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一、乘数效应：航空工业升级下，新材料量与占比齐升
1.1高性能材料是航空工业迭代的技术基础
航空材料是推动材料科学与工程不断发展的主要动力之一，既是研制、生产航空产品的物质保障，又是航空产品更新换代的技术基础。1其中，结构材料是航空材料的重要组成部分，在航空工业发展中占有极其重要的地位与作用。
结构材料是航空工业发展的重要推动力。相比功能材料，结构材料的需求量、应用面更广，能够广泛应用于军工、航天航空、船舶、风电等领域。就航空工业而言，结构材料主要应用于飞机机体、发动机壳体等，且考虑到飞机不同部分的重量、温度等情况，采用的材料强度、硬度、韧性及塑性均有所区别。
在航空制造百余年发展的过程中，飞机材料的更新换代呈现出高速迭代的状态，呈现“一代材料，一代飞机”。截至目前，航空工业已经历了三代典型材料的更新换代——木布、金属、复合材料，以空客、波音为代表的飞机制造商均推出以高性能材料为主的民机（复合材料、钛合金结构质量分数分别超过50%、15%），以使飞机在维持原强度的前提下减轻重量。
航空材料正朝高性能化、多功能化、低成本化与结构功能一体化方向发展，现阶段主要包括复合材料、高性能合金与高温材料等。
根据材料特性，我们粗略地将高性能材料的应用面归纳为机身与发动机，其中，机身材料更注重轻质与高强度，降低结构重量以提高经济效益，诸如碳纤维复合材料、钛合金与新型铝锂合金是较好的材料选择；发动机材料最重要的指标是耐高温，高温合金、陶瓷基复合材料等在热端部分的加大应用可以提高发动机推力，从而提高整架飞机性能。此外，特种工程塑料等材料在飞机零部件上应用较多。
1.2复合材料、高端钛合金是需求增长最快的两类航空新材料
在航空工业发展的过程中，航空器对重量的要求一直十分严苛，有“一克重量换一克黄金”的说法，结构减重不仅能加强飞机性能，也是提高经济效益的关键。
结构轻量化和与之相关的“低油耗”是目前航空制造领域的竞争焦点之一，油耗多少直接体现了飞机及其发动机服役寿命期的经济性和环保性的优劣。复合材料与钛合金以其比强度高的优异性能，能够帮助飞机实现有效减重，提高经济效益，在航空用材市场取得了广泛应用。
从典型的军机来看，美国新型战机复合材料、高端钛合金结构质量分数约为24%、39%，相比上一代提升12pct、26pct，粗略估计，单架新型战机复合材料与高端钛合金用量是上一代的2.7倍与4.0倍。
新型战机中复合材料与高端钛合金用量占比大幅提升。根据洪都培训基地《航空金属材料结构》所述，以美国、俄国等为代表的战机结构材料迭代快速，树脂基复合材料、钛合金质量分数提升最快，替代原来使用占比最大的铝合金与钢材。以美国生产型F22为例，树脂基复合材料、钛合金的质量分数分别为24%、39%，相比第三代战机提升12pct、26pct，用量占比大幅提升。
单架新型战机的机体复合材料与高端钛合金用量是上一代的2.7倍与4.0倍。战机结构重量一般占空机质量的30%，我们以此与材料结构质量分数为基础假设，谨慎估计，一架四代战机的钛合金机体结构用量是三代战机的4.4倍，提升约2.9吨；树脂基复合材料机体结构用量是三代战机的3.0倍，提升约1.6吨。
不仅在军机领域，复合材料与钛合金在民机的不断迭代中也扮演重要角色。在空客与波音最新一代的客机中，复合材料与钛合金机体质量分数占比约为50%与15%。
以飞机制造商空中客车为例，在最新的AXWB大型民机中，复合材料的用量提升最快，在机身、机翼与尾翼上均有大量应用，全机结构质量分数为53%，相比上一代民机A大幅提升31pct；同时，钛合金结构质量分数为14%，相比A提升4pct。
