1、 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 国产大飞机系列报告之一：大飞机机体结构和制造流程解析 国防军工 2022 年 5 月 14 日，编号为 B-001J 的 C919 大飞机从浦东机场第 4 跑道起飞，于 9 时 54 分安全降落，C919 大飞机首次飞行试验圆满完成。这意味着，国产大飞机 C919 即将实现交付，进入商业化运营阶段。我们将围绕国产大飞机的机体结构与制造流程、应用材料、机载设备、航空发动机和市场空间等问题发布系列研究报告。本篇报告重点探讨大飞机的本篇报告重点探讨大飞机的机体机体结构结构和和制造制造流程流程。 C919C919 性能优异，或将逐步性能优异，或将逐步替代替代波音
2、波音 737737MAXMAX、空客、空客A320A320neoneo 系列系列，市场空间巨大。，市场空间巨大。 C919具有后发优势，在整体设计上采用的先进技术更多，绝大部分性能指标与波音 737、空客 A320 持平，且价格更为实惠（C919 报价 0.99 亿美元，后两者报价均在 1 亿美元以上） ，性价比更高。据中国商飞官网统计，C919 的国内外客户达到28 家，订单总数达到 815 架。可以认为，C919 已逐步开始对波音、空客单通道飞机的替代过程。预计随着首批 C919 顺利交付，国航和南航等国内航空公司也将陆续引进 C919。 未来 20 年，我国对类似 C919 这类窄体客机
3、的需求量为每年平均 300 架左右。假设未来 C919 在国内能够达到三分之一的市占率，则 C919 飞机年平均交付量有望达到 100 架，对我国航空工业带来约 68%的增量。 C919C919 研制成功意味着我国民机技术实现集群式突研制成功意味着我国民机技术实现集群式突破，整个民机产业链将显著受益破，整个民机产业链将显著受益。 大飞机是现代高新科技的高度集成，涉及新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等众多领域，而飞机制造是战略地位突出、发展机遇巨大、带动效应极强的高端装备行业。根据美国兰德智库研究，大飞机研制及其核心技术衍射到相关产业，可以达到 115 的带动效应。C919
4、 的出现意味着我国具备了研制一款现代干线飞机的核心能力。我国由此实现了民机技术集群式突破，形成了大型客机发展核心能力。C919 商业化将推动我国民用航空制造业技术进步与产业结构的升级换代。 投资建议投资建议 评级及分析师信息 行业评级： 推荐 行业走势图 分析师：陆洲分析师：陆洲 邮箱： SAC NO：S01 -24%-11%2%16%29%42%2021/052021/082021/112022/022022/05国防军工沪深300证券研究报告|行业深度研究报告 仅供机构投资者使用 Table_Date 2022 年 05 月 15 日 证券研究报告|行业深度研究报告
5、请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 2 C919 大飞机的生产交付将推动我国航空制造业上下游快速发展、全面升级，飞机机体结构及材料供应商有望直接充分受益： 1 1、中航西飞：中航西飞：公司具有 C919 机体中机身（含中央翼） 、外翼翼盒（含固定前、后缘） 、副翼、后缘襟翼、前缘缝翼和扰流板等 6 个工作包的供应商资格，是民机生产主力军。 2 2、光威复材：、光威复材：碳纤维龙头企业之一，参与 C919 复合材料国产化替代验证。 3 3、宝钛股份：、宝钛股份：钛材行业龙头，大飞机钛合金板材主要供应商。 4 4、西部超导、西部超导：国内高端钛合金棒丝材、锻坯主要生产基地之一，已通过商飞 Ti6
6、Al4V 钛合金材料资质认证。 5 5、爱乐达：、爱乐达：目前承接了 C919 机头和机身部位相关机加零部件。 受益标的还包括北摩高科、全信股份、中航机电、中航电北摩高科、全信股份、中航机电、中航电子子等公司。 风险提示风险提示 C919 适航取证速度、交付进度不及预期的风险；受新冠疫情影响，民航市场需求不及预期的风险；产能建设不及预期的风险。 yXbWkWkVkZiYgWpYjZ8OcMbRoMqQmOpNkPqQqNlOrQoR6MnNyRMYrMoQvPmOtP 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 3 正文目录 1. C9191. C919：交付在即，市
