轮机

我国航空发动机控制系统垄断性企业,航发控

发布时间:2025/2/16 12:34:26   

(报告出品方/分析师:国盛证券余平)

1.我国航空发动机控制系统唯一标的,具备垄断性产业地位

航发控制是国内主要航空发动机控制系统研制生产企业,具备垄断性产业地位。

公司主要从事:

1、两机(航发及燃气轮机)控制系统产品:

公司在航空发动机控制系统细分领域处于行业领先地位,全方位参与航空发动机控制系统“生产一代、试制一代、预研一代、探索一代”工作,经过多年积累竞争优势显著,与国内各大航空发动机主机单位均保持密切合作。年实现营收(35.40亿元,+19%,占比85.17%),毛利率29.62%,毛利占比89.31%。

2、国际合作业务:

为国外知名航空企业如GE、霍尼韦尔、罗罗、赛峰等提供民用航空精密零部件的转包生产,主要产品包括航空发动机摇臂、飞控系统和燃油系统滑阀偶件、发动机泵壳体组件及其他精密零件的制造。年实现营收(2.38亿元,+10.57%,占比5.73%),毛利率14.23%,毛利占比2.89%。

3、非航产品及其他:

公司以动力控制系统核心技术为依托向其他领域拓展,主要涉及地面战车、弹用动力控制系统、汽车自动变速执行机构等产品。年实现营收(3.78亿元,+16.54%,占比9.1%),毛利率24.22%,毛利占比7.8%。

航发控制是典型的控股型平台公司,主要业务由4大子公司展开:

1、西控科技:我国航空发动机控制系统、飞机液压装置及高技术机电产品研制、试验和生产基地,主要产品包括燃油泵、主燃油调节器、加力燃油调节器、主/加力燃油分配器、喷口调节器等。年实现营收(17.55亿元,+22.45%,占比42.23%),净利润(2.25亿元,+35.57%,占比43.69%)。

2、贵州红林:主要产品为燃油泵、调节器、分配器、控制器等航空发动机控制系统产品,主要应用于航空、船舶、车辆等领域。年公司军品收入占比82.59%,年实现营收(14.24亿元,+20.15%,占比34.27%),净利润(2.07亿元,+43.3%,占比40.13%)。

3、北京航科:我国直升机发动机燃油调节器主要供应商,年军品收入占比84.13%,年实现营收(6.08亿元,+11.02%,占比14.62%),净利润(0.76亿元,+28.51%,占比14.77%)。

4、长春控制:过去收入主要来自二代航发,随着装备更新,未来其主要定位于为飞机和发动机配套各类作动器、阀等,同时也参与部分项目的燃油控制类产品研制。年实现营收(3亿元,+13.43%,占比7.22%),净利润(0.12亿元,+43.43%,占比2.4%)。

公司近年来营收、业绩保持稳定增长,Q1业绩超市场预期。

-年公司营收、归母净利润CAGR分别为8.72%、15.18%。随着下游装备开始放量列装,公司营收端实现稳健增长,年公司实现营收(41.57亿元,+18.25%)。

利润端伴随规模效应的释放提升更为显著,年实现归母净利润(4.88亿元,+30.67%),毛利率(28.24%,-0.8pct),净利率(12.39%,+1.77pct)。

Q1公司实现营收(12.1亿元,+31.33%),归母净利润(2.14亿元,+59.99%),超市场预期,我们预计主要是规模效应显现。

2.航空发动机长坡厚雪大赛道,为何重视航发控制?

2.1控制系统:航空发动机核心部件,被称为“发动机”的心脏

航空发动机控制系统要保证发动机工作稳定、安全可靠,达到各种工作状态控制规律的要求,是航空发动机的核心部件,被称为“发动机的心脏”。

根据《航空发动机控制系统设计技术》,控制系统应在各种大气条件下优化发动机性能和可适用性,精确的控制燃油流量和位置角度,实现由发动机启动、加速、减速、稳态工作和加力程序直到发动机停车。

此外,控制器应提供熄火监测和调整功能,失速和喘振检测及其恢复,自动调整和补偿发动机性能恶化,检测故障和隔离故障,以及自动排除起动悬挂和防止起动过热。

航空发动机控制系统的发展历程大致可分为初始、成长、电子化、综合化4个发展阶段。

发动机控制系统由20世纪50年代简单的液压机械控制,历经电子控制式,再发展到现代的FADEC全权限数字电子控制技术,并向智能/分布式控制方向发展。

随着航空发动机控制系统的不断精进与技术迭代,内部设计的也愈加复杂,可调的部件越来越多,发动机输入和输出参数的数量不断增加,控制变量将从10~12个增至20多个,这也对控制器的计算能力、逻辑功能、控制精度提出了更高的要求。