单架新一代远程宽体客机机体的复合材料与钛合金用量是上一代的2.3倍与1.3倍。对照军机情况，我们谨慎、合理地假设民机结构质量系数约为50%，粗略估计，一架A大型民机大约需要71吨复合材料与19吨钛合金，分别是上一代A材料用量的2.3倍、1.4倍，提升约41吨、5吨。
1.3航发是国产替代重要方向，高温合金、陶瓷基复材是核心材料
推重比是航空发动机最核心的性能指标，提高涡轮前进口温度能够提升发动机的推重比，因此对耐高温材料需求突出。
发动机是飞机的“心脏”，是确保飞机使用性能、可靠性与经济性的决定性因素，其性能的提升与所使用的耐高温材料密切，飞机航程加长与速度提高要求发动机更大的推力、推重比，这意味着发动机的压力比、进口温度、燃烧室温度以及转速都须极大提高。
根据美国先进战斗歼击机研究计划和综合高性能发动机技术研究计划，发动机推重比要达到20，其油耗比要比目前再降低50%。对于推重比在15～20的发动机，涡轮前进口温度最高达约℃，因而除高比强度、高比模量外，对耐高温性能的需求更为突出。
目前，航空发动机主要结构材料包括高温合金与钛合金，质量分数分别为40%与30%；未来陶瓷基复合材料等由于其优良的特性，将成为发动机升级换代的核心材料。
根据世界著名发动机公司罗尔斯-罗伊斯（Rolls-Royce）公司对航空发动机材料发展情况作出的统计和预估，传统的铝合金及结构钢在发动机中的用量会进一步减少，而镍基高温合金、钛合金等材料的使用有所提升；一些新型高温结构材料，如金属间化合物（Ti3Al、Nb3Al等）、陶瓷基/金属基复合材料（CMC、MMC）将是发动机材料选取趋势。
高温合金是航空发动机提升推重比的基础材料，主要应用燃烧室、导向器、涡轮叶片与涡轮盘四大热端部位；钛合金在℃以下性能稳定，应用于压气盘、静叶盘、机壳等；陶瓷基复合材料属于发动机先进程度的提升关键，目前最先进的发动机涡轮前进口温度逼近高温合金的熔点，而陶瓷基复合材料是航空发动机减重增效“升级换代”的核心材料。
根据《GlobalCommercialAeroTurbofanEngineMarket》，以质量计算，航空发动机中镍合金、钛合金和特钢分别占比40%、30%、25%。以装配在美国战斗机F22上的发动机（型号：F-PW-）为例，发动机重量为1.36吨，以上述质量占比粗略估算，一台F-PW-发动机用镍合金0.54吨，用钛合金0.41吨，一架F22配置双发，发动机共用1.09吨、0.82吨镍合金与钛合金。
1.4高性能材料在新兴领域应用广泛，长期空间有望打开
除了航空工业，高性能材料在其他军民用领域具有广泛的应用，具体包括军工行业中的火箭、导弹及航天飞船工业、船舶及舰艇制造业、其他常规军品制造等等，民用中的医疗、体育器材、汽车、建筑等新兴领域。
复合材料在各大领域广泛应用，其中航天航空、风电叶片需求最为强劲。
根据《全球碳纤维复合材料市场报告》，年全球碳纤维市场总需求约为10.37万吨，同比增长约12%，应用领域多样化。其中，航天航空领域相比去年增长12%，主因波音及空客产量增加所拉动；风电叶片需求强劲，同比增长16%，主要依赖于风电具有VESTAS强势驱动。
我们认为，碳纤维未来依托各大新兴领域打开更大的市场空间。得益于碳纤维及其复合材料的优异特性，已在航天航空、交通运输、能源领域、工程领域与船舶应用等多领域承担重要角色。
钛合金已在军工与诸多民用领域多点开花。
