中國戰(zhàn)機大規(guī)模換裝國產(chǎn)航空發(fā)動機 國產(chǎn)大飛機航空發(fā)動機市場發(fā)展機遇

• 黃江 2022年12月26日 來源：新浪 1483 98
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此前殲20已經(jīng)換裝了國產(chǎn)航空發(fā)動機,其他類型的戰(zhàn)機也開始陸續(xù)地換裝國產(chǎn)發(fā)動機,加上這次殲15大規(guī)模換裝國產(chǎn)航空發(fā)動機,預(yù)示著中國戰(zhàn)機迎來了換裝“心臟”的熱潮。

航空發(fā)動機是在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)的惡劣環(huán)境條件下長期可靠工作的復(fù)雜熱力機械，在各類武器裝備中，航空發(fā) 動機對材料和制造技術(shù)的依存度最為突出，航空發(fā)動機高轉(zhuǎn)速、高溫的苛刻使用條件和長壽命、高可靠性的工作要求， 把對材料和制造技術(shù)的要求逼到了極限。

航空發(fā)動機是飛機的心臟，它直接影響飛機的性能、可靠性及經(jīng)濟性，是飛機的核心部件。航空發(fā)動機的研制對結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)、氣體動力學(xué)、工程熱力學(xué)、轉(zhuǎn)子動力學(xué)、流體力學(xué)、電子學(xué)、控制理論等學(xué)科都有極高要求，世界上具備獨立研制航空發(fā)動機能力的國家只有美、俄、英、法、中等少數(shù)幾個。獨立研制發(fā)動機是一個國家成為航空強國的重要標(biāo)志。

航空發(fā)動機主要可分為三種類型，即活塞式、燃氣渦輪式和沖壓式，三種航空發(fā)動機特點及用途各不相同。目前應(yīng)用最廣的燃氣渦輪航空發(fā)動機，其又可分為四類，分別為渦輪軸發(fā)動機，多用于直升機和垂直/短距起落飛機;渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，用于現(xiàn)今大多數(shù)飛機;渦輪螺旋槳發(fā)動機，主要應(yīng)用于在中低速飛機或?qū)Φ退傩阅苡袊栏褚蟮难策?、反潛或滅火等類型飛機;渦輪噴氣發(fā)動機，主要用于超音速飛機。

中國戰(zhàn)機大規(guī)模換裝國產(chǎn)航空發(fā)動機

此前殲20已經(jīng)換裝了國產(chǎn)航空發(fā)動機,其他類型的戰(zhàn)機也開始陸續(xù)地換裝國產(chǎn)發(fā)動機,加上這次殲15大規(guī)模換裝國產(chǎn)航空發(fā)動機,預(yù)示著中國戰(zhàn)機迎來了換裝“心臟”的熱潮。

珠海航展上列裝國產(chǎn)航空發(fā)動機的殲20戰(zhàn)機以非常震撼的姿勢降落，引起了現(xiàn)場一片轟動，展現(xiàn)了國產(chǎn)航空發(fā)動機的優(yōu)異性能。另外中國旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機的消息流出，更是引起了西方國家關(guān)于中國航空發(fā)動機彎道超車的擔(dān)憂。事實上，航展中我們的無人機發(fā)動機、民航大飛機發(fā)動機還有其他類型的航空發(fā)動機都給人們帶來了驚喜?？梢哉f越發(fā)自信的中國，對于自己取得的巨大成績也不再藏著掖著。當(dāng)然，能夠公開展示出來的都是技術(shù)成熟的成績，還有大量的核心突破沒有公開展示。通過相應(yīng)的成就可知，中國在航空發(fā)動機領(lǐng)域已經(jīng)取得了體系性突破，并且向上突圍的態(tài)勢越來越明顯清晰。

中國航空發(fā)動機產(chǎn)量及增速情況

隨著近年來我國經(jīng)濟的不斷增長及相關(guān)高新材料行業(yè)的快速發(fā)展，我國航空發(fā)動機行業(yè)也隨之迅速發(fā)展。據(jù)資料顯示，2021年我國航空發(fā)動機行業(yè)營收規(guī)模達266.1億元，同比增長3.9%。

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年中國航空發(fā)動機行業(yè)供需趨勢及投資風(fēng)險研究報告》顯示：

航空發(fā)動機屬于典型的技術(shù)密集型、資本密集型產(chǎn)業(yè)，行業(yè)壁壘較高，具有典型的高投入、高門檻、長周期的特點，使得航空發(fā)動機行業(yè)長期以來一直處于寡頭壟斷的局面。從全球商用航空發(fā)動機來看，2021年全球新交付商用航空發(fā)動機市場呈現(xiàn)CFM國際、普拉特·惠特尼、羅爾斯·羅伊斯、通用電氣四大巨頭寡頭壟斷的競爭格局，市場份額分別為59%、26%、8%和7%。

航空發(fā)動機作為我國航空航天事業(yè)的核心部件之一，為了促進行業(yè)的發(fā)展，國家有關(guān)部門陸續(xù)出臺了一系列相關(guān)政策，支持、鼓勵支持大飛機、新材料等行業(yè)的發(fā)展，推動行業(yè)國產(chǎn)化率不斷提升，為行業(yè)的發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。

航空發(fā)動機材料有哪些?

