航空發(fā)動機國之重器國產(chǎn)化勢在必行

1、內容目錄 HYPERLINK l _bookmark0 一、航空發(fā)動機：飛機心臟，工業(yè)之花7 HYPERLINK l _bookmark1 航空發(fā)動機分類7 HYPERLINK l _bookmark4 航空發(fā)動機發(fā)展歷程8 HYPERLINK l _bookmark5 活塞式發(fā)動機：低速、通用飛機仍在應用8 HYPERLINK l _bookmark8 渦噴發(fā)動機：已逐步被渦扇發(fā)動機取代8 HYPERLINK l _bookmark11 渦扇發(fā)動機：軍民用飛機主要動力9 HYPERLINK l _bookmark16 渦槳發(fā)動機：應用于中小型運輸機和通用飛機10 HYPERLINK l _b

2、ookmark19 渦軸發(fā)動機：直升機唯一動力11 HYPERLINK l _bookmark23 槳扇發(fā)動機：目前僅有一款成功機型12 HYPERLINK l _bookmark24 航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)特點12 HYPERLINK l _bookmark25 基于核心機衍生發(fā)展12 HYPERLINK l _bookmark31 高溫高壓高轉速，考驗現(xiàn)代工業(yè)技術極限14 HYPERLINK l _bookmark32 高投入長周期，伴隨巨大經(jīng)營風險14 HYPERLINK l _bookmark35 壁壘門檻高，經(jīng)濟回報高15 HYPERLINK l _bookmark37 軍民通用性強15 H

3、YPERLINK l _bookmark40 二、產(chǎn)業(yè)格局：美俄英寡頭壟斷，中國從測仿到自研17 HYPERLINK l _bookmark41 航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)格局17 HYPERLINK l _bookmark42 全球寡頭壟斷17 HYPERLINK l _bookmark44 軍民協(xié)調發(fā)展17 HYPERLINK l _bookmark47 主承包商-供應商發(fā)展模式18 HYPERLINK l _bookmark49 軍用航空發(fā)動機市場寡頭壟斷，美俄占比超八成18 HYPERLINK l _bookmark50 軍用航空發(fā)動機：美俄英占九成18 HYPERLINK l _bookmark

4、59 美國：以引進起家，通過”調控”式競爭推動發(fā)展22 HYPERLINK l _bookmark61 俄羅斯：整合重組發(fā)動機企業(yè)形成競爭力22 HYPERLINK l _bookmark63 國產(chǎn)軍用航空發(fā)動機的自主之路24 HYPERLINK l _bookmark64 國產(chǎn)軍用航空發(fā)動機發(fā)展歷程24 HYPERLINK l _bookmark70 航發(fā)集團：軍用航空發(fā)動機制造國家隊26 HYPERLINK l _bookmark72 民營企業(yè)：積極投身航空發(fā)動機領域，以零部件配套為主27 HYPERLINK l _bookmark74 中國航空發(fā)動機與燃氣輪機兩機專項27 HYPERLI

5、NK l _bookmark76 三、軍用航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈29 HYPERLINK l _bookmark79 1. 整機31 HYPERLINK l _bookmark80 原材料31 HYPERLINK l _bookmark82 高溫合金：先進發(fā)動機的基石32 HYPERLINK l _bookmark86 鈦合金：低密度、高強度33 HYPERLINK l _bookmark88 陶瓷基復合材料：制造高推重比航空發(fā)動機的理想材料34 HYPERLINK l _bookmark91 零部件36 HYPERLINK l _bookmark93 4. 葉片37 HYPERLINK l _bo

6、okmark96 民用渦扇發(fā)動機風扇葉片38 HYPERLINK l _bookmark97 軍用渦扇發(fā)動機風扇葉片和壓氣機低壓級葉片38 HYPERLINK l _bookmark100 壓氣機高壓級葉片38 HYPERLINK l _bookmark102 渦輪葉片39 HYPERLINK l _bookmark106 5. 動力控制系統(tǒng)40 HYPERLINK l _bookmark108 四、軍用航空發(fā)動機價值拆分和市場空間41 HYPERLINK l _bookmark109 軍用航空發(fā)動機價值拆分41 HYPERLINK l _bookmark112 按生命周期拆分41 HYPER

7、LINK l _bookmark119 按部件價值拆分43 HYPERLINK l _bookmark121 軍用航空發(fā)動機價值拆分和市場空間測算44 HYPERLINK l _bookmark122 全球軍用航空發(fā)動機市場44 HYPERLINK l _bookmark126 中國軍用航空發(fā)動機市場44 HYPERLINK l _bookmark132 五、投資機會分析47 HYPERLINK l _bookmark133 主機廠：國產(chǎn)化進程加速，受益于自研型號放量47 HYPERLINK l _bookmark134 民營企業(yè)：材料、葉片等領域尋求突破47 HYPERLINK l _boo

8、kmark135 六、風險提示48 HYPERLINK l _bookmark136 七、重點個股49 HYPERLINK l _bookmark137 航發(fā)動力：我國發(fā)動機制造龍頭企業(yè)49 HYPERLINK l _bookmark140 航發(fā)控制：國內軍用發(fā)動機控制系統(tǒng)主要配套企業(yè)50 HYPERLINK l _bookmark143 航發(fā)科技：外貿(mào)業(yè)務穩(wěn)步增長，內貿(mào)需求逐步增強51 HYPERLINK l _bookmark146 煉石航空：收購 Gardner，戰(zhàn)略布局航空制造全產(chǎn)業(yè)鏈52 HYPERLINK l _bookmark149 火炬電子：軍用 MLCC 龍頭，布局特種陶瓷材

9、料開啟新成長53 HYPERLINK l _bookmark152 應流股份：“兩機”葉片有望量產(chǎn)，鑄造龍頭終成航空核電精兵54 HYPERLINK l _bookmark155 海特高新：航空產(chǎn)業(yè)加速布局，業(yè)績增長符合預期55圖表目錄 HYPERLINK l _bookmark2 圖 1：航空發(fā)動機分類及用途7 HYPERLINK l _bookmark6 圖 2：活塞發(fā)動機工作原理8 HYPERLINK l _bookmark7 圖 3：PW “巨黃蜂”星型氣缸活塞發(fā)動機8 HYPERLINK l _bookmark9 圖 4：渦噴發(fā)動機工作原理9 HYPERLINK l _bookmar

