飞机制动产业链跟踪：北摩高科VS博云新材VS天宜上佳
时间: 2024-01-20 19:33:57 | 作者: 生产设备
以客机为例，飞机在着陆接地时的速度高达130-160节/小时，要想顺利实现刹车制动，往往一定要通过舵面、发动机反推、机轮刹车、减速伞及特殊手段等方式联合实现减速。
北摩高科——2021年三季报，实现营业收入8.15亿元，同比增长121.76%；实现归母净利润3.25亿元，同比增长87.26%。
博云新材——2021年三季报，实现营业收入3.63亿元，同比增长39.69%；实现归母净利润0.15亿元，同比增长122.44%。
天宜上佳——2021年三季报，实现营业收入3.75亿元，同比增长58.7%；实现归母净利润1.00亿元，同比增长58.42%。
上游——主要为原材料以及初级加工品的供应商，最重要的包含钢材、碳纤维预制体、粉材、电子元器件及机械加工等。涉及企业较多，代表性企业主要有江苏天鸟（刹车片预制体）、宝鸡钛业（刹车壳体）等。
中游——主要为刹车制动产品厂商。由于航空业巨头在刹车制动领域具有先发优势，占据着民航市场80%-90%以上的市场占有率，代表性企业主要有Goodrich（美）、Honeywell （美）、 Messier Bugatti（法，被赛峰收购）和 Dunlop Aviation（英）。
国内代表性公司主要有西安航空制动、北摩高科、博云新材等。国内厂商主要在防务市场上完成国产替代，但在民航市场上整体市场占有率较小。
下游——根据应用领域不相同，可大致分为民用和防务用。民航市场主要是波音、空客等各大航空飞行器主机厂商以及各大航空公司（维修替换）等；防务市场则主要是以防务部门为主。
2）从关键经营数据分析来看，具备什么样的经营要素，能够在中长期更加具备竞争力？
飞机着陆系统是保障飞机起飞、着陆安全的关键机载系统。据波音统计，飞机在起飞及降落时发生的灾难性事故占到了总事故的41%，这其中多数事故与刹车控制管理系统故障有关。
其中，刹车控制管理系统是整个飞机刹车系统的“大脑”，通过编写软件，制作集成电路来控制整个飞机刹车系统的联动。
飞机机轮分为前机轮和主机轮（飞机刹车机轮），分别配装在飞机前起落架和主起落架上。前机轮大多数都用在辅助飞机转弯，一般不含刹车装置。因此，我们一般所说的刹车机轮主要是指主机轮。
主机轮由机轮组件和刹车装置构成，机轮组件的作用类似于汽车轮毂，主要承担滚动、支撑、侧偏、冲击载荷。刹车装置主要由气缸座、活塞组件、刹车盘、刹车壳体组成，核心部分是刹车盘。
刹车盘（副）主要由动盘、静盘、承压盘、压紧盘组成，主要是通过盘间摩擦产生摩擦力矩实现刹车，其原理类似于汽车上用的多片式离合器。
飞机刹车盘的迭代，与材料科学的进步紧密关联，结合飞机制动的主要原理（将飞机动能转换为热能，通过刹车盘摩擦进行热耗散），刹车盘材料一定要具有耐高温、稳定的摩擦系数、以及优良的热传导性等特点。
一代刹车盘材料，为粉末冶金刹车盘，主要由钢骨架和粉末冶金摩擦片组成。粉末冶金刹车盘热传导效果好（散热快），但是存在刹车时热应力大、易开裂、变形磨损增大、摩擦性能不稳定以及刹车偶粘结等缺点。
二代刹车盘材料，1960年代开始美英法等国开始研制，为碳/碳复合材料（C/C）。它是以化学气相沉积碳或树脂碳为基体、以碳纤维为增强体的复合材料。
由于碳纤维具有密度轻、强度大、热线胀系数小、耐高温（能承受2700度以上）等特点，碳/碳复合材料是目前军民用飞机刹车盘（副）的主流材料。