7、场广阔：交付在即，市场广阔.5 2. 2. 飞机结构及其特点飞机结构及其特点.8 2.1. 飞机结构介绍.8 2.2. 飞机装配单元. 10 2.3. 飞机结构特点. 11 3. 3. 飞机制造产业链飞机制造产业链 . 12 4. 4. 飞机制造流程飞机制造流程 . 13 4.1. 工艺准备环节. 13 4.2. 零件制造环节. 14 4.3. 部件装配环节. 14 4.4. 总装调试环节. 16 5. 5. 先进飞机制造技术先进飞机制造技术. 17 5.1. 工装 . 17 5.2. 机加 . 18 5.3. 钣金 . 19 5.4. 复材 . 19 5.5. 部装 . 21 5.6. 总装
8、 . 22 6. C9196. C919 关键制造技术关键制造技术 . 23 6.1. 铝锂合金制造技术. 23 6.2. 复合材料制造技术. 24 6.3. 自动化装配工艺技术 . 26 7. 7. 投资建议投资建议 . 28 8. 8. 风险提示风险提示 . 28 图表目录 图 1 C919研制及取证进程 .5 图 2 C919首架交付机首次飞行试验圆满结束.6 图 3 大飞机产业链.8 图 4 机身各段划分微板件和组合件示意图 .9 图 5 机翼段件板件划分示意图 .9 图 6 尾翼结构示意图 . 10 图 7 起落架结构示意图. 10 图 8 飞机机体装配单元分解图 . 11 图 9
9、空客 A320结构示意图 . 12 图 10 波音 747结构示意图 . 12 图 11 飞机制造产业链情况图解 . 13 图 12 机身部件装配工艺流程. 15 图 13 装配准确度要求 . 16 图 14 表面平滑度要求 . 16 图 15 副翼相对于机翼的位置准确度要求 . 16 图 16 波音 747-8 带翼对接 . 17 图 17 空客 A320成龙对接 . 17 图 18 A400M 全翼对接 . 17 图 19 波音 737外翼对接. 17 图 20 蒙皮镜面铣切系统加工原理. 19 图 21 蒙皮镜面铣切系统. 19 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重
10、要法律声明 4 图 22 机身部件装配柔性工装. 21 图 23 激光测量系统结构图 . 21 图 24 柔性轨道制孔设备. 22 图 25 爬行机器人制孔系统 . 22 图 26 飞机装配过程中室内 GPS 的总体布局 . 23 图 27 C919 机身壁板试验件 . 24 图 28 C919 大尺寸变厚加筋壁板研制 . 25 图 29 自动铺带技术 . 25 图 30 C919 复合材料平尾研制. 26 图 31 MTAC 自动钻铆机 . 27 图 32 自主研发的自动化定位系统应用一 . 27 图 33 自主研发的自动化定位系统应用二 . 27 图 34 自动化装配生产线. 28 表 1
11、 C919大飞机与竞争机型比较 .6 表 2 C919意向订单统计.7 表 3 传统工艺装备和现代飞机发展技术的比较关系 . 18 表 4 国内部分民用飞机复合材料用量 . 20 表 5 国外部分民用飞机复合材料用量 . 20 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 5 1.1.C C919919：交付在即，市场广阔：交付在即，市场广阔 C919C919 大型客机是我国首款按照最新国际适航标准大型客机是我国首款按照最新国际适航标准自行自行研制研制、具有自主知识产权、具有自主知识产权的干线民用飞机的干线民用飞机，全称为 COMAC919， “C”取自中国（China
12、）和中国商飞（COMAC）的首字母。2009 年 C919 项目发布；2012 年通过国家级初步设计评审，转入详细设计阶段；2015 年完成总装下线；2017 年成功首飞；2019 年，6 架试飞飞机全部投入试飞工作，项目正式进入“6 机 4 地”大强度试飞阶段；2020 年，中国民航上海航空器适航审定中心签发 C919 项目首个型号检查核准书（TIA） 。目前，C919 大飞机试飞取证和交付准备工作正在有序推进。 图 1 C919 研制及取证进程 资料来源：华西证券研究所整理 C C919919 性能优异，直接对标波音性能优异，直接对标波音 7 73737、空客、空客 A A320320 系
