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商业航天产业链:运载火箭产业

2周前 ( 09-12 20:43 ) 30 0条评论

商业航天产业链:运载火箭产业

核心观点:

运载火箭市场空间:传统需求稳增,小卫星发射需求爆发

运载火箭的需求包括发射卫星、太空探索、太空旅行三类,目前发射卫星占大多数。

近五年,全球卫星发射市场空间保持在54~59亿美元之间,基本保持稳定。展望未来,传统发射任务仍将维持稳定增长,商业小卫星发射需求即将爆发,军用卫星小型化也将成为重要趋势,小卫星发射市场空间巨大。

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运载火箭成本构成:发动机、结构、电子设备为主体

运载火箭的产业链主要分为三部分,下游是总装集成,包括总体设计、总装集成与测试,产品为整箭;中游是分系统研制,包括火箭结构、发动机、电子设备等,产品为运载火箭的各个分系统;上游是基础材料和元器件等,包括运载火箭结构、发动机所用的金属材料、复合材料等,以及电子设备所需要的元器件等。

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以两级中型液体运载火箭为例,运载火箭主要成本构成为三大部分:发动机、结构、电子设备。按照美国联合发射联盟的统计数据,运载火箭的第一级成本构成中,发动机占比达55%,结构占比为22%,电子设备占比为9%;第二级成本构成中,发动机、结构、电子设备占比相当,约为28%左右。

对于大型、重型液体运载火箭,发动机和结构占比将更高;而对于小型运载火箭,电子设备占比将更高。

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美国运载火箭产业:私营企业打破垄断,商业化降低成本

美国运载火箭产业经了从多方混战、政府垄断、巨头竞争、巨头垄断再到开放竞争五个阶段,每个阶段的转变都由政府主导,政府政策对运载火箭产业影响非常大。

多方混战阶段,政府、军方、企业共同参与运载火箭竞争。在上世纪六十年代,美国生产运载火箭的机构达到了6个,涉及到美国军方、政府以及企业三类机构。美国1958年首次利用陆军弹道导弹局研制的运载火箭发射了人造卫星之后,多家企业包括马丁•玛丽埃特公司、道格拉斯航空公司、通用动力公司等也进入了运载火箭制造行业。

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政府垄断阶段,航天飞机独步天下,运载火箭发展陷入停滞。

上世纪七十年代,为支持航天飞机项目,美国政府要求所有载荷都用航天飞机发射,停用其他运载工具。八十年代初期,美国运载火箭生产线逐步停产,NASA的航天飞机在发射市场处于垄断地位。

巨头竞争阶段,波音、洛马展开激烈竞争。

1986年,挑战者号航天飞机失事导致航天飞机发射暂停,运载火箭产业逐渐恢复。1995年,美国国防部开始实施EELV项目,资助了波音、洛马两家公司,步入了两巨头竞争阶段。

巨头垄断阶段,ULA垄断市场。

德尔塔和宇宙神占据了美国卫星发射市场的80%以上,但2005年左右卫星发射需求严重不足,在联邦政府的支持下,波音和洛马于2006年成立合资企业ULA,独揽美国空军、NASA和其他政府机构的火箭发射项目。ULA在2006年至2016年的时间里,一直垄断着美国军事卫星发射,直到美国空军在2016年向SpaceX授予GPS卫星合同。

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开放竞争阶段,私营航天企业SpaceX大获成功,商业化大幅降低成本。

由于ULA垄断导致发射成本急剧上升,在美国政府政策支持和NASA技术支持下,美国私营航天企业SpaceX、轨道ATK公司大举进军商业发射市场并获成功,其中SpaceX近五年占据了近40%的市场空间。

另外,维珍银河、美国火箭实验室公司等,主要瞄准小卫星发射市场,致力于小型运载火箭研制。同时,火箭发动机市场格局发生了重大变化,SpaceX公司决定自己研制梅林发动机,ULA也在与蓝色起源合作研制低成本的BE-4液氧甲烷发动机,因火箭发动机需求完全被下游厂商掌握,而下游厂商正在向中游拓展,原来具备垄断优势的洛克达因公司下游市场需求正在遭遇严重危机。

在控制系统方面,SpaceX的猎鹰9全部使用了商业现货部件以降低成本。

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我国运载火箭产业:军民融合与商业航天共振重塑产业格局

长期以来,中国航天科技集团为中国运载火箭的唯一生产商。随着商业航天的兴起,中国航天科工集团依靠自身导弹工业基础迅速切入了小型运载火箭研制序列,民营航天企业也开始成立并开展了小型运载火箭研制。

预计未来,我国也将复制美国的道路,运载火箭全产业链将现央企民企共存。

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传统格局:中下游以航天科技集团为主体,其他企业参与上游配套。

