1、 证券证券研究报告研究报告 | 行业行业深度报告深度报告 工业工业 | 军工军工 推荐推荐（首次首次） 军用碳纤维行业报告军用碳纤维行业报告 2020年年07月月01日日 机型迭代推动渗透率提升，航空航天市场空间广阔机型迭代推动渗透率提升，航空航天市场空间广阔 上证指数上证指数 3091 行业规模行业规模 占比% 股票家数（只） 66 1.7 总市值（亿元） 8209 1.2 流通市值 （亿元） 5833 1.1 行业指数行业指数 % 1m 6m 12m 绝对表现 4.6 13.9 11.5 相对表现 -2.3 10.2 3.6 资料来源：贝格数据、招商证券 相关报告相关报告 1、军工行业 2

2、020 年中期投资策略： 关注高确定性投资主线 2020-06-16 2、 军工行业周报（0525-0531） ：商 业航天迎里程碑 航空产业链估值优 势凸显2020-06-01 3、 军工行业周报（0518-0524） 2020-05-26 本报告简述了碳纤维行业的大类划分、产业链格局、制造工艺、以及航空航天几 大市场空间及 CAGR 预期情况。 考虑到目前碳纤维材料在航空航天领域的渗透率 逐步提升，我们认为这一赛道未来具有比较稳定的前景空间。 碳纤维是一种非金属基与非金属基相结合的复合材料，目前广泛应用于航空 航天领域，其中连续碳纤维增强的树脂基复合材料在目前所有复合材料结构 件中占比约为

3、 70%-90%。用碳纤维复合材料代替钢或铝，减重效率可达 20% 到 40%。而战斗机或干线飞机自重每减少 1kg，相当于增加 450 美元的经济效 益。美国主力舰载机的复材占比已由最初的不足 5%，变为目前的约 30%。我 们认为，伴随着我国的新锐机型的列装量产，未来我国航空航天碳纤维复材 渗透率将逐步提升，行业增速将长时间高于军费增长。 根据2019 年全球碳纤维复合材料市场报告统计，2019 年全球碳纤维总需 求为 10.37 万吨，对应 28.70 亿美元，其中航空航天用量为 2.35 万吨，对应 28.7 亿美元；树脂基碳纤维方面，全球总用量为 15.97 万吨，总额为 173.9

4、 亿 美元，其中航空航天用量为 3.62 万吨，对应 108.5 亿美元。相较全球，2019 年我国航空航天碳纤维用量仅为全球的 4.68%（1100 吨），树脂基碳纤维用 量为全球的 5.95%（2154 吨），金额的 19.85%（150.77 亿元，汇率 7 折算）， 整体与西方先进水平存有较大差距。 受益于军机领域迭代升级，行业中短期有望保持中高速发展。目前全球航空 航天领域碳纤维用量端军民比约为 3:7，以此计算，假设我国完成“2050 年建 设世界一流军队”目标时碳纤维用量追平西方，行业 CAGR 将在 13-17%，符 合我国近几年军费增长区间。我们认为以碳纤维为首的复材行业能够

5、维持近 1-3 年的中高速增长期，预计 CAGR 在 20%-30%区间； 相关标的：中航高科、光威复材（招商化工覆盖）、中简科技、楚江新材（招 商军工有色联合覆盖）。 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。 王超王超 S07 岑晓翔岑晓翔 S07 杨雨南杨雨南 S01 重点公司主要财务指标重点公司主要财务指标（2 2020020/ /06/3006/30） 股价股价 19EPS 20EPS 21EPS 19PE 20PE PB 评级评级 中航高科 16.92 0.38 0.28

6、 0.38 44.5 60.43 5.4 强烈推荐-A 光威复材 62.73 1.01 1.19 1.46 62.1 52.7 10 强烈推荐-A 中简科技 36.20 0.34 0.51 0.67 106.5 71.0 15 强烈推荐-A 楚江新材 9.34 0.37 0.42 0.49 25.2 22.2 2.4 强烈推荐-A 资料来源：公司数据、招商证券 -15 -10 -5 0 5 10 15 Jul/19Oct/19Feb/20Jun/20 (%)军工沪深300 行业研究行业研究 Page 2 正文目录 一、航空复合材料概述 . 6 1、航空复合材料拆分 . 6 2、一代材料、一代航

7、空. 7 3、航空领域非金属复合材料应用历史 . 8 二、碳纤维行业概览 . 12 1、 碳纤维种类划分 . 13 2、 应用领域及全球市场格局 . 15 3、 航空航天领域细分机型迭代升级带来渗透率持续提升 . 16 4、 产业链及制造工艺. 19 5、 产业链财务简述 . 24 三、中国航空航天市场从“望其项背”到“并驾齐驱” . 25 1、 军机领域 . 26 2、 民机领域 . 28 3、 无人机领域 . 30 四、成本端拆分及产业降本方式 . 31 1、 生产成本拆分 . 31 2、 大丝束及自动化技术 . 32 3、 干喷湿纺技术 . 32 4、 整体成形技术 . 33 5、 能源