但是，由于碳纤维磨损量大、湿态环境下摩擦系数低且不稳定，特别是有抗氧化能力差（370度左右开始氧化）的缺点。
所以，第三代材料技术，主要是针对碳基进行了升级，把碳基改为碳基+碳化硅基，引入了Si等抗氧化材料，研发出了碳陶复合材料（C/C–SiC)。
并且，碳陶复合材料不仅抗氧化能力得到提升，而且，由于硬质的SiC在制动过程中通过摩粒摩擦作用（也叫犁沟效应），使得摩擦系数增加，进一步提升了更高、更稳定的摩擦系数。【1】
所以，与碳/碳刹车盘相比，碳陶刹车盘静摩擦系数提高了1~2倍，湿态摩擦性能衰减降低60%以上，磨损率降低 50%以上，常规使用的寿命提高了 1~2 倍。
不过，碳陶复合材料自身也存在一定的局限性，比如，由于材料的微观结构存在大量聚集分布的残余Si，在高能载刹车过程中，刹车温度超过1200℃，Si可能会发生熔融而导致摩擦性能不稳定甚至失效。
而这个问题的解决难点在于工艺，研究表示可通过添加填料、改善预制体结构能够直接进行优化。但目前，碳陶复合材料自身的工艺成本仍然很高，这让碳陶复合材料在制动领域的应用，可能会限制在对成本不敏感的高端领域。【1】
另外，有必要注意一下的是，在刹车制动领域，飞机刹车制动的材料壁垒高于高铁、汽车，这是因为：
一方面，飞机制动时摩擦生热的温度高（飞机1500℃-3000°C、高铁1000℃、汽车250℃-350°C），对材料的耐热性、热导能力、高强度性等要求更高；
另一方面，飞机对于减重的需求更迫切，这使得飞机领域对于新材料的密度要求更高。
因此，目前飞机主流制动材料是碳碳复合材料，而高铁还是以粉末冶金为主，汽车是铸铁为主。
从2020年整体收入体量来看：北摩高科（6.87亿元）天宜上佳（4.15亿元）博云新材（3.45亿元）。
一、北摩高科——主营飞机刹车控制管理系统及机轮、刹车盘（副）等，并可提供航空维修及配套服务。
2020年飞机刹车控制管理系统及机轮业务贡献收入4.12亿元，占比60.05%；刹车盘（副）业务贡献营收1.28亿元，占比18.6%；检测实验业务贡献收入1.31亿元，占比19.09%；此外，别的业务收入0.15亿元，占比2.22%。
从产品应用领域来看，其防务收入6.53亿元，占比95.06%，产品大范围的应用于歼击机、轰炸机、运输机、教练机、军贸机、直升机、航天高空飞行器及坦克装甲车辆等防务装备。民品收入0.34亿元，占比4.94%，主要使用在于民航飞机和高铁。
二、博云新材——主要是做航空机轮刹车系统及刹车材料、航天用碳/碳复合材料、高性能硬质合金和稀有金属粉体材料等产品的研发、生产与销售。
2020年航空航天及民用碳/碳复合材料业务贡献收入1.31亿元，占比38.02%；高性能硬质合金材料业务贡献营收1.49亿元，占比43.30%；稀有金属粉体新材料业务贡献收入0.64亿元，占比18.68%。
其飞机制动产品主要涉及飞机刹车系统、机轮、刹车盘，以及航天用碳碳复合材料。以民用为主，防务领域主要为少数非核心型号配套。
其中，控股子公司长沙鑫航主要是做航空机轮和电子防滑刹车系统及附件，包括机轮、刹车装置、控制盒、刹车系统及系统集成等。
另外与霍尼韦尔的合资企业霍尼韦尔博云（持股49%），主要承接中国商飞C919大型客机机轮和刹车系统等研制生产任务。
2019年收入一下子就下降，主要是由于硬质合金板块市场下滑，以及出售所持博云汽车（汽车刹车片）控股权，2019年不再纳入合并报表范围所致。