运载火箭的总装集成主要在航天科技一院和航天科技八院;运载火箭分系统研制主要包括航天科技一院和八院的总装厂,航天科技四院、六院、九院等;运载火箭壳体、发动机、电子设备所需基础材料、元器件由民营企业和其他军工央企参与配套。

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当前格局:中下游以航天两大集团为主体,民企参与产业链两头。

在我国军民深度融合和商业航天大发展共振下,在美国SpaceX等一批民营航天企业获得成功的带动下,我国航天产业也发生了重大变革:一方面,航天科工集团高举商业航天旗帜,进军运载火箭和卫星制造领域,且具备完整的运载火箭产业链;另一方面,零壹空间、蓝箭空间也积极进入运载火箭领域,目前只是集中在产业链最下游,尚不具备全部分系统研制能力,部分分系统需要从军工央企采购。

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未来格局:全产业链央企民企共存

随着军民深度融合的不断推进,未来火箭结构、发动机、电子设备等分系统必将迎来民营企业的参与,将形成运载火箭全产业链央企民企共存的格局。

火箭结构:小型运载火箭的直径较小,制造难度也较小,随着军民融合深度发展,有望实现民营企业生产,有利于降低箭体结构成本;

发动机:零壹空间、蓝箭空间两个民营运载火箭公司均有研发液体火箭发动机的计划,有望打破航天科技六院的垄断;

电子设备:惯导方面,以耐威科技、西安晨曦、星网宇达、中星测控等为代表的民营企业相关惯导产品,有望在低成本运载火箭应用领域取得突破。

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运载火箭市场空间:传统需求稳增,小卫星发射需求爆发

运载火箭的需求包括三大类,一是发射卫星,包括军用、民用以及方兴未艾的商业卫星;二是太空探索,包括发射空间站、货运飞船、月球探测器、火星探测器等;三是太空旅行,随着运载火箭技术的成熟与成本的降低,人类太空旅行将不再只是梦想。

目前,发射卫星占运载火箭需求的大多数。

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全球卫星发射市场:发射次数与营业收入保持稳定据美国卫星产业协会(SIA)统计,2012-2016年,全球世界运载火箭发射次数为78~94次,卫星发射市场

空间保持在54~59亿美元之间,基本保持稳定。

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未来展望:传统发射任务仍将维持稳定,小卫星发射需求旺盛

军用卫星将维持稳定增长,民用卫星与飞船将稳步推进。和平发展是当今世界的主题,虽然目前已呈现出太空军事化的端倪,但和平利用太空仍是主旋律。

军用卫星主要提供C4ISR相关支持,在信息化战争为主导的条件下,预计世界各国军用卫星数量仍将维持稳定增长。

世界各国的空间探索在稳步推进,未现冷战时期大跃进式发展态势。民用资源卫星、气象卫星等预计也将维持稳定。

商业小卫星发射需求爆发。目前太空中运行的卫星中,商业卫星已占据了半壁江山,未来从卫星数量上看,商业小卫星将占据主导地位。

美国商业航天发展迅猛,涌现出了一大批如OneWeb、SpaceX、LeoSat等新兴商业航天企业,各自推出了数量巨大的卫星星座计划;中国商业航天已经起步,多家非传统卫星制造企业也纷纷推出了自己的商业卫星星座计划,部分公司已发射了数颗卫星。

据不完全统计,按照国内相关公司规划,未来三年内将有近300颗微小卫星的发射需求,假设每颗微小卫星的平均重量为100公斤,使用小型运载火箭发射卫星的价格为2万元美元/公斤,仅国内微小卫星发射市场空间就有望达到每年2亿美元。

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军用卫星小型化是重要发展趋势。未来信息化战争,各国对太空的依赖性将越来越强,太空必将成为各国争夺的焦点,太空军事化难以避免,美国空军将领近日表示“太空不是避难所,而是战场”。

功能强大、成本极高的大型军用卫星虽然能够为军方作战行动提供很好的支持,但其也将成为首先被打击的对象,因此,采用化整为零的策略将军用卫星小型化,由多颗小卫星组网共同实现大卫星的功能将是未来发展趋势,这将大大提升打击卫星的成本。

未来,小型化军用卫星的发射需求也将进一步提升小型运载火箭市场空间。

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运载火箭产业链:

自下而上分别为总装集成、分系统制造、基础材料元器件运载火箭的研制流程可分为运载火箭总体设计、分系统研制、分系统验收、总装集成与测试四个阶段。

1、运载火箭总体设计:一型运载火箭的诞生首先要进行总体设计,包括结合卫星发展情况进行需求分析,确定运载火箭的运载能力等关键指标,然后完成运载火箭各分系统指标分解,形成对各分系统的技术要求,并与分系统供应商开展协调沟通,反复迭代,最终形成总体方案。

