军工行业研究：如何看待军工行业的科技属性及优势赛道？
1.1 国防需求本质是由科技驱动，美国装备研发费≈装备采购费
国防需求本质是由科技驱动，军工行业拥有天然的科技属性。法国国防经济学家雷诺·贝莱斯博士在《TECHNOLOGY AND THE DEFENSE INDUSTRY》一书中指出：国防需求本质是由科技驱动，并且以科技为中心的国防范式仍然被认为是 21 世纪解决安全挑战的最佳方法。这种范式不仅是追求科技优势的结果，也来自需要避免可能由科学和技术突破性创新导致的国防战略意外，因为从本质上讲，科技机会是不可预测的。
2022 年美国装备研发费≈装备采购费。根据美国国防部数据，在 1951 年美国装备费（采购+研发）中 RDT&E 占比仅为 5%，但在 20 世纪 50 年代后期逐渐提高 30%，冷战结束后 RDT&E/装备费不仅没有降低，反而进一步提升，以科技为中心的国防范式持续加 强。最新的 2022 年美国国防预算中 RDT&E 合计 1133 亿美元，占比高达 46%，即美国装备研发费与装备采购费相当。
1.2 从国防费角度看，我国国防研发费或超 1000 亿
欧美主要国家的国防研发费占国防装备费比例普遍超 20%，横向推测，我国国防费中研发费或超 1000 亿。根据《TECHNOLOGY AND THE DEFENSE INDUSTRY》，美法英德等主要欧美国家非常重视国防研发，其国防研发费长期维持在 30%左右，其中美国国防研发费近年持续上升，2022 财年研发费已高达 1133 亿美元，研发费/装备费为 46%。中国国防费用由装备费、人员生活费、训练维持费组成，其中装备费由武器装备的研究、试验、采购、维修、运输和储存费用等组成。如果国防费中的装备费占比为 41.1%（2020 年比例未披露，取《新时代的中国国防》白皮书中 2017 年装备费比例 41.1%），假设研发费/装备费在 20%-45%区间，在不同情境下，我国国防费中研发费处于 1042 亿元-2345亿范围内，即我国国防研发费或超 1000 亿元。参照全 A 股票研发费看，2020 年 A 股合计研发费 9102 亿元，国防研发费/A 股合计研发费比例在 11%-26%范围内，高额的国防研发支出使得军工行业拥有较高的科技属性。
四个横向对比指标证明军工行业拥有科技属性。从国防费角度看，千亿级的国防研发支出使得了军工行业拥有较高的科技属性，从上市公司角度看，也能看出军工行业拥有较强的科技属性。
军工行业研发人员占比达 25.04%，研发支出占比达 8.79%，均在 28 个行业中位列第三。研发活动是科技企业创新的源泉和根基，通常情况下研发支出和研发人员占比越高，越能凸显企业的科技属性。将军工企业的研发情况与其他 27 个行业做横向对比，我们发现军工行业在研发人员和研发支出上处于较高水平：1）军工企业平均研发人员数量为 722人，2020 年平均研发人员占比达到 25.04%，在 28 个行业中位列第三，仅次于 TMT 行业的计算机和通信行业，高于 TMT 行业中的传媒。2）军工企业的平均研发支出为 2.46 亿元，2020 年平均研发支出占营业收入比重达到 8.79%，在 28 个行业中位列第三，同样仅次于计算机和通信行业。
军工新上市企业中科创板企业数量占比超 50%，在 28 个行业中位列第三。科创板的创立初衷是为了扶持国家的科技创新型产业，因此一个行业中科创板企业的数量占比越高，说明该行业科技属性含量越高。自科创板 2019 年开板以来，陆续有 12 家军工企业登陆科创板，尽管上市数量不多，但占比较高，同时期所有新上市的军工企业的数量为 23 家，军工科创板企业数量占上市企业数量比例超 50%，这一比例在 28 个行业中位列第三，仅次于医药生物和计算机，体现出军工企业的强科技属性。