1、初始阶段:液压机械控制。

早期航空发动机仅有一个燃油流量作为控制变量,控制系统核心部件是液压机械或液压气动式的燃油控制器,主要采用液压机械式开环控制技术,飞行员根据飞行高度和速度,手动操作油门位置,直接驱动燃油计量阀,调节燃油流量。由于系统结构相对简单,机械液压控制系统的精度不高,仅适用于中低空航空发动机。

2、成长阶段:液压机械+电子控制。

随着发动机性能及控制系统功能不断提升,低精度的液压机械式控制已无法适应,迫切需要监视装置来确保发动机时刻处于安全工作状态。电子控制器(EEC)应运而生,用于发动机飞行包线内转速和温度的保护,并时刻监控发动机状态,保证推力控制精确。代表产品如F-PW发动机的数字电子式发动机控制装置、F-GE模拟电子式推力增强器风扇温度控制装置、АЛ-31Ф的综合电子调节器等。

3、电子化:全权限数字电子控制(FADEC系统)。

FADEC作为当今航空发动机控制系统主要研究与应用方向,其使得发动机控制技术、精度、范围达到了新高度。FADEC主要包括发动机电子控制器(EEC)、液压机械装置(HMU)、传感器、作动器、活门等,所有的控制由计算机进行,再通过电液伺服机构输出液压机械装置及各个活门、作动器等。

1)从技术原理层面来看,FADEC系统一般包括转速、压力、温度等多个控制回路,每个控制回路根据相应的输入闭环计算出控制输出以对发动机进行控制。

电子控制器作为核心部件,根据发动机工作过程的转速、温度、压力等参数及外部条件和控制系统内部参数的变化,通过控制律计算,产生控制信号,经过电子控制器输出处理电路,输出给液压机械装置,将电信号转换为液压信号,驱动相应作动器,以改变燃油流量、导叶角度、放气开度等。

飞机油箱来油经过低压泵增压后,进入主燃滑油散热器进行热交换,再回到燃油泵后通过主燃油滤进入高压泵再次进行增压,高压泵出口油则分为两路,一路经自洗油滤和伺服燃油加热器后进入液压机械装置(HMU)的伺服燃油系统,按照EEC指令控制燃油计量系统和作动部件;另一路进入液压机械装置的燃油计量系统,计量后的燃油经过燃油流量传感器和喷嘴油滤后进入喷嘴向燃烧室供油。

2)从实际应用层面来看,20世纪90年代起双通道FADEC系统已经成为航空发动机的标准控制系统,FADEC系统已经成为新研航空发动机的典型特征。

20世纪70年代美国制定了全权限数字电子控制技术研究计划,在PW-F发动机监控用的数字电子式发动机控制装置基础上,用数字电路和软件实现了液压机械装置的全功能控制,并于年完成了飞行验证计划,验证了FADEC技术的优越性。

FADEC系统可使飞行员无约束的操作并提供自我保护装置,在可控制参数、系统功能性、可靠性、维护性等领域全方位优于液压机械式及电子控制式系统。

4、综合化:智能分布式控制:20世纪90年代,FADEC控制系统强大功的能促进了智能分布式控制技术的发展,仿真分析和样件试验表明,相对于集中式控制系统,分布式控制系统具有提高系统可靠性、维修性,减轻系统重量,降低全寿命期内成本等优点。

但智能分布式控制系统投入实际应用同样面临许多难点,如高温电子元器件的开发和大功率伺服电机小型化等技术难题。

2.2航发控制四大成长逻辑

“航空发动机、燃气轮机”的两机赛道是军工领域长坡厚雪最佳赛道,是典型的拥有长期成长大空间、高壁垒、好格局的大赛道。我们认为两机控制系统作为两机核心组成部分,将获得两机赛道赋予的长期高确定性的高增长。

2.2.1长期增长需求确定

我们认为目前中国发展航空发动机到了多重拐点阶段:从军用航发角度来看,主力型号在批产提速的同时众多新型号也将进入密集定型批产阶段,此外随着实战化训练强度的加大航发维修市场也在不断打开;从商用航发角度来看,国产商用发动机CJ0处于定型加速过程中,“十五五”批产后有望带来更大的成长空间。

