1、 证券研究报告 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明 table_main 公司深度报告模板 千锤百炼迎风舞，直伴雄鹰上云霄 碳纤维行业系列报告之一 军工行业 推荐 (维持评级) 核心观点： 碳纤维应用领域广泛，市场空间巨大，国产替代步伐加快。2020 年全球碳纤维市场规模约为 10.69 万吨，预计 2025 年需求量将达 20 万吨，年复合增长率 13.4%，2030 年达 40 万吨，复合增长率 14.1%。国内 2020 年碳纤维需求 4.89 万吨，预计 2025 年需求将达 15 万吨，年复合增速 25.1%，其中国产碳纤维供应量达 8.3 万吨，年复合增速35.1%，

2、进口碳纤维供应量 6.65 万吨，国产替代步伐将明显加快。 军机放量+民机接力有望推动高端碳纤维市场爆发。2020 年全球航空航天用碳纤维市场需求约 1.65 万吨，预计 2025 年需求量约 2.63 万吨，年复合增速 9.86%。目前我国四代战斗机的碳纤维使用比例约为27%，而三代机碳纤维用量仅约为 6%至 10%，四代机单机碳纤维占比明显提升。我们认为随着国内军机列装提速叠加单机碳纤维占比提升，军用碳纤维迎快速放量期。民机方面，根据测算，未来 20 年C919 对碳纤维市场的需求约 86 亿元，年均 4.3 亿元，而下一代 CR929机型中复合材料占比或将达到 50%，从而形成持续的碳纤

3、维需求。预计未来 5-10 年，国内航空航天市场将维持 25%的年复合增速。 “双碳”政策赋予风电确定性，百亿规模铸就庞大市场。预计2025 年，中国风电年均新增装机容量不低于 60GW，2030 年或达800GW，2060 年达 3000GW。2030 年风电市场对碳纤维的需求约 20万吨，按每吨 8 万元测算，市场空间约 160 亿元。随着装机数量增加，风电叶片长度增加，碳纤维行业将迎来更广阔的发展空间。 压力容器用碳纤维市场前景看好。2020 年，全球压力容器用碳纤维需求为 8800 吨，占各类应用总需求的 8.8%，预计到 2025 年总需求21897 吨，年复合增长率达 20%。20

4、20 年国内压力容器碳纤维消耗量2000 吨，未来随着我国 IV 型瓶技术逐步突破，叠加中国巨大的市场需求，车载储氢瓶有望成为碳纤维的重要应用领域之一。 交通运输的“小车身”，碳纤维的“大市场”。2020 年，全球汽车用碳纤维需求约 1.25 万吨，预计到 2024 年总需求 1.83 万吨，年复合增长率为 10%。中国市场 2020 年汽车碳纤维消耗量约 1200 吨，占各领域应用总需求的 2.5%。当前碳纤维在轨道交通领域未实现规模化应用，但仍属于未来会大量使用碳纤维的领域。抓住轨道交通领域实现产业化的机会，是追赶国外厂商的一大契机。根据广州赛奥预测，到2030 年，全球汽车与轨道交通对碳

5、纤维的需求约为 9-10 万吨。 投资建议：军民市场齐发力，碳纤维行业快速发展可期。随着国内军机列装提速叠加单机碳纤维占比提升，军用碳纤维迎快速放量期。建议首选已有军品型号列装，且军品业务占比较高的上市公司，包括中简科技（300777.SZ ）、光威复材（ 300699.SZ ）和中航高科（600862.SH）。军用市场是碳纤维行业 0 到 1 的发展期，而民用市场则是碳纤维行业 1 到 10 的大跨越，基于长期视角，建议关注军民领域双布局且产能释放空间较大的光威复材（300699.SZ）和中复神鹰。 风险提示：技术发展路径选择失误和产能释放不及预期的风险。 行业数据 2021.12.31 t

6、able_report 资料来源：Wind，中国银河证券研究院整理 相关研究 -5%0%5%10 %15 %20 %25 %30 %21 / 10 21 / 10 21 / 10 21 / 11 21 / 11 21 / 11 21 / 11 21 / 12 21 / 12 21 / 12 21 / 12 21 / 12碳纤维指数 沪深 300table_research 行业深度报告军工行业 2021 年 12 月31 日 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 1 目 录 一、碳纤维行业介绍 . 2 （一）碳纤维是什么？如何分类？ . 2 （二）碳纤维生

