【簡介：】行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)：航發(fā)動力(600893)、中航西飛(000768)、中航沈飛(600760)、中直股份(600038)、洪都航空(600316)、中航重機(600765)、日發(fā)精機(002520)
本文核心數(shù)據(jù)：中國民用

行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)：航發(fā)動力(600893)、中航西飛(000768)、中航沈飛(600760)、中直股份(600038)、洪都航空(600316)、中航重機(600765)、日發(fā)精機(002520)

本文核心數(shù)據(jù)：中國民用飛機交付量、中國軍用飛機機隊規(guī)模

行業(yè)概況

1、定義

根據(jù)《中國制造2025》中的介紹，我國目前的飛機整機制造主要是指由由噴氣發(fā)動機，螺旋槳或火箭發(fā)動機產(chǎn)生的推力向前推動的固定翼飛機的制造。

2、產(chǎn)業(yè)鏈剖析：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參與者以國有企業(yè)為主

飛機產(chǎn)業(yè)鏈包括前期設(shè)計研發(fā)、原材料供應(yīng)、部件制造、整機總裝制造、售后維修等環(huán)節(jié)。飛機制造業(yè)通常采取“整機制造商――多級供應(yīng)商”的制造模式。產(chǎn)業(yè)鏈的第一級為整機制造商，主要從事產(chǎn)品設(shè)計、總裝制造、市場營銷、客戶服務(wù)和適航取證環(huán)節(jié);第二級為關(guān)鍵航空子系統(tǒng)制造商，所提供的子系統(tǒng)包括機體、發(fā)動機、航空電子等主要機載設(shè)備;第三級主要包括眾多為產(chǎn)業(yè)鏈上層的整機a與子系統(tǒng)制造商提供零部件與材料的供應(yīng)商。

從飛機制造行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈參與企業(yè)來看，由于極高的技術(shù)與資金壁壘，我國的飛機制造行業(yè)主要參與企業(yè)多為國有大型集團，雖然民營企業(yè)也有參與，但多為原材料、零部件等。

行業(yè)發(fā)展歷程：處于行業(yè)發(fā)展的黃金時期

從發(fā)展歷程來看，我國早在1911年就開始涉獵飛機制造領(lǐng)域，僅比1903年萊克兄弟晚了8年，我國航空先驅(qū)馮如先生更是在1909年就在美國駕駛馮如1號成功試飛，所以在航空領(lǐng)域開始階段，我國并沒有比國際晚太多。但是受制于當(dāng)時國內(nèi)的政治經(jīng)濟環(huán)境，建國之前中國的航空裝備制造發(fā)展存在著“積貧積弱”的發(fā)展特點。建國后，隨著國內(nèi)政局穩(wěn)定和國家的大力支持，我國的航空事業(yè)才開始有起色。

進入新世紀(jì)后，隨著中國“世界工廠”地位的逐步確立，中國在制造業(yè)領(lǐng)域長期的技術(shù)積累，中國航空產(chǎn)業(yè)逐步進入發(fā)展黃金時期。尤其是在國產(chǎn)C919成功試飛后，中國航空裝備制造真正開始走向國際尖端領(lǐng)域。

行業(yè)政策背景：國家戰(zhàn)略化行業(yè)

飛機作為現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)領(lǐng)域的高端裝備之一，零件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造過程中涉及的工藝裝備種類多、成本高，生產(chǎn)工藝準(zhǔn)備工作量大、周期長。因此，飛機整機制造是對于一個國家高端制造業(yè)的巨大挑戰(zhàn)。

近年來，國家陸續(xù)出臺了各項產(chǎn)業(yè)政策，引導(dǎo)國產(chǎn)飛機制造行業(yè)往產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化、高端化發(fā)展。

行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

1、民用領(lǐng)域：

――民用飛機交付量快速增加

對于民用飛機來說，我國國內(nèi)的一級民用飛機制造商只有航空工業(yè)集團和中國商飛兩家。根據(jù)兩家企業(yè)的社會責(zé)任報告，近年來我國民用飛機的交付量在不斷上升，2021年，我國民用飛機的總交付量共計590架，較2020年增多了90架。

――民用航空機隊規(guī)模不斷增大

從民用領(lǐng)域的航空機隊數(shù)量來說，近年來我國航空機隊的整體規(guī)模不斷上升。根據(jù)民航局的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年末我國航空機隊的數(shù)量為4054架，較2020年新增151架。

2、軍用領(lǐng)域：

――中國空軍規(guī)模不斷擴大

從我國空軍的機隊規(guī)模來看，近年來我國軍用飛機數(shù)量在不斷增加。截至2021年末，我國空軍機隊規(guī)模達(dá)到3285架，同比增長0.77%。

