航空业的市场趋势及对机床制造商的要求.pdf

31MARKET WATCH市场观察第10期 数控机床市场商用飞机一般在海拔约10000米的平流层中飞行，外界温度约为-50 摄氏度，时速约 1000公里。此外，它是一种极其先进的高性能产品，需要改进燃油效率和先进的隔音性能。所以，加工构成飞机的各种零部件的机床，需要极高的技术水平，对机床很有促进作用。航空航天工业是支撑国防工业基础的战略性产业之一，可以说是技术密集型产业，采用新材料和新工艺，并运用数字信息提高质量管理，需要比其他产业更尖端的生产技术。1.全球商业航空公司运输绩效的趋势和预测1999-2019年全球航空客运量仍呈上升趋势，平均年均增长率为+5.5%。受新冠疫情影响，2020 年全球航空客运量同比下降 75.6%，但随着疫苗的普及和各国间旅行限制的解除，有望逐步恢复。预计 2024 年将达航空业的市场趋势及对机床制造商的要求到 2019 年的历史峰值。此外，到 2030 年，中国、印度和东南亚国家收入水平的提高预计将推动未来航空客运量的增长，或将大大超过过去的峰值。截至目前，空客波音飞机积压订单量已达到约 8.5 年的年生产量，飞机新订单数量将逐步增加至 2025 年左右恢复，并将保持稳定水平至2030 年，原因是预期未来航空客运量增加导致新订单增加，以及为提高燃油效率而对飞机升级进行投资。2.针对航空业趋势，机床制造商宜采取的措施机床制造商为了增加飞机工业的订单，需要根据到 2030 年飞机工业的趋势以及这些趋势对机床工业产生的影响来采取措施。（1）明确航空工业的目标用户和加工对象飞机尺寸在新冠疫情前主要为宽体飞机，渐渐转向以中国和东南亚为中心的120-229座级的文/日本机床制造商协会吉田树矢 坂口喜启32ARKET WATCH市场观察M第10期 数控机床市场窄体机，在客运需求增加的背景下有望向点到点航线转移，预计对这些机型的零部件和材料的加工需求将增加。由此看出，机床制造商需要根据窄体机需求的增加确定目标用户公司。此外，在国际民航组织排放法规日趋严格和航空公司竞争加剧的背景下，航空公司正在寻求引进更清洁、更省油的电动飞机和氢飞机。如果开发取得进展，将需要开发和制造电气系统、液化氢罐、氢发动机燃烧室等相关零部件，这将是机床制造商捕捉新加工需求的机会。近期，以欧美为主的风险投资公司纷纷进入电动飞机和氢燃料飞机的研发领域，备受关注（表 1）。例如，美国的 UniversalHydrogen 正在研发和演示一款 40 至 60 座的氢支线飞机，而斯洛文尼亚的Pipistreld 则研发了一款两人座全电动小型飞机，并首次获得 EASA 型号批准。然而，除了制造质量要求高以外，飞机行业还需要符合认证要求以及面向航空公司的销售和服务网络，并且通常具有较高的进入壁垒。因此，上述企业正在与空中客车、波音、通用电气和劳斯莱斯等主要飞机和发动机制造商共同开发，以弥补不足。鉴于这些因素，机床制造商继续关注主要飞机和发动机制造商及其供应商将是有效的。（2）应对飞机所用材料的变化飞机和发动机制造商根据飞机和发动机的整体安全性、机舱舒适性、轻量化、成本、可维护性和可成形性等因素来确定各个部件的材料。目前，重点是轻量化和降成本，以及钛合金和镁合金、Ti 基复合材料、C/C 复合材料、SiC表 1 氢燃料飞机和电动飞机领域的飞机风险企业发展趋势资料来源：瑞穗银行产业研究部根据各种公开资料制作。氢燃料飞机 美国 U n i v e r s a l H y d r o g e n?A r i b u s V e n t u r e s、J e t B l u e T e c h n o l o g y V e n t u r e s、丰田 A 1投资双日等出资?氢气物流网(氢气制造 飞机)，区域飞机客舱模块(在现有 4 0-6人的区域飞机客舱搭载氢燃料电池)电动飞机 美国 B y e A e r o s p a c e?