10、k10 圖 5：R&R/SNECMA Olympus 593 渦噴發(fā)動機圖9 HYPERLINK l _bookmark12 圖 6：渦扇發(fā)動機工作原理9 HYPERLINK l _bookmark13 圖 7：PW F119 軍用渦扇發(fā)動機試車圖9 HYPERLINK l _bookmark17 圖 8：渦槳發(fā)動機工作原理11 HYPERLINK l _bookmark18 圖 9：PWC PT6A 渦槳發(fā)動機11 HYPERLINK l _bookmark20 圖 10：渦軸發(fā)動機工作原理11 HYPERLINK l _bookmark21 圖 11：PWC T700 渦軸發(fā)動機11 HY

11、PERLINK l _bookmark26 圖 12：航空發(fā)動機研制流程12 HYPERLINK l _bookmark27 圖 13：典型核心機系列化派生發(fā)展13 HYPERLINK l _bookmark29 圖 14：IHPIET 計劃的組織結構14 HYPERLINK l _bookmark30 圖 15：美國 GE VAATE 計劃中的 ADVENT 發(fā)動機驗證機14 HYPERLINK l _bookmark33 圖 16：典型發(fā)動機研制經(jīng)費（億美元）15 HYPERLINK l _bookmark34 圖 17：典型發(fā)動機研制周期（月）15 HYPERLINK l _bookma

12、rk36 圖 18：單位重量創(chuàng)造的價值對比15 HYPERLINK l _bookmark38 圖 19：配裝 CF6-80C2 的波音 767 民用客機16 HYPERLINK l _bookmark39 圖 20：配裝 CF6-80C2 的 C-5 大型軍用運輸機16 HYPERLINK l _bookmark43 圖 21：航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)格局17 HYPERLINK l _bookmark45 圖 22：GE 和 R&R 航空發(fā)動機業(yè)務營收（億美元）18 HYPERLINK l _bookmark46 圖 23：GE、R&R 和 PW 軍用航空發(fā)動機營收（億美元）18 HYPERLINK

13、 l _bookmark48 圖 24：R&R 公司外購與自行生產(chǎn)選擇矩陣18 HYPERLINK l _bookmark53 圖 25：全球軍用飛機裝備量前十名發(fā)動機產(chǎn)地21 HYPERLINK l _bookmark54 圖 26：戰(zhàn)斗機裝備數(shù)量前十名發(fā)動機廠商21 HYPERLINK l _bookmark55 圖 27：運輸機裝備數(shù)量前十名發(fā)動機廠商21 HYPERLINK l _bookmark56 圖 28：直升機裝備數(shù)量前十名發(fā)動機廠商21 HYPERLINK l _bookmark57 圖 29：戰(zhàn)斗機、運輸機、直升機裝備數(shù)量前十名發(fā)動機廠商22 HYPERLINK l _bo

14、okmark58 圖 30：軍用航空發(fā)動機數(shù)量機型占比22 HYPERLINK l _bookmark65 圖 31：中、美、俄戰(zhàn)斗機發(fā)動機發(fā)展對比24 HYPERLINK l _bookmark67 圖 32：中國軍用航空發(fā)動機發(fā)展歷程25 HYPERLINK l _bookmark71 圖 33：航發(fā)集團股權結構26 HYPERLINK l _bookmark77 圖 34：軍用航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈29 HYPERLINK l _bookmark81 圖 35：航空發(fā)動機材料構成32 HYPERLINK l _bookmark83 圖 36：航空發(fā)動機中高溫合金應用部位（紅色部分代表高溫合金）

15、32 HYPERLINK l _bookmark94 圖 37：GE 公司 F110 發(fā)動機結構37 HYPERLINK l _bookmark98 圖 38：GE90 渦扇發(fā)動機樹脂基復合材料風扇葉片38 HYPERLINK l _bookmark99 圖 39：R&R RB211 渦扇發(fā)動機鈦合金空心葉片38 HYPERLINK l _bookmark103 圖 40：渦輪葉片氣膜冷卻結構發(fā)展歷程39 HYPERLINK l _bookmark104 圖 41：渦輪葉片表面噴覆陶瓷涂層39 HYPERLINK l _bookmark110 圖 42：典型民用飛機成本構成41 HYPERLI

16、NK l _bookmark111 圖 43：典型戰(zhàn)斗機成本構成41 HYPERLINK l _bookmark113 圖 44：航空發(fā)動機研制階段費用按成本構成拆分42 HYPERLINK l _bookmark114 圖 45：航空發(fā)動機研發(fā)階段費用按研制流程拆分42 HYPERLINK l _bookmark115 圖 46：航空發(fā)動機制造成本拆分42 HYPERLINK l _bookmark116 圖 47：航空發(fā)動機維護成本構成43 HYPERLINK l _bookmark117 圖 48：航空發(fā)動機大修和零部件修理價值拆分_143 HYPERLINK l _bookmark11

17、8 圖 49：航空發(fā)動機大修和零部件修理價值拆分_243 HYPERLINK l _bookmark123 圖 50：2017 年全球軍用航空發(fā)動機價值機型占比44 HYPERLINK l _bookmark124 圖 51：2017 年全球軍用航空發(fā)動機數(shù)量機型占比44 HYPERLINK l _bookmark128 圖 52：世界主要國家軍用飛機數(shù)量及占比45 HYPERLINK l _bookmark129 圖 53：中美軍機數(shù)量及比例45 HYPERLINK l _bookmark138 圖 54：公司 2012-2017 年歸母凈利潤及增速49 HYPERLINK l _bookm