――中國空軍換代需求明確

從中美兩國的空軍飛機代際來看，截至2021年末，在中國服役的戰(zhàn)斗機中以殲7/殲8為代表的二代機數(shù)量占比約為47%，而以殲10、殲11、殲15為代表的三代機占比約為52%，而殲20、殲31為代表的四代機目前尚未大規(guī)模列裝部隊，其中殲20的服役數(shù)量僅19架，占比2%。

對比美國來看，以F15、F16和F18為主的三代機，在目前美國空軍機隊中的占比達(dá)到了82%，而以F22、F35為代表的四代機的裝備占比則達(dá)到了約18%，遠(yuǎn)高于中國。

行業(yè)競爭格局：

1、區(qū)域競爭格局：陜西省是我國重要的飛機制造產(chǎn)業(yè)基地

我國的飛機制造業(yè)已經(jīng)初步顯現(xiàn)集聚特征，聚群化分布、區(qū)域分工日趨顯現(xiàn)。目前已基本形成六大聚集區(qū)，包括環(huán)渤海、長三角、珠三角、中部地區(qū)、西部地區(qū)和東北地區(qū)。具體形成以長三角及中部的西安為核心，以珠三角、東北地區(qū)為兩翼，以北京、天津、四川等研發(fā)、制造為支撐的航空產(chǎn)業(yè)格局。在熱力圖中可以清晰的看到，以西安市為代表的陜西省是中國最重要的航空產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)基地之一。

2、企業(yè)競爭格局：以國有大型集團企業(yè)為主導(dǎo)

依托于航空裝備制造行業(yè)的自然壟斷行業(yè)特質(zhì)，我國飛機制造行業(yè)主要由航空領(lǐng)域的國有大型企業(yè)集團主導(dǎo)，歷經(jīng)數(shù)次戰(zhàn)略性和專業(yè)化重組，形成中國航空工業(yè)集團、中國航發(fā)、中國商飛以及中外合資企業(yè)為主，眾多原材料和零部件配套供應(yīng)商為輔的企業(yè)格局。

行業(yè)發(fā)展前景及趨勢預(yù)測：

1、民用飛機制造：國產(chǎn)民用飛機制造需求量接近2200架

結(jié)合波音發(fā)布的《2021年民用航空市場展望》和《中國商飛公司2021-2040年民用飛機市場預(yù)測年報》，在未來20年中，我國民用飛機市場將新增民航飛機約8892架，對應(yīng)市場規(guī)模91840億元。

考慮到我國ARJ21支線飛機、C919大飛機以及CR929飛機的研發(fā)、生產(chǎn)、交付進程，我國國產(chǎn)民用飛機的需求量為2223架。

注：美元兌人民幣匯率為6.4。

2、軍用飛機制造：預(yù)計2027年我國軍用飛機規(guī)模突破3800架

隨著中國的和平崛起，以美國為首的西方國家單邊主義、保護主義盛行，為了保證我國主權(quán)和領(lǐng)土完整，我國空軍部隊的“換裝”與“增量”勢在必行。中國軍用飛機制造的發(fā)展方向主要可以分為戰(zhàn)略轟炸機、軍用運輸機、軍用直升機和軍用無人機四大方向。預(yù)計到2027年末，我國軍用飛機機隊規(guī)模將突破3800架。

以上數(shù)據(jù)參考前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國民用飛機制造行業(yè)市場需求預(yù)測與戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》。

綜觀飛機制造業(yè)近百年的歷史，尤其是近幾十年來的發(fā)展史，飛機制造技術(shù)的發(fā)展由民用運輸和軍事用途強烈需求所牽引，并受到世界經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動，形成了今天飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的局面。?

冷戰(zhàn)時代的軍備競賽，刺激了軍事工業(yè)，尤其是飛機制造業(yè)的發(fā)展。為了研制高性能新型戰(zhàn)機、大型軍用運輸機、特種軍用飛機和武裝直升機，各國政府和軍方不斷推出新的研究計劃，投入巨額資金，開發(fā)先進制造技術(shù)及其專用設(shè)備，基本建立了飛機先進制造技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。?

隨著世界經(jīng)濟較長時期的衰退，各國航空公司利潤急劇下降，直接影響到飛機制造商。因此，他們?yōu)榱松?，降低飛機全壽命周期內(nèi)的成本就成為了新一代民機研制的一個重要指標(biāo)和先進制造技術(shù)的發(fā)展方向。?