开发双座电动飞机 e F l y e r 2 作为教练机，今后扩展到个人用?S U B A R U 出资、电机和变频器、电机控制器组成的电动推进单元(E P U)从 R o l 1 s-R o y c e 采购?正在申请 F A A 认证 斯洛文尼亚 P i p i s t r e l d?全球首架获得 E A S A 认证的全电动飞机?P i p i s t r e l V e l i s E l e c t o r o 是主要用于飞行员训练的双座机?2 0 2 0 年已有 7 个国家采购 3 1架?至今为止针对 N A S A和 S i e m e n s 等的小型机和一般航空器，开发电池、动力控制器和电机 英国 V e r t i c a l A e r o s p a c e?e V T O L 试制结束，2 0 2 4年计划获取英国民用航空局(C A A)和 E A S的认证?最大 4 人乘客、巡航速度约 3 2 0 k m以上?包括电推系统单元在内的电动推进系统由 R o l 1 s-R o y c e 制造 意大利 T e c n a m 英国 R o l l s-R o y c e?正在开发 1 1座的电动飞机“p-V o l t”?R o l l s-R o y c e负责推进力和动力系统，T e c n a m负责飞机的设计制造、认证?计划 2 0 2 6 年在斯堪的纳维亚的 W i d e r o e 航空公司开设航班 33MARKET WATCH市场观察第10期 数控机床市场表 2 飞机工业材料发展趋势表 3 主要设备制造商的主要并购趋势资料来源：瑞穗银行工业研究部根据日本航空航天工业协会“日本航空航天工业”制作。资料来源：瑞穗银行工业研究部根据日本航空航天工业协会“日本航空航天工业”制作。材料名称 例子 采用部位(例子)弱点 金属材质 铝合金 高强度高耐用铝合金，铝基复合材料，超塑性铝合金等 客舱结构材料、主翼结构材料、部分机身、主起落架仓、主翼翼肋 成本、韧性、耐蚀性、常温时效 钛合金 T i-6 A I-4 V合金T i-1 0 V-2 F e-3 A 升 合 金，T-5 5 5 3 合金等 发动机风扇盘、涡轮叶片、压缩机外壳、C F R P紧固件 成本 特种钢(含超合金)N i 基超合金等超合金 涡轮叶片 固化性、施工性 镁合金 K U M A D A 镁合金等 发动机零件、变速箱 耐热、耐腐蚀 复合材料 增强纤维 碳纤维 P a n 系列，P i t c h 系列-成本，压缩特性 芳纶纤维 P a r a 和 M e t a 结构材料，蜂窝强固材-玻璃纤维-螺旋桨、天线罩、地板-基材 热固性树脂 环氧树脂，B M树脂，P I 树脂，酚醛树脂等 尾翼，部分机身，风扇叶片，风扇外壳，内装 耐冲击性、耐湿热性、成形性 热塑性树脂 P E E K，P I X A 等 副翼、二次结构材料-其他 金属、碳 T i 基复合材料，C/C 复合材料 制动材料、耐热发动机部件 成形性 精细陶瓷 S i c 基陶瓷复合材料等 高压涡轮护罩、燃烧室内壁等 韧性 收购公司 日期 被收购公司 国家 内容 美国雷神 1 9 9 9 H a m i l t o n S u n d s t a n d 美国 商用，军用，政府用宇航系统 2 0 1 1 D e c r a n e 美国 飞机内装 2 0 1 1 G o o d r i c h 美国 飞机起落架 2 0 1 7 R o c k w e l l n t e r n a t i o n a l 美国 航空电子仪器，通信设备 2 0 1 9 U T C(含 P&W)美国 航空发动机，宇航系统 美国 霍尼韦尔 1 9 8 6 S p e r r y A e