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1、航空刹车系统产业专题报告：高弹性耗 材，涨势强劲机轮刹车是飞机刹车系统核心构成。飞机刹车系统 由舵面、发动机反推、机轮刹车、减速伞及特殊手段等 联合实现减速。其中机轮刹车装置是最主要、应用最广 泛的刹车装置之一，通过刹车系统控制刹车装置，来进 行飞机的减速、着陆、转弯等标准动作。机轮刹车原理:多台制动盘与制动板重叠而密封的盘式 结构制动装置。刹车时，汽缸座活塞在刹车压力的作用 下向前移动，动、静盘摩擦面受压力作用贴紧后产生摩 擦力，摩擦力传递给转动的机轮和相对静止的刹车壳 体，形成刹车力矩，使机轮制动。机轮刹车主要由刹车 盘（副）、刹车机轮及控制系统组成。产业链中游关键零部件，毛利高耗材需求量
2、大。通 过对比部分产业链上的相关公司营收水平，可以发现产 业链上游的原材料提供商、产业链下 游的主机厂等毛利 均低于刹车制造厂商，该产品由于其高工艺要求、不 可 替代属性具有坚挺的盈利优势。(2) 应用计算机和微电子技术。飞机刹车系统的防 滑控制技术巳逐渐由模拟式向 数字式发展，体积小，重 量轻，除给设计带来方便以外，主要给刹车效果、可靠 性和维 修性带来好处，如果设置余度、实现保护、设置 机内检测、实现机载电子监控集成、数 据化管理等就很 容易。(3) 采用电传操纵。目前已有不少飞机采用了电传刹 车操纵方式，取代了传统的 脚蹬刹车减压阀的机械式 操纵方式，克服了机械式的脚蹬力敏感问题，避免了
3、刹 车压力过猛升高。电传刹车操纵方式迟滞小、平稳，节 省重量。现在的电传刹车较早期更为 完善和可靠。光导 刹车操纵方式技术也正在发展中。(4) 增加自动刹车系统。对民用飞机来说，设置自 动刹车系统己成为一种趋势，它 对缩短地面刹车距离、 减少驾驶员的工作负担、保证刹车平稳等都有好处。特 别在中止 起飞情况下，能及时地施加满额即最大刹车压 力，防止人工反应和操作通常会有的延误可能引发的事 故。(5)采用集成化(一体化)技术。计算机技术和其他相关技术的发展使监控的综 合、集成容易实现。通过 集成，将飞机状态、发动机推力、机轮刹车、前起落架 操纵、方向舵、跑道状态等交联起来，由中央计算机进 行管理、
4、控制和运行状态及故障诊断、定位显示，没有 独立的防滑刹车控制盒。模块化设计制造，将液压附件、 传感器等尽量 作成模件，不仅减少系统附件，节省重量, 便于维护，还能确保飞行安全。(6) 应用人工智能技术。模糊控制、基于神经元网 络的控制等智能控制技术是现 代控制理论的最新发展， 最适用于复杂、非线性和不确定性的系统。(7) 发展全电刹车技术。全电刹车的刹车系统无任 何液压及气动部件，完全由电 气、电子部件及机械传动 机构组成。在电动刹车系统中，刹车指令传感器代替传 统的刹 车减压阀，伺服步进电机代替压力伺服阀，蜗轮 蜗杆机构代替刹车活塞，仍保留原有的 机轮速度传感器 及防滑刹车控制盒。若设计并调
5、整得当，电动刹车系统 的性能(包括防 滑工作性能)可以达到与液压刹车系统 相当的程度。电动刹车系统主要优越性在于均以 电源为 动力，可大大降低发生火灾的可能性，便于系统集成、 监测和余度实施。2军用刹车系统产业链：航空产业链中游，向整机 厂供货刹车系统处于飞机制造中游，一般向整机厂或二级 供货商供货。刹车产业链上游主要包括钢材、粉材、炭 纤维预制体和机械加工等企业，涉及的企 业较多、竞争 充分、供应充足，价格波动较小；同时由于刹车产品对 部分原材料的要求较高，通常厂商均有固定原材料采购 公司，价格随着每年采购量不同有部分调整。及二级供 货商，采购刹车产品用于飞机的生产和装配；二是国内 军方用户
