国君交运:737MAX国内复飞在即,不改运力降速规划

本文来自格隆汇专栏:国泰君安证券研究,作者:岳鑫、王凯婕

短期供给冲击有限,不改中长期运力降速

报告导读

中国民航局发布737MAX适航指令,国内航司将陆续迎来商业复飞。预计737MAX复飞,短期供给冲击有限,且不改中长期行业运力增速放缓趋势。

投资要点

一、中国民航局发布737MAX适航指令,国内商业复飞在即。

12月2日中国民航局针对波音737MAX飞机发布《机动特性增强系统(MCAS)不安全状态的改正》适航指令,确认相关改正措施能够消除该机型机动特性增强系统(MCAS)的不安全状态。此前737MAX于2018年10月和2019年3月先后发生狮航和埃航两起空难,中国民航局于埃航空难第二天全球率先停飞737MAX。2019年5月国君交运专题报告《737MAX事故将持续影响飞机供给》,综合多方信息研判“修复后复飞将是大概率”,且“软件升级+培训”将可能是解决方案。近期适航指令发布,意味着737MAX国内复飞已无适航法规障碍。待航司完成机型改造与飞行员培训,并经局方合格审定,737MAX将于2022年初实现国内商业复飞。

二、事故均与MCAS有关,“软件升级+培训”修复方案获认可。

任何一起空难,都是一系列,而非单一因素的结果。根据事故调查,737MAX两起空难至少涉及三个环节:(1)MCAS飞行控制逻辑有待完善;(2)迎角信号出现故障且未被发现;(3)机组训练可能不足。其中,波音专门为737 MAX增设的飞行控制法则MCAS为核心问题。波音对MCAS软件进行了升级,防止错误数据造成MCAS被激活,确保飞行员对飞机的控制权始终高于MCAS软件,此外亦更新飞行员培训方案。修复方案于2020年11月获美国FAA认证,海外超175个国家已批准复飞。

三、短期供给冲击有限,不改中长期运力降速。

国内航司停飞737MAX飞机共97架,估算可贡献有效运力相当于2019年全行业ASK的2%。此外,中国航司待交付的737MAX自购订单有104架。考虑在手订单偏少与波音赔偿方式,预计“十四五”期间将可能补充窄体机订单。短期来看,737MAX复飞仅小幅增加行业有效运力供给约2%,且不影响干线市场供需。中长期来看,737MAX重启引进及未来可能的飞机订单补充,亦不会影响“十四五”行业运力增速放缓的整体规划。

四、长期前景乐观,中期复苏确定,关注逆向时机。

 疫情防治体系逐渐增强,全球疫情得控确定性提升。疫情未改变航空需求长期增长动能,且空域瓶颈仍将持续,中国航空业长期供需向好。737MAX重获适航认证不影响“十四五”运力增速放缓趋势,待疫情影响消除,盈利上升拐点可期。中期看,航空具备“国际放开”与“国内大循环”下的双重盈利恢复逻辑,未来两年复苏趋势确定。考虑短期业绩承压,且国际放开或仍将缓慢,建议关注航空逆向时机。维持中国国航H/A、中国东航H/A、南方航空H、中国航信H、春秋航空“增持”评级。

五、风险提示

疫情、管制、增发摊薄、经济下行、油价汇率、安全事故。

报告正文

波音737系列是历史上最畅销的客机,也是1959-2016年期间安全性最高的主流客机之一。737MAX是737系列的第四代机型,2011年立项研发,耗时六年,2017年首次交付。

2018年10月印尼狮航与2019年3月埃航两架737MAX相继发生空难。除了对逝者的哀悼,也引发了公众、航司与监管当局对737MAX安全性的质疑。2019年3月11日,即埃航空难发生后的第2天,中国民航局全球率先暂停波音737MAX国内商业运行。随后,欧盟航空安全局、美国联邦航空局等机构也陆续发出类似指令,737MAX全球停飞。

时隔32个月,737MAX在中国或将迎来复飞。12月2日中国民航局针对波音737MAX飞机发布《机动特性增强系统(MCAS)不安全状态的改正》适航指令,确认相关改正措施能够消除该机型机动特性增强系统(MCAS)的不安全状态。这意味着,737MAX国内复飞已无适航法规障碍。待航司完成机型改造与飞行员培训,并经局方合格审定,737MAX有望在2022初迎来国内商业复飞。

