20200701-招商证券-军工-军用碳纤维行业报告_机型迭代推动渗透率提升,航空航天市场空间广阔_42页_3mb

军用碳纤维行业报告总结

核心内容概述

本报告分析了碳纤维复合材料在航空航天领域的应用前景及市场发展趋势，指出碳纤维材料具有轻质高强、比强度和比刚度优异等特性，是航空结构件的重要替代材料。同时，报告探讨了碳纤维产业链的各个环节及制造工艺，并对我国碳纤维行业的发展现状、市场格局、成本结构及未来增长潜力进行了评估。此外，还分析了碳纤维在民机、无人机及轨道交通等非航空领域的潜在应用前景。

主要观点

1. 碳纤维复合材料的性能优势

• 碳纤维复合材料具有比强度和比刚度远高于传统金属材料（如铝、钢）。
• 替代传统材料可显著减重，战斗机或干线飞机每减少1kg自重，经济效益提升约450美元。
• 2019年全球碳纤维总需求为10.37万吨，航空航天占比约22.66%，金额占比达49.13%，显示其在航空航天领域的重要地位。

2. 航空航天碳纤维应用趋势

• 航空航天领域碳纤维渗透率逐步提升，当前美国主力舰载机复材占比约30%，我国尚处于追赶阶段。
• 我国2019年航空航天碳纤维用量仅占全球的4.68%，金额占比为19.85%，存在较大提升空间。
• 随着新锐机型列装量产，我国航空航天碳纤维复材渗透率将逐步提升，行业增速有望高于军费增长。

3. 产业链及制造工艺

• 碳纤维产业链分为上游（原丝制备）、中游（预浸料制造）、下游（结构件成形）。
• 主要制造工艺包括干喷湿纺、湿法纺丝、连续法制备预浸料、热压罐工艺、膜压成型、纤维缠绕、拉挤成形等。
• 产业链毛利率呈现“上高下低”的特点，但整体呈上升趋势。

4. 成本控制与产业降本方式

• 材料成本占航空复合材料总成本的15%，铺层占25%，装配占45%，固化占10%，紧固件占5%。
• 主要降本方式包括大丝束技术、自动化制造、干喷湿纺工艺、整体成形技术、能源成本控制等。

5. 军转民障碍与潜在民用市场

• 军用碳纤维向民用领域转移存在成本、无损检测与损伤修复、环境兼容等障碍。
• 轨道交通领域是碳纤维材料的潜在应用方向，具有减重与节能的优势，未来有望成为新的增长点。

关键信息

市场数据

• 2019年全球碳纤维总需求：10.37万吨，对应28.70亿美元。
• 航空航天碳纤维用量：2.35万吨，金额达108.5亿美元，占比约49.13%。
• 树脂基碳纤维总用量：15.97万吨，金额达173.9亿美元，其中航空航天占比约62.39%。
• 2019年中国碳纤维总需求：3.78万吨，其中体育器材占比最高（37.00%），航空航天仅占2.91%。
• 中国航空航天碳纤维用量：1100吨，金额150.77亿元，占全球用量的5.95%，金额的19.85%。

中国航空航天发展现状

• 战斗机数量：2018年约3000架，仅为美国的50%左右。
• C919订单：已获得815架意向性订单，未来20年市场需求约8万亿人民币。
• 国产替代空间：C919复合材料占比11.5%，CR929预计达51%，显示国产替代潜力巨大。

未来增长预测

• CAGR预期：若我国完成“建设世界一流军队”目标，碳纤维行业预计CAGR在13%-17%之间。
• 中短期增长：预计CAGR在20%-30%之间，受益于军机迭代和民机发展。
• 无人机市场：预计2024年全球军用无人机市场规模达130亿美元，CAGR为17.26%。

相关公司及财务指标

风险提示

• 产业链订单不及预期
• 价格出现超预期波动
• 新技术替代风险

图表目录

• 图1：部分复合材料拆分
• 图2：先进材料在美国国防关键技术中名列第二
• 图3：木质结构飞机
• 图4：铝钢结构飞机
• 图5：铝锂合金结构为主飞机
• 图6：复合材料为主飞机
• 图7：B-2隐身战略轰炸机应用了大量玻璃纤维复合材料
• 图8：CVD法制备的钨丝芯硼纤维
• 图9：日本东丽公司牌号划分
• 图10：复合材料军机应用部位
• 图11：波音787材料结构示意图
• 图12：2019年不同复合材料金额端占比
• 图13：全球小丝束碳纤维市场格局
• 图14：全球大丝束碳纤维市场格局
• 图15：碳纤维按力学性能分类
• 图16：2019年碳纤维市场用量拆分
• 图17：2019年碳纤维市场金额拆分
• 图18：2019年树脂基复合材料市场用量拆分
• 图19：2019年树脂基复合材料市场金额拆分
• 图20：航空航天碳纤维需求拆分
• 图21：航空器材复合材料占比变化
• 图22：V-22复合材料示意图
• 图23：美国无人机内部结构
• 图24：全球军用无人机市场格局
• 图25：碳纤维先驱体市场份额
• 图26：碳纤维丝生产流程
• 图27：碳纤维丝生产工艺（上游）
• 图28：A股主板上市公司产业链位置
• 图29：连续法制备预浸料工艺
• 图30：热压罐工艺
• 图31：膜压成型工艺
• 图32：纤维缠绕工艺
• 图33：拉挤成形工艺
• 图34：碳纤维产业链应用（下游）
• 图35：产业链毛利率“上高下低”，整体呈现增长趋势
• 图36：产业链应收/营收变化情况
• 图37：2019年中国碳纤维需求格局
• 图38：2019年中国树脂基碳纤维用量拆分
• 图39：2019年中国树脂基碳纤维金额拆分
• 图40：供给端国产、进口碳纤维格局（吨）
• 图41：中美航空装备数量对比（架）
• 图42：中国战斗机结构
• 图43：美国战斗机结构
• 图44：装备费支出（亿）与增速变化
• 图45：我国第四代固定翼飞机J-20
• 图46：我国新型10吨级直升机Z-20
• 图47：2007-2016世界及中国复合材料增长趋势
• 图48：C919订单结构（架）
• 图49：ARJ21复合材料使用位置
• 图50：2008-2017中国外贸无人机订单结构拆分
• 图51：国内军用无人机市场规模预测
• 图52：航空复材材料结构成本拆分
• 图53：吉林化纤48k大丝束碳纤维原丝顺利通过碳化
• 图54：自动化铺带示意图
• 图55：干喷湿纺（右）与湿法纺丝（左）工艺对比
• 图56：美国JSF战斗机（F-22）复合材料结构整体化示意图
• 图57：Do-328J金属结构改复合材料示意图
• 图58：宝马i3
• 图59：SGL汽车用碳纤维生产区
• 图60：CETROVO列车
• 图61：碳纤维复材地铁车厢内部构造

表格目录

• 表1：机体材料发展过程
• 表2：美军历代舰载机材料拆分
• 表3：碳纤维和其他材料性能比较
• 表4：各种飞行器减重的经济效益分析
• 表5：东丽碳纤维牌号及性能
• 表6：西方军机复合材料占比
• 表7：各国民机复材使用量
• 表8：2018年我国运输飞机数量（架）
• 表9：国产民用飞机复合材料占比