18、ark139 圖 55：三家子公司 2012-2017 年凈利潤情況（億元）49 HYPERLINK l _bookmark141 圖 56：公司 2012-2017 年營收及增速50 HYPERLINK l _bookmark142 圖 57：公司 2012-2017 年歸母凈利潤及增速50 HYPERLINK l _bookmark144 圖 58：公司 2012-2017 年營收及增速51 HYPERLINK l _bookmark145 圖 59：公司 2012-2017 年歸母凈利潤及增速51 HYPERLINK l _bookmark147 圖 60：公司 2012-2017 年營

19、收及增速52 HYPERLINK l _bookmark148 圖 61：公司 2012-2017 年歸母凈利潤及增速52 HYPERLINK l _bookmark150 圖 62：公司 2012-2017 年營收及增速53 HYPERLINK l _bookmark151 圖 63：公司 2012-2017 年歸母凈利潤及增速53 HYPERLINK l _bookmark153 圖 64：公司 2012-2017 年營收及增速54 HYPERLINK l _bookmark154 圖 65：公司 2012-2017 年歸母凈利潤及增速54 HYPERLINK l _bookmark156

20、 圖 66：公司 2012-2017 年營收及增速55 HYPERLINK l _bookmark157 圖 67：公司 2012-2017 年歸母凈利潤及增速55 HYPERLINK l _bookmark3 表 1：航空發(fā)動機性能特點及應用7 HYPERLINK l _bookmark14 表 2：戰(zhàn)斗機用航空發(fā)動機發(fā)展歷程10 HYPERLINK l _bookmark15 表 3：大涵道比渦扇發(fā)動機的四個發(fā)展階段10 HYPERLINK l _bookmark22 表 4：渦軸發(fā)動機分代11 HYPERLINK l _bookmark28 表 5：美國預研計劃以及 GE、PW 各代核心

21、機和驗證機14 HYPERLINK l _bookmark51 表 6：全球主要航空發(fā)動機制造商及其代表型號19 HYPERLINK l _bookmark52 表 7：全球主要軍用飛機及其發(fā)動機統(tǒng)計20 HYPERLINK l _bookmark60 表 8：美國軍用航空發(fā)動機發(fā)展歷程22 HYPERLINK l _bookmark62 表 9：俄羅斯軍用航空發(fā)動機發(fā)展歷程23 HYPERLINK l _bookmark66 表 10：中國軍用航空發(fā)動機發(fā)展歷程24 HYPERLINK l _bookmark68 表 11：中國軍用發(fā)動機參數(shù)及裝備軍機一覽25 HYPERLINK l _bo

22、okmark69 表 12：我國軍機發(fā)動機發(fā)展情況26 HYPERLINK l _bookmark73 表 13：航空發(fā)動機領域民營企業(yè)27 HYPERLINK l _bookmark75 表 14：兩機專項歷史28 HYPERLINK l _bookmark78 表 15：軍用航空發(fā)動機全產(chǎn)業(yè)鏈供應商29 HYPERLINK l _bookmark84 表 16：高溫合金細分領域競爭格局33 HYPERLINK l _bookmark85 表 17：國內高溫合金生產(chǎn)廠商33 HYPERLINK l _bookmark87 表 18：國內鈦合金生產(chǎn)廠商34 HYPERLINK l _bookm

23、ark89 表 19：國內 SiC 纖維供應商及其產(chǎn)業(yè)化項目35 HYPERLINK l _bookmark90 表 20：國內 CMC 制造商及其產(chǎn)品研制情況35 HYPERLINK l _bookmark92 表 21：航空發(fā)動機零部件生產(chǎn)企業(yè)36 HYPERLINK l _bookmark95 表 22：航空發(fā)動機葉片分類37 HYPERLINK l _bookmark101 表 23：國內航空發(fā)動機葉片鍛造企業(yè)39 HYPERLINK l _bookmark105 表 24：國內航空發(fā)動機葉片鑄造生產(chǎn)企業(yè)40 HYPERLINK l _bookmark107 表 25：國內航空發(fā)動機動

24、力控制系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)40 HYPERLINK l _bookmark120 表 26：三代戰(zhàn)斗機發(fā)動機全壽命周期部件價值拆分43 HYPERLINK l _bookmark125 表 27：2017-2027 軍用航空發(fā)動機市場預測44 HYPERLINK l _bookmark127 表 28：我國軍機現(xiàn)狀與看點45 HYPERLINK l _bookmark130 表 29：中國軍用航空發(fā)動機未來十年市場測算46 HYPERLINK l _bookmark131 表 30：未來十年我國軍用航空發(fā)動機各部分市場測算46一、航空發(fā)動機：飛機心臟，工業(yè)之花航空發(fā)動機是飛機的心臟，被譽為現(xiàn)代工業(yè)“皇

25、冠上的明珠”和“工業(yè)之花”。航空發(fā)動機不僅是飛機的動力，也是航空技術發(fā)展的動力，人類在航空領域的每一次重大突破，無不與航空動力技術的進步相關；飛機的需求和發(fā)展又促使發(fā)動機向更高水平邁進，二者相得益彰。航空發(fā)動機行業(yè)的發(fā)展水平是一個國家工業(yè)基礎、科技水平和綜合國力的集中體現(xiàn)，也是國家安全和大國地位的重要戰(zhàn)略保障。作為一種典型技術密集型產(chǎn)品，航空發(fā)動機需要在高溫、高壓、高轉速和高負載的特殊環(huán)境中長期反復工作，其對設計、加工及制造能力都有極高要求，因此具有研制周期長，技術難度大，耗費資金多等特點。目前雖然許多國家都可以自主研制生產(chǎn)飛機，但具備獨立研制航空發(fā)動機能力并形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的國家卻只有美、俄、英