13、列。系列。C919 基本型混合级布局158 座、全经济舱布局 168 座、高密度布局 174 座，航程 4075-5555 公里，将与波音737MAX系列、空客A320neo系列展开直接竞争。根据中国商飞预研总师杨志刚，C919的绝大部分性能指标与波音 737、空客 A320 持平，甚至在气动力布局方面还优于后两者。C919 具有后发优势，在整体设计上采用先进的技术更多，自动化程度更高，同时在未来的市场潜力也更具有优势。竞争优势具体如下： （1 1）技术领先。技术领先。采用近年来的新材料、新技术，并全面按照国际民航规章和适航标准开展设计研制并进行适航审定，从安全性、气动性、风洞试验等角度来说都
14、更具优势。 （2 2）更具经济性、舒适性、环保性。更具经济性、舒适性、环保性。飞机燃油消耗、座公里直接使用成本比现有同类飞机低，经济性特点突出；采用加宽客舱和座椅宽度、配备新的机载设备等手段来改善舒适性；视野设计比同类型的宽，更能保证行驶安全；选用新型发动机满足噪声和污染物排放的要求，提高环保性。 （3 3）价格更为优惠，性价比高。）价格更为优惠，性价比高。空客 A320 和波音 737MAX 系列飞机的单价都超过了 1 亿美元。而根据东航定增公告显示，C919 报价为 0.99 亿美元（折合人民币为6.53 亿元） 。并且，目录单价是制造商对外公开的价格，一般实际的成交价会根据谈判结果打一定
15、比例的折扣。在公告中就提出，本次拟引进的飞机实际合同价格经订约各方按公平原则磋商后厘定，低于产品目录所载的价格。 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 6 表 1 C919 大飞机与竞争机型比较 C C919919 A A320320 B B737737 C C 系列系列 国家国家 中国 欧洲 美国 加拿大 首飞时间（年）首飞时间（年） 2017 1988 1967 2013 典型机型典型机型 C919 A320-200 B737-800 CS300 客座数（个）客座数（个） 156/168 150/164/180 162/189 135/150/160 空重（
16、吨）空重（吨） - 42.6 41.41 - 最大起飞重量最大起飞重量（吨）（吨） 72.5/77.3 78 79.01 65/32 满载航距（千米）满载航距（千米） 4075/5555 5950 5665 5463 巡航速度（马赫）巡航速度（马赫） 0.7-0.8 0.78 0.785 0.78 首架交付机首次试飞圆满完成，首架交付机首次试飞圆满完成，C C919919 商业化运营在即商业化运营在即。2022 年 5 月 8 日下午，首架交付机也就是 07 号飞机在浦东机场第五跑道进行了中、低速滑行测试。5 月 10日，东航发布定增预案，其中包括 4 架 C919 大飞机。5 月 14 日，
17、编号为 B-001J 的C919 大飞机从浦东机场第 4 跑道起飞，于 9 时 54 分安全降落，标志着中国商飞公司即将交付首家用户的首架 C919 大飞机首次飞行试验圆满完成，商业化运营在即。 图 2 C919 首架交付机首次飞行试验圆满结束 C C919919 订单超订单超 800800 架，商业化潜力架，商业化潜力巨大巨大。据中国商飞官网统计，C919 的国内外客户达到 28 家，订单总数达到 815 架。可以认为，C919 已逐步开始对波音、空客单通道飞机的替代过程。预计随着首批 C919 顺利交付，国航和南航等国内航空公司也将陆续引进 C919。根据航空工业发展中心发布的民用飞机中国
18、市场预测年报（2021-2040） ，中国市场来看，中国市场来看，预计 2021-2040 年间将需要补充 7646 架客机，其中窄体客 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 7 机需求量达 5276 架，而窄体客机中，以波音 737、空客 A320 和 C919 为代表的 150 座级窄体客机需求量预计 4031 架，占飞机总需求量的 52.7%；全球市场来看，全球市场来看，预计未来 20 年全球需要窄体干线客机近 2.95 万架，其中 150 座级的需求量达 22300 架。假设 C919 未来 20 年在国内窄体客机市场中市占率达三分之一，则仅中国市场的年
19、需求将达近 90 架，再考虑到海外市场，则 C919 的年均销量有望达到 100 架。 表 2 C919 意向订单统计 客户（标红为国外客户）客户（标红为国外客户） 订单数量订单数量 客户客户（标红为国外客户）（标红为国外客户） 订单数量订单数量 中国国航 20 架 建信租赁 50 架 东方航空 20 架 河北航空 20 架 南方航空 20 架 幸福航空 20 架 海南航空 15 架 兴业金融租赁 20 架 国银租赁 15 架 招银金融租赁 30 架 美国美国 GECASGECAS 公司公司 20 架 华夏金融租赁 20 架 工银租赁 100 架 平安金融租赁 50 架 四川航空 20 架 德