7、产流程 . 4 （三）全球和国内碳纤维行业发展对比 . 4 二、碳纤维市场空间广阔，国产替代步伐加速. 5 （一）碳纤维下游应用广泛，国产化率逐年增加 . 5 （二）军机放量+民机接力有望推动高端碳纤维市场爆发 . 7 （三）“双碳”政策赋予风电确定性，百亿规模铸就庞大市场 . 12 （四）压力容器用碳纤维市场前景看好 . 15 （五）交通运输的小车身，碳纤维的大市场 . 16 三、碳纤维国内产业化道路曲折，前途光明 . 20 （一）应用为导向，降本为核心，构建碳纤维“全产业链” . 20 （二）兵马未动粮草先行，全行业扩产预示高景气周期已至 . 21 （三）碳纤维行业主要厂商 . 22 四、

8、投资建议：军民市场齐发力，碳纤维行业快速发展可期 . 24 五、风险提示 . 24 oPrPoMqOqMyQtRtPoPtPtO8O8QaQoMpPpNpNiNnNnMjMpPtP9PmNqQNZrRsMMYpMsN 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 2 一、碳纤维行业介绍 （一）碳纤维是什么？如何分类？ 碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在 90%以上。它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。碳纤维具有十分优异的力学性能，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维。特别是在 2000以上的高温惰性环境中，碳材料是

9、唯一强度不下降的物质。碳纤维密度比铝低，强度比钢高，此外还兼具其他多种优良性能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、光穿透性高、非磁体但有电磁屏蔽性等。 目前，工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。相较于其他两种路线，由聚丙烯腈纤维原丝可制得高性能的碳纤维，其生产工艺较其它方法简单，而且产品的力学性能优良，用途广泛，因而自 20 世纪 60 年代问世以来，取得了长足的发展，PAN 基碳纤维产量占碳纤维 90%以上，成为了碳纤维的主流。 表 1 不同基体碳纤维分类 分类 优势 劣势 应用现状

10、 聚丙烯腈基 成品品质优异，工艺较简单，产品力学性能优良 已经成为碳纤维主流 沥青基 原料来源丰富，碳化效率高 原料调制复杂，产品性能较低 目前规模较小 粘胶基 高耐温性 碳化效率低，技术难度大， 设备复杂，成本高 主要用于耐烧蚀材料 及隔热材料 资料来源：光威复材招股书、中国银河证券研究院整理 原丝生产按照纺丝方法主要分为湿法纺丝和干湿法纺丝，干湿法是一种更为先进的工艺，湿法纺丝的效率约只有干湿法纺丝的五分之一。按丝束大小分类：碳纤维可划分为小丝束和大丝束，小丝束碳纤维初期以 1K、3K、6K 为主，逐渐发展为 12K 和 24K。小丝束碳纤维工艺控制要求严格，生产成本较高，主要应用于国防军

11、工等高科技领域，以及体育休闲用品领域。通常将 48K 以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包括 48K、60K、80K 等，主要应用于工业领域，包括纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。大丝束产品性能相对较低但制备成本亦较低，因此往往运用于基础工业领域，应用最广泛的是风电叶片领域，西方国家对我国碳纤维实施严格的技术封锁和产品禁运，其主要针对的是小丝束碳纤维。 图 1 2020年全球碳纤维市场需求-产品（千吨） 资料来源：广州赛奥、中国银河证券研究院整理 标模 -大丝束 , 4 8 .3 ， 45%标模 -小丝束 , 4 3 .7 ， 41%中模量 , 1 4 .2 ， 13%高模量 , 0

12、 .7 , 1% 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 3 表 2 国内碳纤维生产线类型、主要企业与对应的产品 碳纤维生产线类型 主要企业 生产的碳纤维品种 说明 湿法（湿喷湿纺） 小丝束 光威复材 12K的 T300级 12K的 T800级 T300级指拉伸模量为 230 264GPa的湿喷湿纺标模高强碳纤维 江苏恒神 T800级指拉伸模量为 270 315GPa的湿喷湿纺中模高强碳纤维 浙江精功 干法（干喷湿纺） 小丝束 中复神鹰 12K的 T700S级 12K的 T800S级 T700S 级指拉伸模量为 230 264GPa的干喷湿纺标模高强碳纤维