国君交运团队2019年5月专题报告《737MAX事故将持续影响飞机供给》,详细介绍了事故过程、初步调查结果以及解决方案猜想,综合多方信息研判“修复后飞机复飞将是大概率”,且“软件升级+培训”将可能是解决方案。

737MAX国内复飞在即,我们希望与您一同回顾事故调查结果、最终解决方案与全球复飞进程,并对国内复飞的相关影响进行初步探讨。


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事故均与MCAS有关,软件升级+培训为解决方案


波音737MAX飞机先后发生印尼狮航和埃航两起空难,调查结果表明两起事故的发生皆因当波音737MAX飞机处于人工飞行且襟翼收上的状态,错误的高迎角输入反复激活机动特性增强系统(MCAS),导致水平安定面重复低头配平,飞行机组在多重告警的干扰下,无法有效识别定位故障并采取措施,最终造成飞机失去控制。

其中,MCAS为737MAX特有的飞行控制软件设计,旨在协助规避失速,事故调查结果表明其需完善升级。波音公司于2019年3月公布以“软件升级+飞行员培训”为主的修复方案,并最终于2020年11月获得美国FAA适航认证。

1.1 飞机操纵原理与737MAX关键设计

为了帮助大家更清楚地了解事故原因,我们先为大家简单介绍必要的飞行知识与原理。

升力与“失速”——飞行一定要规避迎角过大

机翼能够产生升力,是因为机翼上凸下平,上翼面气流速度快于下翼面。根据伯努利原理,气流速度越快压力越低,因而产生了上下翼面的压力差——升力。

持续产生升力的前提条件是,要保证上翼面的气流不分离。当“迎角”AOA(Angle Of Attack,指机翼前进方向与机翼弦线之间的夹角)超过临界值后,上翼面的气流开始分离。随着迎角的继续增加,机翼产生的升力明显减小,即发生“失速”(“Stall”)——并非指飞机速度不足,而是失去升力。也就是说,飞机要正常飞行,一定要规避迎角过大而导致失速坠落。

飞机的俯仰平衡原理——稳态取决于三力配平,水平尾翼控制俯仰

飞机飞行状态的变化,归根到底,都是力和力矩作用的结果。

影响飞机俯仰(低头/抬头)状态的力矩主要有三种:(1)机翼产生的俯仰力矩;(2)水平尾翼产生的俯仰力矩;(3)推力产生的俯仰力矩。当各俯仰力矩之和为零(“配平”)时,飞机将处于俯仰平衡,飞行迎角保持不变。

在飞行中,普遍通过水平尾翼主动控制飞机俯仰。飞机以重心为受力点,通过调节水平尾翼的升力大小,改变水平尾翼产生的俯仰力矩,来控制飞机俯仰。

“安定面”比“升降舵”更高效控制飞机俯仰

水平尾翼包括安定面和升降舵。其中,安定面的面积比升降舵更大,因此俯仰控制效能也更高。

升降舵是操纵系统,水平安定面是配平系统。一般情况下,升降舵的作用,是由飞行员控制飞机俯仰;安定面的作用,是使飞机具有适当的静稳定性——飞机受到小扰动(包括阵风扰动和操纵扰动)后偏离原平衡状态,在扰动消失后,飞行员不给予任何操纵,飞机自动恢复原平衡状态。

迎角传感器

波音737飞机的机头两侧各有一个“迎角传感器”(AOA Sensor),提供迎角信号输入,以协助判断飞机姿态。当飞机迎角过大时,飞行员或飞控系统将调整飞机姿态,规避失速。

“安定面”与“升降舵”的控制

安定面,一共有三种配平模式:

(1) 自动驾驶电动配平;

(2) 人工电动配平——通过驾驶杆上的配平电门进行电动配平;

