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2022年5月14日6时52分，一架编号为B-001J的C919大飞机从浦东机场第4跑道起飞，这是C919项目立项14年以来的首飞。
目前，C919试飞取证和交付准备工作正在有序推进。这标志着中国商飞公司即将交付首家用户的首架C919大飞机首次飞行试验圆满完成。
一、国产大飞机制造业兴起，国家战略性新兴产业的核心
1.1 大飞机的概念
“大飞机”（Big Aircraft）并非专业术语，也不是国际通用称谓。从 2003 年国家科技部受国务院委托组建“大飞机项目论证组”后，该词在国内被普遍使用。大飞机一般定义为：起飞重量超过 100 吨的运输类飞机，包括民用飞机（Civil Aircraft，包含客机 Passenger Aircraft 和货机 Cargo Aircraft）和军用运输机（Military Transport Aircraft）。
（1）民用客机
“大飞机”级别的民用客机基本与干线飞机的概念相似：在客运量较大的城市间飞行，载客量在 150人以上。干线飞机通常分为 150 座、200 座、300-500 座三个级别以及正在发展的 600～1000 座级的客机。
300 座以下的客机客舱通常只有一个通道，被称为单通道窄体客机；300 座以上客机的机身直径大（大于 3.75 米），客舱通常有两个通道，被称为宽体客机。
目前，全球最大的民用客机是空客 A380，不过该机型由于经济效益等原因计划于 2021 年停止交付。相对于“大飞机”的“小飞机” ，则接近于支线飞机：100 座级以下，飞行于小城市之间或中心城市与小城市之间，例如国产 ARJ21-700 型飞机。
（2）民用货机
民用货机是指以包机或定期航班的形式专门运输货物的商用飞机，与航线客机相似，在大、中型机场起降。很多干线飞机都有专门货机型号，如波音公司的 B747-400F、空客公司的 A330-200F 等。大多数的民用货机是由民用客机改装而成，拆除客舱座椅等服务设施、加强地板、加大舱门等。
（3）军用运输机
军用运输机用于空运兵员、武器装备并能空投伞兵和军事装备等，在战争中起着重要的作用。现代战争重视高速、机动和深入敌后作战，军用运输机的发展越来越受到重视。著名的大型军用运输机有美国的C17“环球霸王”和 C-5“银河”、俄罗斯的伊尔 76、欧洲空客 A400M 等。
目前，中国的最新大型军用运输机是运-20“鲲鹏”和水陆两栖飞机 AG-600“鲲龙” ，与国产大型民机C919 飞机共同组成了中国“大飞机三剑客” 。
本文主要针对民用客机，重点分析民机 C919 相关产业，并对其相关市场进行测算。
1.2 大型民机制造产业，举足轻重
作为国家战略性新兴产业之一，大飞机制造产业的地位举足轻重，主要体现在：
（1）带动国民经济增长
波音公司研究表明，民用机销售额每增长 1%，对国民经济的增长拉动为 0.714%。国际经验表明，一个航空项目 10 年后给当地带来的效益产出比为 1:80，技术转移比为 1:16，就业带动比为 1:12。发展大飞机产业，不仅可以带来制造和运营使用的直接经济贡献，而且将有力地支撑国民经济各部门优化资源配置效率。
（2）牵引科学技术进步
发展大飞机产业，经过市场检验的技术能力体系和在市场机制下形成的高效生产经营方式，可以促进其它产业升级、调整结构、实现技术进步以及有效地配置资源。根据美国兰德智库研究，大飞机研制及其核心技术衍射到相关产业，可以达到 1:15 的带动效应。研制和发展大飞机，不仅能带动诸多基础学科的重大进展，还能带动新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破，拉动众多高技术产业发展。可见，大飞机产业通过显著的技术扩散和溢出，将推动整个工业技术创新，加快产业转型升级。