13、江苏恒神 光威复材 T800S 级指拉伸模量为 270 315GPa的干喷湿纺中模高强碳纤维 中安信 湿法（湿喷湿纺） 大丝束 浙江精功 48K的 T300级 资料来源：从国产碳纤维的处境谈碳纤维“全产业链”、中国银河证券研究院整理 按力学性能分类：碳纤维可划分为高强型（GQ）、高强中模型（QZ）、高模型（GM）、高强高模型（QM）。碳纤维多作为增强材料，看中的是其优良的力学性能，因此应用中更多的是按其力学性能分类。实践中，拉伸强度及模量是国际碳纤维分类的主要标准，业内一般采用日本东丽（TORAY）分类法，2011 年国家发布实施聚丙烯腈基碳纤维，标志着我国的碳纤维行业有了自己的分类方法与标准

14、。 表 3 按力学性能分类 图 2 碳纤维强度和弹性的关系 按力学性能分类 国家标准牌号 日本东丽牌号 高强型 GQ3522 T300 GQ4522 T700 高强中模型 QZ5526 T800 QZ6026 T1000 高模型 GM3040 M40 高强高模型 QM4035 M40J QM4040 M46J QM4045 M50J QM4050 M55J QM4055 M60J 资料来源：光威复材招股书、中国银河证券研究院整理 资料来源：光威复材招股书、中国银河证券研究院整理 碳纤维复合材料相比传统材料最大的优势是具备所需强度的前提下，具有最高比模量（弹性模量与密度之比），而不是单单强度高。

15、结构减重首先选用弹性模量最高的材料，这就是碳纤维分代的依据，所以 T300（模量 230GPa）是第 1 代，T800（模量 294GPa）是第 2 代，T1100（模量 324GPa）是第 3 代。值得一提的是，T700 和 T1000 的高强度是 T300 和 T800 采用低成本干喷湿纺工艺的产物，并不是根据用户的需求研发的新品种。 表 4 主要结构材料的比模量和比强度 材料分类 拉伸模量/GPa 拉伸强度/MPa 密度/ 比刚度/ GPa/（/) 比强度/ GPa/（/） 铝合金 72 420 2.8 26 151 钢（结构用） 206 1200 7.8 26 153 钛合金 117

16、1000 4.5 26 222 SMC 10 100 1.9 5.3 53 LFT 14 200 1.4 10 146 玻璃纤维/ 聚酯 单向板 48 1245 2.0 24 532 织物 22 550 11 275 S-玻璃纤维/环氧树脂 单向板 56 1795 2.0 28 898 织物 26 820 13 410 T300-碳纤维/环氧树脂 单向板 130 1760 1.6 81 1100 结构铺层 60 810 38 506 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 4 T700-碳纤维/环氧树脂 单向板 130 2100 1.6 81 1310 结构

17、铺层 60 1010 38 631 T800-碳纤维/环氧树脂 单向板 154 2950 1.6 96 1844 结构铺层 71 1360 44 850 资料来源：“买得起的复合材料”和碳纤维“全产业链”、中国银河证券研究院整理 （二）碳纤维生产流程 聚丙烯腈基碳纤维的生产主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程。原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序。碳化过程主要包括纺丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序。碳纤维及其复合材料的制作过程中工艺繁多且对技术精细程度非常高，有很高的技术门槛。 图3聚丙烯腈基碳纤维及复合材料生产流程 资料

18、来源：我国碳纤维工业现状和碳纤维应用、中国银河证券研究院整理 （三）全球和国内碳纤维行业发展对比 聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的全球生产从 20 世纪 60 年代起步，经过 70 80 年代的稳定发展，90 年代的飞速发展，到 21 世纪初生产工艺技术逐步成熟。行业发展初期，碳纤维主要用于军工和宇航，碳纤维行业龙头日本东丽公司的发展正是得益于航空领域的规模应用，1975 年实现碳纤维在波音 737 次承力结构的应用推动了东丽千吨级的量产，20 世纪 90 年代起波音 787 机体结构质量的 50%使用碳纤维则推动东丽碳纤维万吨级的量产。经过 50 余年的发展，碳纤维的应用领域正在向工业领域和普通