军工行业小巨人数量占行业上市企业数量比重达到16.48%，在28个行业中居于首位。2021 年 7 月 30 日召开的中共中央政治局会议提出：“开展补链强链专项行动，加快解决卡脖子难题，发展专精特新中小企业。”专精特新“小巨人”企业表现出高毛利、高 ROE、高研发投入、高市盈率等特征，行业内小巨人企业数量占比越高，或说明行业创新能力越强，科技含量更高。截至 7 月底，工信部已公示三批国家级 4762 家专精特新“小巨人”企业名单，其中 A 股上市公司有 296 家，其中军工股有 15 家，而军工总上市企业有 91家（申万行业分类），军工小巨人企业占全部上市军工企业比例达到 16.48%，在 28 个行业中居于首位，这也从侧面体现了军工企业聚焦主业、强化创新，具有高科技属性。
2. 科技属性深远影响行业需求，将从三方面驱动需求
2.1 科技进步促使武器装备需求持续迭代，需求具有持续性
2.1.1 20 世纪以来，武器装备在全领域持续迭代
20 世纪以来，科技进步推动各军种武器装备持续迭代。在人类数千年的军事史中，20世纪以来武器装备的爆发式变革是绝无仅有的，根本原因在于科技进步。在某类武器装备的早期阶段，受限于当时的技术条件，军方的多方面需求难以同时满足，武器的研发制造只能舍弃某方面性能以在其他方面获得更优的表现。比如，早期的坦克无法同时满足军方对防护性、机动性和火力的要求，二战后，随着装甲技术、发动机技术、炮管生产技术的不断提升，坦克实现了三种性能的兼顾，由早期坦克升级为主战坦克。对于其他武器装备也是如此，20 世纪以来主要的武器装备都发生了四次或更多次迭代。
武器装备迭代可能获得指数级的性能提升，从而吸引军方采购新装备，替换旧装备。武器装备的迭代是科技一点点进步的“量变”累积产生“质变”的结果，其性能也相应大幅提升，如二代机到三代机是机械化向信息化的飞跃，二代空空导弹到三代空空导弹是近距向超视距的飞跃。每一代战斗机的性能都比前一代拥有指数级的提升，在美军的Northern Edge 2006 演习中，F-22（四代机）在 6 周的对抗中累积击落了 144 架 F-15和 F/A-18（三代机），自身却毫发无损。性能的微小优势可能意味着生存，而强大的性能提升则让军方有充分的理由去更换现有武器装备，进而促使装备需求持续迭代。
2.1.2 随着装备有序迭代，国防采购需求稳定扩容
装备需求的空间随迭代明显提升，美国国防部人均预算自 1949 财年以来提高约 75倍。
洛克马丁希德公司的前 CEO 奥古斯丁曾提出一条定律，军用飞机的单位成本随时间呈指数增长，本质原因是军用飞机的科技含量随时间越来越高。不仅是军机，其他武器装备也是如此，于 2017 年开始服役的超级航母福特号单位成本达到 130 亿美元，比 1975 年服役的尼米兹号提高 12 倍，比 1961 年服役的小鹰号提高近 32 倍。装备迭代导致国防采购需求持续增加，1949 财年，美国国防预算为 104 亿美元，国防部雇员 243.4 万人，人均预算为 0.43 万美元/人；2022 财年，美国国防预算为 7279 亿美元，国防部雇员 222.5 万人，人均预算为 32.71 万美元/人，73 年人均预算提高约 75 倍。
受益于武器装备有序迭代，国防采购需求稳定扩容。虽然武器装备的性能随着科技含量提高而越来越强大，但出于成本的限制，装备迭代一般是渐进的。军方往往多批次稳定采购新装备，现役装备一般是两个代系高低搭配，因此需求是稳定增长的，波动性大大降低。以我国的歼击机服役状况为例，2009 年以二代机为主，2020 年三代机的占比已经超过二代机，达到 53.2%，同时四代机也开始快速列装，未来将形成三四代机高低搭配的装备格局。
2.1.3 我国装备技术水平>现役水平，迭代空间持续扩大
“十三五”研制成果丰硕，我国装备技术水平领先现役水平，促进装备迭代加速。2010-2017 年我国在武器装备费上共投入 2.42 万亿元，已经成功研制、小批量量产了歼-16、 歼-20、直-20、运-20 等一系列重点型号武器装备。“十三五”之前一直是我国重点型号装备的研制、定型或者小批量列装阶段，进入“十四五”，新的国际安全形势催生出新的国家安全需求，我国军事装备升级进入大换血、大采购时代，促进迭代加速。