20、国普仁航空德国普仁航空 7 架 交银租赁 30 架 泰国都市航空泰国都市航空 7 架 中国飞机租赁 20 架 浦银租赁 20 架 中银航空租赁 20 架 中信金融租赁 36 架 农银租赁 75 架 光大金融租赁 30 架 中核建租赁 40 架 华宝租赁 30 架 航空工业租赁 30 架 华融金融租赁 30 架 C C919919 研制成功意味着我国民机技术实现集群式突破，整个民机产业链将显著受研制成功意味着我国民机技术实现集群式突破，整个民机产业链将显著受益益。大飞机是现代高新科技的高度集成，涉及新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等众多领域。飞机制造是战略地位突出、发展机遇
21、巨大、带动效应极强的高端装备行业，一直被誉为“现代制造业的明珠” 。根据美国兰德智库研究，大飞机研制及其核心技术衍射到相关产业，可以达到 115 的带动效应。C919的出现意味着我国具备了研制一款现代干线飞机的核心能力。我国由此实现了民机技术集群式突破，形成了大型客机发展核心能力。C919 商业化将推动我国民用航空制造业技术进步与产业结构的升级换代。 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 8 图 3 大飞机产业链 2.2.飞机结构及其特点飞机结构及其特点 2.1.2.1.飞机结构介绍飞机结构介绍 飞机主要由机身、机翼、尾翼、起落架、动力装置、机载设备、控制系统等
22、部分组成，其中机身、机翼及尾翼等部件构成飞机的主体结构。 2.1.1.2.1.1.机身机身 机身结构包括前机身、中机身、中后机身、后机身、短舱、尾撑等筒形结构，主要用于装载人员、货物、燃料、武器、各种仪器设备和其他物资等，同时将机翼、尾翼、发动机和起落架等部件连接在一起。 机身是整架飞机的受力基础，其承受的载荷主要有装载力、其他部件的力、增压载荷和气动载荷。普通框承受蒙皮传入机身周边的空气动力以及因机身弯曲变形引起的分布压力；加强框将装载的质量力和其他部件上的载荷经接头传到机身结构上的集中力加以扩散并传给蒙皮；长桁和桁梁承受机身弯曲时产生的轴力；蒙皮构成机身的气动外形，并保持表面光滑，承受局部
23、空气动力。 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 9 图 4 机身各段划分微板件和组合件示意图 2.1.2.2.1.2.机翼机翼 机翼一般由机翼主盒、襟翼、副翼、前缘缝翼、扰流片、发动机吊挂等部分组成。 机翼是飞机升力的主要来源，同时具有布置弹舱和油箱、收容起落架的功能。另外，在机翼后端上还安装有用于改善起降性能的襟翼和用于飞机横向操纵的副翼，在机翼前缘安装有用于增加升力的前缘缝翼。飞机通过控制前缘缝翼和后缘襟翼往下展开到不同的卡位，来改变机翼弯度和面积，以增加或减少飞机起降时的升力及阻力，从而避免过长的滑跑距离。 图 5 机翼段件板件划分示意图 2.1.3.2
24、.1.3.尾翼尾翼 尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，主要用于保持飞机在飞行中的稳定性，控制飞机的俯仰、偏航等飞行姿态。 尾翼的内部结构与机翼十分相似，通常都是由骨架和蒙皮构成，但它表面尺寸一般较小，厚度较薄，在构造形式上有一些特点。一般来说，水平尾翼由固定的水平安定面和可偏转的升降舵组成，垂直尾翼由固定的垂直安定面和可偏转的方向舵组成。 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 10 为了改善跨声速和超声速飞行器在高速飞行中的纵向操纵性，许多超音速飞机都将水平安定面与升降舵合二为一，设计成整体可偏转的全动平尾。 图 6 尾翼结构示意图 2.1.4.2.1.4.起落架起落