冷戰(zhàn)結(jié)束后，各國大量削減國防經(jīng)費，軍方難以承受高性能武器裝備的高昂采購費用，如F-22戰(zhàn)斗機每架1.6億美元。如此高昂的采購費，限制了該飛機的生產(chǎn)數(shù)量，因此美國軍方提出研制買得起的飛機――JSF聯(lián)合攻擊機(每架約3億美元)作為相應(yīng)的補充。軍機的研制生產(chǎn)也提出了高性能和全壽命周期低成本的雙重目標(biāo)。?

計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，精益生產(chǎn)等許多新理念的誕生，使得飛機先進制造技術(shù)處于不斷變革之中，傳統(tǒng)技術(shù)不斷精化，新材料、新結(jié)構(gòu)加工、成形技術(shù)不斷創(chuàng)新，集成的整體結(jié)構(gòu)和數(shù)字化制造技術(shù)構(gòu)筑了新一代飛機先進制造技術(shù)的主體框架。為了進一步了解國外飛機先進制造技術(shù)發(fā)展的這一趨勢，本文介紹幾種主要制造技術(shù)(本站節(jié)選其中的《先進數(shù)控加工技術(shù)》)。

西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家飛機制造業(yè)應(yīng)用數(shù)控技術(shù)始于60年代。近50年的數(shù)控技術(shù)發(fā)展中，發(fā)達(dá)國家飛機制造業(yè)中數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用水平主要體現(xiàn)在以下幾個方面：基本實現(xiàn)機加數(shù)控化、廣泛采用CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)和DNC技術(shù)，達(dá)到數(shù)控加工高效率，建立了柔性生產(chǎn)線和發(fā)展了高速切削加工技術(shù)。?

1 基本實現(xiàn)了機加數(shù)控化
發(fā)達(dá)國家數(shù)控機床占機床總數(shù)的30%～40%，而航空制造業(yè)更高，達(dá)到50%～80%。波音、麥道等飛機制造公司都配置了數(shù)量可觀的各種不同類型的先進數(shù)控設(shè)備，特別是大型、多坐標(biāo)數(shù)控銑和加工中心，同時與之相關(guān)的配套設(shè)備齊全，數(shù)控化率高，基本實現(xiàn)了機加數(shù)控化。?

波音公司在Auburn民機制造分部建立了鋁、鈦、鋼結(jié)構(gòu)件機加車間和機翼蒙皮與梁結(jié)構(gòu)件機加車間，機加設(shè)備362臺，配置NC機床約180臺，數(shù)控化率達(dá)50%。?

在90年代中后期，這些公司仍在進一步加強對機加設(shè)備進行技術(shù)改造和更新，特別是多坐標(biāo)高速數(shù)控銑床和加工中心。如波音公司在Wichita軍機制造分部就新配有法國Forest Line公司43m×3m×2m高架3龍門5坐標(biāo)Minumac 30TH 數(shù)控銑床，加工“空中客車”飛機結(jié)構(gòu)件的英國航宇(BAe)、原德國漢堡DASA公司、負(fù)責(zé)貝爾直升機結(jié)構(gòu)件制造的Remele公司等都配有數(shù)量不等的法國Forest Line公司的高速5坐標(biāo)龍門銑床。其中Remele公司多達(dá)6臺，主軸功率40kW，轉(zhuǎn)速40000r/min，可加工零件壁厚薄到0.76mm。同時還配有Fischer機床頭，主軸功率75kW，轉(zhuǎn)速5000r/min,可加工尺寸很大的機翼壁板，切削效率很高。貝爾直升機公司還添置了美國費城Marwin公司用于加工飛機結(jié)構(gòu)件的Automax IV雙主軸5坐標(biāo)高速加工中心，規(guī)格為20m×8m×9m，主軸轉(zhuǎn)速24000r/min，進給速度?20m/min?。?

2 數(shù)控加工效率高
發(fā)達(dá)國家飛機制造公司數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平高。表現(xiàn)在：不僅數(shù)控設(shè)備利用率高(一般達(dá)80%)，主軸利用率高(95%)，且加工效率極高，加工周期短，勞動生產(chǎn)率是我國的20～40倍。大型機翼整體加工件加工效率約50kg/h。麥道公司制造C-17軍用運輸機起落架艙隔框，加工效率約30kg/h。?
[pagecute]
3 廣泛應(yīng)用先進的CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)
廣泛應(yīng)用CAD/CAPP/CAM/CAE自動化設(shè)計制造應(yīng)用軟件以及DFX等并行工程，并有足夠的工藝知識數(shù)據(jù)庫、切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫、各種規(guī)范化的技術(shù)資料作為使能工具。因而設(shè)計與工藝手段先進，工藝精良，NC加工程序優(yōu)質(zhì)，縮短了工藝準(zhǔn)備周期，提高了設(shè)備利用率和生產(chǎn)效率，大大縮短了零件生產(chǎn)周期。?