8、成本控制 . 34 五、碳纤维军转民障碍及潜在民用市场展望 . 34 1、 军转民障碍（成本因素外） . 34 2、 非航领域民用化展望轨道交通 . 35 六、相关公司简介 . 36 七、风险提示 . 41 图表目录 图 1 部分复合材料拆分 . 6 图 2 先进材料在美国国防关键技术中名列第二 . 7 图 3 木质结构飞机 . 8 mNsNoQxPpPsNpPqPqOrPsRaQbP8OnPpPoMmMiNpPqPkPrRpR8OpPuNNZsOpPxNrRqN 行业研究行业研究 Page 3 图 4 铝钢结构飞机 . 8 图 5 铝锂合金结构为主飞机 . 8 图 6 复合材料为主飞机 .

9、8 图 7 B-2 隐身战略轰炸机应用了大量玻璃纤维复合材料 . 9 图 8 CVD 法制备的钨丝芯硼纤维 . 9 图 9 日本东丽公司牌号划分 . 10 图 10 复合材料军机应用部位 . 11 图 11 波音 787 材料结构示意图 . 12 图 12 2019 年不同复合材料金额端占比 . 12 图 13 全球小丝束碳纤维市场格局 . 14 图 14 全球大丝束碳纤维市场格局 . 14 图 15 碳纤维按力学性能分类 . 14 图 16 2019 年碳纤维市场用量拆分 . 16 图 17 2019 年碳纤维市场金额拆分 . 16 图 18 2019 年树脂基复合材料市场用量拆分 . 16

10、 图 19 2019 年树脂基复合材料市场金额拆分 . 16 图 20 航空航天碳纤维需求拆分. 17 图 21 航空器材复合材料占比变化 . 17 图 22 V-22 复合材料示意图 . 18 图 23 美国无人机内部结构 . 19 图 24 全球军用无人机市场格局. 19 图 25 碳纤维先驱体市场份额 . 20 图 26 碳纤维丝生产流程 . 20 图 27 碳纤维丝生产工艺（上游） . 21 图 28 A 股主板上市公司产业链位置. 22 图 29 连续法制备预浸料工艺 . 22 图 30 热压罐工艺 . 23 图 31 膜压成型工艺 . 23 图 32 纤维缠绕工艺 . 23 图 3

11、3 拉挤成形工艺 . 23 图 34 碳纤维产业链应用（下游） . 23 行业研究行业研究 Page 4 图 35 产业链毛利率“上高下低”，整体呈现增长趋势 . 24 图 36 产业链应收/营收变化情况 . 25 图 37 2019 年中国碳纤维需求格局 . 25 图 38 2019 年中国树脂基碳纤维用量拆分 . 26 图 39 2019 年中国树脂基碳纤维金额拆分 . 26 图 40 供给端国产、进口碳纤维格局（吨） . 26 图 41 中美航空装备数量对比（架） . 27 图 42 中国战斗机结构 . 27 图 43 美国战斗机结构 . 27 图 44 装备费支出（亿）与增速变化 .

12、27 图 45 我国第四代固定翼飞机 J-20 . 28 图 46 我国新型 10 吨级直升机 Z-20. 28 图 47 2007-2016 世界及中国复合材料增长趋势 . 28 图 48 C919 订单结构（架） . 29 图 49 ARJ21 复合材料使用位置 . 30 图 50 2008-2017 中国外贸无人机订单结构拆分 . 30 图 51 国内军用无人机市场规模预测 . 31 图 52 航空复材材料结构成本拆分 . 31 图 53 吉林化纤 48k 大丝束碳纤维原丝顺利通过碳化 . 32 图 54 自动化铺带示意图 . 32 图 55 干喷湿纺（右）与湿法纺丝（左）工艺对比 .

13、33 图 56 美国 JSF 战斗机（F-22）复合材料结构整体化示意图. 33 图 57 Do-328J 金属结构改复合材料示意图 . 34 图 58 宝马 i3. 34 图 59 SGL 汽车用碳纤维生产区 . 34 图 60 CETROVO 列车 . 35 图 61 碳纤维复材地铁车厢内部构造 . 36 图 62 中航高科 2019 年营收拆分 . 36 图 63 中航高科 2019 年毛利拆分 . 36 图 64 光威复材 2019 年营收拆分 . 37 图 65 光威复材 2019 年毛利拆分 . 37 行业研究行业研究 Page 5 图 66 中简科技 2019 年营收拆分 . 3