此外,再叠加燃气轮机产业的发展,未来10年这些产业逻辑交相辉映依次兑现,铸就军工中最为长坡厚雪的超级产业赛道,万亿市场纷至沓来。

1、目前我国以WS-10为代表的三代机批产提速,带动控制系统需求提速。

WS-10是我国主力战机的主力发动机型号,年航发动力旗下两大主机厂沈阳黎明、西航公司营收增速分别为17.05%、42.29%,足以说明三代航空发动机交付量已经大幅增长。

H1航发动力亿元大额预收款彰显高确定性的高景气度。年末航发动力、航发控制合同负债分别为.52、8.7亿元,相对于年末分别同比增长.99%、.08%,对应的是对主力机型的大单制采购,大额预收款落地预示未来3~5年需求端非常饱满,彰显产业高确定性的高成长。

2、正在研制的航发机型进入密集定型批产阶段后,对应新型航发控制系统不断迭出。

正如航发动力半年报所述,四代机关键技术能力大幅提升;五代机预研技术持续突破瓶颈。

此外如歼击机、舰载机、无人机、运输机等,随着型号升级都对新型航空发动机提出新需求,军用航发产品管线愈发丰富,众多产品线将陆续进入定型批产节奏,从而带动新型航发控制系统增长。

3、实战化训练加快航空发动机耗损,航发维修后市场逐步打开。

航空维修市场在两大因素驱动下不断扩容:一方面,军机存量与新增规模不断增长,航发维修市场不断扩大;另一方面,实战化训练加剧导致军机训练强度增大,进而导致航发耗损加大。按照军用航发设计体系,发动机全生命周期内控制系统寿命与主机保持一致,维保频次与主机保持一致,达到一定工作时数后需要修理或大修、更换部件。目前维修业务大概占公司营业收入的10%左右,预计随着航发维修市场的打开将获得快速成长。

4、国产商用航空发动机产业化进程加速。

目前我国C面临批产,但国产商用航空发动机CJ0又尚未研制定型,我国商用航空发动机产业与半导体产业类似实现自主可控刻不容缓,两机产业有望迎来重大战略发展机遇。中国商飞预测未来20年中国航空运输市场将接收架干线和支线客机,我国商用航发CJ0/CJ等型号一旦具备批产条件,将获得巨大成长空间。更为重要的是,商发的产业化意味着我国航发产业迎来二次加速发展,时间维度上将跨越“十四五、十五五”整整10年甚至更长周期。

5、燃气轮机—两机专项布局的另一大赛道。

燃气轮机又称“动力的心脏”,广泛应用于发电、船舰和机车动力、管道增压等能源、国防、交通领域。

目前全球具备燃气轮机研制生产能力并形成产业化规模的仅20多家企业,其中全球重型燃气轮机已形成高度垄断的局面,GE、西门子、三菱、阿尔斯通等外国企业占据主导地位。

由于燃气轮机事关国家能源安全与国防安全,其关键技术长期被国外封锁,两机专项的目的就是通过重点型号自主研制,建立我国“两机”动力行业的自主创新能力体系。

重要的是,由于航发与燃气轮机技术相通,产业环节相似,因此燃气轮机产业化与国产化的进程也会促进航空发动机产业链上企业的快速发展。

我们从研发投入、质量结构、价值占比三个维度对我国航空发动机控制系统市场空间进行测算,预计控制系统占航空发动机整机价值量的16%左右,未来10年我国航空发动机控制系统市场规模约亿元。

1)研发投入价值占比角度:航空发动机控制系统因配套发动机型号不同,其功能结构、制造难度并不相同,致使价值占比也不同。如涡轴、涡桨发动机中使用硬件较多,控制系统价值占比相对较高,大型军用发动机如涡扇因整机价值量高,控制系统价值占比则略低。按照国际惯例,航空发动机控制系统的研发投入约占发动机研发投入的15%左右。

2)质量结构拆分角度:根据《航空发动机燃油与控制系统的研究与展望》,伴随FADEC系统的全面应用,传感器数量的不断增加带来发动机电缆和配线质量的不断增加,使得发动机控制系统内硬件占比较高,其中液压机械执行机构和电缆系统质量占比最高,分别达到32%、16%。

3)整机价值量占比角度:根据《航空发动机结构设计分析》,控制系统在整机中价值占比约18%,在此基础上我们进一步探究我国军用航空发动机控制系统在整机中的价值占比。根据投资者调研纪要,军用航发控制系统参与单位主要包括航发控制(硬件)与所(软件),硬件在军用航发控制系统中价值约占2/3,软件约占1/3。