6、，采购相关产 品作为飞机备件。2.1刹车盘：材料工艺为核心，复材为发展应用方 向刹车盘：分为粉末冶金、炭/炭及复合材料三类。刹车盘（副）包括刹车盘、摩擦片（干、湿式）和闸片, 是以摩擦材料设计技术和制备工艺技术为核心的刹车制 动类产品，主要用于歼击机、轰炸机、运输机、教练机、 军贸机、直升机及坦克装甲车辆等重点军工装备；以及 民用民航飞机、高速列车、工程车辆等。通常刹车盘（副） 主要包含粉末 冶金刹车盘（副）、炭/炭复合材料刹车 盘（副）、C/C/SiC复合材料刹车盘（副）等种类。粉末冶金刹车盘（副）主要由钢骨架和粉末冶金摩擦片 组成，炭/炭复合材料刹车盘（副）是化学气相沉积炭 或树脂炭为基体
7、、以炭纤维炭为增强体的复合材料； C/C/SiC复合材料是在炭/炭复合材料的基础上引入硅 等陶瓷类元素形成的复合材料。图14军用飞机用粉末冶金刹车盘（副）资轩来源:2020-2025中国飞机制车什业经昔发展/路及建 利材定与实廷研充报告,首创证券刹车盘（副）产品具有刹车力矩平稳、耐磨损、热 稳定性好和重量轻等特点。铁基粉末冶金摩擦材料 热稳定性比铜基粉末冶金摩擦材料高，但它与对偶盘（铸 铁或钢）具 有亲和性，容易产生粘着胶合，摩擦系数波 动较大、异常磨损、噪声等情况。为解决这 些问题，公 司研制开发的铁基粉末冶金对偶材料，极大的消除和改 善了上述缺点。铜基 粉末冶金摩擦材料根据使用工况的 不同
8、，分为湿式摩擦材料和干式摩擦材料。湿式摩擦 材 料一般由铜、锡、锌、石墨和二氧化硅等数种比较简单 的组元组成，并在粒度、颗粒 形貌上进行优化，以适应 在汕中工作的环境；干式摩擦材料，由于使用环境、使 用条件 广泛，组成组元也相对复杂。炭/炭复合材料：性能优良可靠性高，现阶段广泛 应用新型号飞机。炭/炭复合材料 是由炭纤维增强体 编制物（预制体），通过化学气相沉积（CVD）工艺增 密后所形成的 复合材料。是目前国际上制造工艺成熟、 材料性能稳定、使用性能可靠的飞机刹车片。该材料具 有力学性能优良、热导能力强、抗热冲击好、化学惰性 耐酸碱盐雾腐蚀、在高温条件下具有稳定的摩擦系数和 磨损率等优点，广
9、泛应用于军民用飞机刹车盘（副）。炭/炭复合材料刹车盘（副）是由聚丙烯晴炭纤维无纬布 和炭纤维网胎叠层、针刺成预制体，再通过CVD（CVI） 化学气相沉积增密、机加工制得的。其工作原理为：飞 机滑行时，机轮组件在地面滚动，动盘组件随机轮一起 转动，装在刹车壳体上的静盘组件相对静止不转；刹车 时，汽缸座活塞在刹车压力的作用下向前移动，动、静 盘摩擦面受 压力作用贴紧后产生摩擦力，摩擦力由动盘 组件外键和静盘组件内键分别传递给转动的 机轮和相 对静止的刹车壳体，形成刹车力矩，使机轮制动；当松 开刹车时，刹车压力释放，活塞退回，动、静盘松开， 使机轮解除刹车。预制体纤维炭为增强体，沉积炭对炭/炭复合材
10、料刹车盘（副）的性能起主导作用。其中，化学气相沉积技术是 形成炭/炭复合材料刹车盘（副）各项性能最核心的技术, 不同的沉积技术所获得的炭/炭复合材料微观组织结构 不同，最终炭/炭复合材料刹车盘（副）的刹车性能将 会发生明显的变化。炭/炭复合材料刹车盘（副）中沉积 炭微观结构依据其 表面形貌和晶体结构的不同，主要分 为粗糙层、光滑层、各向同性层、过渡层等。其中 粗糙 层结构材料因摩擦系数高、热稳定性好等优点被视为最 理想的刹车材料；而光滑层、各向同性层结构的材料摩 擦系数低、磨损小可用作耐磨材料。刹车盘制造流程：加工工艺及材料性能是关键。刹 车盘制造流程如下图，以炭/炭刹 车盘（副）为例，首 先
11、企业外购/自产碳纤维等原材料，在初加工工厂进行模 型预制体制 造，后送高温炉进行高温处理，经过气体沉 积、密度检验形成初成品，再经过高温处理和成品机加 工后成为可用模体。在经过防氧化围层处理后，依据功 能需求将模体加工成 静盘、承压盘、紧压盘和动盘，其 中动盘还需经过进一步抑接后生成最终产品，进行验收 交付。图18刹车盘制造流程肯时来源:北商高岩招我说明书,首钥i养2.2刹车机轮：防高温变形防裂痕是关键刹车机轮制造：防高温变形防裂痕是质量关键。刹车 机轮作为承载刹车盘，与飞机 外沿刹车装置连接的关键 部位，如何在多次高温高速刹车制动中保持机轮形体不 变形，且多次使用无裂痕，是考核刹车机轮工艺水