(3) 人工手动配平——通过人工转动安定面配平轮进行手动配平。

升降舵,则仅由飞行员手动操纵,通过前后移动驾驶杆操纵升降舵的位置,进而控制飞机俯仰。

“安定面失控”非正常检查清单——切断电门,恢复人工控制

“安定面失控”是波音737飞机操纵系统的重要故障。“安定面失控”非正常检查清单也是飞行操作手册中规定的记忆项目。

所有波音和空客飞机,都有STAB TRIM(安定面配平)电门。安定面一旦失控,飞行员需要将安定面配平电门开关放到CUT OUT位,切断飞机自动控制安定面操纵权限,完全恢复人工控制权限——即通过转动安定面配平轮进行安定面配平。

737MAX特有“MCAS”软件设计,协助规避失速

MCAS(Maneuvering Characteristics Augmentation System,机动特性增强系统)是波音专门为737MAX所设计,用于提升飞机的俯仰稳定性,协助飞行员避免失速。

为了防止失速,飞行控制系统具有“失速识别(Stall Identification)”功能,以协助飞行员识别并防止失速状态加剧。波音737的失速识别功能,依靠三个系统分别或共同作用:偏航阻尼器、升降舵感觉偏移组件、速度配平系统。MCAS是速度配平系统的两种工作模式中的一种,是波音专门为737MAX设计新增,并具有更高的优先级。

MCAS的飞行控制逻辑——条件满足后自动触发压机头

根据波音的官网介绍,MCAS触发需要以下三个条件同时满足:

(1) 飞机机头高于正常角度(迎角过大);

(2) 飞行员人工操纵(自动驾驶脱开);

(3) 飞机襟翼收起。

在MCAS完善升级之前,按照先前的飞行控制逻辑,MCAS被触发后,将以高速模式控制安定面,使机头下俯约10秒。若触发条件持续满足,且安定面配平电门未被切断,MCAS将每隔5秒重复输入机头下俯指令,直至达到安定面下俯极限位置。

1.2 事故调查结果表明,MACS需软件升级

中国民航局737MAX适航指令指出,波音737MAX飞机先后发生印尼狮航和埃航两起空难,调查结果表明两起事故的发生皆因当波音737MAX飞机处于人工飞行且襟翼收上的状态,错误的高迎角输入反复激活机动特性增强系统(MCAS),导致水平安定面重复低头配平,飞行机组在多重告警的干扰下,无法有效识别定位故障并采取措施,最终造成飞机失去控制。

任何一起空难,都是一系列,而非单一因素的结果。根据事故调查报告,737MAX两起空难至少涉及三个环节:(1)MCAS飞行控制逻辑有待完善;(2)迎角信号出现故障且未被发现;(3)机组训练可能不足。其中, MCAS为核心问题。

波音为737MAX配备了更省油的新一代CFM-LEAP-1B发动机,由于发动机尺寸增大,而主起落架仅能小幅加高,波音将发动机位置前移。业内猜测该硬件设计调整可能改变了升力焦点与重心的相对关系,在更大的推力下将可能出现多余的抬头力矩。MCAS会在人工操纵大迎角飞行时,主动施加一定的低头力矩,以协助飞行员规避迎角继续增大的失速风险。

根据业内专家对两起事故的分析,MCAS需要完善升级:(1)安全冗余不足——先前仅以单个迎角传感器数据判定飞行姿态;(2)权限可能过高——飞机最终的操控权应归飞行员。

1.3 “软件升级+培训”修复方案获适航认可

根据事故调查报告,737MAX并没有涉及硬件设计问题。2019年3月,波音公布了以“飞控软件升级+飞行员培训”为主的修复方案,并最终于2020年11月获得美国FAA适航认证。FAA适航指令包括如下改正措施:

1、安装升级的飞行控制软件:旨在防止MCAS被错误激活。

(1)飞行控制系统将比较两个迎角(AOA)传感器的输入,如果迎角传感器的差值在5.5度或5.5度以上,MCAS将不会激活;

(2)MCAS被激活后,将仅为每个大迎角事件提供一次输入;