三、天宜上佳——主要营业产品包括高铁动车用粉末冶金闸片和合成闸片/闸瓦，目前也在拓展碳纤维复合材料、碳碳/碳陶复合材料及大型金属结构件加工等领域的业务。
2020年，粉末冶金闸片业务贡献收入4.04亿元，占比97.33%；合成闸片/闸瓦业务贡献收入0.1亿元，占比2.43%；此外，EMB电机械制动系统也贡献少量收入，占比0.24%。
对天宜，之前我们在另外一篇“光伏热场”报告中也提到过，详见产业链报告库。
其除了光伏热场材料之外，制动产品主要使用在于民用领域。其中，粉末冶金闸片主要使用在于时速160-350公里高铁动车组；合成闸片/闸瓦，则主要使用在于时速在200公里以下铁路机车、城市轨道车辆（含地铁），以及时速200-250公里的动车组；EMB电机械制动系统主要使用在于高铁、地铁等轨道车辆设备。
在防务方面，主要是通过收购子公司瑞合科技进入防务航空供应链，主要为中航工业下属多家主机厂、成飞民机等提供航空零部件，包括机身框类、大梁、翼梁等。目前尚无飞机制动有关产品。
综上，仅从刹车制动相关业务收入体量来看：北摩高科（5.4亿元）天宜上佳（4.15亿元）博云新材（1.31亿元）。
而从飞机制动相关产品布局来看，北摩高科产品矩阵更为丰富，以刹车盘（副）为基础，逐步向飞机机轮、刹车控制管理系统、起落架着陆全系统延伸；
天宜上佳主要生产高铁动车用闸片，目前通过收购进入航空产业链，但尚未开始飞机制动产品布局。
接下来，我们将近几个季度的收入和利润增长情况放在一起，来感知一下增长态势：
博云新材2019年收入增速为负，主要是由于硬质合金板块市场下滑，及出售所持博云汽车（汽车刹车片）控股权，于2019年不再纳入合并报表范围所致。
天宜上佳2020年收入下滑，主要是受卫生事件影响，人员流动减少，大量高铁停运，闸片市场需求量下降明显。而2021年随着高铁出行恢复，闸片需求也开始慢慢地修复。
北摩高科的收入高增长，主要得益于近年来我国处于航空装备建设周期，其飞机刹车及相关这类的产品受到防务部门的认可，开始持续放量。
博云新材2019年归母净利润下降幅度远大于收入降幅，还在于硬质合金业务板块中的博云东方和伟徽新材因市场变化问题造成利润同比下降幅度较大，同时对于伟徽新材商誉全额计提减值及所致。
天宜上佳2020年归母净利润下降57.8%，主要是由于在收入下降的同时，折旧费用、人工费用等增加。2021年一季度则是由于计提股份支付费用、研发投入等导致管理费用、研发费用增加。
对增长态势有所感知后，我们接着再将各家公司的收入和利润情况拆开，看2021年三季报数据。
一、北摩高科——2021年前三季度，累计实现营业收入8.15亿元，同比增长121.76%；实现归母净利润3.25亿元，同比增长87.26%。
2021年Q3单季度，实现收入2.36亿元，同比+69.90%，环比-27.34%；实现归母净利润0.98亿元，同比+50.37%，环比-19.06%。业绩增长主要得益于防务业务的持续放量以及控股子公司京瀚禹（2020.9）、陕西蓝太（2021.2）纳入合并范围。环比下降主要是受主机厂商及防务部门订单计划影响。
2019年和2020年业绩在四季度表现较好，主要是受防务部门订单的签订及执行情况的影响，存在一定的季节性波动。
二、博云新材——2021年前三季度，累计实现营业收入3.63亿元，同比增长39.69%；实现归母净利润0.15亿元，同比增长122.44%。
