解析國內(nèi)外微小型航空發(fā)動機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

--剖析國內(nèi)外渺小型航空發(fā)動機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢導讀渺小型航空發(fā)動機是航空發(fā)動機的一個分支，它與用于大型飛機的“航空發(fā)動機”有顯然差別。渺小型航空發(fā)動機（MicroAero-Engine）是一種比較復雜和精巧的熱力機械，主要為無人機、巡航導彈等供給遨游所需動力，也能夠為地面裝置供給電力。渺小型航空發(fā)動機的技術(shù)難度沒有民用飛機航空發(fā)動機那么高，很多國家都能夠自行設計并制造渺小型航空發(fā)動機，實力比較突出的國家有法國、德國、美國、英國、捷克等。渺小型航空發(fā)動機主要包括小型渦噴發(fā)動機、渦扇發(fā)動機、活塞發(fā)動機、轉(zhuǎn)子發(fā)動機等，其渦輪發(fā)動機的推力在500公斤以下級別，活塞發(fā)動機功率在100KW以下。太陽谷初版的《國內(nèi)外渺小型航空發(fā)動機發(fā)展情況及市場需求調(diào)研報告》針對國內(nèi)外渺小型航空發(fā)動機的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢，國內(nèi)外渺小型航空發(fā)動機市場發(fā)展現(xiàn)狀、競爭格局，市場規(guī)模、將來發(fā)展趨勢等作了深入研究，關(guān)于渺小型航空發(fā)動機研制單位具有重要參照價值。國內(nèi)外渺小型航空發(fā)動機發(fā)展現(xiàn)狀剖析外國渺小型航空發(fā)動機的主要研制單位包括：賽峰公司Microturbo公司、荷蘭AMTNetherlandsB.V.公司、捷克PBSVelkáBíte?公司、奧地利ROTAX公司、德國JetCat公司、塞爾維亞EDePro公----司、美國WilliamsInternational公司等。有關(guān)公司在該領(lǐng)域的研發(fā)歷史較長，產(chǎn)品很多，技術(shù)實力雄厚，特別是Microturbo公司、ROTAX公司、AMTNetherlandsB.V.公司、WilliamsInternational公司等擁有很多明星級的產(chǎn)品，在該領(lǐng)域享有國際名譽，產(chǎn)品競爭力特別強。美國在渺小型航空發(fā)動機領(lǐng)域擁有很強的技術(shù)實力，普·惠公司、WilliamsInternational公司、洛克菲勒·馬丁公司、諾斯羅普·格魯門公司等在該領(lǐng)域都擁有很強的研發(fā)實力。俄羅斯在渺小型航空發(fā)動機領(lǐng)域也獲取了很多成就，俄羅斯的TBД-10渦輪螺槳發(fā)動機，是20世紀70年月的產(chǎn)品，俄羅斯把它作為基準發(fā)動機，經(jīng)過改良改型，發(fā)展了6種不同樣功率、不同樣用途的發(fā)動機，這些系列產(chǎn)品是TB，L1-10E，TBД-20.PZL-IOW，BCY-10和用于運輸機上的燃氣渦輪發(fā)動機、以及用于輕型飛機的渦輪噴氣發(fā)動機。俄羅斯在巡航導彈領(lǐng)域擁有特別強的研發(fā)實力和技術(shù)開發(fā)能力，所研制的巡航導彈在世界擁有極強的影響力，其動力裝置的研發(fā)實力也在國際上出類拔萃。法國的賽峰公司Microturbo公司是渺小型航空發(fā)動機領(lǐng)域的領(lǐng)軍公司之一，Microturbo公司是世界上規(guī)模最大的渺小型航空發(fā)動機公司之一，其擁有眾多型號的渺小型航空發(fā)動機可供各樣單位選擇。2014年，中法兩國航空制造業(yè)巨頭宣布將建立一個嶄新的合資公司，以打造成面向全球市場的民用----渦槳發(fā)動機零件世界級供給商。德國在渺小型航空發(fā)動機領(lǐng)域也擁有很強的實力，該國的JetCat公司研發(fā)了眾多代表性的渺小型航空發(fā)動機，在該領(lǐng)域擁有必然的行業(yè)地位。其他，加拿大龐巴迪公司手下的奧地利ROTAX公司在渺小型航空發(fā)動機領(lǐng)域擁有特別強的技術(shù)研發(fā)實力以及市場占有率，該公司研制的ROTAX系列微小型航空發(fā)動機被美國和中國等國的先進無人機采用。國內(nèi)擁有眾多渺小型航空發(fā)動機研制單位，這些單位包括中科院系統(tǒng)、中航工業(yè)系統(tǒng)、航天公司、大學院校等等。