空军 20 时代即将到来，需求空间有望超过万亿。
我国第一款四代机 J-20、第一款战略运输机 Y-20 和第一款 10 吨级通用直升机 Z-20 相继定型服役，然而 20 系列装备占同类装备（歼击机、运输机、直升机）的比例仍处于很低的水平，迭代空间广阔。根据我们测算，仅歼击机在 2021-2030 年的合计新增需求可能超过 9000 亿元，再加上运输机和直升机，空军的迭代需求空间有望超过万亿。此外，预计装备费可以充分满足迭代需求开支，保守假设装备费占军费比例 40%（2017 年达到 41.1%且呈增长趋势），军费增长率为 6%， 则 2021-2030 年的装备费合计可能达到 7.27 万亿元，按照美国装备采购中飞机占 33%的比例计算，2021-2030 年空军获得的装备费约为 2.4 万亿，能够满足空军万亿迭代需求。
2.2 军工科技外溢带来巨大民用需求空间，需求想象空间大
军工科技的溢出效应来自四个方面，分别是军工企业的外部合作、技术广度、研发强度和民品倾向。溢出效应可简单理解为：由于军队更看重性能，因此大规模国防订单可以为没有经济效益的潜在民用技术买单，随着技术进步与成本降低，民用领域需求随之爆发。根据《两用技术和国防-民用溢出效应》，作者回顾军工科技的发展，详细说明并证实了溢出效应的四大来源：1）外部合作。军工企业和其他民企或者研究机构合作有利于将军工科技转为民用，因为这些民企或研究机构在民用领域往往有更丰富的经验和更敏锐的嗅觉。2）技术广度。军工企业在立项研发阶段便以军民两用为目的而开发的技术更容易转为民用，因为这些技术的适用性更强。3）研发强度，军工企业的研发投入越大，研发人员素质越高，越有可能在军工科技转民用的过程中出现创新性成果。4）民品倾向。相比专注于国防领域的军工企业，民品占比高的军工企业更容易实现技术转化。
冷战期间美国对军工科技的巨额投入是 20 世纪后半叶民用科技大爆发的重要原因。冷战期间，美苏的军备竞赛促进双方不断加大在国防领域的投入，其中美国 1960 年的联邦国防研发支出占全球研发支出的 36%，如此巨额的投入使得美国的军工科技在各领域都取得明显的进展，同时一些军工技术也拓展到民用领域并创造了更广阔的市场空间，如喷气式发动机、计算机、雷达、核能、半导体、GPS 和互联网等。另一方面，美国军工科技的领先也为其他美国公司带来极具竞争力的技术优势并奠定了它们在全球范围内的主导地位。
案例一：大飞机。
大飞机是航空领域军工科技外溢的典范，波音 7x7 系列客机的累计市场空间或超 2 万亿美元。
案例二：集成电路。
集成电路是半导体领域军工科技外溢的另一个典范，目前民用需求占集成电路总需求的 99%以上。
案例三：GPS。
GPS 是航天领域军工科技外溢的另一实例，民用效益累计达到 1.4 万亿美元。
2.2.3 军事外溢演变为融合发展模式，但仍将带来巨大民用需求
军事外溢逐渐演变为双向融合发展模式，但外溢潜力仍然巨大。
冷战期间，美国联邦政府巨额的国防研发投入一度使军用技术引领民用技术发展。但随着私人部门占经济总量的比例快速提高，再加上冷战后主要经济体均采取军民融合战略，民用技术开始在部分领域取得领先，溢出的大小和方向似乎都发生了变化。根据 CRS 的研究，美国联邦研发支出/全美研发支出从高位的 60%+，逐渐减少到 2019 年的 21.2%，而商业部门研发支出占比则提高至 70.7%，军民技术双向融合成为了新的发展模式。尽管如此，2020 财年美国联邦研发支出中国防研发支出为 805 亿美元，仍占联邦研发支出的近一半，美国国防工业至今仍是全球先进制造与创新领域的领导者，军工科技外溢的潜力依旧十分巨大。
2.2.4 政策加持，军工科技外溢为我国带来万亿级民用需求
军转民不断推进，政策加持下万亿民用需求逐步落地。