19、民用领域拓展。 图 4 国际碳纤维行业发展历史 料来源：光威复材招股书、中国银河证券研究院整理 1880 年，美国发明家爱迪生首先将竹子纤维碳化成丝，作为电灯泡内发光灯 丝，开创了碳纤维先河 1959 年，美国 U. C.C. 公司开发出碳纤维弹性率约 4 0 GPa ，强度约为0 .7 GPa1960 年前 1960s 1970s 1980s 1990s 2020 年后 1962 年，日本大阪工艺技术试验所及东洋人造丝（东丽公司前身）以 PA N为原料，得到弹性率为1 6 0 GPa 、强度为 0 .7 GPa的碳纤维 1962 年，日本谈公司开始生产低模量 PAN 基碳纤维（ 0 .5 吨

20、 / 月） 1963 年，英国皇家航空研究所打通了制造高性能PAN 基碳纤 维的技 术途径 ，并于 1964 年由 CM 、 RR 公司进行生产 1965 年，日本群马大学发明了沥青基碳纤维 1965 年美国 UCC 公司开始生产高模量粘胶基碳纤维 1970 年，日本东丽公司与美国 UCC 进行技术合作，并于 1971 年工业生产 PAN基碳纤维（ 1 吨 / 月），1973 年扩产到 5 吨 / 月，1974 年扩产到 13 吨 / 月 1973 年，日本东邦公司开始生产 PAN 基碳纤维（ 0 .5 吨 / 月） 1976 年，东邦公司与美国塞兰尼斯进行技术合作；住友化学与美国赫格利斯成立

21、联合公司 1979 年，日本碳公司与旭化成工业公司成立旭日碳纤维公司 1981 年，台湾台塑设立碳纤维研究中心，并于 1984年与美国 H itc o 公司进 行技术合作 1981 年，日本三菱公司与美国 H itc o 公司进行技 术合作 1984 年，日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T 8 0 0 ； 1986 年研制成功高强中模碳纤维 T 1 0 0 0 ；1989 年研制成功高模中强碳纤维 M 6 0 美国 Z o ltek 公司大幅增加大丝束 PAN 基原丝产能，1997 - 2000 年间增长 5 倍 日本东丽公司1992 年研制成功高模中强碳纤维 M 7 0 J ，杨氏模量6

22、9 0 GPa ；公司产能 1997 -2000 年间翻倍 PAN 基大小丝束碳纤维技术成熟，产能规模逐渐扩大，截至 2008 年底达到 6 .4 2 万吨 随着技术成熟成本下降，碳纤维下游应用迅速扩展，覆盖到航空 航天、体育用品、油气开发、风力发电、压力容器等多个领域 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 5 我国碳纤维工业的起步可以追溯到 1962 年，总体上与日本碳纤维的研发同步进行，但在产业化生产和集中度方面存在较大差距。2005 年，我国碳纤维行业总共仅有 10 家企业，合计产能仅占全球总产能的 1%左右；2008 年，以国有企业为主的大量工业企

23、业涌入碳纤维行业，但大多数企业在一些关键技术上无任何突破，生产线运行及产品质量极不稳定，导致“有产能，无产量”的现象出现；2010 年，国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的 0.4%左右，碳纤维需求严重依赖进口；2012 年 1 月，国家工信部公布了新材料“十二五”规划，碳纤维“十二五”期间规划产能为 1.2 万吨/年。“十三五”产能的实现和技术的突破是碳纤维行业的主要发展方向，到 2020 年我国运行产能已达到 3.62 万吨，实际销量 1.85 万吨，销量/产能比为 51%。以东丽的产业化道路为鉴，我国国产碳纤维产业化一定也是要伴随着工业领域复合材料制品的批量生产同时实现的。 图

24、 5 中国碳纤维行业发展历史 资料来源：光威复材招股书、广州赛奥、中国银河证券研究院整理 二、碳纤维市场空间广阔，国产替代步伐加速 （一）碳纤维下游应用广泛，国产化率逐年增加 根据广州赛奥测算，全球范围内碳纤维市场规模从 2014 年的 5.35 万吨增长至 2020 年的10.69 万吨，年复合增长率达 12%，预计 2025 年需求量达 20 万吨，5 年复合增长率约为13.35%，2030 年达40 万吨，10 年复合增长率约为 14.11%。 分领域来看，2020 年应用最广泛的领域主要集中在风电叶片、航空航天和体育休闲。值得一提的是，尽管从总重量占比来看，航空航天领域只占到 15%的