2、分系统研制:各分系统供应商根据运载火箭总体设计单位提供的技术要求开展分系统研制。

目前,运载火箭总体单位对分系统供应商具有较强的牵引作用,分系统供应商难以向总体单位提供货架产品供其挑选,而是按照总体提出的需求进行新品研制。未来,随着运载火箭总装集成商的增多与竞争加剧,分系统供应商有望获得更多的话语权,提供批量生产的货架产品供下游选用。

3、分系统验收:分系统相关产品研制完成后,运载火箭总体设计单位对分系统供应商提供的产品进行技术指标和性能测试,并完成产品验收。

4、总装集成与测试:运载火箭总装集成单位将收上来的分系统产品进行总装集成,与总体设计相关人员共同完成整体测试,确认没有问题后可以进行发射。

运载火箭的产业链主要分为三部分,下游是总装集成,一般运载火箭的总装集成与总体设计为同一企业,包括总体设计、总装集成与测试,产品为整箭;

中游是分系统研制,包括火箭的箭体结构、发动机、电子设备等,产品为运载火箭的各个分系统;

上游是基础材料和元器件等,包括运载火箭结构、发动机所用的金属材料、复合材料等,以及电子设备所需要的元器件等。

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美国运载火箭产业:私营企业打破垄断,商业化降低成本

美国运载火箭产业经了从多方混战、政府垄断、巨头竞争、巨头垄断再到开放竞争五个阶段,每个阶段的转变都由政府主导,政府政策对运载火箭产业影响非常大。

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在美国运载火箭产业不断演变的过程中,多家传统运载火箭产业链相关制造商被合并或消失,在美国政府对商业航天的大力支持下,近年来也有一些新兴私营航天企业诞生,形成了如今的产业格局。

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我国运载火箭产业:军民融合与商业航天共振重塑产业格局

我国航天事业始于 1956 年,经过多次机构调整,形成如今的两大航天集团。1956 年 10 月,我国组建国防 部第五研究院,从事火箭技术研究,钱学森任院长,这是我国航天事业奠基的历史性纪念日。

1965 年,在国防 部第五研究院的基础上,成立第七机械工业部,统一管理导弹火箭和人造卫星的研究、设计、制造和基本建设。

随着改革开放,1982 年,七机部更名为航天工业部。1988 年,航空航天二部合并,成立中华人民共和国航空航 天工业部。1993 年,随着我国建设社会主义市场经济,航天部分改为中国航天工业总公司,同时设立国家航天 局,行使政府职能。

1999 年,航天总公司一分为二,成立中国航天科技集团公司和中国航天科工集团公司,其 中,中国航天科技集团公司负责运载火箭和人造卫星的设计、研制和生产,而新成立的中华人民共和国工信部 下设的国家航天局行使政府职能。

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长期以来,中国航天科技集团为中国运载火箭的唯一生产商。随着商业航天的兴起,中国航天科工集团依靠自身导弹工业基础迅速切入了小型运载火箭研制序列,民营航天企业也开始成立并开展了小型运载火箭研制。

预计未来,我国也将有望复制美国的道路,运载火箭全产业链将现央企民企共存。

传统格局:

中下游以航天科技集团为主体,其他企业参与上游配套长期以来,航天科技集团是我国运载火箭的绝对主力,运载火箭产业链的中下游均在航天科技集团各个研究院内闭合,其他企业提供部分配套产品,处于产业链上游。

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运载火箭的总装集成主要在航天科技一院和航天科技八院,航天科技一院运载火箭型谱最为全面,小至长征十一号小型固体运载火箭,大到长征五号运载火箭,是目前我国运载火箭研制生产的主力军。

航天科技八院运载火箭主要承担太阳同步轨道卫星发射任务,长征四号系列运载能力较大,长征六号主要针对太阳同步轨道500kg级卫星的发射需求。

航天科技一院的长征十一号主要瞄准国内低轨小卫星市场,已拿到十几亿元订单。此外,长十一项目组已对30多家卫星用户建立了名录,并与7家卫星公司协调ICD技术文件,正为10余家潜在用户做发射论证方案。

在抓住国内市场的同时,长十一项目组还在国际市场开疆辟土,正与白俄罗斯、乌克兰、沙特、丹麦、德国等国小卫星公司或大学团队接洽。目前,在国际商业发射中,小型运载发射报价一般为每公斤2~5万美元,未来,长征十一号的发射报价将有望不超过每公斤1万美元。