12、平与 制造材质的关键因素。刹车机轮的制造流程如下图，首 先将采购的原材料进行初加工并送入机轮毛坯库，由专 业人员分生产线进行机轮零部件制造，主要包括刹车光 体、气缸座和其他零件组装构成的刹车装置，以 及轮毅、 轮缘和其他零件组装构成的机轮组件。在分别对刹车装 置进行了严格的功能性 和密封性试验、对机轮组件进行 了气密性实验后，将合格成品组装形成刹车机轮并进行 交付。2.3刹车控制系统：向高精尖芯片发展刹车控制系统：刹车系统“大脑”，未来向高精尖芯 片方向发展。刹车控制系统作为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。刹车控制系统制造流程如下，首先
13、依据 飞机型号、功能等基本参数进行系统需求 分析，分别进 行软件配置管理与软件设计。在完成了初步的软件设计 后进行软件实现和单元测试，再进行CSCI合格性测 试和HWCI集成测试；后期再经过进一步的纠正调整 和综合性软件测试，即可生成产品支持验收交付。未来 随着电子信息化要求的不断提升，刹车控制芯片技术要 求也日趋完善，刹车控制系统将向高精尖芯片方向大力 发展。2.4刹车系统盈利能力坚挺产业链中游关键零部件，毛利高耗材需求量大。通过对比部分产业链上的相关公司 营收水平，可以发现产 业链上游的原材料提供商、产业链下游的主机厂等毛利 均低于刹车制造厂商，该产品由于其高工艺要求、不可 替代属性具有坚
14、挺的盈利优势。产业特点：1、轻量化高性能成未来发展主方向。飞机刹车控制 系统核心在于高刹车性能及长 使用寿命，兼顾轻质量与 结构合理，未来市场对产品的工艺、材料要求都会进一 步提升，行业发展向拥有核心技术的龙头靠拢；2、行业进入壁垒高，形成合作时间长。由于航空关 键器件的重要性和特殊性，企业进行相关产品的研发、 生产、销售需要取得相关资质并进行漫长的试验、跟单 及维护，行业进入壁垒高，全球仅有少数航天巨头进入 市场，与供货商主机厂合作关系相对固定：3研发投入大，人才是核心因素。飞机机轮刹车控 制系统产品需与下游主机厂商 等客户具体应用紧密结 合，要求技术人员对产品的性能、结构、产品应用环境等
15、方面有 较深的了解，必须经过长期的行业经验积累；同 时刹车控制系统对软硬件和结构工艺等综合设计技术 要求较高，行业研制专业性门槛高，进入该行业的人才 都具有着丰富的从业经验。3市场格局：以销定产、欧美垄断全球飞机刹车系统供应商皆采用以销定产的经营模式， 刹车系统供应以国际航空业 巨头为主，包括法国赛峰、 美国霍尼韦尔等，垄断了全球80%以上市场及国内民用 飞机 市场；国内主要有西安制动、北摩高科、中航高科、 博云新材等，主要完成军品国产化 替代供货业务及与国 外巨头的部分合作业务。3.1法国赛峰：世界领先起落架刹车供应商赛峰（SAFRAN）集团是一家高科技的跨国集团公司， 世界500强企业之一
16、，拥有四大核心专业：航空航天 推进，航空航天设备，防务安全和通讯。集团在世界30 多个 国家拥有62,000名员工,年销售额超过113亿 欧元。赛峰起落架系统公司是世界领先的飞机起落架和刹车系 统供应商，为各型飞机提供 起落架及刹车系统的设计、 生产及支持服务。赛峰起落架系统公司同30家领先的 民用、军用飞机、公务机及支线飞机制造商合作，每天 军用飞机行业市场规模巨大，预计未来10年将达 近千亿市场规模。其中刹车控制系统属于全寿命集成 电路，随着刹车技术的不断提升及全电系统的不断普 及，新型飞机刹车控制系统将从目前液压刹车系统像电 子 刹车系统过度。按照飞机：刹车系统1:1的配置， 及刹车系统随飞机全寿命使用，预计未来10年刹车控 制系统市场规模有望近百亿。刹车机 轮属于半寿命周期 产品，考虑军用飞机主机轮一般装配数量及维修更新比 例，机轮市场规模有望超七百亿市场空间；刹车盘（副） 属于高
