空军实力是一个国家综合军事水平的重要衡量标准之一，目前我们国家现役战机的整体水平对标美国还是尚存在一定代际结构差距，升级需求迫切。根据World Air Forces 2022 ，目前我国二代战斗机占比达到46%，四代机占比仅为1%；而美军现役已无二代战斗机，其三、四代机型占比分别为85%和15%。在建设强大现代化空军的目标下，为了缩小与国外特别是美国先进空军力量之间的差距，我国对于提升战机代际结构的需求是十分迫切的。

图1：中美当前战机代际分布对比

来源：World Air Forces 2022，安信证券研究中心整理

基础材料的进步对于战机性能的提升尤为重要，行业内有着“一代材料，一代装备”的说法。新型战机的列装需求将带动军工行业上游新材料赛道的高景气，高温合金、钛合金及碳纤维复合材料等新材料的需求增长尤为突出。

（一）高温合金——提升航空发动机性能的关键材料

高温合金一般是指以铁、镍、钴为基体元素，能在应力及高温（600℃以上）同时作用下，依然具备良好材料强度、抗疲劳、抗蠕变性能的一类金属材料。目前高温合金主要应用在航空发动机的四大热端部件：燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘，此外在机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部位也有使用。广泛的应用使高温合金成为推动航空发动机发展最为关键的结构材料，航空发动机的技术进步与高温合金的发展密切相关。

图2：先进航空发动机剖面图（红色部分为高温合金）

来源：钢研高纳招股书

高温合金未来景气度高的原因主要有以下三点：

1）高温合金对新时代航空发动机是不可或缺的。我们通常用推重比来综合评定军用航空发动机的水平，而提高推重比最直接有效的技术措施就是提高涡轮前的燃气温度，根据测算，涡扇发动机涡轮前温度每提升100℃，发动机最大推力可以提升近20%。第一代航空发动机的涡轮前温度是1200K，但到第四代航空发动机，比如F119，它的涡轮前温度已经达到了1950K，先进航空发动机苛刻的高温工作环境，势必会对热端材料的选择形成较高限制，高温合金具有不可或缺性。

2）航空发动机上高温合金的用量在不断提升。新型航空发动机中高温合金用量可以占到发动机总重量40%-60%，比如美国的J79发动机，85%是钢，高温合金只有10%，但到了第三代F110发动机，高温合金的使用量已经达到了55%，可以认为随着航空发动机的技术迭代升级，高温合金在发动机上的占比会越来越高。此外，战机代际的升级势必也会带动发动机的更新迭代需求，再额外考虑到备用发动机的购置以及发动机后续的维护，高温合金的市场空间将会更大。

图3：航空发动机材料构成

来源：Aero Engine Materials；

（二）钛合金——轻质高强度的优质结构材料

钛合金是以钛为基加入其他合金元素形成的合金，钛合金拥有良好的耐腐蚀性、抗疲劳性及较高的比强度，并且对于航空航天装备减重具有不可替代的作用，因此被广泛应用于航空发动机、飞机、导弹等领域。为满足先进战机高速、高机动性的特点，需要在保证机体结构强度的前提下尽可能减轻重量，同时还要有较强的耐高温性能。钛合金是比强度（Strength-Weight Ratio）最大的金属材料，能够在满足先进战机较高结构强度的情况下，大幅减轻飞机重量，提高结构效率。

图4：美国F-22“猛禽”战斗机钛合金应用情况

来源：《关于先进战斗机结构制造用钛概述》；

自20世纪60年代末以来，军用飞机的用钛量逐年增长。当前欧美设计的各种先进战斗机和轰炸机中钛合金用量已经稳定在20%以上，美国F-22战斗机用钛量更是高达41%。目前，我国第三代战斗机型的钛合金单机用量到约2.25吨，是二代机（J-8 0.2吨）的12倍；第四代战斗机单机钛合金用量可达约3.6吨。随着第四代军用战机钛合金价值量、规划用量的提高及数量增加，军用高端钛合金市场需求量有望不断提升。

图5：美俄军机钛合金重量占比

来源：《飞机钛合金结构设计与应用》

（三）碳纤维复合材料——航空装备轻量化升级的关键材料

碳纤维复合材料具有密度低、比强度高和比模量高的特点。轻质化有助降低整机质量，从而提高有效载荷和续航能力，降耗和成本，高度应用于国防、航空、航天等军工领域。自二战以来，复合材料在飞机上的用量不断上升，应用部位亦从非关键部件如舱门、垂尾等对材料性能要求不高的部位，到现在应用于机身、机翼及发动机等主要结构。直升机与无人机复合材料使用比例则更高。

表1：各类军机碳纤维复材用量

来源：根据相关公开资料整理；

图6：军、民机复材占比

来源：《碳纤维未来发展前景分析》；

复材行业具有较高的技术及资金壁垒，新进入者往往很难实现航空航天级复合材料产品的规模化生产，市场竞争格局非常稳定。近年来伴随我国新机型加速列装、老机型换装及机身复材占比不断提升，碳纤维复材行业的规模效应将会持续凸显，行业盈利能力还将不断提高。

新材料作为航空装备产业链的最上游，核心受益于新型战机的加速列装以及战机上新材料用量占比持续提升的趋势，未来有望维持高景气。军工新材料领域的重点上市公司有：【抚顺特钢】、【钢研高纳】、【西部超导】、【宝钛股份】、【光威复材】、【中简科技】、【中航高科】等。

数据来源：安信证券研究中心；

国防军工ETF包含了上述军工新材料领域的优质核心标的，实现包括军工新材料在内的军工产业链全覆盖。投资者可以投资国防军工ETF(512810)，一键打包军工产业链优质核心资产，充分享受国防军工行业高景气福利！

笔者：华宝基金指数研发投资部总经理、基金经理，胡洁，管理着国防军工ETF(512810)

（仅个人观点，不构成任何投资建议。基金有风险，投资需谨慎。）