为了促进我国先进的军工技术在民用领域的应用，每年工信部和国防科工局都会采集并优选出军民两用性强、市场应用前景广阔的军工技术，编制形成《军用技术转民用推广目录》。最新公布的《军用技术转民用推广目录（2018 年度）》围绕先进材料、智能制造、高端装备、新一代信息技术、新能源与环保、应急救援及公共安全等 6 个技术领域，共选出 150 项军转民技术成果。根据我们不完全统计，该文件中包含的军转民技术成果超 1000 余项专利，潜在的市场规模或超 过 1 万亿元。随着政策对军转民的支持力度不断加大，这些民用需求正在逐渐实现。
C919 是我国航空领域军转民的代表，未来 20 年民用需求有望超过万亿。C919 是我国自主研发的第一款单通道大型客机，在设计和制造过程中，军转民发挥了关键作用。根据《中国商飞市场预测年报（2020-2039 年）》，未来 20 年全球预计将有 40664 架新机交付，价值约 6 万亿美元，其中中国航空市场将接收单通道喷气客机 5937 架，价值约 7000亿美元。截至目前，C919 的主要竞争对手是空客的 A320 系列和波音的 B737 系列，假设未来 C919 国内市场占有率能够和波音、空客持平，即市占率达到三分之一，则每年销量约为 100 架，按照单机价格 0.9 亿美元计算，未来 20 年的市场空间有望达到 1800 亿美元，换算成人民币超过 1 万亿元。
北斗导航系统是我国航天领域军转民的代表，预计 2025 年或拉动卫星导航产业链万亿产值。北斗导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统，虽然北斗的首要使命是国家安全，但其设计之初就考虑到广阔的民用需求。根据《2021 中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》，2020 年中国卫星导航与位置服务产业总产值达到 4033 亿元，北斗导航系统拉动的产值超过 3000 亿元，同时产业链下游产值占比在 2020 年达到 46.6%，首次超过中游，说明民用需求正在快速释放。根据中国卫星导航定位协会 2021 年发布的《北斗卫星导航系统建设与发展》，预计 2025 年中国卫星导航与位置服务产业总产值有望超过 1 万亿元。
2.3 新技术诞生还将创造全新的军事需求，需求或无边界成长
2.3.1 世界共经历了 5 次军事技术变革，持续牵引新需求的诞生
世界经历 5 次军事技术变革，不断催生新的武器需求。17 世纪以来，军事技术经历了5 次军事技术变革，分别是火器化变革、机械化变革、核武器化变革、信息化变革以及智能化变革。同时，军事技术变革持续带来了新的装备需求，至今形成机械+信息主导的装备体系。根据《新时代的中国国防》白皮书，目前战争形态正加速向信息化战争演变，智能化战争初现端倪，预计将出现以人工智能、量子信息、大数据、云计算、物联网等前沿科技为基础的新一代武器装备。
2.3.2 成熟技术部署+新兴技术研发正在带来新的军事需求
（一）成熟技术部署为新军事力量随着太空技术的成熟，逐渐催生了太空军等新军事力量。
太空技术的发展和应用为军事活动提供了新的领域，极大地提高了军队的综合作战能力，未来战争的战火有可能首先从太空点燃。美国近年来利用成熟太空技术，正在加强太空军事力量的部署，并于 2019年 8 月成立了太空军，成为继陆军、海军、空军、海军陆战队以及海岸警卫队后的第六个军种，隶属于空军部。太空军成立后，太空司令部主要负责运维包括全球定位系统在内的185 颗军用卫星。此外为了保障太空军训练活动正常开展，国防部对太空领域加大投资，2017-2022 年国防部将累计对太空领域投资 806 亿美元，年复合增速达到 99%。太空军事力量中的技术对抗性更加明显，2022 财年美国太空军人均研发预算达到了 135 万，远高于其他军种，约为传统陆军的近 50 倍。
（二）新兴技术的研发应用带来新的军事需求美国正在加速研发应用 6 大新兴技术。
长期以来，美国军方一直依靠技术优势来确保其在冲突中的主导地，因此十分重视将新兴技术用于军事目的。2020 年 CRS 向美国国会提交了《新兴军事技术：国会的背景和问题》报告，报告指出了可能导致战争性质变化的六项新兴技术，包含：人工智能、致命的自主武器、高超音速武器、定向能源武器、生物技术以及量子技术，并声称正是这些技术确保美军能够打赢未来的战争。根据 CRS 统计，美国每年对这六大新兴技术投资额至少达到 57 亿美元。
