机是最核心的航空发动机

航空发动机是一种十分复杂的热力机械，是航空工业的核心。航空发动机结构十分复杂，一台现代发动机拥有上万各零部件，需要在高温、高压、高转速和交变负荷的极端恶劣条件下长时间可靠工作。全球能够自主研制航空发动机的国家只有美国、英国、法国、俄罗斯和中国。航空发动机是一国科技水平、工业水平和综合国力的重要标志。

从首次动力飞行至今，航空发动机的发展已有百年历史。年12月17日，美国莱特兄弟实现了人类历史上首次有动力飞机的飞行，航空发动机登上历史舞台。在随后的一百多年中，其发展成为对世界政治、经济、军事和技术乃至人们的生活方式都有重要影响的行业。航空发动机的历史大致可分为两个时期：

第一个时期（从首次动力飞行至第二次世界大战结束）：在这个时期，活塞式发动机占据主导地位达40年左右。经过两次世界大战的推动，发动机的功率从不到10kW增加到约kW，同时让飞机的飞行速度从16km/h提高到近km/h。在第二次世界大战后，活塞式发动机逐步退出主要航空领域。第二个时期（从第二次世界大战结束至今）：60多年来，更大推力的燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机，航空发动机进入喷气时代。陆续出现了直接产生推力的涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机，以及通过传动轴输出功率的涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。新型发动机使得现代战机能突破声障和热障，最高速达到3倍声速。

涡扇发动机广泛应用于战斗机、运输机、客机、无人机，是最核心的航空发动机。历经一百多年发展，航空发动机主要分为涡扇发动机、涡喷发动机、涡轴发动机、涡浆发动机四类，其中涡扇发动机广泛应用于战斗机、运输机、客机、无人机，占比在95%以上，是目前最为核心的航空发动机。

中国涡扇发动机处于发展期，未来需求量较大。中国的航空发动机历经“引进—仿制—自主研发”，目前已全面进入涡扇阶段。中国的涡扇发动机目前处于发展期，WS-10历经多年发展，已较为稳定，是战斗机自主可控的动力源；WS-15、WS-20仍处于研发中，列装后有望显著改善现有飞机的性能。根据空军“到年初步建成现代化战略空军”的战略目标，我们认为，空军未来各型飞机需求量较大，从而带动涡扇发动机的需求增长。

1.2涡扇发动机叶片制造难度大，直接影响发动机性能

叶片是涡扇发动机的核心部件，占据发动机制造30%以上的工作量。涡扇发动机大量应用钛合金、高温合金等高强度金属材料，极大地提高了发动机的综合性能；其中，涡扇发动机的各类叶片（包括风扇叶片、压气机叶片、涡轮叶片）所处恶劣，由高强度金属材料加工而成，且结构日趋复杂，制造难度较大，是涡扇发动机制造的瓶颈。各类叶片的制造占据整个发动机制造30%以上的工作量。

风扇/压气机叶片属于冷端部件，多使用钛合金材料，复合材料用量在不断加大。

从涡扇发动机的结构上来看，风扇叶片、压气机叶片虽然功能不同，但均位于燃烧室的前端，工作环境温度较低，属于冷端部件。风扇叶片、压气机低压级叶片已逐步从钛合金空心叶片向复合材料叶片转变，其中民用大涵道比涡扇发动机已大量使用树脂基复合材料叶片；压气机高压级叶片直径远小于风扇叶片和压气机低压级叶片，更靠近燃烧室，主要使用钛合金或高温合金实心叶片，利用精密锻造和精密加工的方式制造。

涡轮叶片属于热端部件，使用高温合金等材料，通过精密铸造加工而成，难度非常大。对于涡扇发动机，涡轮进口温度每提高摄氏度，发动机的推重比能提高10%，涡轮叶片位于燃烧室之后，完成由燃气化学能到转子机械能的转化，属于热端部件，直接关系涡扇发动机的性能。涡轮叶片的高温耐性要求很高，在高温的条件下，也要有足够的韧性和抗疲劳的性能，故涡轮叶片制造材料为高温合金，并普遍采用精密铸造方式进行加工。