25、架 起落架主要由机轮、承力支柱、减震器、收放机构、转弯操纵机构等组成，是飞机起飞、着陆、滑跑、地面移动和停放所必需的支持系统，尤其是在降落阶段，它能够承受、消耗和吸收巨大的瞬间撞击能量。起落架对于材料强度、韧性等方面的要求较高，其性能的优劣直接关系到飞机的使用安全。 图 7 起落架结构示意图 2.2.2.2.飞机飞机装配单元装配单元 为了解决飞机大型复杂部件难以直接整体制造的问题，同时满足良好的开敞性和可维护性，飞机机体在制造过程中一般被分解为许多大小不同的装配单元，相邻装配单元之间的对接结合处会形成分离面，一般可分为两类： 2.2.1.2.2.1.设计分离面设计分离面 设计分离面是根据构造上
26、和使用上的要求而确定的。如飞机的机翼，为便于运输和更换，需设计成独立的部件；如襟翼、副翼或舵面，需在机翼或安定面上作相对运 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 11 动，也应把它们划分为独立的部件；又如战斗机机身后部装有发动机，为便于维修、更换，就把机身分成前、后机身两个部件。 设计分离面之间一般都采用可卸连接（如螺接、铰接等） ，而且一般要求它们具有互换性。 2.2.2.2.2.2.工艺分离面工艺分离面 飞机结构的划分不仅要满足构造和使用上的要求，还必须同时满足生产工艺上的要求。工艺分离面就是为了合理地满足制造过程的要求，按部件进行工艺分解而划分出来的。部件
27、划分为段件后形成的工艺分离面，既可以增加平行装配面，缩短装配周期，又有助于改善装配工作的开敞性，提高装配质量；部件、段件进一步划分为板件后形成的工艺分离面，为提高装配工作的机械化和自动化程度创造了条件。 工艺分离面之间一般采用不可卸连接（如铆接、胶接、焊接等） ，待装配成部件后，工艺分离面会随之消失。 以机翼为例，机翼中段上、下壁板与机翼前梁、机翼后梁之间的分离面属于工艺分离面，采用不可卸连接；襟翼、副翼与机翼之间的分离面属于设计分离面，采用可卸连接。 图 8 飞机机体装配单元分解图 2.3.2.3.飞机结构飞机结构特点特点 飞机结构具有零件多、尺寸大、刚性差、精度高、形状复杂、结构复杂等特点
28、。 零件多零件多：从铆钉、螺栓到桁、肋、框、梁，再到座椅、引擎，飞机由众多零部件组成，比如一架波音 737 飞机就包含大约 600 万个零部件。 尺寸大尺寸大：大型飞机的整体壁板长达 30 米左右，毛坯重 3-4 吨，大型机身整体框约 6 米*3 米，毛坯重约 2 吨，必须配置大型机加机床和相应的装卸、搬运等设备。 刚性差刚性差：飞机零件大部分是由板材和型材制成的薄壁构件，刚性较差，在车削、锻造、焊接等加工过程中容易发生加工变形。 精度高精度高：飞机的飞行寿命一般在 9 万小时左右，机身之间的装配精密程度对飞机的使用寿命有较大影响。比如，C919 各机身段与段之间空隙距离的精度达到 0.03-
29、 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 12 0.05 毫米。此外，若蒙皮与贴合的骨架之间有较大的装配间隙，就会发生很大的装配应力，会导致飞机强度和寿命的降低。 形状复杂形状复杂：飞机整体结构件多数为板块状，其轮廊外形部位一般与飞机机体复杂的外形有关，如梁、框、肋等平面零件周边外形角度变化较大，因此，加工的开敞性差，工作量大，加工技术难度大。 结构复杂结构复杂：飞机零件外形复杂且刚性较差，这就造成零件之间结构关系复杂，需要更多的紧固件将其定位在一起，而紧固件的增多为装配带来更高难度，为了装配又不得不设计更加复杂的结构来实现可装配性，这种“恶性循环”很大程度上导致
30、了飞机结构的复杂性。 图 9 空客 A320 结构示意图 图 10 波音 747 结构示意图 3.3.飞机制造产业链飞机制造产业链 飞机制造产业链条长、涵盖范围广、带动效应强，是衡量一个国家国防实力和工业水平的重要标志。产业链上游为结构钢、轻金属材料、复合材料等材料供应商，中游为机身、机翼、尾翼、发动机、起落架、机载设备等部件制造商，下游为整机集成商。根据打造并拓展中国大飞机产业链 ，机体、发动机、机载设备及其他部分占整架飞机的价值量分别为 30%-35%、20%-25%、25%-30%、10%-15%。 在我国军用飞机制造体系中，由于主机厂呈现集团化、规模化、主体化、分类化等特点，中游与下游
31、界限比较模糊，西飞、沈飞、成飞、哈飞、昌飞、洪都等整机集成商一般同时承担着大多数部件的制造工作；而在民用飞机制造体系中，C919、AG600 等大飞机一般采取国际上通行的“整机集成商+多级供应商”大协作模式，中国商飞、中航通飞是整机集成商，西飞、沈飞、成飞、洪都等则是为其提供配套产品的部件制造商。 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 13 图 11 飞机制造产业链情况图解 4.4.飞机飞机制造流程制造流程 飞机制造是指按设计要求制造飞机的过程，通常仅包括飞机机体零构件制造、部件装配和整机总装等。而动力装置、机载设备、液压系统、控制系统、仪表、附件等则由专门厂商