(3)MCAS不能对水平安定面给出无法让飞行机组人员通过拉回操纵杆进行抵消的指令,飞行员总是能够超越MCAS并手动控制飞机。

2、安装更新的驾驶舱显示系统软件:以提供AOA迎角不一致警报。

若飞机的两个迎角传感器读数不一致且达到一定程度,将提醒飞行员迎角传感器存在潜在故障。

3、将修订后的操作程序纳入飞机飞行手册:旨在确保飞行机组人员能够识别和响应错误的安定面运动以及潜在的迎角传感器故障。

4、水平安定面配平线束敷设更改:使飞机完全符合FAA的安全标准。

除这四项改正措施外,FAA还要求每架飞机在重新飞行前进行迎角传感器系统的测试和运行准备飞行。此外,FAA要求航司根据737 FSB(飞行标准化委员会)最新报告修改737MAX飞行训练课程,FSB报告增加了关于MCAS培训要求的内容。


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国内737MAX复飞在即,符合先前预判


2019年3月11日,即埃航空难发生后的第2天,中国民航局全球率先暂停波音737MAX国内商业运行。随后,欧盟航空安全局、美国联邦航空局等机构也陆续发出类似指令,737MAX全球停飞。

时隔32个月,737MAX在中国或将迎来复飞。2021年12月2日,中国民航局针对波音737MAX飞机发布适航指令,确认相关改正措施能够消除该机型MCAS的不安全状态。这意味着,737MAX国内复飞已无适航法规障碍。待航司完成机型改造与飞行员培训,并经局方合格审定,737MAX将有望在2022年初迎来国内商业复飞。

2.1 2020年11月美国率先批准,多国已复飞737MAX

自2019年3月全球停飞737 MAX,波音公司配合监管机构进行事故原因调查,并于2019年4月4日为两起事故正式道歉,首次承认是飞机系统问题导致狮航、埃航两起空难,并向遇难者家属表达歉意。

202012737MAX美国复飞。波音公司于20193月提出修复方案,并于20195月宣布已经完成737MAX软件升级的开发以及相关的模拟机测试和公司内部工程试飞。20206月,FAA审核了波音的修复方案,批准737 MAX试飞测试。经过认证飞行测试、征求公众意见及专业评估,FAA最终于20201118日发布了737MAX适航指令,批准其在美国商业运行。停飞20个月后,202012月美国航空完成全美首架737MAX商业复飞。

美国FAA仍是全球最具有认证能力的专业机构。随着美国FAA发布适航指令批准737MAX复飞,多国随后陆续取消飞行禁令。截至目前,已有超过175个国家批准恢复737MAX的运行。

2.2 近期中国民航局发布适航指令,国内复飞在即

中国高度关注飞行安全。2019年3月11日,即埃航空难发生后的第2天,中国民航局全球率先暂停波音737MAX国内商业运行。随后,欧盟航空安全局、美国联邦航空局等机构也陆续发出类似指令,737MAX全球停飞。

早在2019年,中国民航局就明确并多次强调737MAX商业复飞“三原则”,即飞机的设计修改必须获得适航批准,驾驶员必须重新得到充分有效的训练,两起事故的调查结论必须是明确的且改进措施必须是有效的。

2021年8月,民航局组织波音顺利开展了737MAX8飞机审定试飞工作。在完成相关审定工作后,按照法定程序,民航局于11月11日征求了公众对适航指令的意见。

2021年12月2日,中国民航局针对波音737MAX飞机发布《机动特性增强系统(MCAS)不安全状态的改正》适航指令,确认相关改正措施能够消除该机型机动特性增强系统(MCAS)的不安全状态。这意味着,737MAX国内复飞已无适航法规障碍。

根据民航局新闻发布会与业界调研了解,737MAX有望于完成飞机改装、停场飞机恢复、驾驶员培训等后续工作且经补充运行合格审定后,在2022年初实现商业复飞,并重启新飞机引进。


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短期供给冲击有限,不改中长期运力增速


国内航司停飞737MAX飞机共97架,估算有效运力相当于2019年全行业ASK的2%。此外,根据波音官网披露,中国航司待交付的737MAX自购订单有104架。考虑在手订单偏少及波音赔偿方式,预计“十四五”期间中国航司将可能补充窄体机订单。

与市场担忧不同,我们认为737MAX重获适航认证对行业影响较为有限。短期来看,737MAX复飞仅小幅增加行业有效运力供给约2%,且不影响干线市场供需。中长期来看,737MAX重启引进及未来可能的飞机订单补充,亦不会影响“十四五”行业运力增速放缓的整体规划。