2016年,航天科技集团组建了新的中国长征火箭有限公司,负责航天科技集团多型运载火箭的商业化运营,成为航天运输及商业火箭发射平台,业务涵盖航天发射服务、空间资源利用和亚轨道飞行体验等三大板块,提供火箭及发射、商业航天保险、卫星地面测控系统建设、地面站建设等多方面服务,并通过合资公司等多种灵活模式在通讯、遥感、导航等方面开展多种商业运营,最终实现天地一体化。

长征火箭公司根据不同用户的使用要求,提供了太空星网、太空顺风车、太空班车、太空专车在内的四种类型发射服务。

太空星网是指根据星座组网客户的需求,为用户设计最经济高效的发射方案;太空顺风车可利用现有长征系列火箭发射时的剩余运力,提供载荷搭载服务;太空班车是指在每年相对固定的时间里,以成本价提供一发定点发射服务;太空专车可依据客户指定的轨道及时间要求,提供从100千克到1000千克的专属、快速发射服务。

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运载火箭分系统研制主要包括航天科技一院和八院的总装厂,航天科技四院、六院、九院等。

运载火箭的箭体结构核心部分包括推进剂贮箱、火箭壳体和整流罩,目前,这三个关键部分的制造基本上在火箭总装厂内。

运载火箭的发动机研制单位主要为航天科技四院和航天科技六院。航天科技四院研制大型固体火箭发动机,航天科技六院研制液体火箭发动机,是目前我国唯一的液体火箭发动机研制单位。

运载火箭的电子设备主要包括箭载计算机、惯导设备、测控通信设备等,均由航天科技九院研制,其中惯导设备、测控通信设备主要的研制、生产任务已注入其下属上市公司航天电子。

当前格局:中下游以航天两大集团为主体,民企参与产业链两头

在我国军民深度融合和商业航天大发展共振下,在美国SpaceX等一批民营航天企业获得成功的带动下,我国航天产业也发生了重大变革:一方面,航天科工集团高举商业航天旗帜,进军运载火箭和卫星制造领域,打造快舟系列运载火箭,专注商业卫星发射市场;另一方面,在国家政策支持下,民营企业和资本也积极进入运载火箭领域。

商业航天产业链:运载火箭产业

航天科工集团四院虽然刚刚进军运载火箭领域,但其所长期从事的导弹武器装备与运载火箭有很多相似性,因此具有较为完善的运载火箭中下游产业链。

对于火箭发动机,战术导弹武器一般采用固体火箭发动机,因此,航天科工集团下属的航天科工六院主要研制固体火箭发动机,尚无液体火箭发动机研制能力。

但是从航天科工集团四院第九总体设计部的招聘通知可以看出,其正在招聘液体火箭发动机总体设计师、推力室设计师、机涡轮泵设计师、阀门设计师等,可见航天科工四院也在积极研发液体火箭发动机,有望打破航天科技六院的垄断,未来航天科工集团也有望具备自己的中大型液体运载火箭。

2016年,航天科工集团将快舟系列运载火箭独立运营,成立航天科工火箭技术有限公司。2017年,航天科工火箭公司完成了首次商业航天发射,利用快舟一号甲通用型固体运载火箭,成功发射“吉林一号”灵巧视频星03星,同时搭载行试验一号、凯盾一号两颗立方体星,实现“一箭三星”发射。

2017年5月,航天科工集团公司火箭技术有限公司A轮股权融资推介会在武汉举行,共计融资12亿元。本次融资募集的资金将主要用于快舟系列运载火箭批产能力一期建设、快舟系列运载火箭研制、天基物联网、航天动力、商业航天发射场及测运控项目等投资。

未来格局预测:全产业链央企民企共存

目前,产业链最上游竞争相对充分,产业链最下游央企民企已经开展竞争,而产业链中游受限于其较高的资金投入和较长时间的积累,目前仍处于近乎央企垄断的状态,但随着随着军民深度融合的不断推进,未来火箭结构、发动机、电子设备等分系统必将迎来民营企业的参与,将形成运载火箭全产业链央企民企共存的格局。

火箭结构:小型运载火箭的直径较小,制造难度也较小,随着军民融合深度发展,有望实现民营企业生产,有利于降低箭体结构成本。

发动机:零壹空间、蓝箭空间两个民营运载火箭公司均有研发液体火箭发动机的计划,有望打破航天央企的垄断。

电子设备:惯导方面,以耐威科技、西安晨曦、星网宇达、中星测控等为代表的民营企业相关惯导产品,有望在低成本运载火箭应用领域取得突破。获取本文完整报告请百度搜索“乐晴智库”。

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本文作者:yuneuseo 网址:http://www.yuneu.com/post/444.html发布于 2周前 ( 09-12 20:43 )
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