32、制造，一般不列入飞机制造范围。但是它们作为成品在飞机上的安装以及与其他系统的连接、电缆和导管的敷设、各系统的功能调试都是总装的工作，是飞机制造的组成部分。 飞机制造的主要流程包括工艺准备（含工艺装备设计与制造） 、零件制造（含毛坯准备、机械加工、钣金零件成形、非金属材料加工等） 、部件装配、总装调试等。 4.1.4.1.工艺准备环节工艺准备环节 飞机零件多、结构复杂，制造过程中涉及的工艺装备种类多、成本高，生产工艺准备工作量大、周期长。 钣金零件制造工艺装备钣金零件制造工艺装备：为使薄板类金属或非金属材料成型为飞机结构零件而使用的工艺装备。如拉深模、拉伸模、拉弯模、下陷模、注塑模、压型模、型胎
33、拉型模、滚轮模、型材冲切模、型材下陷模、闸压模、导管模、热成型模、落压模、爆炸成型模、聚氨酯橡胶模、复合材料模具等。 机械加工工艺装备机械加工工艺装备：为使厚板类材料或锻铸焊结构件毛坯通过机床加工成型为所要求的飞机零件而使用的工艺装备。如车床夹具、铣床夹具、镗床夹具、焊接夹具、磨床夹具以及专用检验夹具等。 地面设备和试验设备地面设备和试验设备：地面设备是为搬运、支撑、吊装、登临或储存飞机零部件而使用的工艺装备，如拖架车、千斤顶、吊具、工作梯、存放架车等；试验设备是为飞机部件、系统、整机等进行各类试验而使用的专用工艺装备，如液压试验设备、 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的
34、重要法律声明 14 真空试验设备、压力试验设备、密封试验设备、电系统试验设备、模拟功能试验设备等。 装配工艺装备装配工艺装备：在产品从组件到部件装配以及总装配过程中，用以控制其几何参数所用的具有定位功能的专用装备。如装配型架、装配夹具、安装夹具、安装量规、钻模、钻孔样板、补铆夹具、对合夹具、精加工型架、平衡台、水平测量台、检验夹具等。 标准标准工艺装备工艺装备：是以 1:1 的真实尺寸体现产品某些部位几何形状和尺寸的刚性实体，作为制造、检验和协调生产用工艺装备的模拟量标准，是保证生产用工装之间和产品部、组件之间尺寸和形状协调与互换的重要依据。如标准样件、标准量规、标准平板、标准实样、标准尺规等
35、。 4.2.4.2.零件制造环节零件制造环节 飞机零件制造是实现航空材料向关键子系统和整机制造转变的重要环节，具有产品门类繁多、工艺路线复杂、产品精密度高等特点。 飞机薄壁零件结构刚性差，在预成形后或机械加工后，从夹具上卸下来时会在残余应力的作用下发生变形，因此需要对毛坯材料进行特殊处理，比如板料一般会进行预拉伸处理。 飞机机体构件选用的材料种类繁多，具有各种钣金零件、骨架零件、整体结构件，相应的加工工艺也多种多样。如型材零件的压弯、滚弯、拉弯；回转体零件的旋压、胀形、拉深；框肋类零件的橡皮成形；整体壁板的切削加工、化学铣切和喷丸成形；骨架零件的数控加工等。而且为适应飞机结构的发展，要求不断采
36、用新技术、新材料和新工艺。如高能成形、应力松弛成形、高速加工、复合材料等。 4.3.4.3.部件装配环节部件装配环节 飞机装配是根据飞机尺寸互换协调原则，采用专用的工艺装备、测量设备以及其他设备将大量的飞机零件、标准件和成品按图样或全三维模型、技术条件，按照一定的顺序和方法进行机体结构铆接装配、系统安装、调试和试飞的过程。飞机制造过程中，飞机装配环节花费的工时最长，据统计飞机装配工作量占整个飞机制造总劳动量的 50%左右，装配成本占总全机成本的 40%以上，装配工作周期也占全机生产周期的50-75%。 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 15 图 12 机身部
37、件装配工艺流程 飞机装配准确度直接影响到飞机的使用性能和生产的互换性，因此保证飞机机体的装配准确度是飞机装配的主要任务。飞机零件、组合件或部件的制造准确度是指它们的实际形状和尺寸与图纸所规定的公称尺寸相符合的程度，而协调准确度是指两个相匹配的零件、组合件或部件之间配合部分的实际形状和尺寸相符合的程度。 由于飞机结构尺寸大，形状复杂，为保证零件、组合件或部件之间配合面的形状和尺寸的协调准确度，如果是以它们本身更高的制造准确度来达到，在经济上既不合理，技术上又很困难。实际上，在飞机制造中，零件或部件之间配合表面的形状和尺寸的协调准确度往往比它们本身的制造准确度要求要严格。 证券研究报告|行业深度研