在國內(nèi)渺小型航空發(fā)動機研制單位中，比較突出的研究單位有：中國科學院工程熱物理研究所、中航工業(yè)航空動力機械研究所（608所）、中國航天科工公司第三研究院第三十一所、中國燃氣渦輪研究院等。國內(nèi)外主要技術(shù)差距剖析1我國無人機發(fā)展仍舊受制于動力從整體上來講，我國航空發(fā)動機工業(yè)還比較單薄，詳細表現(xiàn)在產(chǎn)品性能指標偏低，并且產(chǎn)品系列不夠完滿，還有很多空白，因此無法為型號的發(fā)展供給比較充分的動力支持和儲備，這樣就造成很多型號依靠外國發(fā)動機，或許性能碰到限制，因此關(guān)于我國來說，不行是是無人機，整個航空工業(yè)可否進一步發(fā)展，在很大程度上取決于我們的航空發(fā)動機可否跟上前進的步伐。值得一提的是，我國航空發(fā)動機工業(yè)也在不斷進步，目前，我國達成了用于無人機的渦輪增壓型活塞----發(fā)動機的研制，提升了國產(chǎn)無人機的高原性能，初步解決了國產(chǎn)無人機的動力問題，國產(chǎn)400KW/620馬力渦槳發(fā)動機的研制也獲取進展，能夠為我國輕型運輸機和大型無人機供給動力支持。在2014年無人機展會上，我國公然展出了CH-4大型無人機，它是繼翼龍、AH-3此后我國又一種偵探/打擊型無人機。可是翼龍的發(fā)動機來自奧地利的ROTAX914活塞發(fā)動機，它水平對置4缸廢氣增壓發(fā)動機，1.2L排量，110馬力輸出，重量64公斤，需要指出的是美國MQ-1捕食者無人機裝備的也是這型發(fā)動機，這也是翼龍能夠在戰(zhàn)術(shù)技術(shù)能夠與MQ-1相抗衡的重點，目前國內(nèi)能夠供給的航空活塞發(fā)動機與ROTAX914仍是有必然的差距，從珠海航展來看，我國的HS-133活塞發(fā)動機，它的功率只有82馬力，重量卻有80公斤，因此裝備翼龍無人機就會顯然的降低它的性能。從這里能夠看出，由于發(fā)動機的差距，我國無人機的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標一下子被外國無人機拉開，這種差距其實不是來自飛機自己，而飛機發(fā)動機性能的差距致使的，這也從一個側(cè)面反應了發(fā)動機關(guān)于航空工業(yè)的重要性。現(xiàn)有發(fā)動機譜系無法知足需求我國作為一個幅員遼闊的大國，身處復雜的國際環(huán)境，現(xiàn)代化國防對無人機發(fā)展的需求同樣十分強烈，特別是隨著人們對將來戰(zhàn)爭見解、作戰(zhàn)形式和任務要求的改變，無人機的研發(fā)獲取了必然的關(guān)注。由于----我國地區(qū)寬廣，陸?？崭采w面積大，無人機是朝著高中低空、遠中近程、低速和高速無人機搭配使用方向發(fā)展。將來的空戰(zhàn)將是無人機之間的空戰(zhàn)，為了知足戰(zhàn)爭的需要，我國需要有從短程到遠程，從低空到高空，從輕型到重型，從偵探到作戰(zhàn)，涵蓋各個范圍、各樣用途全系列的無人機。我國現(xiàn)有的無人機種類遠遠不能夠知足將來戰(zhàn)爭的需要，為了知足國防發(fā)展需求，更好的發(fā)揮無人機作為有效軍事武器的潛力，有必要發(fā)展以下種類的無人機：特種作戰(zhàn)偵探使用的微型無人機；近程戰(zhàn)術(shù)偵探或許作戰(zhàn)需要的無人機；采用渦軸發(fā)動機的旋翼無人機；中高空中遠程無人機；超高空超高速無人機。新式發(fā)動機技術(shù)研究落伍我國在轉(zhuǎn)子發(fā)動機等新式渺小型航空發(fā)動機研究方面比較落伍，與美國、德國、日本等差距較大，為了更好地發(fā)揮無人機作為有效軍事武器的作用，發(fā)揮平臺的潛力，應高度重視無人靈便力的研發(fā)。美國在《無人機系統(tǒng)路線圖（2005-2030）》指出：“推進技術(shù)和辦理器技術(shù)是無人機的兩大體點技術(shù)”，因此可知動力技術(shù)的發(fā)展對無人機系統(tǒng)的發(fā)展起著特別重點的作用。我國無人靈便力發(fā)展應當以我國各軍兵種無人遨游器發(fā)展需求為依照，針對將來重點發(fā)展的無人作戰(zhàn)飛機、高空長航時無人機、高明聲速空天無人機等高端無人機平臺，兼顧其他無人機需求，以核心計及渦輪沖壓組合發(fā)動機為主線，遵----循“加強預研、自主創(chuàng)新，兼顧規(guī)劃、系列發(fā)展，填補空白、占有高端”的發(fā)展原則，打破無人系統(tǒng)動力裝置重點技術(shù)，經(jīng)過新研和現(xiàn)有動力系列發(fā)展等方式，研制出知足國內(nèi)軍民用無人機系統(tǒng)發(fā)展需要的各樣動力裝置。