【四海读报】20251014：卫星互联网行业系列之3

复盘猎鹰1号火箭研发历程，看好发动机组件供应商以及试验检测服务商

【原报告在线阅读和下载】：20251014【MKList.com】卫星互联网行业系列之3：复盘猎鹰1号火箭研发历程，看好发动机组件供应商以及试验检测服务商 | 四海读报

【迅雷批量下载】：链接：https://pan.xunlei.com/s/VOXJ23RJHhoECPL5FRrVathfA1     提取码：umqb
【夸克批量下载】：链接：https://pan.quark.cn/s/fe42cc605010   提取码：j4Vv

1. 一段话总结

本报告（东兴证券2025年10月14日发布，行业评级看好）通过复盘SpaceX 猎鹰1号火箭46个月研发历程，指出模块测试（21个月）为耗时最长环节，凸显试验检测的关键地位；核心技术层面，火箭发动机的燃烧室（铜合金材料） 与涡轮泵（高速轴承为难点） 是核心组件，其中燃烧室需承受3000-4000℃高温及超200大气压，铜合金因高导热性成为主流材料，涡轮泵转速达20000转/分且需应对极端环境；映射国内产业链，重点看好发动机组件供应商（斯瑞新材，铜合金推力室内壁市占率领先；国机精工，运载火箭专用轴承市占率超90%）与试验检测服务商（西测测试、苏试试验、广电计量），同时提示宏观经济、技术成熟度、发射频次不及预期等风险。

2. 思维导图（mindmap）

3. 详细总结

一、报告基础信息

二、猎鹰1号火箭研发历程复盘

1. 研发周期与阶段划分

猎鹰1号从启动研发到首次飞行试验共耗时46个月，分三阶段推进，其中第二阶段模块测试耗时最长，凸显试验验证的核心地位：

2. 火箭核心参数

三、核心技术：火箭发动机关键组件

1. 燃烧室——发动机“心脏”

• 核心地位：液体火箭发动机中工作环境最恶劣的组件，负责推进剂燃烧生成高温高压燃气，直接影响推力与安全性。

• 工作环境：燃烧温度3000-4000℃，压力高达200+大气压。

• 材料选择：

  • 主流材料：铜合金（如NARloy-Z、NASA GRCop-84），核心优势为高导热性（快速散热）与较好的高温强度，适配再生冷却技术。
  • 技术难点：内壁需高导热（防熔毁）、外壁需耐高温强度（承压），需通过电铸、3D打印等工艺实现材料复合。

• 冷却技术：

  冷却方式	原理	代表应用	优缺点
  烧蚀冷却	利用材料（如碳纤维复合材料）烧蚀吸热	Merlin 1A发动机	优点：工艺简单；缺点：不可重复使用
  再生冷却	低温燃料流经燃烧室壁内通道，吸热降温并预热燃料	Merlin 1C/1D、欧洲“火神”发动机	优点：可重复使用、效率高；缺点：技术难度大（复杂流道设计）

• 国内标的：斯瑞新材（688102.SH）

  • 核心产品：高强高导铜合金推力室内壁。
  • 竞争优势：通过蓝箭航天、九州云箭、深蓝航天等头部客户的试车与发射验证，在细分领域市占率领先。

2. 涡轮泵——发动机“动力核心”

• 核心功能：将推进剂（燃料+氧化剂）从贮箱吸入并增压（压力从数大气压提升至数十大气压），输送至燃烧室，是液体火箭发动机的“动力心脏”。

• 工作原理：

  1. 火箭点火后，燃气推动涡轮高速旋转（Merlin 1A转速达20000转/分）；
  2. 涡轮通过轴驱动泵的叶轮旋转，产生离心力吸入并增压推进剂；
  3. 增压后的推进剂按精确比例输送至燃烧室燃烧。

• 关键技术难点：

  难点类别	具体挑战	解决方案方向
  高速轴承	承受巨大离心力与摩擦力，需耐磨损、耐高温	采用高强度合金材料（如因康镍718），优化冷却与间隙控制
  汽蚀问题	高转速下局部压力低，易产生气泡破坏泵体	增加诱导轮或预压泵，优化叶轮设计
  密封性能	高温高压下易泄漏，引发安全事故	采用机械密封+动态密封组合，提升材料耐腐蚀性
  振动稳定性	高转速易共振，损坏零部件	优化转子动力学设计，控制流体激振与热载荷

• 国内标的：国机精工（002046.SZ）

  • 核心产品：卫星及运载火箭专用轴承。
  • 竞争优势：市场占有率超90%，技术成熟度高，适配极端工作环境。

四、试验检测：火箭重复使用的关键支撑

1. SpaceX试验检测实践

• 测试规模：在麦格雷戈试验基地开展4000+次Merlin发动机测试，含约50次9台发动机并联点火试验，配备16个试验台。
• 核心作用：通过大量验证提升可靠性，截至2025年7月31日，SpaceX累计535次发射中成功523次，成功率97.76%，曾实现连续335次发射成功。
• 技术理念：从“被动修复”升级为“主动试错”，2020年后进入“失效场景主动构建”阶段（如允许带微裂纹的发动机飞行，实现预防性设计）。