26、、法、中等少數(shù)幾個。我國商用大飛機起步較晚，民用航空動力發(fā)展更為滯后，中短期內缺乏投資機會；而軍用航 空發(fā)動機正處在快速自主化進程中，故本文側重于研究和分析軍用航空發(fā)動機。航空發(fā)動機分類自 1903 年問世至今一百多年以來，航空發(fā)動機經(jīng)歷了兩個主要發(fā)展時期，1903 年至 1945 年為活塞式發(fā)動機統(tǒng)治時期，1945 年至今是噴氣式發(fā)動機時代。在噴氣式發(fā)動機時代，航空上廣泛應用的是有壓氣機空氣噴氣式發(fā)動機。在壓氣機空氣噴氣式發(fā)動機中，壓氣機是用燃燒室后的燃氣渦輪來驅動，因此這類發(fā)動機又稱為燃氣渦輪發(fā)動機。按燃氣發(fā)生器出口燃氣可用能量利用方式的不同，燃氣渦輪發(fā)動機分為渦輪噴氣、渦輪風扇、渦輪螺旋

27、槳、渦輪軸和螺旋槳風扇發(fā)動機。圖 1：航空發(fā)動機分類及用途資料來源：航空發(fā)動機飛機的心臟，推力/功率涵道比是否加力推重比/ 功重比最大速度(馬赫)巡航速度(馬赫)耗油率應用領域特點活塞發(fā)動機2000kw/1.430.60.160.250.190.2軍民低速度、低油耗48854kg/否2.710.00.90.91.051.36軍渦噴發(fā)動機1225017000kg/是4.67.32.02.80.90.81.0軍高速度、高油耗表 1：航空發(fā)動機性能特點及應用4006000kg0.76.2否35.60.90.90.30.7軍民渦扇發(fā)動機750019000kg0.31.0是10.5121.62.350.

28、91.580.50.8軍高速度、中等油耗423443000kg6.212.5否3.56.30.90.80.50.6軍民渦槳發(fā)動機4474kw1520/560.70.70.210.27軍民中等速度、低油耗渦軸發(fā)動機12.8Ma22.35Ma1.782.5Ma1.6Ma2發(fā)動機特征軸流式、加力渦噴英美：加力渦扇其他：加力渦噴加力渦扇加力渦扇自適應變循環(huán)發(fā)動機推重比3.54.74.6771010.51212渦輪前溫度（K）110011501150144016501850192019802000歐美發(fā)展時間區(qū)間19501960 年19601970 年19702000 年2000 年至今預計 2030

29、年典型歐美飛機F-8、F-100、米格-19F-104、F-4、米格-21、米格-23、米格-25、幻影” YF-4K”F-15、F-16、F-18、米格-29、蘇-27、蘇-35、幻影 2000、陣風、臺風、JAS-39F-22、F-35、T-50F-X、FA-XX典型歐美發(fā)動機J-57、RD-9BJ-79、R11-300、R13-300、R29-300、R15B-300、斯貝 MK202F100、F404、RD-33、AL-31F、M53、M88、EJ200、RM12F119、F135、117SGEADVENT 發(fā)動機(2015 年 7 月試車)中國發(fā)展時間區(qū)間19501970 年1970

30、1990 年19902000 年20002020 年/典型中國飛機殲-6殲-7、殲-8殲-10、FC-1 梟龍殲-20/典型中國發(fā)動機渦噴-5、渦噴-6渦噴-7、渦噴-13渦扇-10、渦扇-13渦扇-15（研制中）/資料來源：國外航空發(fā)動機簡明手冊、戰(zhàn)斗機-在競爭中更新?lián)Q代，大涵道比渦扇發(fā)動機，軍民用運輸機、商用大飛機用大涵道比發(fā)動機具有耗油率低、噪聲小的特點，通常廣泛用于大型民用客機、軍民用運輸機， 例如 C-5 銀河運輸機、波音 747 客機。大涵道比渦扇發(fā)動機采用“三高”循環(huán)參數(shù)設計：高涵道比、高總增壓比和高渦輪前溫度。按照發(fā)動機所采用的循環(huán)參數(shù)與設計技術，大涵道比渦扇發(fā)動機的大致可分為

31、四代。當前，第三代大涵道比渦扇發(fā)動機是民用客機、軍民用運輸機 主力，四代發(fā)動機正在進入市場。目前，在國際市場上，大型飛機發(fā)動機的研制主要依賴 GE、PW 和 R&R 三大公司，各公司發(fā)動機系列化發(fā)展，已成壟斷格局，推力范圍覆蓋了 100500KN。而俄羅斯研制的大涵道比渦扇發(fā)動機主要配裝本國生產(chǎn)的大型飛機。第一代第二代第三代第四代涵道比4.25.05.06.06.08.08.012.5總壓比2230283434404052渦輪前溫度（K）1573歐美發(fā)展時間區(qū)間19701980 年19801990 年19902000 年2000 年至今典型歐美飛機波音 747-200/-300、L1011、D

32、C-10、波音 757波音 747、767A330、A340、波音 777 和波音 A321A380、A350XWB、波音 787、波音 747-8典型歐美發(fā)動機RB211、CF6、JT9DCFM56、V2500GE90、Trent800、PW4084GEnx、Trent1000、TrentXWB中國發(fā)展時間區(qū)間發(fā)動機 2014 年首飛發(fā)動機 2014 年首飛/典型中國飛機轟-6K運-20/典型中國發(fā)動機渦扇-18（在研）渦扇-20（在研）/表 3：大涵道比渦扇發(fā)動機的四個發(fā)展階段資料來源：大涵道比渦扇發(fā)動機總體性能與循環(huán)參數(shù)設計，渦槳發(fā)動機：應用于中小型運輸機和通用飛機 HYPERLINK

33、/item/%E6%B6%A1%E6%A1%A8%E5%8F%91%E5%8A%A8%E6%9C%BA 渦槳發(fā)動機的驅動原理與活塞式發(fā)動機基本相同，是以螺旋槳旋轉時所產(chǎn)生的力量來作為飛機前進的推進力，結合了渦噴功率大和螺旋槳推進效率高的優(yōu)點。在第二次世界大戰(zhàn)中，英國首先研制成功渦輪螺旋槳發(fā)動機，美、法、蘇等國也都積極發(fā)展了這項技術。因為它耗油率低、經(jīng)濟性好、起飛推力大，曾得到較為充分的發(fā)展。目前在中小型運輸機和通用飛機上 仍有廣泛用途，但由于速度、功率受限制，在大型遠程運輸機上，已被渦扇發(fā)動機所取代。渦槳發(fā)動機市場主要由 PWC（普惠加拿大公司）、GE、Honeywell 和 R&R 四家公司