（3）彰显国家综合实力
大飞机不仅具有难以替代的直接军事用途属性，还可作为平台载体发展为加油机、预警机等大型军用特种飞机，而且大飞机产业的长足发展，将提高国防工业质量和水平。目前，大飞机产业发展已成为衡量一个国家科技水平、工业水平、综合国力和国际竞争力的重要标志之一。
1.3 民机产业发展趋势，从 AB 到 ABC
1.3.1 全球民机公司发展历程
（1）1958-1973 年，波音、麦道，一大一小
波音占据先入为主的有利产业地位，麦道占据小部分市场。德·哈维兰、霍克·西德利等企业因市场占有率不高或企业兼并重组暂且忽略不计。整个大飞机市场被分为一大一小“双寡头”。
（2）1974-1997 年，波音、麦道、空客，三足鼎立
1974 年空客公司初露头角，一系列战术与策略使其在十年间的市场份额上升近 10%。霍克·西德利、洛克希德·马丁等企业由于行业压力而逐步退出市场，1974-1997 年大型飞机市场形成波音、麦道、空客一大两小的“三足鼎立”局面，波音的霸主地位开始受到空客的挑战。
（3）1997 年至今，波音、空客，双寡头
1996 年 12 月，波音宣布收购麦道，原来三家共同垄断的局面变为波音和空客两家之间的超级竞争。1997 年以后，大飞机市场恢复到势均力敌的“双寡头”局面。现在，多家航空公司企图进入世界大飞机市场，2008 年 5 月正式建立的中国商飞就是代表之一。
目前，除了俄罗斯和少数几个国家使用俄罗斯的干线民用客机外，世界各国的航空公司基本上都使用波音公司和空客公司的干线民用客机。在支线飞机市场上，后期发展的国家（巴西和加拿大）将注意力瞄准这一市场并展开激烈的竞争。此外，在航空工业生产全球化的转包市场上，日本一枝独秀，占到全球市场 1/3 以上份额。
1.3.2 民机产业以客户为发展导向
（1）大飞机产业在国家战略性产业中的地位日渐突出
世界民航强国以及民航发展中国家政府对本国大飞机产业的发展高度关注，制定政策扶持产业发展，在技术研发活动、资金投入、产业集群、产品出口等方面，给予重点支持。
（2）航空产品生产的全球化和专业化趋势明显
航空工业涉及 70 多个学科和工业领域大部分产业，大飞机的生产制造需要庞大的配套产业群支撑，例如，波音 787 飞机各类型零件超过 230 万个。
（3）飞机制造产业向民用飞机需求大国转移步伐加快
两大航空制造商纷纷瞄准如中国、日本等航空大国，采取跨国合作渠道争得市场，例如：
① 全球 1/4 的空客飞机安装了中国生产的部件，如机翼部件、尾翼、客舱门和维修工具；波音公司也有大量部件在中国生产；
② 波音将 B787 客机 35%的制造任务给了日本等。
③ 2006 年空客公司海外第一条 A320 总装线落户中国天津；2017 年天津空客 A330 宽体机完成和交付中心启动；2019 年 11 月，天津港保税区、航空工业集团公司与空客公司签署了空客天津宽体机完成和交付中心项目进一步拓展至 A350 机型的框架协议，计划于 2021 年一季度交付首架 A350 飞机，这是合作三方继空客 A320 飞机总装线、A330 宽体机完成和交付中心之后又一重大合作项目。
④ 中国商飞和波音公司共同投资组建的波音 737 完工与交付中心落户舟山，将负责安装交付给中国航空公司客户的 737 MAX 飞机的内饰与喷漆涂装。2018 年 7 月，该中心已经召开第一次董事会；2019 年10 月，收到美国联邦航空管理局认证的 145 部维修单位证书，为公司常态化运营打下坚实基础。
为争夺中国民航市场，空客公司和波音公司先后布局中国产线，同时也对国产民机造成了短期压力。不过，随着国内民机产业链的逐渐成熟，相关配套企业增多，国产民机也一定会顺势腾飞。
1.4 国产客机自主之路：军民分线，商飞主导
1.4.1 国产大型民机发展历程
从仿制安-24B 的运 7，到自行研制运 10 的下马，到和麦道、波音合作市场并未换来技术，再到支线飞机 ARJ21 的突破，如今国产第六架 C919 已经成功首飞，我国大飞机产业的发展经历了漫长曲折的过程。
