雪球看到的 国机比我想象的厉害
一. 特种航天轴承对于卫星和火箭起到最核心的作用
卫星航天轴承:轴承在卫星上的运用主要应用于姿态控制、能源系统、通讯系统,是关键传动元件,控制太阳能板的展开并使其永远正对太阳;控制雷达天线的转向保证能够有稳定的信号传输和数据采集。轴承可以保持卫星持续运行不脱离预定轨道导致坠落;保持卫星持续收集、传输数据,是最核心的零部件。


姿态控制是轨道控制的前提,姿态轨道控制是卫星的神经中枢,可以保证卫星不偏离轨道而坠入大气层。


同时,更好的轴承也可以有效地延长卫星的使用寿命。

火箭航天轴承:轴承在火箭中的应用包括发动机核心涡轮泵系统、推力控制系统、导航系统、姿态控制系统、分离系统,几乎覆盖了火箭所有结构。

其中最关键的应用场景是发动机的涡轮泵系统,涡轮泵作为火箭发动机的“心脏”为火箭发动机的各个部位提供“血液”,也就是将推进剂加压输送至燃烧室进行燃烧点火发射,其中轴承是涡轮泵的唯一支撑结构,起到的作用相当于涡轮泵的“心脏”。


二. 航天轴承的技术壁垒
航天轴承的技术壁垒非常高,主要原因是其应用场景的环境十分恶劣。
极低温:因为液氧的高氧化潜能作为燃料可以提供更多氧气,使得发动机在燃烧中释放更多的能量,所以液氧是液体火箭燃料的主要选择,液氧的沸点是零下183度,为了更好的储存液氧,轴承在涡轮泵中工作环境温度一直低于零下183度。在低轨的背阳面低温也会到达零下160度左右。

超高温:当航天器进入大气层时,气动摩擦会产生极端热量,例如飞船返回舱表面温度可达1600度。
超高精度:轴承在卫星中应用时为了姿态控制和数据传输,需要达到微米甚至亚微米级别的精度。

高技术壁垒导致全球就几家主要公司:瑞典SKF、美国铁姆肯、德国舍弗勒、日本NTN和国内的国机精工全资子公司洛阳轴研所,前四家分别是各自国家的垄断公司,国机精工在国内市场也有90%以上的市场份额,侧面反应了航天轴承的技术壁垒高到其它公司难以进入。

可回收火箭的出现导致火箭航天轴承的技术难度再上一个台阶,按猎鹰九号的设计使用次数来看,轴承需要承受20次以上的使用次数,使用寿命需要大幅提升,一旦出现轴承损坏,整个火箭也将报废。这也导致可回收火箭轴承的价值量大幅上升,从一次性火箭的最高450万提升到920万每个火箭。


三. 航天轴承市场趋势
国内航天轴承市场和商业航天一样正处于行业起始期,契机就是我国可回收火箭的成熟。以史为鉴,SpaceX的发射次数在猎鹰9号可回收火箭技术突破并且稳定后随着下游需求增加(星链2021年才进入商业测试阶段)迎来大爆发。



四. 行业龙头国机精工
现阶段行业最先进的可回收火箭是猎鹰九号,其使用的轴承是滚动轴承,例如球轴承。国机精工在球轴承和滚动轴承都有相关专利及布局(图中该公司是国机精工全资子公司)。



国机精工牵头提出滚动轴承领域的国际标准提案《滚动轴承带座外球面球轴承》成功立项,证明了公司在滚动轴承、球轴承领域的领先实力。

虽然未找到星链卫星具体使用什么类型的轴承,但是卫星需要长时间在太空中运行,一般会使用陶瓷作为轴承材料,陶瓷的高耐性和高寿命正是卫星所需。
国机精工在陶瓷轴承这一高性能产品方面也有成熟的技术布局,早在2013年就申请专利,该专利在2015年完成授予。



国机精工产品在卫星、运载火箭中都有应用,在国内处于垄断地位。


具体客户除了官方的“长征”系列以外还有蓝箭航天的“朱雀”系列,天兵科技的“天龙”系列,长征十二甲、朱雀三号、天龙三号都是可回收火箭。


火箭方面随着可复用火箭全面推广,轴承在其中也将升级,由450万每套提升至920万每套;卫星方面目前卫星轴承造价接近50万/套;
国机精工垄断国内航天轴承,市占率达90%以上,单国内垄断市场空间就可达数百亿。
$国机精工(SZ002046)$
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