25、份额，但由于航空航天用碳纤维价格远高于普通碳纤维，因此航空航天领域的碳纤维金额占比达 37.7%。 图 6 全球碳纤维需求（千吨） 图 7 2020 年全球碳纤维分领域应用量（千吨） 资料来源：广州赛奥、中国银河证券研究院整理 资料来源：广州赛奥、中国银河证券研究院整理 与日本同时起步1962 年 2005 年 2008 年 2010 年 2012 年 2018 年共 10 家企业，占世界总产能的 1%“有产能，无产量”现象显现在建低端产能过剩“十二五”规划产能 1 .2 万吨 / 年全国碳纤 维理论 产能 2 .6 8 万吨，国产碳纤维销量约 9000 吨全国碳纤 维运行 产能 3 .6 2

26、 万吨，国产碳纤维销量 1. 85 万吨2020 年76.5 84.292.6 103.7 106.920040011.8%10.1%10.0%12.0%3.1%0%2%4%6%8%10%12%14%005002016 2017 2018 2019 2020 2025E 2030E碳纤维总需求（千吨） 增长率（ % ）C A GR = 13.35 %C A GR = 14.11 %风电叶片 , 30.6 , 29%航空航天 , 1 6 .4 5 , 15%体育休闲 , 15.4 , 14%汽车 , 1 2 .5 , 12%混配模成型 , 9 .5 , 9%压力容器 , 8

27、.8 , 8%碳碳复材 ,5 , 5% 其他 , 8 .6 1 , 8% 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 6 图 8 2020年全球碳纤维分领域应用金额（百万美元） 图 9 碳纤维产业链各产品价格（元/公斤） 资料来源：广州赛奥、中国银河证券研究院整理 资料来源：恒神股份公开转让说明书、中国银河证券研究院 表 5 不同工业领域碳纤维、预浸料和制品的单价（元/KG） 应用领域 碳纤维品种 碳纤维 预浸料 制品 体育休闲 T700S-12K T300-12K 80140 120200 300500 风电叶片梁板 T300-24K 80 - 150 工业领

28、域高端应用 T700S-12K T300-12K 80140 120200 5001000 武器装备（缠绕用） T700S-12K 250300 - - 通用飞机和无人机 T300-1K,3K,6K,12K T700S-12K - 800 1000 2000 3000 军用无人机 T300-3K,6K,12K - 15002500 50008000 民用航空（国内） T300-3K,6K,12K T800-6K,12K - 25003000 800010000 军用航空（结构件） T300-3K.6K T800-6K.12K 3000 50007000 1000015000 资料来源：从国产碳

29、纤维的处境谈碳纤维 “全产业链”、中国银河证券研究院整理，注：2017年行情 从中国市场来看，2020 年碳纤维国内市场总需求为 4.89 万吨（YOY+29%），其中进口约为 3.04 万吨（YOY+17.5%），国内供给 1.845 万吨（YOY+53.8%），国内供给量实现连续三年 30%以上的高速增长，反映国产碳纤维产业逐步趋于成熟。 根据广州奥赛预测，2025 年国内碳纤维总需求将达到约 15 万吨，五年复合增速 25.1%，其中国产碳纤维供应量将达到 8.3 万吨，五年复合增速达 35.1%，远超进口碳纤维供应量6.65 万吨（五年复合增速 17%），国产替代步伐有望明显加快。 图

30、 10 中国碳纤维需求量（吨） 资料来源：广州赛奥、中国银河证券研究院整理 航空航天 , 987 , 38%风电叶片 , 4 2 8 .4 , 16%体育休闲 , 3 5 4 .2 , 14%汽车 , 225 , 9%混配模成型 , 171 , 6%压力容器 , 176 , 7%碳碳复材 , 90 , 3%其他 , 1 8 3 .3 , 7%40 000800000400050006000700080009000原丝 碳纤维 预浸料 民用复材 汽车复材 航空复材348738094128

31、814408 2000258403035135372 4577665432500 3600740090009599325584555020000400006000080000002015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E国内需求总规模 进口 国产5 年国内需求总规模 C A G R 约 2 5 .1 %其中 : 进口需求 C A G R 约 1 7 .0 %国产需求