1.4.2 军民品生产“分线不分家”
当前我国已建立起较为完备的“分线不分家”军民机研制生产体系。2000 年前，国内民用飞机发展基本都是与军事装备研制混线，认为民用飞机与军用飞机只不过是交付对象不同而已，习惯性地以军事装备发展的经验来处理民用航空发展的问题，导致与用户间隔阂的增强，民机发展相对不顺利。
军用飞机和民用飞机既有共性，也有各自特性。
由于产品市场目标、体系监管原则和产品发展技术追求的不同所带来的差异，军民机研制生产体系合理“分线”是必然的要求，否则民机体系没有足够的发展余地，对军机体系也会造成一定的负面影响。此外，现代航空工业的发展趋势是军民大飞机技术要求、设计标准和经营机制的差别越来越大。
（1）产品设计的技术性能要求不同
军用运输机强调适应战场作战要求的短距起降，所以发动机剩余功率大；关心飞机速度但相对不关心耗油量，不太关注经济性和舒适性，一切都为了战争的需要。与此相反，民用客机强调舒适性、经济性、低噪音、低耗油等。这些不同的性能要求导致了布局的结构性差异，而这种差异有时是巨大的。
（2）客机安全标准严格于军用运输机
客机设计的首要原则就是保障生命安全，并且为了达到经济性而在材料技术等很多方面必须妥协。与此相反，军用运输机为了战争需要而牺牲其它性能，在战时一般没有达到飞机寿命和自然破损极限就会报废，所以没有“安全寿命”的概念，主要考虑大修周期。对于军用运输机而言，安全起落 6 万次（客机的设计标准）没有意义。此外，大型化是民用客机的发展趋势（出于经济性考虑），而军机不一定要无限制的大型化。
（3）军民机经营机制完全不同
第一，产品概念的形成机制不同。军机需求由其主要用户军方提出或规定；民机的产品概念必须由开发生产企业根据自己对市场的判断决定，面临的不确定性较大。第二，赢利模式不同。军品研发和生产费用由国家包揽，此前产品价格主要按实际成本加 5％计算，未来引入军品定价机制改革，但是军机仍然是按照计划生产而不用面对激烈的市场竞争；民机必须面对市场竞争，研发和生产投资的风险极大。第三，产品成功的衡量标准截然不同。军机首先需要解决的是有无的问题；民机需要解决的是能不能通过出售产品而自我持续的问题，是产业化的问题。因此军民机在竞争战略、管理行为、组织结构和价值取向方面的要求是完全不同的。
不过，军民机体系又不宜过度的“分家”，只有兼顾军民机“共性”和“特性”的航空产业构架，才能很好地促进军民机的良好互动、共同发展。大飞机所依托的技术基础，和大多数现代的工程技术领域都有着密切的关系。这些军用的、民用的大飞机所依托的技术基础和它们的研制、生产、向客户提供服务动用的资源，都有很大的共通性。全世界能够造大飞机的国家，都是按照军民融合发展、军民分线经营的办法，来高效的研制和生产“大飞机”
1.4.3 中国商飞牵总大飞机制造项目
中国商用飞机有限责任公司，以下简称“中国商飞”，于 2008 年 5 月 11 日在上海挂牌成立。目前，公司的注册资本 501.01 亿元，其中，国资委认缴出资 249.50 亿元为第一大股东，持股 49.80%；上海市政府通过国盛集团认缴出资 104.79 亿元，持股 20.92%；航空工业、宝钢、中铝、中化、中电科、中建材、中国国新等央企持有不同比例的股份。
中国商用飞机公司的成立意味着我国大飞机研制项目全面启动。
我国的大飞机最终确立了采用“主制造商-供应商”的研制模式——中国商飞作为大飞机主制造商，定位于设计集成、管理体系、总装制造、市场营销等方面，而发动机、机载设备、材料等部件都外包。这是为推动民机产业的整体发展，最大限度聚集和利用国内外资源，打造民机产业“生命共同体”，举全国之力，聚全球之智，最终建成“以中国商飞公司为核心，联合航空工业，辐射全国，面向全球”的中国民机产业体系。
1.4.4 C919 有望成为波音 737 及空客 A320 的有力竞争者
