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目前市場上有關軍工企業武器裝備研制、生產和交付的事件點評中,大部分都有“進度不達預期”或類似的風險提示,并且在企業業績中往往能夠印證這一風險確實存在并且對企業業績有所拖累。我們將在此篇報告中,從軍機從立項研制到批量列裝的過程角度,來解釋為何這一風險長期存在,并總是容易低于預期。
以常青樹、不倒翁轟-6 為例,從轟-6A到今年國慶閱兵中首次出現的轟-6N,很多軍迷表示轟-6 系列的英文代號已經快用光了。其實武器裝備,特別是軍機的產品生命周期非常長。轟-6 誕生于上世紀 60 年代,迄今為止已經 50 年,雖有數款升級型號,但飛機的總體構架并沒有太大改變。
不僅我國如此,美國的 B-52 轟炸機誕生于 1955 年,2016 年美軍擬通過部分航電系統和其他系統升級計劃對 B-52 遠程轟炸機進行更多升級,以確保其順利服役至 21 世紀 40 年代。即波音公司能夠靠 B-52 這一款轟炸機收取美國軍隊近 100 年的相關費用。 可見 飛機類軍品的成熟型號在現金流的創造上具有相當的持續性和穩定性。
之所以能夠如此長時間地服役并源源不斷地為企業提供收入來源,是因為任何一款軍用飛機都擁有一套極其完整且繁瑣的研制生產流程。這一套流程的背后,關乎經濟成本、士兵性命和國家安全。
眾所周知,我國發展先進戰機一貫堅持“三步走”方針:列裝一代、研制一代、預研一代。那么,一架戰機從研制到最終列裝部隊形成戰斗力需要經過哪些流程呢?六大步驟:研究論證、方案設計、工程研制、設計定型、部隊試訓和交付入列階段。
1 、研究論證階段
研究論證階段一般是根據軍隊作戰方式、技術要求和作戰需求,結合預研階段的技術發展水平,由軍方牽頭,科研院所一同參與進行戰機研發的必要性與可行性論證。該階段的使用要求主要包括飛機的技術戰術指標、武器雷達等機載系統的性能,以及飛機維護保障等要求。除此之外,論證階段還需要考慮研發周期和武器裝備發展趨勢,通過優化組合選擇最優的方案。
論證階段的重點是確定飛機整體研制的條件和飛機的性能標準,概括性的確定項目需要的投資規模、時間和相關研制項目的類型。科研單位根據自身技術能力與使用單位進行要求協調,通過論證環節確定科研方案上報主管部門,然后通過投標競爭等方式,最終確定技術方案標準以及性能參數等。
2 、方案設計階段
研究論證階段只是提出戰機項目的總體方案要求。方案要求確定之后就進入到方案設計階段。方案設計就是要對飛機的機身機構、氣動布局、動力裝置、雷達火控和傳感器系統等進行論證設計,根據不同科研部門的反饋意見,確定戰機科研項目的總體設計規范、新材料新工藝的使用類型和飛機研制所需成品科研和基礎實驗的項目和周期等。
設計單位在方案設計階段后期,需要根據總體設計結果,制造或者改造項目專用的飛行模擬試驗設備,并且按照設計圖紙制造電子模型或者全比例驗證飛機。這里的驗證機分為技術驗證機和工程驗證機。
技術驗證機即用來探索驗證新技術、新理論,將研究成果轉化為工程應用技術,為研制新航空器提供數據和設計方案的飛機。工程驗證機是用來驗證飛機的工程可行性,通俗地講就是按照目前確定的總體設計方案,先造出一兩架用來驗證這個方案工程上是否可造,有沒有明顯不符合要求的地方以及可能存在的問題,為下一步建造原型機做好準備。
以殲 20 為例,2011 年 1 月 11 日,2001 號殲-20 技術驗證機進行首次升空飛行測試,13 時 08 分成功著陸,歷時大約 18分鐘。
3 、工程研制階段
工程研制階段是按照圖紙設計和驗證機的結果,對方案進行完善后進入詳細設計、制造和工藝裝備的階段,是將經過驗證的設計轉換成時間檢驗產品的階段。該階段需要制造多架結構和技術狀態相當的原型機,工程研制階段成果的代表就是原型機首飛。
原型機也是試驗機,但它是朝著最終定型的目標制造的試驗機,主要驗證飛機的氣動、結構、操縱和動力。原型機試驗可以降低技術風險,同時因為國內機載設備研制周期普遍比機體要長,因此先上原型機就可以盡量爭取縮短整體研制時間,也可避免因為新設備可靠性不高的排故需要影響基礎試飛的進度。