32、C A G R 约 3 5 .1 %吨 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 7 从结构来看，中国的碳纤维主要用于风电和休闲体育领域，相比全球的应用结构，中国航空航天碳纤维占比较低，随着“十四五”期间军机列装提速以及国产大飞机逐步进入量产期，未来航空航天用碳纤维市场增长空间巨大。 图 11 2020年中国碳纤维应用领域（吨） 图 12 中国与全球碳纤维应用领域对比（2020年） 资料来源：广州赛奥、中国银河证券研究院整理 资料来源：广州赛奥、中国银河证券研究院整理 （二）军机放量+民机接力有望推动高端碳纤维市场爆发 根据广州赛奥数据，2020 年全球航空航

33、天用碳纤维市场需求总金额约为 9.87 亿美元，对应总量约为 1.65 万吨，其中商用飞机、军用飞机、直升机和航天需求占比分别为 52.9%、15.8%、9.1%和 1.8%。考虑未来航空航天市场对碳纤维需求的拉动以及疫情变化的影响，预计 2025 年全球航空航天碳纤维需求量约为 2.63 万吨，5 年复合增速约为 9.86%。 图 13 全球航空航天碳纤维需求量及增速 资料来源：广州赛奥、中国银河证券研究院整理 1、国内军机列装加速叠加单机碳纤维占比提升，军用碳纤维迎快速放量期 “十四五”期间，我国正值“百年未有之大变局”，周边局势波云诡谲，为应对各种不确定性，国内战备需求急剧增加，装备采购

34、放量呈现明显的结构性特征，军机换装列装进程明显加速。在多样化作战需求牵引、颠覆性科学技术推动以及经济投入的支撑下，世界主要军事强国正加快对空军武器装备的探索与发展，加大对现役装备的升级改进，推动以作战飞机、支援保障飞机、无人机、机载武器等为重点的现代化建设，使空军装备发展进入新的阶段。 风电叶片 , 20000 , 41%体育休闲 , 14600 , 30%混配模成型 , 1700 , 3%2000000 2000 1700 4005000409500050000000250003000035000 中国（

35、吨） 全球（吨）4502632010.0% 9.1% 9.4%11.9%- 30.0%-35%-30%-25%-20%-15%-10 %-5%0%5%10%15%20%05,00010,00015,00020,00025,00030 ,0002016 2017 2018 2019 2020 2025E碳纤维需求量（吨） 增速（ % ）C A G R = 9.86 % 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 8 根据World Air forces 2021数据，2020 年我国战斗机总量 1571 架，虽排名第三但

36、远低于美国 2717 架；我国武装直升机也仅为美国的六分之一，运输机、教练机等数量也远少于美国。截至 2020 年底，我国二代机占比仍接近 50%，美国则均为三代及以上战机；美国现役战斗机均为较为领先的三代机和四代机，占比分别为 83%和 17%，而我国现役四代机仅有约 19 架（占比约 2%）。 因此，不管是从存量维度还是从代差维度，我国都有巨大的追赶空间。 图 14 2020年中美军机数量（架） 图 15 2020年中美歼击机代次情况（架） 资料来源：World Air Forces 2021、中国银河证券研究院整理 资料来源：World Air Forces 2021、中国银河证券研究院

37、整理 表 6 2020年中美歼击机代次情况 美国 中国 代际 机型 数量（架） 占比 代际 机型 数量（架） 占比 三代机 F-15 429 20% 二代机 歼-7 418 35% F-16 789 37% 歼-8 143 12% F/A-18 560 26% 三代机 歼-10 260 22% 四代机 F-22 178 8% 歼-11/16 315 26% 歼 15 45 4% F-35 196 9% 四代机 歼 20 19 2% 资料来源：World Air Forces 2021，中国银河证券研究院整理 进入 21 世纪以来，中国航空装备百花齐放，各类自主机型崭露头角，其中最具代表的就是以

38、沈飞为代表的苏系衍生机型和以成飞为代表的自主机型。我们认为“十三五”是四代机的孕育期，而“十四五”期间将成为国产四代机的茁壮成长期。三代半和四代机“量质齐升”，有望带动高端碳纤维用量显著提升。 由于碳纤维复合材料具备质量轻、高强度、高模量、耐高低温和耐腐蚀等特性，对飞机性能的提升有重要作用，因此碳纤维复合材料的应用程度是衡量飞机先进程度的重要指标之一。自 20 世纪 60 年代末以来，军用飞机的复合材料用量逐年增长。以美国军机为例，根据军机+ 航天航空+ 风电，让碳纤维派上大用场数据显示，F-14A 战机碳纤维复合材料用量（复合材料质量占机体结构质量的比例，下同）仅有 1%，到 F-22 和