14、8 图 67 中简科技 2019 年毛利拆分 . 38 图 68 ZT7 与 T700 级碳纤维性能对比 . 38 图 69 楚江新材 2019 年营收拆分 . 39 图 70 楚江新材 2019 年毛利拆分 . 39 图 71 恒神股份 2019 年营收拆分 . 40 图 72 精功科技 2019 年营收拆分 . 40 图 73 精功科技 2019 年毛利拆分 . 40 表 1：机体材料发展过程 . 7 表 2：美军历代舰载机材料拆分 . 8 表 3：碳纤维和其他材料性能比较 . 13 表 4：各种飞行器减重的经济效益分析 . 13 表 5：东丽碳纤维牌号及性能 . 14 表 6：西方军机复

15、合材料占比 . 17 表 7：各国民机复材使用量 . 18 表 8：2018 年我国运输飞机数量（架） . 29 表 9：国产民用飞机复合材料占比 . 29 行业研究行业研究 Page 6 一、航空复合材料概述 1、航空复合材料拆分 复合材料是人类运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的 新材料。一般定义的复合材料需满足以下条件: 复合材料必须是人造的，是人们根据需要设计制造的材料; 复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的 形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在; 它具有结构可设计性，可进行复合结构设计; 复合材料不仅保持各组分材料性

16、能的优点， 而且通过各组分性能的互补和关联 可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。 金属基体常用的有铝、 镁、 铜、 钛等合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料 主要由玻璃纤维、 碳纤维、 硼纤维、 芳纶纤维、 碳化硅纤维、 石棉纤维、 晶须、 金属等构成。 而金属跟非金属基体在不同的排列组合后，复合材料可以基本上分为三个大类： 金属基 vs 金属基，其中包含目前航空结构件大量使用的铝锂合金，以及航空 发动机领域大量运用的铁、钴、镍基高温合金； 金属基 vs 非金属基，这个领域多为特种钢材，如高碳钢； 非金属基 vs 非

17、金属基，其可以进一步内分为以无机非金属基体为主的复合材 料，如陶瓷材料、石英材料等；另一部分则为以聚合物为基体的复合材料，如 本报告所涉及的树脂基碳纤维材料。 图图 1 部分复合材料拆分部分复合材料拆分 资料来源：招商证券 根据美国空军对 2025 年航空技术发展的预测分析，在全部 43 个系统中，先进材 料技术的重要性被列为第二位；而在美国国防部制定的科技优选项目中，先进材料技术 也被列于第二位。以航空发动机为例，业内公认现行航空发动机推重比在近十年中出现 行业研究行业研究 Page 7 迭代上升，其 70%以上的贡献来自于高性能新材料及其制备技术。 图图 2 先进材料在美国国防关键技术中名

18、列第二先进材料在美国国防关键技术中名列第二 资料来源：美国国防部，航空材料技术，招商证券 而对航空结构材料的基本要求包括以下几个方面： 材料高性能，要求轻质、高强度和高刚度，具体而言为要求材料具有极高的比强度 （材料的强度除以其表观密度， 其中强度为材料断开时单位面积所受的力） 和比刚度 （弹 性模量与其密度的比值，其中弹性模量为单向应力状态下应力除以该方向的应变） ； 优良的高低温性能，其既需要应对数倍音速下的高温，也需要应对同温层亚音 速飞行、或高寒地区机场下的严寒环境； 耐环境性能，即能够应对自然环境对材料的腐蚀及材料自身的老化现象； 优良的工艺性能，即材料能够接受并适应各种冷、热加工条

19、件的能力； 低成本化； 环境相容性。 2、一代材料、一代航空 从 20 世纪初莱特兄弟的“飞行者一号”冲上云霄至今，航空材料已经经历了从木 质结构到复合材料的五个发展阶段，而每伴随一种新材料的拓展使用，航空装备往往伴 随着一代质的跨越。 表表 1：机体材料发展过程机体材料发展过程 发展阶段发展阶段 年代年代 机体材料机体材料 第一阶段 1903-1919 木、布结构 第二阶段 1920-1949 铝、钢结构 第三阶段 1950-1969 铝、钛、钢结构 第四阶段 1970-21 世纪初 铝、钛、钢、复合材料结构（以铝为主） 第五阶段 21 世纪初-今 复合材料、铝、钛、钢结构（以复合材料为主）

20、 资料来源：航空材料技术，招商证券 行业研究行业研究 Page 8 图图 3 木质木质结构飞机结构飞机 图 图 4 铝铝钢结构飞机钢结构飞机 资料来源：环球网，招商证券 资料来源：装备知识，招商证券 图图 5 铝锂合金铝锂合金结构结构为主为主飞机飞机 图 图 6 复合材料复合材料为主飞机为主飞机 资料来源：环球时报，招商证券 资料来源：新华社，招商证券 表表 2：美军历代舰载机材料拆分美军历代舰载机材料拆分 服役时间服役时间 复合材料复合材料 钛合金钛合金 铝合金铝合金 钢钢 其他材料其他材料 F-14 1974 20.0% 25.0% 36.0% 15.0% 4.0% F-16 1978 3.0% 2.0% 83.0% 5.0% 7.0% F/A-18A/B 1980 9.5% 12.0% 50.0% 15.0% 13.5% F/A-18C/D 1