原型機首飛后還需要根據試飛結果對飛機動力、系統、結構和操縱等方面進行調整,在修正理論設計階段存在的偏差后,原型機就達到了可以交付試飛的技術狀態。
以殲 20 為例,2014 年 3 月 1 日中午12 點左右,2011 號原型機成功首飛,伴飛的是 1 架殲-10S 戰斗機。12 點 30 分左右2011 號原型機成功降落。
4 、設計定型階段
在這一階段需要進行的是定型試飛,定型試飛主要是全面的驗證產品是否達到設計標準的要求,飛機將安裝全部的機載設備和系統,飛機的結構和成品類型也完全符合裝備標準,與正式產品完全一致,也就是全狀態飛機。
全狀態飛機的鑒定試飛是設計定型階段的代表性標志,這個狀態的飛機意味著型號結構和氣動設計已經滿足要求,全狀態飛機也是為小規模生產飛機進行基礎性準備工作。在飛機完成規劃的飛行試驗工作后,由設計或生產單位提請國家有關單位對項目進行驗收,經審核通過,完成技術定型工作。
5 、部隊試訓階段
全狀態飛機在完成試驗項目后就進入小批量試生產階段,小批量試生產飛機將交付最終用戶使用。一般戰斗機從生產到最終列裝作戰部隊要經過三個階段的試飛。前兩個階段我們都介紹過了:一個是原型試飛,這是在飛機研制基地進行的,證明飛機能飛了;另一個就是定型試飛,這一般是在陜西閻良的中國試飛研究院完成,包括各種高難度科目和特殊狀態試飛任務。
只有到了第三步,作戰使用效能試飛完成之后,才能交給廣大部隊使用。比如滄州空軍飛行訓練實驗基地就承擔著空軍戰術技術訓練試飛的重任。部隊試飛將根據需求標準在戰場環境下對試生產型進行各種戰術科目訓練和考核,編寫飛行訓練大綱后正式交付作戰部隊使用。
小批量生產型的驗證試飛是部隊按使用標準對飛機進行最后檢驗的步驟,通過檢驗可以彌補科研系統和使用單位在設計上存在的偏差,糾正早期設計和試驗上存在的不合理和不方便的地方,為完善飛機性能和后續的改進改型提供技術和實踐上的依據。這些工作完成后就可以申請進行生產定型,這樣整個飛機研制項目才算是取得了最終意義上的成功。
以殲 20 為例,2015 年年底,網友拍到一架新的殲-20,還處于只有底漆的“黃皮”狀態,機身編號為2101 號,據稱,這是殲-20 的首架量產型。
6 、交付入列階段
在這一階段主要是軍方與生產商將會簽訂采購合同。在采購簽約后,將先仍處于低速生產階段,這主要有兩種原因:一、為了防止戰機在入列之后的作戰訓練出現問題,低速生產可以保證較早解決問題;二、生產商生產能力以及組裝熟練度都需要時間去提升。
在潛在問題解決之后,隨著生產能力和熟練度提升,戰機可以進入全速生產階段,列裝部隊以達到初始作戰能力、完全作戰能力直至擔負全譜系作戰任務。
理論部分到此為止。下面讓我們來簡單復盤殲-20 的發展歷程,看看這架世界頂尖的五代機從概念提出到量產列裝到底花了多長時間。
我國隱形戰斗機的預研工作最早論文是在 1989 年,到了 90 年代中期進行需求論證,并進行多種方案論證,其中有網絡上比較流行的 93 方案。2007 年 7 月,按照國防科工發展的需要,國家為了盡快推進第四代戰機的研制,正式啟動了重點型號項目研制工作,成都 611 所的大邊條、鴨翼、DSI 式方案戰勝沈陽 601 所的三翼面方案中標。之后項目啟動,并以驚人的速度推進。
2011 年開始出現殲-20 戰機驗證機批次,即第 00 批次,機身編號以 200 開頭,共兩架,分別是:
2001:技術驗證機,2011 年 1 月 11 日首飛成功。在此后開始進行密集的試飛,殲-20 試飛在空中進行了許多機動動作,如S 型機動,大角度轉彎等高難度飛行動作,展現出強大的機動性能。此外在試飛過程中打開側彈艙,并進行了加力起飛測試。
2002:技術驗證機,2012 年 5 月 16 日首飛成功。經過一系列地面測試和高速滑跑,并進行了一系列露天科研調試。隨后這兩架技術驗證機均轉至閻良試飛院進行后續試飛。
2004:技術驗證機,改裝自 2002 號技術驗證機。空速管也比前兩架技術驗證機短了許多。至此驗證部分告一段落。
2014 年開始出現殲-20 原型機批次,即第 01 批次,機身編號以 201 開頭,共六架,分別是:
2011:原型機,2014 年 3 月 1 日首飛成功。
2012:原型機,2014 年 7 月 26日首飛成功。
2013:原型機,2014 年 11 月 29日首飛成功。
2015:原型機,2014 年 12 月 19 日首飛成功。
四架原型機均在一年時間里完成首飛。并且在經過數月的原型試飛后,先后轉至中國空軍閻良試飛院,進行后續定型試飛。
2016:原型機,2015 年 9 月 18 日首飛成功。該機利用透波材料對進氣道鼓包、主翼前緣及腹鰭等處進行了重新設計,并延長了發動機艙以增強尾部紅外隱身性能。
2017:原型機,2015 年 11 月24 日首飛成功。該機對座艙蓋進行修型且使用了新型鍍膜以減弱座艙空腔結構對雷達的散射。
因此,在小批量生產前,成飛先后打造了 2 架技術驗證機,6 架原型機。一共 8 架殲-20 戰機的試飛用機。
2015 年底,出現一架新的殲-20,這架殲-20 還處于只有底漆的“黃皮”狀態,其機身編號也直接晉升為 2101 號,據稱,這是殲-20 的首架量產型。2016 年初,出現第二架“量產型”殲-20 飛機。我們知道這就意味著殲-20 到了部隊試訓的階段。
2016 年 8 月 25 日,首架量產型殲-20 交付部隊試訓,這意味著試飛工作到了最后一步。2016 年 10 月,出現第 2 架殲-20量產型戰機。2017 年 10 月,首批殲-20 量產型已經進入空軍訓練部隊,等待著飛行訓練大綱編寫完畢,便可交付入列。
2018 年2 月 9 日,中國空軍新聞發言人申進科發布消息,殲-20 開始列裝空軍作戰部隊,向全面形成作戰能力邁出重要一步。至此,殲-20 戰機從研制到列裝的全過程才算全部走完,由此可見戰機研制的復雜性和漫長性。
目前殲-20 戰機仍處于低速生產階段,這一方面說明我國空軍對于武器裝備發展遵循客觀規律,不急于求成,讓殲-20 保持低速生產,進入部隊服役,同時繼續改進,使得性能不斷成熟,生產量不大也不會造成太大的時間、資金壓力;另一方面,生產商可以生產線使用調整方便,使得生產線和工藝日臻完善,到那時才會投入大批量生產。
對于一架結構復雜的現代化戰機來說,這些過程中的任何一個步驟都是非常重要的,從研制到最終裝備入列形成戰斗力需要各參與方的不懈努力。
殲-20 已經服役,屬于列裝一代,其漫長的生命周期才剛剛開始;殲-31 還在研制當中,屬于研制一代,但是從種種跡象中我們已經能夠展望到她破殼而出的那一天;至于預研一代,我們還不得而知,但可以確定的是,一定有許多科研人員正在為之而努力奮斗。
包括殲-16、殲-20、直-20 等已經量產列裝的戰機目前還處于低速生產階段,但對標美軍每款型號均存在巨大的數量缺口,隨著技術進一步成熟,產能也將逐步釋放,逐漸進入中高速生產階段。同時近年來國際局勢趨于緊張,10 月 29 日,美國國防部宣布美軍和盟軍將購買 478 架 F-35 戰機,其中五角大樓 291 架,英國、意大利、荷蘭等 F-35 項目參與伙伴共 127 架,以色列、日本、韓國等客戶 60 架。包括 351 架 F-35A(標準型)、86 架 F-35B(垂直起降型)和 41 架 F-35C(艦載常規型),價值約 340 億美元,此舉也將促使殲-31 的研制加快步伐,類似于 F-35 和 F-22 的關系,在殲-20 的基礎上,殲-31 的研制周期將大大縮短。
投資建議:推薦中航沈飛、中直股份、中航飛機、洪都航空等主機廠。上述主機廠分別擁有:沈飛殲-31、殲-15、殲-16;中直股份直-20;中航飛機運 20、洪都航空 L-15 等新一代航空產品。其中除殲-31 還處于研制階段外,基本都已經量產但尚且處于低速或中速生產階段的軍機。上述產品的其共同點在于需求量巨大,承擔了對我國整體航空裝備升級替換和補足的重任。當前我國處于航空裝備建設周期,戰機產量會逐步提升,對應上市公司業績也將持續增長;同時考慮到成熟軍機產品生命周期長,也為之后的業績形成托底。
(報告來源:東興證券)
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