39、F-35 为代表的第四代战斗机上碳纤维复合材料用量分别达 24% 和 36%，B-2 隐身战略轰炸机的碳纤维复合材料占比高达 38%。对比国内，根据军机+ 航天航空+ 风电，让碳纤维派上大用场数据显示，我国军用歼击机的复材用量也在不断提升，目前我国最先进的四代战斗机碳纤维使用比例约为27%，相比之下三代战斗机的碳纤维用量仅约为 6% 至10%，新型战机的单机碳纤维占比明显提升。随着国内军机列装提速叠加单机碳纤维占比提升，军用碳纤维迎快速放量期。 1571 115 264 902 405 2717 749 625 941 5434 2766 01,0002,0003,0004,0005,0006

40、,000战斗机 特种飞机 加油机 运输机 武装直升机 训练机 中国 美国 561 620 19 1778 374 05001,0001,5002,000二代机 三代机 四代机 中国 美国 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 9 图 16 碳纤维复合材料在航空产品应用发展 资料来源：中简科技招股书、中国银河证券研究院整理 2、国内民机市场蓄势待发，空间广阔 根据中国商飞市场预测年报（2020-2039 年），未来 20 年，中国航空运输市场需求旺盛，预计中国航空市场将接收 50 座以上客机 8725 架，市场价值约 1.3 万亿美元（以 2019 年目录价

41、格为基础），折合人民币约 8.97 万亿元。其中，50 座级以上涡扇支线客机交付 920 架，年均需求 46 架；120 座级以上单通道喷气客机交付 5937 架，年均需求约 300 架；250 座级以上双通道喷气客机交付 1868 架，年均需求约 94 架。机队年均增长率为 4.1%，中国机队规模将达到 9641 架。 图 17 未来20年商用飞机市场需求预测（单位：架） 资料来源：中国商飞市场预测年报（2020-2039年），中国银河证券研究院整理 C919 大飞机是我国首款完全按照国际先进适航标准研制的单通道大型干线客机，最大航程超过 5500 公里，性能与国际新一代的主流单通道客机相当

42、。目前 C919已经完成 6 架试飞测试，在手订单超 1000 架，21 年年底或将首次商业化交付运营。作为国产 120 座级以上单通道喷气客机，C919 未来有望逐步实现国产替代，发展空间广阔。 碳纤维在民用飞机上的应用起源于 20 世纪 70 年代的石油危机，为了降低燃油消耗，结 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 10 构轻量化成为了民用飞机的最大需求。美国和欧洲纷纷开启了民机使用碳纤维复合材料应用的国家计划，如欧洲的 TANGO 计划和美国的复合材料经济可承受性计划（CAI）等，预研领域也从非承力结构向次承力结构再向主承力结构演进，所有这些计划的

43、核心要素是安全、技术和成本，旨在为航空公司寻求“买得起的复合材料”。 图 18 民机复合材料结构产业化之路 资料来源：产业观察者、中国银河证券研究院整理 经过数十年的发展，以碳纤维为主的先进复合材料正逐步成为飞机轻量化的主要手段，也有望成为未来发展的主流趋势。波音 B737 系列机型复合材料使用比例（复合材料质量占机体结构质量的比例，下同）已达 15%，更为先进的超远程大型宽体客机 787 机型复合材料使用比例高达 50%；空客 A320、380 系列也达到 22%，更为先进的 A350XWB 双发宽体客机复合材料使用比例甚至达到 52%。根据新华社数据，我国 C919 客机复合材料用量达到机

44、体结构重量的 11.5%，并首次在民用飞机的主承力结构、高温区、增压区使用复合材料，当前主要依赖进口。碳纤维复材主要用于 C919 的尾翼和中央复合材料壁板以及主起落架舱门工作包、前起落架舱门工作包、翼身整流罩工作包和垂直尾翼工作包等。 图 19 碳纤维复合材料在民机上的发展 图 20 碳纤维复合材料在 C919上的应用 资料来源：复合材料在新一代大型民用飞机中的应用、中国银河证券研究院整理 资料来源：碳纤维及其复合材料在飞机的应用、中国银河证券研究院整理 根据中国商飞公司预测，C919 大飞机商用化之后的正常年产量约为 150 架。目前有在手订单逾 1000 架，或可以保证未来 6-7 年稳