C919 中型客机，是中国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机，全称 COMAC-C9-19，C 取自中国（China）和中国商飞（COMAC）的首字母，并寓意将与空中客车（Airbus）及波音（Boeing）形成“ABC”并行的局面；飞机型号选择 9，是因为 9 在中国传统文化中代表永恒，后面的 19 指最大载客量为 190 个座位，与波音 737 型客机以及空客 A320 型客机的应用领域相同，将形成直接竞争。
1.4.5 C919 项目研制历程：通往民机之路
C919 客机于 2017 年 5 月 5 日成功首飞，已经累计获得近千架订单，计划 2021 年取得适航证。
根据国际通用标准，国产大飞机的研制具体原则：
1. 具有完全自主知识产权。
2. 项目初期采购部分国外系统设备，鼓励国外供应商在中国发展，逐步形成我国民机产业。
3. 满足 2020 年国际要求（如污染排放，噪声等）。
4. 确保安全性、突出经济性、提高可靠性、改善舒适性、强调环保性。
5. 掌握和了解市场与客户的需求，减阻、减重、减排，全面优于竞争机，直接使用成本（DOC）降低10%。
6. 采用国际标准，以国内销售为主，打入国际市场。
7. 强化战略合作。要按照“主供应商-供应商”模式，深化国际国内合作，风险共担、利益共享，形成大型客机的国际国内供应商体系。
二、大飞机迈出新步伐，开启中国航空新时代
2.1 大型民机产业链的“微笑价值曲线”
大飞机价值链条是由从研发设计到售后服务的一系列环节组成，价值分布呈“微笑曲线”状。位于前端的研发设计、发动机制造、关键零部件制造属于资金和技术密集型，具有较高的附加值；位于后端的营销、售后服务属于管理和信息密集型，附加值也较高；中间的一般零部件制造、整机组装环节属于劳动密集型，附加值相对较低。
世界民用大飞机市场长期被波音和空中客车“双寡头垄断”，除了发动机制造和关键零部件制造两个环节由 GE、普惠、罗克韦尔、川崎重工等欧美日公司占据以外，波音和空客几乎囊括了研发设计、营销、售后服务等所有较高附加值的环节，并且承担大部分的整机组装环节，而以西飞、哈飞等为代表的中国企业只能参与附加值相对较低的一般零部件制造。
参考《航空制造业的全球价值链分析》论文，2005-2009 年期间，波音、空客等整机制造商净资产收益率最高，高达 44%，发动机制造商净资产收益率 39%，关键零部件生产商净资产收益率为 17%，而一般零部件生产商净资产收益率仅为 7%。
在航空制造业全球价值链中获得较高收益的波音、空客这样的领导厂商来自发达国家，而来自于发展中国家的大多数企业缺乏核心竞争力，处于价值链中、低端。此外，旗舰企业具有很强的创新能力，不断在研发、工艺、管理、营销等各方面进行创新，控制了进入壁垒较高的价值环节，因而能够获得较高收益;而发展中国家企业的比较优势就是成本优势，往往只能通过加工、组装等劳动密集型制造环节嵌入全球价值链。
2.2 C919 大型客机，中国跨入复杂制造时代关键一步
大型客机的产业链长度长、复杂度高，将制造环节进行价值拆分之后可以发现，机体制造、发动机、机载设备分别占比 30%-35%、20%-25%、25%-30%，其余系统如内饰等占比 10%-15%。
2.2.1 机体材料：国内集中于低端领域，急需迈过技术瓶颈
为了应对飞机飞行速度不断增快的需求，轻质化、高强度、耐高温、耐腐蚀、抗冲击是机身结构材料需要具备的基本性能。目前使用的最常见结构材料包括铝合金、钢材、钛合金和复合材料等。随着飞机的改型或新型飞机的出现，铝合金受到复合材料、钛合金等材料的应用挑战，其用量逐渐减少。复合材料通常较铝合金轻，不易产生疲劳和腐蚀，具有高比强度和易于设计的优点。复合材料的大量应用是飞机发展的大趋势。
（1）航空铝合金