34、分享， 而隨著空客公司的 A400M 大型軍用運輸機開始交付，為其提供動力（TP400-D6 大型渦槳發(fā)動機）的歐槳國際（EPI）的市場占有率將在未來將獲得明顯提升。圖 8：渦槳發(fā)動機工作原理圖 9：PWC PT6A 渦槳發(fā)動機資料來源：百度文庫，資料來源：wikimedia，渦軸發(fā)動機：直升機唯一動力渦軸發(fā)動機是直升機最主要的動力，其工作原理與渦槳發(fā)動機類似，燃氣流經(jīng)驅動壓氣機的渦輪后，再流經(jīng)一個驅動減速器的自由渦輪，最后從尾噴管中噴出，減速器的輸出軸與傳動直升機旋翼的主減速器相連，驅動旋翼的旋轉。渦軸發(fā)動機具有功重比高、油耗低等特點。渦軸發(fā)動機經(jīng)過不斷改進改型和更新?lián)Q代，已成功研制到第四代

35、并開始陸續(xù)投入使用。目前， 直升機市場上普遍采用的是第三代渦軸發(fā)動機，僅少數(shù)直升機采用第四代渦軸發(fā)動機。同運輸機用渦扇發(fā)動機一樣，直升機用渦軸發(fā)動機也有明顯的軍民共用的特點。渦軸發(fā)動機市場主要由 GE、R&R、Turbomeca（透博梅卡）、PWC（普惠加拿大）和 Klimov（克里莫夫）五家公司瓜分。圖 10：渦軸發(fā)動機工作原理圖 11：PWC T700 渦軸發(fā)動機資料來源：百度文庫，資料來源：wikimedia，第一代第二代第三代第四代單位功率 kw/（kg/s）180200230230280280300功重比56歐美發(fā)展時間區(qū)間19501960 年1960 年1970 年1970 年19

36、80 年1990 年至今典型歐美飛機海王、法國宇航云雀 II 型CH-53、HKP-4CEC225、UH-60、AH-64、米-17RAH-66、NH-90、EH101、PAH-2/HAP、卡-52典型歐美發(fā)動機T58-GE-10、阿都斯特 IIT64-GE-6、RR 土地神馬基拉、T700-GE-701A、TV3-117T800-LHT-800、RTM322、MTR390、TVD1500中國發(fā)展時間區(qū)間/1970-1980 年1980-2000 年2000 年至今表 4：渦軸發(fā)動機分代典型中國飛機/直-6、直-8直-9、直-10直-20典型中國發(fā)動機/渦軸-5、渦軸-6渦軸-8、渦軸-9渦軸

37、-10（在研）、渦軸-11（在研）、渦軸-16（在研）資料來源：國外航空發(fā)動機簡明手冊、我國民用渦軸發(fā)動機的發(fā)展研究、渦軸發(fā)動機的應用現(xiàn)狀與發(fā)展探討，槳扇發(fā)動機：目前僅有一款成功機型槳扇發(fā)動機既可看作帶先進高速 HYPERLINK /item/%E8%9E%BA%E6%97%8B%E6%A1%A8/77772 螺旋槳的 HYPERLINK /item/%E6%B6%A1%E8%BD%AE%E8%9E%BA%E6%97%8B%E6%A1%A8%E5%8F%91%E5%8A%A8%E6%9C%BA/4301768 渦輪螺旋槳發(fā)動機，又可看作除去外涵道的超高 HYPERLINK /item/%E6%

38、B6%B5%E9%81%93%E6%AF%94/6605364 涵 HYPERLINK /item/%E6%B6%B5%E9%81%93%E6%AF%94/6605364 道比 HYPERLINK /item/%E6%B6%A1%E8%BD%AE%E9%A3%8E%E6%89%87%E5%8F%91%E5%8A%A8%E6%9C%BA/785541 渦輪風扇發(fā)動機，結合了渦輪螺旋槳發(fā)動機耗油率低和渦輪風扇發(fā)動機飛行速度高的優(yōu)點，其有效涵道比為 1520。槳扇發(fā)動機克服了一般螺旋槳在飛行馬赫數(shù)到達 0.65 后效率就急劇下降的缺點，而使推進效率較高的優(yōu)越性保持到飛行馬赫數(shù) 0.8 左右。但由于槳

39、扇發(fā)動機噪聲、振動及減速器性能差，特別是沒有外涵機匣，使用安全性沒有保證等問題未能得到很好的解決，槳扇發(fā)動機尚未被廣泛采用，唯一投入生產(chǎn)的槳扇發(fā)動機是用于 HYPERLINK /item/%E5%AE%89-70 安-70 運輸機的 D-27 發(fā)動機。航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)特點基于核心機衍生發(fā)展航空發(fā)動機的研制流程可分為預先研究、工程研制和使用發(fā)展三大階段。預先研究階段：為發(fā)展新型發(fā)動機提供技術儲備，縮短研制周期，降低研制風險，不斷提高技術水平，同時，為改進現(xiàn)役發(fā)動機性能、可靠性提供實用的技術成果。工程研制階段：根據(jù)主要作戰(zhàn)使用性能指標，研制滿足裝備使用要求的發(fā)動機產(chǎn)品。工程研制階段結束后，將最終給出

40、是否可以大批量裝備使用的結論。使用發(fā)展階段：是發(fā)動機全壽命科研工作的重要組成部分，發(fā)動機裝備使用后應不斷解決使用中暴露的技術質量問題，提高可靠性，并根據(jù)裝備發(fā)展需求和新技術研究成果進行改進改型發(fā)展。圖 12：航空發(fā)動機研制流程資料來源：航空發(fā)動機研制全壽命管理研究及建議，據(jù)跨世紀航空發(fā)動機預研技術的發(fā)展，國外航空發(fā)動機研發(fā)經(jīng)費占航空科研總經(jīng)費的 35%， 其中型號（包括型號研發(fā)、技術基礎、預先發(fā)展和后續(xù)工程發(fā)展）與預研費各占科研費 50%； 而我國預研經(jīng)費占航空發(fā)動機研發(fā)經(jīng)費比重相對偏低，根據(jù)中國航空工業(yè)技術政策，我 國航空發(fā)動機研發(fā)經(jīng)費中預研只占 25%左右。航空發(fā)動機預研階段主要展開核心機