38、究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 16 图 13 装配准确度要求 图 14 表面平滑度要求 为保证零件、组合件或部件之间的协调准确度，通过模线、样板和标准工艺装备建立起相互关系的制造路线。在零件制造和装配中，零件和装配件最后形状和尺寸的形成过程从图纸通过模线、样板和标准工艺装备制造出模具、装配夹具，然后制造零件和进行装配等一系列形状和尺寸传递过程。 以机翼装配为例，其装配过程是：前梁由前梁夹具装配成组合件，前梁、前肋及前段蒙皮由机翼前段型架组装成机翼前段，再将机翼前段、后段以及其他零件和组合件在机翼总装型架上组装成机翼。 图 15 副翼相对于机翼的位置准确度要求 4.4.4.4.总
39、装调试环节总装调试环节 飞机总装对接是飞机制造中的关键环节，前期的零件制造、部件装配都是为这一阶段的总装配积累基础，飞机总装对接主要包括机身段对接、翼身对接和尾翼对接。 机身段对接机身段对接：机身是飞机操作飞行和承载目标物的核心载体，机身段的总装对接是保证飞机成功制造和安装使用的关键环节。按照安装顺序的不同，机身对接可以分为带翼对接法和成龙对接法，前者是指带中央翼的飞机中段先和外翼进行对接，然后再与机身前后段进行对接的方法；后者是指先把机身各段实现对接，然后再和机翼对接的方法。 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 17 图 16 波音 747-8 带翼对接 图
40、 17 空客 A320 成龙对接 翼身对接翼身对接：翼身对接形成大十字架或小十字架，是构成飞机机体核心结构的主要环节。翼身对接可以分为全翼对接法和外翼对接法，前者是指左右外翼与中央翼预先进行横向对接，再参加全机对接的方法；后者是指中央翼先与中机身安装在一体，左右外翼再分别与中央翼进行对接的方法。 图 18 A400M 全翼对接 图 19 波音 737 外翼对接 尾翼对接尾翼对接：水平尾翼因为分左右翼，所以其对接方式与机翼类似，分全水平尾翼对接法和左右水平尾翼外挂对接法两种。垂直尾翼是一个单独部件，大部分情况下参与飞机全机最后对接，如波音 737，但也有预先和机身尾段进行连接，与尾段一起参与飞机
41、全机最后对接，如 ARJ21-700。 5.5.先进先进飞机飞机制造技术制造技术 现代飞机制造技术正朝着数字化、并行化、智能化、集成化、柔性化等方向发展，飞机制造中的各个流程也必须符合这种发展趋势，才能满足现代飞机制造的发展要求。 5.1.5.1.工装工装 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 18 传统工艺装备的制造路线为，模线设计部门根据理论图样，参考结构或系统图样画出 1:1 的模线明胶图版或金属模线图版，再以模线明胶图版或金属模线图版为基准作出各类样板，用样板制出正反标准样件，由正反标准样件脱出各个不同工序的模具、夹具，协调制造各类装配型架的内外型卡板、
42、基准标高和交点，用模夹具制造零件，用型架安装部组件以及飞机总装。 随着飞机设计向三维化、数字化发展，精确的工程描述可以在工程设计阶段就解决飞机各个结构件之间的准确协调问题，不必再依靠模线的重复设计工作。结合精确的三维设计模型，无论是飞机零件制造，还是组部件装配，越来越多的精加工专业设备和数字化的检测工具开始出现，慢慢取代和省略大量的传统工艺装备。 表 3 传统工艺装备和现代飞机发展技术的比较关系 传统工艺装备传统工艺装备 现代飞机制造技术发展趋势现代飞机制造技术发展趋势 钣金零件制造工艺装备 数控下料、可调型面多点模、真空吸盘柔性托架等精密钣金制造设备，以及全数控镜像铣切蒙皮壁板的设备有大幅度
43、代替传统模具的趋势 机械加工工艺装备 多坐标数控设备的功能越来越强大以及机器人的普遍使用，传统固定式机床夹具的使用会越来越少 地面设备和试验设备 集电、液、气、磁、微电子为一体使用，运输和工作台架以及飞机地面测试设备的集成更趋于设备化 模线样板类工艺装备 数字传递过程中数控机床的普及使用，工艺装备的数字制造，会逐步使模线样板淘汰出局 装配工艺装备 现代飞机的装配制造引入了数字景辅助工具，使得飞机结构的组合对型架的外形定位和其刚性构架依赖性也越来越弱，同时，自动装配的元素越来越多，传统型架的成分越来越少 标准工艺装备 数字传递的手段和方法越来越多，传统意义上的标准工艺装备应用的位置越来越少 5.