国产大飞机 C919 机身总重量约 42.1 吨，机体使用量最大的是高性能铝合金材料，约占总重量的 65%。而且，C919 客机大规模采用了第三代铝锂合金，在同等承载的条件下，比常规铝合金还要轻 5%以上，因此实现了比波音 737、空客 A320 等同座级机型减重 5%-10%的目标。截止目前，铝合金仍然是使用量最多的航空材料。
国际上，以波音和空客为代表的大型航空公司每年都要消费大量的铝合金厚板，例如，A340 飞机结构件 76.5%是铝合金材料，主要是铝合金厚板，其中，航空铝材主要以 2XXX 和 7XXX 系列为主。
铝合金种类已经有近三百种，其中主要用于航空制造的牌号可以参见下图ARJ21-700飞机的铝材信息。
国际上航空级铝材的主要厂商是美国铝业公司（Alcoa）、 加拿大铝业集团（Alcan）、爱励铝业公司（Aleris）、凯撒铝及化学公司（Kaiser）。与它们相比较，国内公司的差距还很大，特别是在合金研发与基础理论研究方面。
目前，国内铝加工企业达上千家，但是规模大小参差不齐，技术和装备水平呈两级分化现象，低端产品产能严重过剩，高端产品例如高强度、高韧性、大规格合金还需要依赖进口。
中国铝材企业目前尚无法满足国产支线飞机和大飞机的铝合金零部件质量要求，不过，在国家相关政策的扶持下，特别是工信部牵头成立的国家“民机铝材上下游合作机制（目前成员包括中国铝业、北京有色金属研究总院、南山铝业、中国忠旺）”的帮助下，航空铝材的自主供应有望能够得以实现。
国内高端铝材领域的主要加工企业有中国铝业、南山铝业、忠旺铝业、南南铝业、北京有色金属总院、北京航空材料研究院等。
（2）航空钛合金
由于钛合金具备密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低等特点，因此广泛的应用于飞机结构件（如蒙皮、管材零件、紧固件、各种钣金件和承力构件等）和发动机（如压气盘、静叶片、动叶片、机壳、燃烧室外壳、排气机构外壳、中心体、喷气管、压气机叶片、轮盘和机匣等零件）等部位。
作为飞机机体结构和飞机发动机的主要结构材料之一，钛合金的应用水平是衡量飞机选材先进程度的重要标志之一，是影响飞机战术性能的一个重要方面。
例如，作为飞机机体结构和飞机发动机的主要结构材料之一，钛合金市场的应用水平是衡量飞机选材先进程度的重要标志之一，是影响飞机战术性能的一个重要方面。在国外第三代战斗机上，钛合金用量占机体结构重量比为 20%～25%，在第四代战斗机 F-22(EMD)上已高达 41%，其应用呈大幅度上升趋势。航空发动机的用钛量也在逐步增加，国外先进航空发动机的钛用量已达 30%左右，例如 V2500 发动机的钛用量就高达 31%，第四代发动机 F119 的钛合金用量为 40%。在民用飞机方面，空中客车的钛用量已从 A340 的 4.5%增至 A320 的 6%，而 A380 中用钛量占总重量的 10%，单机用钛材约 60 吨。
尽管近年来我国钛合金材料的研究工作已取得了显著的进展，但与欧美等发达国家相比，在钛合金产品的设计、制造、加工、装备、表面处理、工艺水平等方面仍存在一些差距。国外的主要厂商有日本东邦钛公司、美国钛金属公司、俄罗斯 VSMPO-AVISMA 等。国内军工领域的钛合金厂商主要包括宝钛股份、西部材料、西部超导、新研股份、三角防务、*ST 鹏起、金天钛业和百慕高科等。
（3）航空复合材料（碳纤维）
由于碳纤维复合材料具有低密度、高强度、耐高温腐蚀的特点，是应用于航空航天领域的理想材料。碳纤维复合材料不仅应用于机身，也逐渐成为喷气飞机发动机、涡轮发动机、涡轮的主要结构材料。此外，飞机的抗氧化碳-碳鼻锥帽和机翼前缘、超音速飞机的刹车片等都使用碳纤维复合材料。航空器对于减重有强烈的需求，商用飞机每减重一公斤，一年就能节约 3000 美元的燃料。
自国务院 2010 年发布《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，大力发展碳纤维以来，国家出台一系列扶持政策，支持碳纤维产业的快速发展。