41、的研制，在新型發(fā)動機研制中具有十分重要的意義。核心機從物理概念講，是在燃氣渦輪發(fā)動機中由壓氣機、燃燒室和驅動壓氣機的渦輪組成的核心部分，它不斷輸出具有一定可用能量的燃氣，因此又稱為燃氣發(fā)生器。核心機的研制是發(fā)展各種型號發(fā)動機的基礎，可以增加幾型發(fā)動機的通用零件數(shù)、改善互換性，大大緩減發(fā)動機研制周期長于飛機研制的矛盾，降低成本和提高可靠性。核心機系列化派生發(fā)展國外的實踐經(jīng)驗證明，走核心機及其派生發(fā)動機的發(fā)展道路，同時發(fā)展幾型核心機，通過匹配不同的低壓系統(tǒng)，形成一定范圍的推力覆蓋。GE 公司在同一核心機的基礎上，發(fā)展出轟炸機用的 F101、F16 戰(zhàn)斗機用的 F110 和民用的 CFM56 系列發(fā)

42、動機。前蘇聯(lián)的伊伏琴柯設計局于 20 世紀 60 年代中期，為了研制大推力、三轉子高涵道比渦扇發(fā)動機，先進行了小尺寸的技術驗證發(fā)動機 D-36 的研制工作，在 D-36 的核心機的基礎上發(fā)展了 D-18T 三轉子高涵道比渦扇發(fā)動機，D-136 渦軸發(fā)動機，D-236 槳扇發(fā)動機、D-336 地面用燃氣輪機以及D-436高涵道比渦輪風扇發(fā)動機、D-436T 民用發(fā)動機。 圖 13：典型核心機系列化派生發(fā)展資料來源：F119 核心機研制技術途徑及發(fā)展趨勢，世界航空發(fā)動機預研體系西方發(fā)達國家積極推進和實施各種研究計劃。美國空軍航空推進實驗室于 1959 年向國防部提出燃氣發(fā)生器計劃。1965 年該計

43、劃正式命名為“先進渦輪發(fā)動機燃氣發(fā)生器計劃”（ATEGG），開啟了“核心機衍生發(fā)展”之路，ATEGG 計劃自啟動以來已經(jīng)發(fā)展了 9 代核心機。同時展開的聯(lián)合技術驗證發(fā)動機（JTDE）計劃將 ATEGG 計劃獲得的核心機與其它先進低壓部件組合成技術驗證發(fā)動機，在真實的發(fā)動機環(huán)境中評估核心機和低壓部件技術。20 世紀80 年代到本世紀初，美國相繼提出 IHPTET（綜合高性能渦輪發(fā)動機計劃，19872005，原來的 ATEGG、JTDE 被并入該計劃）、VAATE（先進渦輪發(fā)動機計劃，20032017）等預研項目，分別投入 50 億和 42 億美元。以英國為主的西歐也有與美國 IHPTET 計劃相

44、類似的計劃軍用發(fā)動機先進技術綜合驗證計劃 ACME（Advanced Core Military Engine）和英法合作軍用發(fā)動機技術計劃 AMET（Advanced Military Engine Technology）；俄羅斯雖然經(jīng)濟條件有限，但其技術的發(fā)展仍可與美、英、法等國相匹敵。與發(fā)達國家相比，我國航空發(fā)動機發(fā)展走的是一條“維護使用-測繪仿制-型號研制-開展預研” 的反過程。發(fā)動機預研開始于 20 世紀 80 年代，而那時國外已經(jīng)形成成熟預研體系，但此后進行的系列預研項目使我國高性能航空發(fā)動機走上“技術預研-核心機-試驗驗證”的高速公路。原國防科工委還組織制定了以核心機為基礎的航空

45、發(fā)動機發(fā)展系列，并將航空發(fā)動機核心機技術列為關鍵技術。預研計劃年代分階段核心機代際GEPW核心機驗證機應用機型核心機驗證機應用機型第 1 代X370GE1/PW535 燃氣發(fā)生器JTF16/ATEGG 和 JTDE19591987 年第 2 代GE14 的核心機GE14F101JTF21 的核心機JTF22F100第 3 代GE23 的核心機GE23F404PW685PW690/第 4 代GE29 的核心機GE29F120PW699 的核心機PW699F1191988-1991 年第一階段第 5 代XTC45XTE45/XTC65XTE65/IHPTET1991-1997 年第二階段第 6 代

46、XTC76XTE76/XTC66XTE66F119 改進1997-2005 年第三階段第 7 代XTC77XTE77F136 改進XTC67XTE67F135 改進VAATE2003-2010 年第一階段第 8 代未知未知/XTC68/1未知/2010-2017 年第二階段第 9 代未知未知/未知未知/表 5：美國預研計劃以及 GE、PW 各代核心機和驗證機資料來源：航空發(fā)動機核心機技術及發(fā)動機發(fā)展型譜研究、美國典型航空發(fā)動機發(fā)展計劃及對技術創(chuàng)新的影響，圖 14：IHPIET 計劃的組織結構圖 15：美國 GE VAATE 計劃中的 ADVENT 發(fā)動機驗證機資料來源：美國飛機燃氣渦輪發(fā)動機發(fā)