1.3涡轮叶片在叶片中价值占比超过60%

涡轮叶片是涡扇发动机中制造难度和制造成本最高的叶片。相较于风扇叶片和压气机叶片，涡轮叶片的特点主要表现在原材料要求高、制造工艺难度大、成本高。

原材料：相较于风扇叶片和压气机叶片所用的钛合金材料或者复合材料，涡轮叶片所用的高温合金材料冶炼难度更高，所需的部分金属资源（例如铼矿）储存量更少，且大量资源被欧美国家所掌控。制造工艺：高温合金使用精密铸造进行加工，在关键设备定向炉中进行定向凝固是加工的关键，使用定向凝固的方式可大幅度地提高定向叶片的性能。历经多年发展，叶片制造工艺从等轴晶到定向柱晶和定向单晶，不仅在晶粒结构控制上取得了很大进展，铸造性能也有了较大提高，已经能够生产薄壁和具有复杂冷却结构的涡轮叶片。在经过精密铸造后，还需对叶片进行数控加工和表面处理。成本：涡轮叶片前期投入较大，中国航发在贵安新区的高温合金涡轮叶片生产基地项目计划总投资26.2亿元，年产量70万片；在制造环节，提高良品率的难度较大，生产叶片的成本较高。

叶片占发动机价值的35%，涡轮叶片在发动机叶片中的价值占比超过60%。以在单通道客机上用量较大的CFM56系列发动机为例，叶片包含“风扇叶片—三级低压压气机叶片—九级高压压气机叶片—高压涡轮叶片—四级低压涡轮叶片”，在发动机中的价值占比在35%左右。风扇叶片由于叶片半径较大，单价虽高，但用量少；高压压气机叶片采用精锻制造，成本相对较低，在百元至千元级，低压压气机叶片半径较大，且为空心叶片，成本在万元级；涡轮叶片单价高（高压涡轮叶片价格在10万元/片以上），用量大，在叶片组中的价值占比在60%以上。

二、万亿叶片市场：锻造叶片产业向中国转移，铸造叶片发展提速

2.1涡扇发动机叶片市场稳增长，具有较高的进入壁垒

预计全球军用发动机市场年将达到亿美元，10年复合增长率为4.47%。根据GlobalData数据，全球年军用发动机市场规模为亿美元，预计到年将达到亿美元，10年复合增长率为4.47%，总市场空间亿美元。

涡扇发动机价值占比超过70%，北美地区是最大市场。根据GlobalData数据，按航空发动机类型分，战斗机发动机占市场总值的60.3%，运输机发动机中涡扇发动机价值占比超过50%，预计涡扇发动机价值占比将占全球军用航空发动机市场的70%以上。按地区分，北美市场是第一大市场，占比为37.1%，亚太、欧洲分为为24.1%、21.6%。

-年全球客机交付量将超过架，中国市场交付量将超架。全球客流增长将刺激客机交付量上升，根据空客公司、波音公司、中国商飞的预测，未来二十年，全球民航干线客机交付量将达到架，其中窄体客机架，宽体客机架；中国市场民航干线客机交付量将达到架，其中窄体客机架，宽体客机架。

民航客机飞行寿命较长，航空发动机需要进行多次更换。按照现在通行标准，民航客机飞行寿命在小时以上，航空发动机的寿命在-小时，在客机的飞行寿命周期内需要对发动机进行大修和更换。

预计-年全球涡扇发动机叶片市场规模为亿美元，涡轮叶片市场规模为亿美元。我们按照军民品对全球涡扇发动机叶片市场规模进行预测，核心假设如下：

（1）叶片价值占比：战斗机发动机为小涵道比涡扇发动机，叶片占比低于大涵道比发动机，假设占比为30%。

（2）不同叶片在叶片中价值占比：战斗机发动机的风扇叶片、压气机叶片半径小于运输机、客机所用的大涵道比发动机，假设占比相对较低，假设钛合金/复材叶片、精锻叶片、精铸叶片在叶片中的价值占比分别为18%、12%、70%；运输机、客机所用的大涵道比涡扇发动机的钛合金/复材叶片、精锻叶片、精铸叶片在叶片中的价值占比采用CFM56系列发动机的数据，分别为26%、11%、63%。

（3）客机交付量：交付总量取空客公司与波音公司预测交付量的平均值，根据空客公司预测，前十年交付量占46%，按此推测19-28年的客机交付量。货机和支线飞机由于交付数量远少于干线客机且部分支线飞机采用涡浆发动机，整体对测算的边际效应较小，不做考虑。

（4）客机发动机数量：由于波音与空客A交付量极少，假设所有客机均为双发飞机。

（5）发动机价格：民用航空发动机实际交易价格低于航空发动机生产商的目录价格，且出现不同程度的折价，本次测算按照目录价格的70%进行计算。

从企业经营角度来看，国际市场涡扇发动机叶片供应商主要有两种模式。一种是从属于航空发动机公司的专业化车间或工厂；另一种是独立于发动机公司提供配套产品的专业化生产企业。

涡扇发动机叶片市场进入壁垒较高，产品成熟后客户稳定性较强。在国内市场，涡扇发动机叶片主要是军用需求；在国际市场，涡扇发动机叶片主要是民用需求；国内外市场的进入壁垒均较高，但一旦进入发动机厂商的供应商体系后，客户的稳定性非常强。