45、定的碳纤维复合材料需求。根据中国商飞的规划，C919 客机将采取分步走的策略，安全稳妥的提高复合材料使用比例：第一阶段采用 10%-15%的碳纤维复合材料，第二阶段采用 23%-25%碳纤维复合材料。随着碳纤维复材用量的提升，国产碳纤维厂商的机会有望凸显。 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 11 表 7 未来20年 C919 对碳纤维及其复合材料市场需求测算 C919 结构质量（吨） 未来 10 年需求数量（架） 一阶段碳纤维复材占比 碳纤维复材用量（吨） 航空航天用碳纤维复材均价（元/KG） 碳纤维复材 价 值（亿元） 碳纤维在复材中的占比（重量）

46、碳纤维用量（吨） 航空航天用碳纤维均价（元/KG） 碳纤维价值（亿元） 24 900 11.5% 2484 7000 173.9 65% 1615 1500 24.2 未来 10-20年需求数量（架） 二阶段碳纤维复材占比 碳纤维复材用量（吨） 航空航天用碳纤维复材均价（元/KG） 碳纤维复材 价 值（亿元） 碳纤维在复材中的占比（重量） 碳纤维用量（吨） 航空航天用碳纤维均价（元/KG） 碳纤维价值（亿元） 1100 24.0% 6336 7000 443.5 65% 4118 1500 61.8 合计 2000 0.4 8820 14000 617.4 5733 1500 86.0 资料来

47、源：中国银河证券研究院整理 C919 副总设计师曾表示，C919 大飞机的国内需求保守估计是 2000 架左右，该口径约等于中国商飞未来 20 年 120 座级单通道喷气客机预测交付数量（5937 架）的 1/3。单架 C919结构质量约为 24 吨，假设每个发展阶段各 10 年时间，且第一阶段的复合材料（碳纤维复材）占比均为 11.5%，对应 900 架 C919，第二阶段的复合材料占比均为 24%，对应 1100 架 C919，则未来 20 年将带动约 8820 吨碳纤维复合材料的市场需求量，根据2020 年全球碳纤维复合材料市场报告相关数据计算得知，国内航空航天用碳纤维复材均价约 700

48、 万/吨，则 C919飞机预计将带动碳纤维复材市场需求额约 617 亿元，年均约 30.85 亿元。碳纤维在航空复材中的占比约为 65%，对应碳纤维用量约为 5733 吨，但碳纤维制品价格远高于碳纤维材料本身，我们按照 150 万/吨的碳纤维单价计算，那么C919 对碳纤维市场的需求额约 86 亿元，对应前10 年年均约 2.4 亿元，后 10 年年均约 6.2 亿元。 此外，我国与俄罗斯合作的下一代 CR929 机型中复合材料使用比例或将达到 50%，首批复材供应商名单包括多家国内公司，表明国产化进程正在提速。根据俄罗斯联合航空制造集团总经理的描述，目前中俄联合研制的远程宽体客机 CR929

49、 已获得 200 架意向订单。CR929大飞机若可按期在 2028 年前后交付，将会形成持续的碳纤维复材需求。 图 21 C929 碳纤维复合材料前机身筒段 图 22 C929 全尺寸复合材料机身壁板工艺件 资料来源：中国商飞、中国银河证券研究院整理 资料来源：中国商飞、中国银河证券研究院整理 值得一提的是，对于民机用碳纤维复合材料的成本，波音公司复合材料专家给出的飞机复合材料制品成本构成显示，材料占比约为 8%20%，工艺制造和装配占比 80%以上，因此，降低材料成本固然重要，但工艺制造成本作为总成本中最高的单项成本，开发低成本的制造 行业深度报告/国防军工 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。 12 工艺或成为“买得起”的关键。 图 23 传统航空复合材料制品的成本构成 资料来源：“买得起的复合材料”和碳纤维“全产业链”、中国银河证券研究院整理 根据广州赛奥数据，2020 年中国航空航天市场碳纤维需求为 1700 吨，同比增速 21.4%，随着新一代军机的放量和大型民机的陆续商业交付，未来 5-10 年，国内航空航天市场有望保持 25%左右的复合增速。 图 24 中国航空航天碳纤维需求及增速 资料来源：广州赛奥、中国银河证券研究院整理 （三）“双碳”政策赋予风电确定性，百亿规模铸就庞大市场 风电叶片方面，传统的叶片制造材料主要为玻璃纤维复合材料，而当叶片长度超过