2. 国内试验检测服务商

五、投资策略与风险提示

1. 投资策略

聚焦发动机组件与试验检测两大核心环节，推荐标的如下：

2. 风险提示

• 宏观经济风险：经济不景气可能导致商业航天企业投融资缩减。
• 技术成熟度风险：商业航天技术（如火箭重复使用）仍处迭代期，可能出现研发延误。
• 发射频次风险：若商业火箭发射频次低于预期，将影响组件与检测需求。

4. 关键问题

问题1：猎鹰1号火箭研发历程中，哪个阶段耗时最长？这一阶段的核心任务是什么？对国内商业航天有何启示？

答案：

• 耗时最长阶段：第二阶段（2003.8-2005.4）模块测试，耗时21个月，占总研发周期的46%（46个月总周期），是猎鹰1号研发中最关键的环节。

• 核心任务：对火箭所有主要结构子系统进行鉴定与验收测试，包括伺服系统、传力结构、一级/二级贮箱总成、级间段、整流罩等，同时完成级间段与整流罩分离系统的地面测试，确保各模块性能达标，为后续总装与飞行试验奠定基础。

• 对国内启示：

  1. 试验检测是火箭研发的“生命线”，需投入充足资源建设测试基地（如SpaceX麦格雷戈基地的16个试验台），开展大规模验证（4000+次发动机测试）；
  2. 国内商业航天企业应重视“主动试错”理念，通过早期高频次测试暴露问题，而非依赖飞行试验后被动修复，提升发射成功率；
  3. 建议国内加大试验检测基础设施投入，培育第三方检测服务商（如西测测试、苏试试验），构建成熟的测试服务生态。

问题2：火箭发动机燃烧室为何选择铜合金作为核心材料？国内相关供应商的竞争优势体现在哪些方面？

答案：

• 铜合金成为燃烧室核心材料的原因：

  1. 极端工作环境需求：燃烧室需承受3000-4000℃高温与超200大气压，铜合金兼具高导热性（快速带走热量，防止室壁熔毁）与较好的高温强度（承受高压），是平衡散热与承压的最优选择；
  2. 适配冷却技术：铜合金的高导热性可高效配合再生冷却技术（低温燃料流经室壁通道吸热），实现发动机重复使用，而镍基合金等材料导热性不足，难以满足冷却需求；
  3. 工艺可行性：铜合金可通过电铸、3D打印（激光粉末床熔融）等工艺制造复杂冷却流道，兼顾性能与生产效率。

• 国内供应商（以斯瑞新材为例）的竞争优势：

  1. 技术壁垒：掌握高强高导铜合金核心制造技术，可生产适配商业航天的推力室内壁，材料性能（导热系数、高温强度）达到国际先进水平；
  2. 客户验证：产品通过蓝箭航天、九州云箭、深蓝航天等头部商业火箭公司的多次试车与发射验证，可靠性得到市场认可；
  3. 先发优势：在国内商业航天产业化早期即切入细分赛道，建立稳定的客户合作关系，市占率领先，后续进入者需突破技术与验证壁垒。

问题3：涡轮泵是火箭发动机的核心组件，其研发面临哪些关键技术难点？国内相关企业如何突破这些难点并建立竞争优势？

答案：

• 涡轮泵研发的关键技术难点：

  1. 高速稳定性：转速高达20000转/分，需解决转子动力学问题，避免共振引发零部件损坏，同时轴承需承受巨大离心力与摩擦力，材料需耐磨损、耐高温；
  2. 汽蚀防护：高转速下泵内局部压力过低易产生气泡（汽蚀），破坏叶轮与泵体，需优化叶轮设计或增加诱导轮，提升抗汽蚀能力；
  3. 密封性能：在高温（燃气端）、极低温（氧化剂端）与高压环境下，需防止推进剂泄漏，避免引发爆炸等安全事故，对密封材料与结构设计要求极高；
  4. 热管理：涡轮端（高温燃气）与泵端（低温推进剂）温差极大，易产生热应力导致部件变形，需优化热补偿结构。

• 国内企业（以国机精工为例）的突破路径与竞争优势：

  1. 材料突破：采用因康镍718、陶瓷复合材料等高强度耐温材料制造轴承与涡轮部件，满足高速与极端温度需求；
  2. 工艺优化：通过精密加工（如摩擦焊接）提升涡轮泵装配精度，控制振动与密封间隙，同时引入有限元仿真技术，提前模拟高速与热应力场景；
  3. 市场卡位：深耕航天专用轴承领域多年，产品市占率超90%，与国内航天院所、商业火箭公司建立长期合作，积累大量实际应用数据，持续迭代产品；
  4. 资质认证：通过军工产品认证与航天客户严格的供应商审核，技术与质量体系成熟，新进入者难以快速替代。