国防军工行业商业运载火箭专题报告：商业运载火箭发展提速，打破商业航天运力瓶颈-20231102-山西证券-56页_4mb

商业运载火箭专题报告总结

核心内容概述

本报告主要分析全球商业航天产业的发展现状与趋势，特别是运载火箭的技术发展和成本控制。商业航天产业链分为四个环节：电子元器件、材料及燃料厂商；卫星研制商、发射服务提供商和地面设备制造商；卫星运营商与卫星应用服务提供商；终端用户。运载火箭作为进入空间的入口，是连接卫星制造与应用的关键环节。由于我国运载火箭运载能力偏低，亟需发展可重复使用液体运载火箭，以满足星座大规模部署所需的“低成本、高可靠、高频次”发射需求。

主要观点

• 运载火箭是商业航天发展的瓶颈：目前我国现役运载火箭运载能力不足，急需发展中大型可重复使用液体运载火箭。
• 火箭发动机是运载能力的核心：液体火箭发动机是当前运载火箭主级或上面级的主要动力，其性能直接影响火箭的运载能力和成本。
• 液体火箭发动机优于固体火箭发动机：液体火箭发动机具有更高的比冲和更灵活的控制性能，更适合重复使用和高可靠性需求。
• 液氧/甲烷发动机是未来发展方向：相比液氧/煤油和液氧/液氢，液氧/甲烷发动机具有更高的冷却性能、更低的结焦风险、更高的比冲等优势，是下一代液体运载火箭的理想动力选择。
• SpaceX 是全球商业航天的领军者：SpaceX 通过火箭回收复用技术与高效运营，实现了低成本、高可靠、高频次的发射能力，推动了商业航天的快速发展。
• 中国商业航天进入高速发展期：2014年后，中国航天产业向民营资本开放，商业航天公司数量迅速增长，未来几年将集中首飞。

关键信息

1. 全球商业航天产业现状

• 全球航天产业总收入为3840亿美元（2022年），其中卫星产业占比约73%。
• 发射服务产值仅占整个航天产业的1.5%~2%，但运载能力是制约星座大规模部署的关键。
• SpaceX 的“猎鹰”-9 系列火箭已发射263次，成功率达99.2%，其中一子级回收219次，复用194次。
• “星链”计划的实施推动了 SpaceX 的发展，其商业闭环为未来火星探索提供了资金支持。

2. 火箭发动机技术分析

• 固体火箭发动机：结构简单、可靠性高，适合快速发射小卫星，但技术难度和成本随推力增加而上升。
• 液体火箭发动机：
  • 液氧/液氢：比冲最高，但系统复杂、成本高，不适用于低成本发射。
  • 液氧/煤油：综合性能优秀，是当前主流，适合大规模、低成本发射。
  • 液氧/甲烷：比冲略高于液氧/煤油，冷却性能优异，适合重复使用和深空探测任务。

3. SpaceX 发展历程

• SpaceX 由埃隆·马斯克于2002年创立，经过20年发展，成为全球运载火箭的领军企业。
• 从“猎鹰”-1 到“猎鹰”-9 和“猎鹰”重型系列，SpaceX 实现了多次成功发射与回收。
• 通过突破发动机重启、推力控制、火箭下降控制系统等关键技术，SpaceX 实现了火箭的垂直回收。
• “猎鹰”-9 火箭的复用比例已达94.12%（2023年），并已实现“一箭十七飞”。

4. 中国商业火箭发展

• 中国商业航天自2014年起进入快速发展阶段，民营火箭公司数量增长迅速。
• 国内大多数公司从研制小型固体火箭开始，逐步向液体火箭升级。
• 国内液氧煤油发动机技术已达到世界先进水平，正在研制500t级和240t级发动机。
• 国内液氧甲烷发动机技术取得突破，如蓝箭航天“天鹅”12号、星际荣耀“焦点”1号等已成功试车。

投资建议

• 重点推荐公司：航天电器、航天电子、中航高科、国博电子、新雷能。
• 推荐理由：火箭制造的上游企业将率先受益于商业航天的快速发展，这些公司分别在连接器、电子设备、碳纤维预浸料、T/R组件和特种电源领域占据龙头地位。

风险提示

• 火箭研制进度不及预期。
• 可靠性不足。
• 星座建设进度不及预期。
• 下游卫星应用市场拓展不及预期。

图表与数据

• 图1：商业航天产业链。
• 图2：2023年全球航天产业收入构成。
• 图3：2023Q1和Q2全球火箭发射次数。
• 图4：2023Q1和Q2全球航天器发射总质量（kg）。
• 图5：长征一号火箭结构示意图。
• 图6：液体火箭与固体火箭对比。
• 图7：固体火箭结构图。
• 图8：液体火箭发动机分类。
• 图9：猛禽发动机系统构成。
• 图10：挤压式与泵压式供应系统示意图。
• 图11：RL-10氢氧发动机。
• 图12：航天飞机发射配置（采用SSME氢氧发动机）。
• 图13：我国氢氧发动机。
• 图14：苏联RD-170发动机。
• 图15：美国F-1发动机。
• 图16：国内液氧煤油发动机外形图。
• 图17：猛禽1型与2型对比图。
• 图18：BE-4液氧甲烷发动机。
• 图19：蓝箭航天TQ-12液氧甲烷发动机。
• 图20：星际荣耀JD-1液氧甲烷发动机。
• 图21：星际荣耀JD-2液氧甲烷发动机。
• 图22：猎鹰系列运载火箭。
• 图23：“猎鹰”9及重型成功发射统计。
• 图24：“星舰”飞船级与“超重”火箭级。
• 图25：卫星发射成本。
• 图26：Starlink星座与OneWeb星座对比。
• 图27：“猎鹰”-9一子级海上回收轨迹图。
• 图28：“超重-星舰”在发射捕获塔旁与发射捕获塔结构。
• 表1~表17：涵盖液体与固体火箭发动机对比、推进剂参数、循环方式、不同型号发动机参数、国内商业火箭公司情况等。

总结

商业运载火箭的发展正推动全球航天产业向低成本、高可靠、高频次的方向迈进。SpaceX 通过技术创新和高效运营，成为全球商业航天的标杆，其火箭回收技术大幅降低了发射成本。我国也在积极发展液氧/煤油和液氧/甲烷发动机，提升运载能力，助力深空探测和载人登月等重大任务。随着商业航天的加速发展，火箭制造的上游企业将迎来新的发展机遇，建议关注航天电器、航天电子、中航高科、国博电子和新雷能等重点公司。