钛集高比强度和优异的耐腐蚀性能于一身，是理想的船舶舰艇制造用材，尤其是需要在深海运转的潜水器。我国“蛟龙号”载人潜水器就首次采用了俄罗斯制造的钛合金耐压壳，成为国产潜水器大规模采用钛合金材料的成功案例。年5月，我国首个国产4米潜深载人潜水器耐压壳在洛阳船舶材料研究所出厂。该耐压壳使用了我国自主研制的Ti80钛合金材料，标志着我国突破了Ti80大规格厚板研制、球瓣成型、球瓣机加工、焊接、无损探测等关键技术研究。
民用方面，钛合金目前主要用于医疗、体育器材、汽车、建筑及娱乐音响等高端应用场景。以医疗领域为例，医用钛合金主要用于生产和制造外科植入物和矫形器械产品，钛及钛合金密度较小，弹性模量低，可以避免局部骨吸收现象的产生，因而是十分优良的人工骨、关节等硬组织替换材料。典型产品如牙种植体、人工关节和血管支架等。外科植入物中的钛合金用量正以每年5%-7%的速度增长。
二、确定性增长：航空新材料将受益我国航空工业快速发展
我国进入航空工业加速升级阶段，高性能材料占比高的军机型号（如新一代运输机、新一代战斗机）将逐步上量、替代旧型号，民航制造进入自主化新时期，从而带来可观的复合材料、钛合金及高温合金等高性能材料的需求增量市场。
仅考虑可预见的军民机型，我们预计未来3年钛合金、复合材料与高温合金年均用量分别有望达吨、吨与吨；未来10-20年钛合金、复合材料与高温合金年均用量为吨、吨、吨。从远期材料用量成长潜力来看，复合材料成长性最大（18倍），钛合金有7倍提升空间，高温合金有4倍成长空间，如考虑未来民机发动机国产化，航材有望打开更大的应用空间。
2.1军机：装备升级需求加大，新老机型加速更替是大势所趋
空军装备作为我国核心武器之一，将受益我国国防开支的稳健增长与装备升级需求，未来5-10年空军新老机型的加速更替将是大势所趋。
年年度国防预算同比+6.6%，实现稳健增长，将带动装备采购需求；根据该党的十九大报告提出的“确保到年基本实现机械化，信息化建设取得重大进展，战略能力有大的提升”、“形成联合作战能力、全域作战能力”，国防军费有望向装备升级与换代倾斜，新一代战斗机与运输机有望迎来新增长。
我国的空军实力与美俄发达国家仍存在不小差距，具体体现为数量不足和现代化机型比例不高，未来5-10年空军新老机型的加速更替将是大势所趋。我国空军飞机总量虽然在全球范围排位第三，但从数量上来看，我国军机数量仅为美国的1/5，其中运输机和教练机数量明显不足；从先进程度上来看，我国的现代化战机（三代机及以上）比例为50%，而在美国，这一比例则高达近90%（IISS统计数据）。
航空武器装备升级的另一个重要方面，就是航空发动机的国产化，对应高性能航空材料一块巨大的增量市场。
我国已成立航发集团，预计航空发动机的自主设计研产能力将是未来很长一段时间内的攻坚重点。目前，我国WS-10“太行”涡扇发动机及其改进型的性能指标已可与美国普惠F和通用电气F相当，是目前来看最有希望取代俄制AL-31，列装J-10、J-11和J-20等空军主力战机的航发产品。
2.2民机：处于发展初期，将成为全球民用航空最大市场
民用航空领域，我国正处于发展的起步期，未来空间广阔，将成为全球民用航空最大市场（万亿级美元），未来20年年均需求约架。
中国是未来20年全球唯一万亿级美元的民用飞机市场，未来发展空间广阔。根据波音发布的版《中国民用航空市场展望》，中国未来20年间将需要架新飞机，总价值达1.3万亿美元，根据预测数据，我们粗略估计，未来20年，我国市场年均需求约架民用飞机。
我国民航业正快速发展，未来两款主力机型——ARJ-21和C将进入放量阶段，有望带来高性能航材更多需求
随着我国民航业发展，未来两款主力机型（ARJ-21、C）有望进入量产阶段。根据中国商飞