3.1 737MAX复飞,短期仅增加有效运力2%

2020年底中国民航业共3903架运输飞机,其中737MAX飞机97架,机队规模占比2.5%,目前均处于停飞状态。

估算停飞737MAX可贡献有效运力约2%。考虑737MAX为窄体机,相较于宽体机,其飞行航距较短,且日利用小时数相对较低。根据调研了解,737MAX的平均年ASK约2.8亿座公里,估算目前停飞的97架737MAX的有效运力,仅相当于2019年全行业ASK的2%。

此外,根据波音公司披露,中国航司在手待交付的737MAX自购订单为104架。根据中国民航局介绍,待737MAX获批国内恢复商业运行,亦将重启新飞机引进。

考虑疫情影响,各家航司停飞737MAX的具体复飞时间尚难研判。同时,中国航司与波音等飞机制造商自疫情以来一直持续沟通飞机引进安排,未来737MAX具体赔偿方案与订单交付速度尚难准确研判。但整体而言,737MAX复飞导致的有效运力短期供给压力将极为有限。

更为重要的是,由于干线时刻紧缺,预计737MAX复飞不会影响干线市场供需。若短期内增投三四线,将可能小幅结构性拖拽整体票价水平。

3.2 737MAX重启引入,不改中长期运力降速趋势

“十四五”或将补充窄体机订单。疫情未改变中国航空需求长期增长动能,预计未来相当长时间仍将保持稳健成长,中国航司仍需保持一定规模的飞机在手订单。根据我们的跟踪,中国航司过去五年新签订单较少,“十四五”或需补充在手订单规模,特别是窄体客机。中国有庞大的国内市场,窄体客机是主力机型,目前仅有空客的A320系列与波音的B737系列,而737MAX已成为737系列主力机型。

回顾长期历史,中国民航业机队规模增长具有明显的计划性。根据调研了解,预计“十四五”机队规模年复合增速将放缓至5-6%——显著低于过去二十年的两位数增速中枢。我们认为这背后是,航司基于新增资产回报率下降做出的理性决策。因此,可持续性将超市场预期。

737MAX获得中国民航局适航认证,并重启引入,并非实业界预期之外。我们推测“十四五”行业运力规划应已充分考虑737MAX复飞与未来可能的飞机订单补充,对行业中长期运力增速放缓趋势不会产生影响。


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长期前景乐观,中期复苏确定,关注逆向时机


展望未来两年,疫苗、抗病毒药物及快速检测技术等构筑的多层次新冠防治体系逐步增强,全球疫情得控确定性持续提升。站在当下,航司短期业绩仍承压明显,但资本市场预期先行,已将航空探讨视角延伸至中长期趋势探讨。

我们认为,疫情未改变航空长期供需向好的逻辑。我们继续维持自2016年对中国民航业长期前景的乐观研判。中国尚处于航空消费初级阶段,消费渗透率极低,未来需求成长空间仍然巨大。更为重要的是,中国航空业拥有周期行业最难得的长期供给瓶颈——中国独特的空管体制与人口经济地理,将导致空域资源存在长期瓶颈。

预计“十四五”全行业运力增速将显著放缓,意味着三四线增投压力减弱,叠加票价市场化将加速干线票价上行,待疫情影响消除,票价长期上升拐点可期,航司利润率与ROE上行将超市场预期。其中,737MAX重获适航认证,对短期供给冲击较为有限,且不改“十四五”运力减速。

中期看,航空具备“国际放开”与“国内大循环”下的双重盈利恢复逻辑,未来两年复苏趋势确定。考虑短期业绩承压,且国际开放或仍缓慢,建议关注逆向时机。维持中国国航H/A、中国东航H/A、南方航空H、中国航信H、春秋航空“增持”评级。


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风险提示


国内疫情反复风险;全球疫情持续时间超预期风险;病毒变异风险;疫苗接种速度与效果不及预期风险;政府管制及指引政策风险;航司融资摊薄风险;经济下行风险;油价汇率风险;安全事故风险。

格隆汇声明:文中观点均来自原作者,不代表格隆汇观点及立场。特别提醒,投资决策需建立在独立思考之上,本文内容仅供参考,不作为实际操作建议,交易风险自担。

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