2021年Q3单季度，实现收入1.28亿元，同比+38.28%，环比+4.8%；实现归母净利润0.03亿元，同比-27.77%，环比-50.52%。归母净利润环比一下子就下降主要是由于子公司伟徽新材信用减值损失增加，以及确认联营企业霍尼韦尔博云的投资损失所致。
博云新材受内部股权纠纷及下业不景气影响，2018-2020年营收增速持续为负，归母净利润很低，并且主要依赖于政府补助、处置资产等非经常性损益。
2019年四季度归母净利润同比一下子就下降，主要是由于硬质合金业务市场发生明显的变化，伴随大额资产减值损失所致。
三、天宜上佳——2021年前三季报，累计实现营业收入3.75亿元，同比增长58.7%；实现归母净利润1.0亿元，同比增长58.42%。
收入同比增长主要得益于高铁动车组用粉末冶金闸片需求反弹。归母净利润环比下滑主要是由于四川江油工厂投产折旧增加，以及新业务板块毛利率低于传统闸片板块毛利率。
2019年下半年收入和利润较上半年有所下滑，可能是受时速250公里复兴号（CR300）招标延迟影响，新车交付较少，对闸片需求也有所减少。
2021年前三个季度，收入、利润尚未修复至2019年水平，主要是由于铁路客运量及动车组开行量仍受卫生事件影响。2021三季度铁路客运量仅为6.9亿人次，同比下滑0.1%，相比2019年同期下滑34%。
飞机制动产品的成本结构中，直接材料主要是碳纤维预制体，制造费用包括辅材消耗、折旧及水电费等。不一样的产品结构略有差异。
北摩高科和天宜上佳的毛利率比较接近，而博云新材的毛利率显著较低，还在于北摩高科防务业务占比更高，整体附加值更高。此外，博云新材毛利率还受到低毛利的稀有金属粉体材料及硬质合金等业务的拖累。
天宜上佳闸片能够保持比较高的毛利率，根本原因在于：1）行业准入门槛较高，竞争相对有序，其具备较强的规模效应；2）制动闸片占铁路装备采购金额比例很小（约占列车采购成本的0.25%），铁路总公司降成本压力较小。
另外，北摩高科2021年Q2、Q3毛利率提升，而天宜上佳的毛利率反向下滑，前者主要得益于产品结构改善，高的附加价值产品交付比例提升；后者则主要是由于行业竞争加剧以及新业务的开展。
北摩高科和天宜上佳毛利率相近，但北摩高科净利率更高，主要得益于其更低的期间费用率。
天宜上佳2020年净利率较低，主要是由于管理费用增长较多，同时研发投入也在增加。
销售费用率方面，北摩高科销售费用率较低，主要是由于其防务业务占比高，市场准入壁垒较高，客户较为稳定。
管理费用率方面，天宜上佳管理费用率逐年上升且占比较高，主要是由于在收入下降的同时，子公司天仁道和及天津天宜房屋计提折旧费用增加，以及人力成本增加所致。
财务费用率方面，博云新材偏高，主要是由于博云新材经营现金流较差，财务借款较多。
研发费用率方面，天宜上佳的研发费用率显著提升，一种原因是收入下降导致费用率提升，另一方面是在主业以及大交通（汽车、高铁、飞机）、新能源领域（光伏热场）研发投入力度较大。
对比各自回报表现来看，北摩高科天宜上佳博云新材。拆解开来，北摩高科较高的回报主要来自于较高的销售净利率和总资产周转率。
飞机机轮刹车，原理是将飞机滑行时的动能通过摩擦盘的摩擦转换为热能（内部温度可高达3000°C，表面温度也高达1500°C），再通过自然冷却或强制冷却使热量消失，从而持续减小飞机动能并减速。