鈦具有密度小、比強度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、低溫性能好、耐腐蝕能力強、生物相容性好等突出特點，被廣泛應(yīng)用于航空、 航天、艦船、兵器、生物醫(yī)療、化工冶金、海洋工程、體育休閑等領(lǐng)域，被譽為“太空金屬”、“海洋金屬”、“現(xiàn) 代金屬”和“戰(zhàn)略金屬”。

鈦合金是以鈦為基加入適量其他元素，調(diào)整基體相組成和綜合物理化學(xué)性能而形成的合金。與航空發(fā)動機常用的高溫合金、鋼等金屬材料相比，鈦合金具有低密度、高比強度、抗疲勞、耐腐蝕、工作溫度范圍 寬等性能優(yōu)勢，非常適合航空發(fā)動機的使用和服役需求。減重對提高在鈦合金耐熱能力范圍內(nèi)，航空發(fā)動機部件多數(shù) 選用鈦合金材料，集中用于風(fēng)扇、低壓壓氣機和高壓壓氣機的葉片、盤、整體葉盤、軸頸、盤軸、機匣等關(guān)鍵件或重 要件，以及各類管路、緊固件等。目前，鈦合金在先進航空發(fā)動機上的用量約占整機重量的 25%~40%，使用溫度從 進氣口的大氣溫度到接近 600℃，對減輕發(fā)動機結(jié)構(gòu)重量、提高推重比(或功重比)、降低耗油率等起到了關(guān)鍵作用。

高溫合金是能夠在 600℃以上及一定應(yīng)力條件下長期工作的一類金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強度、良好的抗氧化和抗 熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，是軍民用燃氣渦輪發(fā)動機熱端部件不可替代的關(guān)鍵材料。在世 界先進發(fā)動機中，高溫合金材料用量已占到發(fā)動機總重量的 40%~60%。高溫合金按工藝的不同，可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末高溫合金幾種不同的類型。變形高溫合金具有良好的力學(xué)性能，主要用于制造航空發(fā)動機高壓壓氣機后面級葉片、盤、機匣、燃燒室機匣等零部 件。鑄造高溫合金又可細分為等軸晶、定向凝固柱晶和單晶高溫合金。鑄造高溫合金具有較好的綜合性能以及抗氧化、抗 熱腐蝕性能，主要用于制造高低壓渦輪工作葉片和導(dǎo)向葉片等零部件。其中的鎳基單晶高溫合金是在等軸晶和定向凝 固柱晶基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類先進的發(fā)動機葉片材料。

與其他高溫合金相比，鎳基單晶高溫合金具有更為優(yōu)異的綜合 性能，成為高推重比航空發(fā)動機的關(guān)鍵材料。粉末高溫合金是用粉末冶金工藝制備的高溫合金，用粉末冶金方法生產(chǎn)的高溫合金，組織均勻、細小，提高了合金的 屈服和抗疲勞強度，表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學(xué)、熱工藝及耐腐蝕、抗氧化性能。目前，粉末高溫合金主要用于制造航空 發(fā)動機渦輪盤、壓氣機盤、鼓筒軸、封嚴盤、封嚴環(huán)、導(dǎo)風(fēng)輪以及渦輪盤高壓擋板等高溫承力轉(zhuǎn)動部件。

從發(fā)動機所用材料的趨勢來看，碳纖維復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、鈦鋁化合物、金屬基復(fù)合材料的用量占比在不斷 提升。復(fù)合材料的重量輕、強度高等材料特性，很好地契合了航空發(fā)動機高推重比、低耗油的發(fā)展趨勢，用復(fù)合材料替代傳 統(tǒng)材料，可以起到顯著的減重效果。因此，復(fù)合材料在航空發(fā)動機領(lǐng)域逐漸得到應(yīng)用，且應(yīng)用前景廣闊。目前航空發(fā) 動機上使用最廣泛的就是樹脂基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料和金屬基復(fù)合材料。

以陶瓷基復(fù)合材料為例，從 2015 年 起，GE 公司開始在 GE9X 上開展包含燃燒室火焰筒內(nèi)外環(huán)第一級高壓渦輪外環(huán)、第二級渦輪導(dǎo)向器、渦輪轉(zhuǎn)子葉片 的陶瓷基復(fù)合材料部件試驗，來驗證整套熱端部件的功能性和耐久性。發(fā)動機的陶瓷基復(fù)合材料渦輪轉(zhuǎn)子葉片能夠?qū)?現(xiàn)葉片減重 2/3，耐溫提高 20%，對耗油率改善的貢獻率達到 30%;而使用陶瓷基復(fù)合材料的燃燒室火焰筒能以更少 的冷卻空氣量應(yīng)對更高的溫度，改善發(fā)動機熱效率。