4 DNC技術(shù)廣泛應(yīng)用
發(fā)達(dá)國家飛機制造公司大多數(shù)在70年代末80年代就已經(jīng)廣泛地應(yīng)用了分布式數(shù)字控制技術(shù)(Distributed NC，DNC)。波音公司在Wichita 軍機分部建立的一個DNC系統(tǒng)，大約連接有分布在若干不同車間中的130多臺數(shù)控設(shè)備, 包括加工中心、大型銑床、數(shù)控測量機。麥道、MBB和extron工廠等都建立了DNC系統(tǒng)。美國大約有2萬多家小型飛機零部件轉(zhuǎn)包制造商，60％～80％都使用了DNC系統(tǒng)。采用DNC技術(shù)具有明顯的經(jīng)濟和技術(shù)效益，通?？商岣呱a(chǎn)率15%～20%。?

5 高速切削技術(shù)的應(yīng)用
高速加工(High Speed Machining,HSM)被認(rèn)為是21世紀(jì)機加工藝中最重要的手段。高速切削與常規(guī)切削相比具有明顯優(yōu)點：加工時間減少約60%～80%，進給速度提高5～10 倍，材料去除率提高3～5倍，刀具耐用度提高70%，切削力減少約30%，表面粗糙度Ramax可達(dá)8～10μm，工件溫升低，熱變形、熱膨脹減小，適宜加工細(xì)長、復(fù)雜薄壁零件等。
飛機大型復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)件采用高速數(shù)控加工技術(shù)是近幾年飛機機加技術(shù)發(fā)展的一種趨勢。因此，20世紀(jì)90年代中后期，飛機制造商添置了許多先進的多坐標(biāo)高速數(shù)控銑和加工中心用于鋁、鈦、鋼等材料的各種整體結(jié)構(gòu)件加工。波音Bertsche Engineering公司的高速加工中心，用于航空航天鋁合金、復(fù)合材料零件的加工。
對鋁合金高速加工，切削速度可達(dá)2000～5000m/min，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)10000～40000r/min，加工進給速度為2～20m/min ，材料去除率30～40kg/h。?
高速切削加工技術(shù)對機床、刀具、控制系統(tǒng)、編程等都提出了更高的要求。發(fā)達(dá)國家對高速加工的配套技術(shù)研究和應(yīng)用作為一個系統(tǒng)工程看待,解決得較好，并在不斷完善。?

6 應(yīng)用高自動化水平的制造系統(tǒng)
發(fā)達(dá)國家飛機制造公司非常重視應(yīng)用高自動化水平的制造系統(tǒng)，提高新飛機研制生產(chǎn)能力，加強企業(yè)競爭力。70年代末80年代先后建立了柔性制造系統(tǒng)(FMS)用于飛機結(jié)構(gòu)件柔性加工，在新機研制中發(fā)揮了重要作用。90年代中后期，由于高速切削機床技術(shù)的發(fā)展和進步，飛機整體加工件的增多，開始較廣泛應(yīng)用柔性加工單元或以柔性加工單元組成柔性生產(chǎn)線來加工飛機整體結(jié)構(gòu)件(在汽車制造業(yè)領(lǐng)域也同樣得到應(yīng)用)。如波音Wichita軍機分部用高速加工單元組成的柔性加工生產(chǎn)線來加工飛機整體隔框零件。達(dá)索飛機公司在“陣風(fēng)”號飛機制造中也建立了一條柔性加工生產(chǎn)線，由4臺5坐標(biāo)切削中心構(gòu)成，配有自動化工件裝卸小車，容量達(dá)1000的機械手控制的工具庫，只需配備一個操作者。
西方發(fā)達(dá)國家不僅重視發(fā)展數(shù)控主體技術(shù)，并注重協(xié)調(diào)發(fā)展與數(shù)控技術(shù)配套的各單元自動化技術(shù)，包括數(shù)控車間信息管理系統(tǒng)，從而使得數(shù)控技術(shù)得以快速發(fā)展并達(dá)到了很高的應(yīng)用水平，有力地推動了飛機制造業(yè)發(fā)展和進步。目前，發(fā)達(dá)國家飛機制造商不僅實現(xiàn)了高效數(shù)控加工，而且實現(xiàn)了數(shù)字化設(shè)計(D-D)和數(shù)字化制造(D-M)。