国内市场：军用需求为主，客户主要是中国航发集团。军用叶片对性能及可靠性要求较高，供应商需要有较深的技术积累，具有技术壁垒；进入军品供应商序列需要通过军工资质认证，认证周期较长，具有资质壁垒。在叶片实现列装后，供应商在装备的寿命周期内将会获得持续性订单，客户稳定性较强。国际市场：民用需求为主，客户主要是GE、赛峰、罗罗、普惠等国际航空发动机巨头，叶片采购量较大，竞争相对激烈；相对于军用需求，对叶片的成本有更高要求。供应商一般需取得航空发动机制造商的特殊工艺认证资格，或者取得“全球第三方特殊工艺认证机构”颁发的认证证书，进入壁垒高。在进入主要发动机厂商的供应商体系后，航空发动机厂商倾向于签订长期合作合同，客户稳定性较强。

2.2风扇/压气机叶片市场出现分化，锻造叶片产业正向中国转移

随着中国航空产业的进步，国内叶片生产商在国际市场中的参与度不断提升，风扇/压气机叶片市场出现分化：

空心叶片、复材叶片市场由欧美企业主导，国际航空发动机巨头拥有直属工厂。涡扇发动机风扇叶片、压气机低压级叶片所用的空心叶片、复合材料叶片对材料及制造工艺的要求较高，国内起步相对较晚，目前国际市场仍以欧美企业为主导。GE、赛峰、罗罗、普惠等国际航空发动机巨头均拥有直属工厂，或与合作公司成立合资工厂，如Albany/Safran合资工厂、CFAN公司。

中国公司锻造技术进步显著，锻造叶片产业正向中国转移。美国、德国、英国的锻造技术较强，在加工设备等方面也拥有优势，但随着中国锻造技术的不断提升，国产锻造叶片具备全球竞争力。从成本角度考虑，国际航空发动机巨头加大了对中国锻造叶片的采购力度，航发动力、航亚科技、无锡透平等公司先后获得锻造叶片大单，锻造叶片产业正向中国转移。

2.3精铸叶片（涡轮叶片）长期被欧美垄断，国内企业进步显著

涡轮叶片生产难度较大，长期被欧美企业垄断。除了冷端部件外，在高性能喷气发动机的气道中，涡轮入口温度超过℃，同时叶片需要承受发动机起动、停车循环的高温燃气冲刷、温度交变、高转速下的离心力等，这就要求合金材料在高温下具有一定蠕变强度、热机械疲劳强度、抗硫化介质腐蚀等。由于工作环境恶劣，对材料、工艺要求极高，涡轮叶片通常由高温合金材料精铸而成。高性能、长寿命的涡轮精铸叶片均由欧美企业提供，GE、赛峰、罗罗、普惠等国际航空发动机巨头均有直属涡轮叶片工厂，PCC公司是最大的独立涡轮叶片供应商。俄罗斯的涡轮叶片可满足性能需求，但在使用寿命和经济性上远不如欧美产品。

国内企业进步显著，航发精铸、应流股份等多家公司涡轮叶片实现突破，发展空间较大。经过多年发展，国内涡轮叶片技术进步显著，其中，航发精铸实现涡轮叶片的稳定供应，叶片性能和寿命不断提升，是国内最主要的涡轮叶片供应商；应流股份、江苏永瀚、万泽股份实现技术突破，成功进入中国航发的供应商序列。目前国内军品列装加速，民航需求较大，涡轮叶片具有较大发展空间。

三、国内航空产业链加速突破

在航空零部件领域，国内厂商的产业链环节有所不同。在涡扇发动机中，其结构主要分为进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷等。我国航亚科技、无锡透平叶片等主要生产压气机叶片、风扇叶片、涡轮盘、压气机叶盘、机匣等，使用的材料以密度较小、强度较大的钛合金等。鹰普精密的产品以结构件为主，其结构相对复杂、制造精度较高。应流股份与江苏永瀚的产品集中于高温合金的涡轮叶片，以镍、钴等耐高温、重量较高的材料为主；该领域的国际厂商主要是美国精密铸造公司（PCC），垄断了50%以上市场份额。

目前国内厂商已经逐步实现突破，互相印证。航空发动机叶片具有技术难度大、认证周期长等特点，决定了其初始投入资本较高，而在产品批量化生产之前产生的现金流较低。目前，随着国内企业技术逐步突破，部分产品已经通过下游客户的认证，进入放量阶段。以应流股份为例，公司将进行非公开增发，本次高温合金叶片精密铸造项目建成后将形成年产20万件产能，主要应用于航空发动机和燃气轮机领域，产品包括等轴晶叶片、定向单晶叶片、钛铝叶片等等。另外，根据公司

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