其中，《中国制造 2025》将碳纤维列为关键战略材料之一，要求到 2020 年国产碳纤维复合材料要满足大飞机技术要求，国产碳纤维用量要达到 4000 吨以上，到 2025 年高性能纤维基本实现自主保障。
目前，全球碳纤维生产主要被美日两国瓜分，德国也占据一定市场份额，2018 年，全球碳纤维理论产能为 154800 吨。全球主要厂商包括：日本的东丽、东邦、三菱；美国的赫氏以及氰特；德国的西格里；台湾地区的台塑。其中，东丽在收购了美国的卓尔泰克公司后，碳纤维产能超过 4 万吨，并且随着近两年的扩产，总产能近 5 万吨。
由于碳纤维用途及客户的敏感性，以日本东丽为代表的国际碳纤维生产巨头利用其技术垄断和规模化生产优势，在我国高端碳纤维领域采取严格的技术垄断和禁运，低端碳纤维领域采取低价倾销和恶意竞销的策略，使得国内大部分碳纤维生产企业技术水平落后，经营业绩长期处于亏损状态，严重制约了国内碳纤维企业的发展。2018 年我国国内碳纤维需求量约为 3.1 万吨，而我国碳纤维进口量就高达 2.2 万吨，自给率只有 29%。而我国从 2008 年至 2018 年碳纤维累计产量仅仅只有 2.83 万吨。
在碳纤维及应用领域，我国的企业主要有光威复材、中简科技、江苏天鸟（楚江新材的子公司）、山西钢科、江苏恒神、中复神鹰、西安鑫垚等。
C919 的机体材料仍然主要依赖进口。
与国外原材料厂商相比，我国的原材料基础产业的发展还比较落后，主要表现为产量规模比较大，但产品的质量还停留在比较低端的领域，尖端技术被国外垄断，高端产品依然需要从国外进口。不过，随着国家对新材料领域越来越重视，新材料产业作为当今科技和经济发展中最为活跃的产业领域之一，呈现出产业关联度高、经济带动力强、发展潜力大的特点，已成为促进经济快速增长和提升企业、地区竞争力的源动力。近年来新材料正逐渐成为国家战略重点发展的产业之一，扶持政策也在持续加码。
2.2.2 机身结构：航空工业集团助力，实现百年突破
一般而言，大飞机主要由机体、动力系统（发动机）、航电系统以及机电系统组成。而飞机的机体结构通常由机翼、机身、尾翼和起落架组成，如果飞机的发动机不在机身内，那么发动机短舱也属于机体结构的一部分。
机体制造技术的优劣主要由机翼整体壁板喷丸成形技术、装配与连接技术、大型整体结构件制造技术、精密钣金件制造技术和先进复合材料结构制造技术等决定，因此大飞机制造技术在加工难度、精度、质量和可靠性等方面要求都远高于一般的机械制造技术，主要体现在加工方法多样、装配和安装工作量大、工艺装备复杂以及高度的柔性和应变能力等方面。
从整机制造的角度来看，机型设计研发有着很高的附加价值，这一部分技术主要由波音和空客等巨头公司垄断。而对于机身制造部分，国内的西飞、哈飞、沈飞民机、成飞民机等主要飞机制造企业受益于波音空客的全球供应链战略，通过长期的合作和转包生产都已经初步具备研发，设计生产机体结构部件的能力。
机体结构部分的价值约占飞机总价值的 30%-35%，但是其生产过程相对分散，核心技术壁垒不强，附加值不高，中国厂商的主要受益环节也是机体结构和内饰部分。其中，航空工业集团下属公司承担了绝大部分的工作，例如：
航空工业成飞民机公司承担了机头的研制工作；
航空工业洪都承担了前机身、中后机身的研制；
航空工业西飞公司承担中机身(含中央翼)、外翼翼盒及前缘缝翼、后缘襟翼、副翼、扰流板等 6 个工作包的研制工作；
航空工业沈飞民机公司承担后机身、垂尾、发动机吊挂、APU 舱门的研制；
航空工业昌飞公司承担前缘缝翼与后缘襟翼的研制；
航空工业哈飞公司承担垂尾、前起舱门、主起舱门、翼身整流罩的研制；
雷达罩的研制工作由航空工业特种所承担。
END
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