47、展史，資料來源：空軍之翼網(wǎng)，高溫高壓高轉速，考驗現(xiàn)代工業(yè)技術極限發(fā)動機雖然是飛行器的一個分系統(tǒng)，但其涉及的學科和技術領域之多幾乎與整個飛行器相同， 而且有些要求還更高。航空發(fā)動機是知識密集、多學科集成的高科技復雜熱力機械，需要在 高溫、高速、高負荷的苛刻條件下反復工作，且技術性能、耐久性、可靠性及經(jīng)濟性要求日 益提高。航空發(fā)動機制造涉及氣動、熱力、控制、材料、強度、制造等諸多學科和技術領域， 是最為復雜的工程技術之一?，F(xiàn)代航空發(fā)動機主機內的溫度達到 18001950K，壓強達到 50 個大氣壓，轉速達到50000/min，這些都對發(fā)動機葉片、軸承的材料提出了嚴峻挑戰(zhàn)。航空發(fā)動機部件之間的相互干

48、擾大，上下游部件的流場和溫度場的相互干擾影響了發(fā)動機工作穩(wěn)定性，也增加了發(fā)動機的研制難度。航空發(fā)動機的超高研發(fā)、制造難度，集中考驗了一國工業(yè)技術所能達到的極限。高投入長周期，伴隨巨大經(jīng)營風險發(fā)動機的型號發(fā)展往往需要大量投入，一般新研渦扇發(fā)動機需要 20 億美元左右，而且市場競爭激烈，發(fā)動機研制進度的拖延可能造成嚴重經(jīng)濟損失，如 GE 公司的 F120 在競爭中失利；R&R 公司在 RB211 研制中采用當時尚不很成熟空心風扇葉片而導致公司破產(chǎn)等。圖 16：典型發(fā)動機研制經(jīng)費（億美元）圖 17：典型發(fā)動機研制周期（月）資料來源：航空發(fā)動機研制降低費用、縮短周期技術綜述，安信證券研究中心資料來源：

49、航空發(fā)動機研制降低費用、縮短周期技術綜述，安信證券研究中心壁壘門檻高，經(jīng)濟回報高如美國國家關鍵技術計劃所描述：這是一個技術精深得使新手難以進入的領域，它需要國家充分保護并利用該領域的成果，需要長期數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的積累以及國家大量的投資。航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)因為技術極其高端，處于寡頭壟斷的環(huán)境中，一款成熟產(chǎn)品能夠銷售 3050 年， 面臨的競爭威脅很小，制造商可以安心享受技術和產(chǎn)業(yè)鏈升級帶來的好處，幾乎不必擔心競爭和市場回報問題。據(jù)日本通產(chǎn)省統(tǒng)計，按照產(chǎn)品單位重量創(chuàng)造的價值來計算，如果船舶為1、則汽車為 9、電視機為 50、電子計算機為 300、大型飛機為 800、航空發(fā)動機為 1400。圖 18：單位重

50、量創(chuàng)造的價值對比資料來源：國內外智能制造的發(fā)展及對我國商用航空發(fā)動機發(fā)展的啟示，軍民通用性強大涵道比渦扇發(fā)動機的軍民結合主要表現(xiàn)為軍用運輸機和大型客機發(fā)動機的相互借鑒和選用。早期的大涵道比渦扇發(fā)動機（如 JT9D、CF6 等）均源自美國空軍的戰(zhàn)略運輸機計劃。而隨著民用航空的發(fā)展，大型軍用運輸機都不再專門研制發(fā)動機，而是直接選擇成熟的民用發(fā)動機，在不經(jīng)修改或稍作修改的情況下，便可用于裝備加油機、運輸機、預警機和其他大型軍用飛機。如美國空軍的 C-17 大型運輸機配裝的F117-PW-100 發(fā)動機對應的民用型號就是用于波音 757 的 PW2037 發(fā)動機；美國空軍的 C-5“銀河”運輸機換發(fā)計

51、劃所采用的CF6-80C2 發(fā)動機，亦是波音 767、空客 A300 等民用客機的動力裝臵。圖 19：配裝 CF6-80C2 的波音 767 民用客機圖 20：配裝 CF6-80C2 的 C-5 大型軍用運輸機資料來源：新浪軍事，資料來源：新浪軍事，渦軸、渦槳發(fā)動機的軍、民用界限則更為模糊，選裝渦槳或渦軸發(fā)動機的軍、民用飛機的飛行包線差別并不大，發(fā)動機的安裝條件也沒有實質性區(qū)別。配裝渦槳發(fā)動機的運輸機、初/ 中級教練機等機種都可以軍民兩用，除了專門的武裝直升機外，絕大部分直升機也都是軍民通用的。例如，普惠加拿大公司的 PT6 系列渦槳/渦軸發(fā)動機，累計產(chǎn)量已經(jīng)超過 4.4 萬臺， 其配裝對象既

52、有比奇 1900、肖特 330、EMB-312 等支線飛機，也有貝爾 212、貝爾 412、S-58T、S-76B、H-76N 等軍、民用直升機，已經(jīng)很難嚴格區(qū)分其軍、民屬性了。二、產(chǎn)業(yè)格局：美俄英寡頭壟斷，中國從測仿到自研航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)格局全球寡頭壟斷航空發(fā)動機是戰(zhàn)斗機等軍機的核心組成系統(tǒng)，屬于一個國家的戰(zhàn)略裝備，因此擁有一流技術的發(fā)達國家對其他國家實行嚴格的技術封鎖。同時由于發(fā)達國家的經(jīng)濟實力較強、起步較早， 有能力持續(xù)投入巨額的研發(fā)資金以維護自身的領先地位。據(jù)裝備工業(yè)研究統(tǒng)計，美國、英國和法國的航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)研究經(jīng)費分別占其國內生產(chǎn)總值的 0.05%，0.08%和 0.06%。這也促成了

53、航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)行業(yè)形成了金字塔形的發(fā)展格局：第一梯隊，美國的 GE 和 PW 公司、英國的 R&R 公司、CFM 國際公司（SNECMA 與 GE的合資公司）、國際航空發(fā)動機公司（IAE、R&R 與 PW 的合資公司）以及 EA 公司（GE 與PW 的合資公司）由于其出色的航空發(fā)動機整機研制、總裝集成、銷售及客戶服務能力位于金字塔的頂層；第二梯隊，俄羅斯的土星公司和禮炮公司、法國的 SNECMA、美國的 Honeywell、德國的MTU 以及意大利的 AVIO 公司本身也具有較完整的航空發(fā)動機整機研制能力，并在各自的技術領域具有很強實力，但由于缺乏民品或者中大型航空發(fā)動機，主要為塔尖位臵公司提