44、2.5.2.机加机加 现代飞机结构与材料的特点对数控加工技术及装备提出了很高的要求，在基本实现了机加数控化的同时，飞机制造中广泛地采用了 3C 集成系统和 DNC 技术，同时，柔性生产单元和柔性生产线的应用也较为普遍，高速切削加工技术应用水平较高，基本实现了自动化、高效率数控加工，目前数控机床正向高速化、复合化方向发展。 压紧器自动避让系统压紧器自动避让系统：传统机床夹具上的工件压紧器都是在机床加工过一个程序后停机，用手工来进行移位调整的，而该系统的压紧器通过信号传感介质（继电器、光感元件、程序编制等）自动避开铣切主轴的运动轨迹，避免工件重复定位，节约加工时间。 全封闭式镗铣一体化柔性数控系统
45、全封闭式镗铣一体化柔性数控系统：该系统功能集成度较高，配合高效能的刀具库，用于复杂的飞机零件一步加工到位。 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 19 座椅滑轨类零件专用一体化加工系统座椅滑轨类零件专用一体化加工系统：该系统专门用于飞机机舱内座椅滑轨类零件（包括货舱系栓导轨）的加工，可以一次性完成开槽、制孔、切断、砂光等诸多工序。 5.3.5.3.钣金钣金 在飞机制造中，框肋、蒙皮、壁板等典型钣金零件构成飞机机体的框架和气动外形，钣金制造技术的发展对提高飞机性能、加快飞机产品迭代、降低飞机研制费用具有重要意义。目前飞机钣金制造技术正向数字化方向发展。在钣金成形方
46、面，数控铣床板坯下料、蒙皮拉伸成形、壁板喷丸成形/强化、零件高压橡皮囊液压成形等主要工艺均已实现数控化。同时正在提高成形过程的数字模拟和动态仿真以及实时监控与变形量控制技术，钣金成形的专用设备正向多功能、柔性化和机械加工化方向发展。 精密钣金成形技术精密钣金成形技术：先进飞机钣金壁板的明显特点是蒙皮厚、筋条高、结构网格化、整体集成度大、难以成形。大型飞机气动外形要求严、寿命要求长，钣金件不许敲击成形，大都采用精密成形技术。这类技术涉及的工艺准备有数控多点组合成形模具、数控真空组合吸盘系统、厚壁板数控铣切设备、自动喷丸成形设备等。 代替化铣的蒙皮镜面铣切系统代替化铣的蒙皮镜面铣切系统：该系统是一
47、种镜像对称、双头随动、连续加工薄蒙皮和双曲蒙皮的专业蒙皮加工设备，可以取代蒙皮拉形后的手工修整作业和钣金蒙皮的化学铣切。 图 20 蒙皮镜面铣切系统加工原理 图 21 蒙皮镜面铣切系统 资料来源：蒙皮镜面铣切系统及先进制造工艺的应用，华西证券研究所 资料来源：蒙皮镜面铣切系统及先进制造工艺的应用，华西证券研究所 5.4.5.4.复材复材 复合材料零件在飞机结构中应用的比例越来越大，复合材料零件制造类设备和工艺装备也越来越先进，共固化成形、树脂传递模塑成形、复杂件缠绕成形、丝束铺放、复合材料辐照固化等复合材料制造新技术和质量保证技术均已得到应用。 真空辅助渗透成形技术真空辅助渗透成形技术：该技术
48、利用真空的吸附将低粘度液体树脂渗透到预制件的各个部分，适用于常温和使用温度不高的大型壁板结构件的生产。 纤维缠绕纤维缠绕- -铺放技术铺放技术：该技术是在缠绕技术和铺放技术的基础上发展起来的，单纯的缠绕技术不能实现纵向纤维缠绕及局部增厚增强，而这些可以通过铺放技术来实现，因此，缠绕-铺放技术一经出现，便在飞机结构中得到广泛应用。 证券研究报告|行业深度研究报告 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 20 电子束固化技术电子束固化技术：该技术是一种新出现的复合材料制造技术，将作为一种低成本和非热压罐固化技术用来制造大型复合材料结构件，其优点是固化时间短、树脂的稳定性好、可与铺层工艺连续作业及在单
49、一产品中能固化具有不同热固化循环的材料等，工艺装备也更简单经济，不受昂贵热压罐尺寸的限制。 表 4 国内部分民用飞机复合材料用量 机型机型 研制年代研制年代 复材用量复材用量/ /% % 应用部位应用部位 A ARJ21RJ21 2 2003003 2 2 翼稍小翼本体，内、外襟翼子翼本体等翼稍小翼本体，内、外襟翼子翼本体等 C C919919 2 2015015 1 12 2 机身、机头、尾翼、中央翼样段、襟翼、副翼、固定前机身、机头、尾翼、中央翼样段、襟翼、副翼、固定前后缘、滑轨整流罩等后缘、滑轨整流罩等 新舟新舟 7 70000 2 2016016 1 12 2 尾翼、襟翼、副翼、小翼、
50、整流罩、固定后前缘、短尾翼、襟翼、副翼、小翼、整流罩、固定后前缘、短仓、中机身等部位仓、中机身等部位 C CR929R929 2 2018(018(立项立项) ) 5050 - - 表 5 国外部分民用飞机复合材料用量 机型机型 制造商制造商 首飞时间首飞时间/ /年年 复材用量复材用量/ /% % 应用部位应用部位 B B737737 波音波音 1 1967967 1 1 - - B B747747 波音波音 1 1969969 1 1 - - D DC C- -1010 麦道麦道 1 1971971 1 1 - - L L10111011 洛克希德洛克希德 1 1974974 1 1 -
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