2.3.3 展望未来，新技术将继续带来新一代军事需求
随着计算机通信+机器人技术的革命性变化，将推动新的军事需求产生。
美国著名智库布鲁金斯学会 2019 年出版了《预测 2020-2040 年军事技术的变化》，该报告将未来20 年可部署的军事技术分为四个关键领域，分别是化学传感器、计算机通信、射弹推进装置和平台、其他武器和关键技术。军事技术变化的程度则根据其在速度、射程、精度、杀伤力、生存能力、经济性上变化大小分为三类，分别为适度变化、高度变化和革命性变化。其中革命性变化的军事技术主要发生在计算机通信领域（比如计算机软硬件、人工智能与大数据等）以及机器人技术与自主系统。随着计算机通信+机器人技术的革命性变化，预计相对应会带来该领域新一代的军事需求。
3. 看好军用需求广阔、民用潜力巨大的四大科技赛道
3.1 赛道一：有源相控阵雷达——精准打击最前沿的技术之一
3.1.1 有源相控阵雷达为雷达探测领域最前沿的技术之一
战场中定位敌方单位的需求促使雷达诞生，有源相控阵雷达最为先进一代。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，1936 年英国修建了世界上第一个雷达站，它在二战中发挥了重要作用。冷战期间，随着目标多样化、环境复杂化和任务多元化，探测敌方单位变得越来越困难，对雷达系统的要求日益提高，促进了雷达体制、雷达理论和雷达技术的不断发展，新的雷达系统不断涌现。从早期的机械扫描体制，到真空管无源相控阵体制，目前正处于大量使用单片微波集成电路的固态有源相控阵体制阶段。有源相控阵雷达作为目前雷达探测领域最前沿的技术之一，凭借其波束扫描快、波形变化灵活、功率孔径积大、易于全固态化和轻小型化、可靠性高，抗干扰能力强等优点，正在大量取代机械扫描雷达和无源相控阵雷达。
3.1.2 有源相控阵雷达技术含量高，我国在导弹用雷达处于国际先进水平
有源相控阵雷达的科技含量较高。
有源相控阵技术广泛应用于地面、机载、舰载雷达和雷达导引头，这对它的体积、重量、耐振动、冲击等均提出了严格要求。因此需要应用极其先进的制造技术，包括：1）小型化、轻量化、高可靠的电气互联和机械连接；2）复合材料、轻质材料、特种功能材料和特种器件的工艺技术；3）高性能、低成本、高可靠的收发（T/R）组件工艺技术；4）表面工程技术等。发达国家在攻关这些技术时都实施了国家计划，比如美国的“美国国家关键技术（制造）计划”，可见有源相控阵雷达的科技含量较高。
我国在导弹用雷达处于国际先进水平。
弹载有源相控阵雷达安装在导弹前端腔体内，将受到弹体空间尺寸、资源以及使用环境的限制，在体积、重量、可靠性、散热、维护、储存以及环境适应性等各方面要求比机载、舰载更苛刻，因此技术难度更高。根据雷电微力招股书，美国正在研制新型远程空空导弹 AIM260，预测该型号导弹将搭载先进的有源相控阵制导系统。除此之外，尚无其他国外先进制导武器搭载有源相控阵制导系统的相关新闻或消息。我国在相控阵导引头技术上虽然起步较晚，但充分利用了后发优势，技术发展势头强劲，比如雷电微力公司推出的毫米波精确制导有源相控阵微系统，已成功应用于某型国防装备。
有源相控阵雷达的核心是有源相控阵微系统，该技术是通信领域的前沿科技，可经拓展至商业卫星、5G 基站、无人驾驶等较高端的民用领域，需求空间有望进一步打开。
1）商业卫星领域：有源相控阵微系统用电扫描方式代替传统天线的机械转动，同时多个 T/R组件共同工作，提高卫星通信的可靠性，实现卫星生命周期内的免维护。根据 Euroconsult预测，2021-2030 年将累计发射 13912 颗小卫星，其中商用小卫星数量多达 10865 颗，小卫星制造市场将增长 3 倍以上，达到 350 亿美元。2）5G 领域：多输入多输出（MIMO）相控阵微系统是 5G 的关键技术之一，随着无线通信领域的发展，相控阵技术将在下一代移动通信 5G 基站的应用方面得到全面推广。根据《“新基建”发展白皮书》，2025 年我国预计需要 5G 基站 500 万-550 万个，比 2021 年增长了 4 倍，以每个基站平均 50 万元计，直接拉动基站投资约 2.5 万亿元。另根据雷电微力招股书，毫米波天线微系统还有望在 6G 领域发挥作用。3）无人驾驶领域：汽车电动化智能化浪潮带动无人驾驶进一步普及，车载无人驾驶雷达需求有望爆发。