54、供大部件及核心機；第三梯隊，具有強大的航空發(fā)動機零部件加工制造能力，包括日本的三菱重工、川崎重工、石川島播磨重工和韓國的三星科技公司等。圖 21：航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)格局資料來源：世界航空發(fā)動機發(fā)展趨勢及經(jīng)驗，軍民協(xié)調發(fā)展世界大型航空發(fā)動機企業(yè)也非常重視軍民航空發(fā)動機的協(xié)調發(fā)展。一個企業(yè)如果單純依靠軍用航空發(fā)動機很難長期生存，必須輔以民機和燃機的高額利潤來維持運轉。世界發(fā)動機產(chǎn)業(yè)格局早期以軍機為主，軍民用航空發(fā)動機的銷售額比約為 4：1。這種情況當前已出現(xiàn)了根本性的轉變，2017 年，GE 軍民用航空發(fā)動機的銷售額比約為 1: 5.2，R&R 為 1: 3.5。圖 22：GE 和 R&R 航空發(fā)動機

55、業(yè)務營收（億美元）圖 23：GE、R&R 和 PW 軍用航空發(fā)動機營收（億美元）300250200150100500軍用航空發(fā)動機民用航空發(fā)動機16.1%83.9%22.1%77.9%通用羅羅普惠羅羅通用 11.114.8 10.914.6 11.8 12.215.816.340.837.134.238.4807060504030201002014201520162017 資料來源：公司公告，資料來源：公司公告，1.3. 主承包商-供應商發(fā)展模式在打造行業(yè)巨頭的同時，航空發(fā)動機行業(yè)逐步形成了主承包商-供應商發(fā)展模式。 以 R&R 公司為例，至少從 2004 年開始，就只生產(chǎn)其最終產(chǎn)品所有零部件

56、中附加值最高的 30%，而將余下的 70%轉包出去，從而在風險可控的前提下，盡可能地降低發(fā)動機全部零件的制造與采購成本。R&R 公司認為具有競爭力的核心零部件必須自行生產(chǎn)；非核心零部件如果有足夠的競爭力也會自行生產(chǎn)；競爭性不強的核心零部件生產(chǎn)必須受控，即在合作伙伴企業(yè)或合資企業(yè)中進行生產(chǎn)；不是核心零部件，競爭性又不高的零部件則完全可以進行外部采購。圖 24：R&R 公司外購與自行生產(chǎn)選擇矩陣資料來源：全球航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析，軍用航空發(fā)動機市場寡頭壟斷，美俄占比超八成軍用航空發(fā)動機：美俄英占九成當今世界能夠獨立研制航空發(fā)動機并形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的也僅僅有中美俄英法等國家，軍用航空發(fā)動機被美俄英

57、主導。我國由于航空發(fā)動機研制起步較晚，目前軍用航空發(fā)動機進展較民用航空發(fā)動機更快，但仍落后于美英法等國家，而俄羅斯航空工業(yè)發(fā)展長期以軍用為主，民用 航空發(fā)展失衡，故在民用航空發(fā)動機方面也相對落后。表 6：全球主要航空發(fā)動機制造商及其代表型號公司名稱國家軍/民用發(fā)動機代表型號配裝機型CF6 系列寬體客機動力，應用于空客 A300/310/330、波音 767/747、MD11、DC10GE 航空（ GE Aviation）適用于支線飛機、中型公務機，應用于CRJ100/200/700、Challenger601/604、CF34 系列民EMBRAER170/175/190/195 等小型民用飛機

58、，也是我國 ARJ21 支線飛機的動力裝臵美GE90 系列主要配裝波音 777 系列客機GEnx 系列供波音 747-8/787、空客 A350 選裝軍F110 系列F-14、F-15、F-16、F-118、B-2F404 系列F/A-18、F-117A、T-50RB211-524 系列波音 747/767-300、Lockheed L-1011 等客機的選裝發(fā)動機RB211-535 系列波音 B757 的選裝發(fā)動機，圖-204 的唯一動力裝臵Trent700 系列空客 A330 的選裝發(fā)動機Trent800 系列波音 B777 的選裝發(fā)動機，與 GE90、PW4000 面臨直接競爭羅羅公司英

59、（ Rolls-Royce)美普惠公司(Pratt&Whitney)Trent500 系列空客 A340-500/600 的唯一動力選擇民Trent900 系列空客 A380 的選裝發(fā)動機，與發(fā)動機聯(lián)盟的 GP7200 系列直接競爭Trent1000 系列波音 B787 的選裝發(fā)動機，與 GEnx 面臨直接競爭TrentXWB 系列空客 A350XWB 系列飛機的唯一動力選擇BR700 系列灣流 G500/550、龐巴迪“環(huán)球快車”、波音 B717AE3007 系列巴航 ERJ135/140/145、塞納 Citation XRB199與 MTU 和 Avio 聯(lián)手研制，用于“狂風”戰(zhàn)斗機軍P

60、egasus可轉噴口渦扇發(fā)動機，用于“鷂”及“海鷂”垂直/短距起降戰(zhàn)斗機EJ200通過歐洲噴氣動力公司參與研制，用于“臺風”戰(zhàn)斗機JT3 系列普惠的首款民用渦噴發(fā)動機，用于波音 707、道格拉斯 DC-8JT8D 系列適用于中、短程飛機，配裝機型包括波音 727/737、DC-9 等JT9D 系列大型寬體客機發(fā)動機，用于波音 747/767、空客A300/310、DC-10PW2000 系列波音 757 與 IL-96 飛機的選裝發(fā)動機民PW4000-94大型客機發(fā)動機，波音 747-400 與 767-200/300、空客A300-600 與A310-400、MD-11PW4000-100用