我国军用航发整机生产单位主要包括航发动力和航发科技母公司成发公司,其产品几乎涵盖我国所有军用航发机型。

近年航发控制发动机业务营收约占航发动力及航发科技发动机业务营收11%左右,预计航发控制产品在整机中价值占比约为11%,所产品在整机中价值占比约约为5.5%~6%,则军用航空发动机控制系统在整机中价值占比约15.5%~17%左右。

我们此前测算出未来10年我国航空发动机市场规模约亿元,其中军用航空发动机新机市场空间约亿元,军用航发后端维修市场空间亿元,商用航空发动机市场规模亿元,控制系统价值占比按16%进行测算,则未来10年我国航空发动机控制系统市场规模约亿元。具体测算详见《航空发动机:军工长坡厚雪万亿超级赛道,开启10年以上黄金成长期》。

2.2.2供给唯一

技术壁垒高、研制周期长等特点导致航空发动机产业切入难度大,已经切入航发供应体系的企业面临的竞争威胁很小。

航发控制拥有支撑全谱系的两机产品设计、制造、试验和服务保障的核心技术,全方位参与航空发动机控制系统“探索一代、预研一代、研制一代、生产一代、保障一代”工作,在控制系统关键子系统以燃油控制等机械液压执行机构方面处于垄断地位,因此可以获得航发产业链非常高确定性的成长。

航空发动机被誉为现代工业“皇冠上的明珠”,需要在高温、高压、高转速和高负载的特殊环境中长期反复工作,其对设计、加工及制造能力都有极高要求,因此具有研制周期长,技术难度大,耗费资金多、资质认证难等特点。

目前全球具备独立研制航空发动机能力并形成产业规模的国家却只有美、俄、英、法、中等少数几个。航空发动机的超高研发、制造难度,集中考验了一国工业技术所能达到的极限。

航空发动机控制系统工作环境随航空发动机而变化,因此其技术壁垒与发动机有着高度一致性。航空发动机应用的环境特点要求其具备高可靠性、高抗干扰能力、适应严酷使用环境、良好的维修性和体积小、重量轻等特点。

但是,航空发动机个体之间乃至同一台发动机在不同时间段表现出的性能都有所差异,这对于控制系统的设计提出了巨大的挑战。以航空发动机核心部件的电子控制产品为例,其至少要具备自我校正、使用现场调整以及兼容能力。

因此,航空发动机电子控制系统被认为是一个国家航空电子产业理论研究水平、科技应用水平、加工制造水平等技术的综合体现。

航发集团旗下控制系统研产单位均具备浓厚的历史底蕴与技术累积,几乎垄断我国军用航发控制系统市场份额且有望长期保持。

我国军用航发控制系统市场份额主要由航发集团旗下航发控制及其兄弟单位中航动控所占据。航发控制子公司西控科技创建于年,是我国第一家航空发动机控制系统产品研制生产单位;子公司贵州红林始建于年,是我国航空发动机燃油控制产品主要生产单位;所始建于年,是军用航发控制系统总体单位,也是国家唯一为航空动力装置提供控制系统产品与完整解决方案的研究中心。

除航发集团外,部分民营企业如晨曦航空、海特高新等也试图进入抢占市场份额。如海特高新年已有4个型号航空发动机电子控制器产品列装,晨曦航空参与个别型号的直升机发动机控制系统配套业务等。

但整体来看其产品型号及营收规模在国内整个航空发动机控制系统行业份额占比较小,难以撼动航发控制的龙头地位。

2.2.3盈利规模、能力有望继续提升

定增扩产带来规模提升,驱动盈利规模扩张。年公司定增42.98亿元用于航空发动机控制系统科研生产平台能力建设等5个建设类募投项目等,彻底解决产能不足的问题。

其中实际控制人中国航发以北京航科、贵州红林、航空苑股权作价9.28亿元参与定增,关联方航发资产现金认购9亿元,大股东及关联方合计认购比例高达42.53%。

此次非公开发行定价基准日为年9月23日,发行价格为25.35元/股,较发行底价20.48元/股溢价23.78%,较定价基准日收盘价26.89元折价6.07%。

规模效应下无需担心降价风险,盈利能力有望持续上行。

航空发动机是典型的制造业,规模效应将带动盈利规模、能力持续上行,规模效应的体现源自于:1)交付量的增加带动;2)航发集团“小核心、大协作、专业化、开放型”的思路下推进非核心业务转移使得核心业务更为聚焦。