3.2 赛道二：3D 打印——制造业颠覆性技术之一
3.2.1 3D 打印解决航空航天制造业中复杂零件难题
3D 打印又被称为增材制造，是制造业有代表性的颠覆性技术，集合了信息网络技术、先进材料技术与数字制造技术，是先进制造业的重要组成部分。3D 打印以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，以逐层打印的方式构造物体的技术。工业制造中一些零部件往往结构复杂, 形状特异, 采用传统的制造方法不仅难以实现, 而且成本很高，3D 打印应运而生，并广泛应用于航空航天领域。例如，波音公司利用 3D 打印技术制造了约 300 多种不同的飞机零部件, 其中包括将冷空气导入电子设备的复杂形状导管；SpaceX 公司使用 3D 打印技术为其最新的龙飞船 2 号制造了发动机最重要的部分之一SuperDraco 推进器。
3.2.2 3D 打印技术科技含量高，被用于多项国家重点型号工程
3D 打印技术作为快速成型领域的一种新兴技术，具有较高的科技含量。作为一种综合性应用技术，3D 打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿知识，具有较高的科技含量。3D 打印机是 3D 打印的核心装备，它是集机械、控制及计算机技术等为一体的复杂机电一体化系统，主要由高精度机械系统、数控系统、喷射系统和成型环境等子系统组成。此外，新型打印材料、打印工艺、设计与控制软件等也是 3D 打印技术体系的重要组成部分。
根据《Wohlers Associates 2018 报告》，3D 打印主要应用于工业机械、航空航天、汽车、消费品/电子、医疗/牙科领域，上述行业在 3D 打印整体应用领域的份额占比合计接近 80%。根据《增材制造趋势报告 2021》，2020 年 3D 打印的全球市场需求达到 126 亿美元，预计 2026 年达到 372 亿美元，CAGR 达到 19.8%。随着 3D 打印技术不断成熟和消费级材料、设备成本逐渐降低，伴随 DIY 需求兴起，未来 3D 打印机也许会像普通打印机一样成为日常生活中的一部分。
3.3 赛道三：高温合金——航空发动机最关键的结构材料
3.3.1 高性能航空发动机发展推动了高温合金需求
高温合金是推动航空发
动机发展最为关键的结构材料。航空发动机是现代工业“皇冠上的明珠”，是高温合金最重要的应用领域。航空发动机的技术进步与高温合金的发展密切相关，高温合金是推动航空发动机发展最为关键的结构材料。根据《高温合金材料学》，随着飞机代次的升级，发动机推重比将快速提升，这使得涡轮盘的工作温度从 550℃（第一代）提高到 750-950℃（第五代），过去的耐热钢无法满足涡轮盘的耐热需要，而高温合金能在 600℃以上的高温及一定应力作用下长期稳定工作，逐渐成为发动机涡轮盘材料的最佳选择。当前先进航空发动机中关键的热端承力部件全部为高温合金，高温合金重量占发动机的 40%-60%以上。
3.3.2 高温合金技术壁垒高，政策加码解决卡脖子问题
高温合金技术壁垒高，我国亟待解决卡脖子问题。高性能高温合金对成分的控制和工艺的要求高，其生产过程复杂而严密，成材率低，需要依托强大的生产和研发技术实力。我国高温合金研发起步较晚，目前已完成了从仿制、改进到创新的转变，但与美国、英国、日本等国仍存在不少差距，主要存在的问题和不足包括：冶金缺陷较多、组织不均匀、杂质元素含量较高、成本偏高等。我国自主研发的航空发动机用高温合金材料长期依赖进口，对我国航空工业和国防安全带来巨大威胁。2005 年以来，尽管在其他重点领域的武器进口清零，但在发动机进口额的比例逐年提升，2020 年达到了 87.5%，亟待解决卡脖子问题。