r o s p a c e 美国 航空电子设备 1 9 9 8 A l l i e d S i g n a l 美国 宇航，汽车，工业材料 2 0 1 1 E M S T e c h n o l o g i e s 美国 网络和卫星通信 法国赛峰 2 0 0 5 S a g e m与 S n e c m a 合并 法国 航空电子仪器，通信设备 2 0 0 9 G E H o m e l a n d 美国 航空安全管理业务 2 0 1 7 Z o d a c A e r o s p a c e 法国 飞机内装器材 34ARKET WATCH市场观察M第10期 数控机床市场基陶瓷复合材料等金属材料的采用和开发（表2）。机床制造商密切关注各厂商材料的发展动向，积极提出新材料的加工方法以赢得订单将是非常重要的。（3）响应用户公司提高生产率的需求未来，窄体飞机/发动机制造商和供应商将面临月产量较大的窄体飞机的需求增加，此外，制造商之间的竞争加剧和飞机及发动机本身的开发负担的增加，预计将进一步对制造商在未来提高生产力方面有更高需求。机床制造商将比以往任何时候都更需要提出有助于提高用户公司生产率的流程整合和自动化的有效方案。（4）加强价格竞争力也很重要用户企业，尤其是设备和零部件供应商之间的合并和联盟有望进一步推进，机床制造商可能会面临越来越大的用户企业要求降低制造设备采购成本的压力。由于自身研发负担的增加，飞机和发动机制造商正在加快举措，与供应商分享部分研发成果，分散风险。供应商通过并购等方式扩大企业规模、投资资源、订单和采购议价能力，积极承接此类开发合同（表 3）。近期，以装备领域为主的一些大型供应商扩大了业务规模，与航空公司建立直接联系，不通过飞机制造商直接向航空公司销售（表 4）。这一趋势未来不会改变，可以想象，供应商并购将进一步推进，价格竞争力将成为机床制造商赢得订单的更重要的竞争核心。（5）加强用户公司减少 CO2 排放量的措施在飞机生产供应链中，减少二氧化碳排放的努力也在加速进行。为响应全球机构投资者和航空公司的要求，波音、空中客车、通用电气和劳斯莱斯等制造商不仅在自身内部，也在包括供应商在内的整个供应链中努力减少二氧化碳排放。对此，机床制造商将提高机床的环境性能，例如减少空转时间和切削油更换频率，以及加强通过整合流程来减少物流的措施，包括应对自身的碳中和等。基于以上需求，机床制造商可采取战略方向建议如下:从初期阶段参与下一代飞机和发动机开发计划。比如，从开发程序的初始阶段开始，即向用户企业提出颤振抑制技术、增材制造技术、超声波加工、搅拌摩擦焊接技术等新加工技术。加强工程建议。例如，提出工程方案，负责用户生产线的设计、制作、安装等。机床制造商加强与加工相关的工程建议将很重要，不仅包括他们自己的设备，还包括其他公司制造的外围设备。此外，在提出工程提案时，可以通过创建各种利用数据的服务来提出更高效和有效的方案。例如，在用户企业生产准备过程中的设备启动、运行保障、培训服务等服务，以及在制造执行过程中的全线运行监控、节能运行支持等服务，预防性维护，测量结果的处理控制等等。还可以设想在用户公司的多个生产过程中创建各种服表 4 成品机与设备厂商销量对比（2018 年）（注）“民航”指民用机航空部门。资料来源：瑞穗银行产业研究部根据日本航空航天工业协会“日本的航空航天工业”制作。整机制造商 V S 设备制造商 公司名称 销售额(百万美元)公司名称 销售额(百万美元)美国波音 总计 1 0 1 0 0 0 美国波音 总计 6 9 0 0 0 其中民航 5 6 7 2 9 其中民航 3 1 7 4 0 欧洲空客 总计 7 5 1 0 0 欧洲空客 总计 4 1 8 0 2 其中民航 5 6 5 4 9 其中飞机 1 2 9 0 0 法国赛峰 总计 5 0 7 0 法国赛峰 总计 2 5 2 0 0