1、价格端:军用航空发动机控制系统产品属于多品种、小批量,采用成本加成定价机制,目前军方在个别批产型号方面试行了阶梯降价,但对航发控制而言,阶梯降价意味着采购批量增加,对于公司降低单位运营成本、提升管理效益是更有利的,规模效应下盈利能力无需担心,如公司-年净利率得到显著提升,分别为8.49%、10.62%、12.39%。

2、成本端:公司直接采购原材料占营业成本不到10%,外购配件采购约占营业成本18%,并且配件采购按合同执行,原材料价格波动不会对公司生产经营产生重大影响。

此外,公司在供应链管控方面设置科学采购批量及库存批量,并将持续加大非核心环节外包外协力度,外协外委业务量占比已超过30%,后续占比有望进一步提高,这都将有效应对冲对上游材料或配件涨价带来的风险。

3、费用端:公司着力推进“AEOS体系(运营管理体系)、成本工程、瘦身健体、核心能力和铸心工程”五大工程,提升公司规范治理水平,治理结构持续改善。

公司-年销售期间费用率分别为15.89%、16.07%、12.91%,除年因一次性计提离退休人员统筹外费用万元导致管理费提高外整体呈现出下降趋势。

2.2.4资产注入预期

国内军用航发控制系统主要由航发集团旗下航发控制与中航动控研究所(所)共同研制生产,所或有资产注入预期。

从股权层面来看,上市公司与所都是中国航发集团直属单位,两个单位各自独立无产权隶属关系;从业务构成来看,两者同处于航空发动机控制系统行业,所作为控制系统总体所主要从事控制系统中的软件、电子控制器等研制生产工作,其产品作用主要是发出控制指令信号。

航发控制主要从事航空发动机控制系统中关键机械液压执行机构的研制生产,是执行指令信号的关键硬件,软硬件相辅相成密不可分,共同构成一个完整的控制系统。根据投资者调研纪要,目前所正在按照国家相关要求进行改制相关准备工作。

我们认为,航空发动机属于国家重点支持的战略性产业,从资产完整性的角度来看未来控制系统软硬件结合或是大势所趋。

3.估值与盈利预测

1、两机(航发及燃气轮机)控制系统产品:年航发产业链交付有望再提速。我们此前建立过跟踪、判断军工的高景气度的脉络线及指标以利于长期投资。

其中重点指标包括:合同负债/预收账款、应付账款、关联交易、经营性现金流、经营业绩、存货等。

根据我们建立的研判体系,众多财务指标预示航空发动机产业链生产任务链饱满、在手订单充足,我们预计年航发产业链将迎来全面加速,业绩有望持续兑现。

1)关联交易:航发控制预计年向航发集团系统内销售商品、提供劳务值达43.3亿元,较年预计值33.27亿元同比提高30.15%,较年实际发生额31.05亿元同比提高39.46%。

2)经营目标:航发控制年营业收入预算为51亿元,较年收入预算同比提高33.16%,较年实际营收同比提高22.69%。

3)应付账款:主要包括军工企业为满足订单生产向其上游厂家购买原材料和零部件而发生的应付款项,亦能体现订单的增长情况。Q1航发动力应付账款.1亿元,同比Q1提高33.48%,较年末提高44.78%,主要是生产任务量增加,采购原材料和配套产品增加所致。

4)经营业绩:、Q1航发产业链上企业业绩加速,高景气度持续兑现。

伴随H1大额预收款的落地,航发产业链迎来加速发展、业绩兑现的阶段,大部分企业、Q1营收、归母净利润均实现高增长。

值得说明的是,由于产业链各环节的产品生产交付周期不同,如原材料环节交付周期较短约3个月,交付验收后便可确认收入。

而下游整机需等到所有零部件、分系统企业完成交付,进行整机装配后再进行交付,周期约10个月,因此航发产业链中上游企业的收入增长情况也能够反映出下游的需求。

5)存货:预示短中期收入增长潜力大。

存货主要由原材料、在产品、产成品等构成,反映了企业对已有或意向订单所做的投产情况,其中原材料对未来更长一段时间的交付,对考察中长期增长更有意义。由于军工产业以销定产的特点,因此其存货可以理解为收入的前瞻性指标。

、Q1大部分航发产业链上企业存货同比实现大幅增长,表明下游需求旺盛,产业链正在加紧备货。短期角度可

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