國產(chǎn)大飛機航空發(fā)動機市場發(fā)展機遇

中國商飛公司將向中國東方航空交付全球首架C919大型客機。根據(jù)中國商飛發(fā)布的《2021-2040年商用航空發(fā)動機市場預(yù)測》數(shù)據(jù)，預(yù)計未來20年，中國航空市場將接收50座級以上客機9084架，市場規(guī)模約1.4萬億美元。隨著C919商業(yè)化開啟，萬億級大飛機產(chǎn)業(yè)鏈正蓄勢待發(fā)。

航宇科技為國產(chǎn)大飛機C919的LEAP發(fā)動機的環(huán)形鍛件供應(yīng)商，已應(yīng)用在國產(chǎn)大飛機C919上。

航宇科技公司于2017年2月與GE航空簽署五年長期采購協(xié)議，開始為新一代窄體客機LEAP發(fā)動機供應(yīng)包括高壓渦輪機匣、風(fēng)扇機匣鍛件等眾多產(chǎn)品。之后，2021年又一次參加GE航空LEAP發(fā)動機2023年-2027年期間供貨全球招標(biāo)，繼續(xù)取得更加良好的戰(zhàn)績，供貨品種和份額進一步提升。

2022年1月，國務(wù)院發(fā)布《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》，指出我國將重點推動C919大型客機示范運營和ARJ21支線客機系列化發(fā)展。

隨著C919飛機交付的增加，航宇科技相關(guān)負責(zé)人認為，相應(yīng)的LEAP發(fā)動機及其環(huán)鍛件的需求清晰可見，公司面臨著C919飛機帶來的發(fā)展機遇。

大飛機是國之重器，是一個國家科技能力、工業(yè)水平和綜合實力的集中體現(xiàn)。讓中國的大飛機飛上藍天，既是國家的意志，也是全國人民的意志。作為《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》確定的重大專項，C919大飛機項目旨在與波音、空客并立，在民航客機市場中占據(jù)一席之地。C919大型客機是中國自行研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的中短程商用干線噴氣式飛機，于2017年5月5日成功首飛。

2022年9月，C919大型客機獲得型號合格證，意味著C919拿到了進入民用航空市場的“準(zhǔn)入證”。隨后，C919還需獲的生產(chǎn)民用飛機需要取得生產(chǎn)許可證，以確保批量生產(chǎn)出來的飛機符合經(jīng)批準(zhǔn)的型號設(shè)計;在此基礎(chǔ)上，每架飛機還需要取得適航證，即“準(zhǔn)飛證”，用以表明該架飛機處于安全可用的狀態(tài)。根據(jù)中國商飛官網(wǎng)，C919已經(jīng)擁有了累計28家客戶815架訂單，預(yù)計2022年完成首架交付。同時，根據(jù)中國東航5月披露公告，中國東航擬非公開發(fā)行的募集資金總額(含發(fā)行費用)不超過人民幣150.00億元用于引進38架飛機項目等，其中即包括4架C919，單價為6.53億元人民幣/架。

除了國內(nèi)市場外，C919的國際市場也逐步打開。一般而言，飛機走向國際市場分為兩種情況，一是作為中國登記注冊的飛機飛出國門，二是作為中國研制的飛機銷往國外。對于飛出國門，我國作為國際民航組織成員國，已經(jīng)建立了符合國際民航公約及其附件要求的適航審定體系，中國民航局頒發(fā)的適航證，可被其他國際民航組織成員國認可。中國航空公司可以運行中國登記注冊并具有中國適航證的C919飛機，飛往世界各地。

對于銷往國外，按照國際慣例，出口飛機應(yīng)滿足進口國的適航要求。C919飛機在已獲得中國民航局的適航批準(zhǔn)基礎(chǔ)上，可以通過雙邊適航來獲取進口國民航局的適航批準(zhǔn)。目前，中國已與美歐等32個國家和地區(qū)簽訂了雙邊適航協(xié)議，為國產(chǎn)民機走向國際市場提供了良好的雙邊環(huán)境。

目前C919已取得了型號合格證，預(yù)計2022年完成首架交付。根據(jù)《中國(上海)自由貿(mào)易試驗區(qū)臨港新片區(qū)民用航空產(chǎn)業(yè)規(guī)劃(2021-2025)》，C919預(yù)計2023年實現(xiàn)批量交付、2025年具備年產(chǎn)50架的能力。經(jīng)過多年的發(fā)展和蓄力，民用航空從產(chǎn)品研制到批量交付，正式進入發(fā)展提速關(guān)鍵期。

《2022-2027年中國航空發(fā)動機行業(yè)供需趨勢及投資風(fēng)險研究報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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  2022-2027年中國航空發(fā)動機行業(yè)發(fā)展分析及投資前景預(yù)測報告

  航空發(fā)動機是指為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機。航空發(fā)動機是飛機的心臟，它直接影響飛機的性能、可靠性及經(jīng)濟性，是飛機的核心部件。航空發(fā)動機的研制對結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)、氣體動力學(xué)、工程...

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