为了解决高温合金“卡脖子”问题，我国出台一系列支持政策。在航空航天领域，一代材料带动一代新型发动机，高温合金作为关键热端材料是发动机的研制基础，如果高温合金技术被“卡脖子”，就无法满足发动机的自主研发生产，而是要依靠进口来满足需求，当前我国虽然已经实现部分型号的发动机国产化，但仍有一些发动机依赖进口。为了解决高温合金“卡脖子”问题，促进高温合金行业的快速发展，近年来国家出台了一系列支持政策，多次强调要推动高温合金领域的攻关，加快高温合金领域的突破。
温合金除了应用于航空航天领域，民用领域的应用也不断拓展。高温合金材料最初主要用于航空航天领域，是航天发动机的关键原材料。由于其具备良好的耐高温、耐腐蚀等性能，下游应用场景和市场需求也处于不断扩张的趋势，包括电力、机械、工业、汽车及石油化工等民用领域。目前全球每年消费高温合金材料约 30 万吨，占钢铁总消费量的0.02%，市场规模达 100 多亿美元，其中航空航天是最大的应用领域，占总使用量的 55%，其次是电力领域(20%)和机械领域(10%)。随着高温合金材料的发展，新型高温合金材料的出现，高温合金的市场需求处于逐步扩大和增长态势。
碳纤维材料具有优异的理化性能，被誉为“21 世纪新材料之王”。传统的金属（钢、铝、钛）及其合金难以满足军机日益严格的设计要求，而碳纤维复合材料轻质、高强、高模，可比传统铝合金结构减重 30%，一经问世就被用作飞机结构材料。根据《国外飞机先进复合材料技术》，同等质量下碳纤维复合材料的强度和模量分别为钛的 6 倍和 4.4 倍，美国 F-22、F-35 战斗机的碳纤维复合材料用量比例分别达到 24%、36%，以波音 787 为代表的新型大型民机的用量比例更是达到了 50%以上。
3.4.2 碳纤维技术壁垒高，属于各国战略新兴材料
碳纤维行业技术壁垒非常高。
根据光威复材公告，碳纤维壁垒体现在三方面，分别是配方壁垒、工艺壁垒和工程壁垒，三者难度依次增加。尽管可以通过直接购买和挖角技术人员等方式获取配方，但仍需要时间去吸收和消化，配方壁垒突破时间为 1-2 年；想要突破工艺壁垒，还要在拥有配方的基础上投入大量精力去磨合和调整，起码花费 3-5 年；工程体系要求各生产工艺之间协调配合，需要企业投入大量资本去设计、改造、调整装备和训练人员，壁垒突破时间至少为 5 年以上。因此，碳纤维的三大技术壁垒的突破期合计超过 10 年，已经掌握成熟技术的企业先发优势极大，护城河深厚。
碳纤维属于各国的战略新兴材料。
碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略新兴材料，因此长期被美日为首的发达国家所垄断和禁运。日本通过各种途径支持本国碳纤维企业发展，将其作为十大战略性产业之一。美国规定国防军工所需的重要材料都必须立足于本国生产，波音可以使用日本东丽的碳纤维，国防军工则必须采用美国赫克塞尔或美国氰特的碳纤维，同时对碳纤维高端产品和技术装备出口进行严格管控。
3.4.3 碳纤维民用领域市场前景广阔，预计 2030 年全球需求翻两番
除航空航天外，作为碳纤维增强复合材料的主要应用领域，风力发电叶片、建筑（管道）补强、新能源汽车等行业也掀起了碳纤维材料使用高潮，急需高性能、低成本的碳纤维材料给予支撑和发展。根据《2020 全球碳纤维复合材料市场报告》，2020 年全球碳纤维市场需求达到 9.87 亿美元，主要的应用领域有航空航天、风电叶片、体育休闲和汽车等，即使不考虑民用航空的占比，民用领域的需求仍超过军用，达到 62.3%。同时，该报告预计 2030 年全球碳纤维市场需求达到 40 万吨，相较 2020 年的 10.69 万吨大约翻了两番，CAGR 达到 14.1%。
文章来源 | 申万宏源研究
本文有删减，全文详见报告原文
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