國內(nèi)外渺小型航空發(fā)動機發(fā)展趨勢剖析1高性能大涵道比渦扇發(fā)動機是重中之重要涵道比渦扇發(fā)動機是指涵道比4以上的渦扇發(fā)動機。由于大涵道比渦扇發(fā)動機的耗油率低、噪聲小，被寬泛用于大型民用和軍用運輸機以及其他大型亞聲速飛機如加油機、預警機、反潛機等。2013年11月12日，在第九屆中國國際航空展的航空發(fā)動機展區(qū)，中航工業(yè)展出了國產(chǎn)大涵道比渦扇發(fā)動機的金屬同比率模型。從民用和軍用飛機的發(fā)展現(xiàn)狀來看，急需要高性能的大涵道比渦扇發(fā)動機，毫無疑問，這是近期我國的需求重點也是難點之一。目前，外國高端無人靈便力的發(fā)展趨勢是以渦扇發(fā)動機為主。渦扇發(fā)動機耗油率相對較低，擁有壽命長、成本低、易于實現(xiàn)系列化等優(yōu)點，特別適合于將來無人機平臺對動力的需求。從外國無人機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢看，目前在研和擬研的高端無人機動力也基本以渦扇發(fā)動機為主。比方，歐洲的“神經(jīng)元”考證機采用“阿杜爾”渦扇發(fā)動機。美國“聯(lián)合空戰(zhàn)系統(tǒng)計劃”（J-UCAS）中發(fā)展的X-45A／B和X-47無人戰(zhàn)斗機的考證樣機選擇了現(xiàn)有渦扇發(fā)動機。因此，渦扇發(fā)動機將是此后發(fā)展的一個重點方向。----將來發(fā)展重點是沖壓發(fā)動機沖壓發(fā)動機主要用于超音速巡航導彈，沖壓發(fā)動機是一種新式的、用于高速遨游的尖端航空科學技術(shù)。它正在日異月新地快速發(fā)展。在這個領(lǐng)域內(nèi)，有著寬泛的復雜問題需要研究解決。隨著遨游速度的提升，就要求設計制造出更有效的零件——擴壓器，焚燒室，尾噴管。有的國家正在計劃把沖壓發(fā)動機的遨游速度提升到5－7倍音速，甚至更高(約5300－7400公里/小時)。這就需要解決一系列新的問題。比方，第一要求解決熱障問題，在M=5遨游時，發(fā)動機壁面與空氣摩擦后溫度能夠達到1000℃左右。焚燒室加熱此后的溫度將達到2500－2800℃左右，這就需要耐溫能力更高的資料。其次，為了使焚燒室中能加溫到更高的溫度，目前所采用的燃料(煤油)是不能夠的，這就需要高能量的燃料。今天已進入原子能時代。因此在沖壓發(fā)動機上使用原子能吸引著很多科學家，使他們進行不懈的研究。不久的將來這種理想就會變?yōu)楝F(xiàn)實。在地球大氣的上層，由于太陽和宇宙線的作用，部分空氣分解成為離子，當這些離子再合成分子時，就會放出大量的能量，因此就有可能在發(fā)動機內(nèi)噴入少量的催化劑，使離子再聯(lián)合成分子，放出能量而推進飛機，這樣就根本不用攜帶燃料。這種離子沖壓發(fā)動機的航程，能夠認為是無量的。3渦輪/沖壓及火箭/沖壓組合發(fā)動機是重要方向之一渦輪/沖----壓及火箭/沖壓組合發(fā)動機主要用于高明音速巡航導彈和攻擊機，渦輪/沖壓及火箭/沖壓組合發(fā)動機是一個重要方向。兩款組合發(fā)動機的構(gòu)造相像，一個重要的差別在于它自備燃燒用的氧。這種發(fā)動機有一多級渦輪驅(qū)動的低壓壓氣機，而驅(qū)動渦輪的功率是在火箭型焚燒室中焚燒燃料和液氧產(chǎn)生的。由于燃氣溫度可高達3500度，在燃氣進入渦輪前，需要用額外的燃油噴入焚燒室以供冷卻。爾后這種富油混淆氣(燃氣)用壓氣機流來的空氣稀釋，節(jié)余的燃油在常例加力系統(tǒng)中焚燒。誠然這種發(fā)動機比渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機小且輕，可是，其油耗更高。這種趨勢使它比較適合截擊機或許航天器的發(fā)射載機。這些飛機要求擁有高空高速性能，平常需要有很高的加快性能而不用長的續(xù)航時間。超燃沖壓發(fā)動機發(fā)展遠景廣闊超燃沖壓發(fā)動機主要用于高超聲速巡航導彈上，遨游速度能夠達到8馬赫以上。從20世紀50年月人們就開始研究超燃沖壓發(fā)動機，最初的應用目標是單級入軌的遨游器、遠程高速飛機和遠程高明聲速導彈。從90年月開始，重點轉(zhuǎn)向巡航導彈用超燃沖壓發(fā)動機的發(fā)展。目前，美國、法國、俄羅斯、加拿大、德國、印度、意大利等國都在發(fā)展M數(shù)4~8、射程1000km以上的巡航導彈用超燃沖壓發(fā)動機。采用碳氫燃料、M數(shù)3~8的雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動機已結(jié)束地面試驗考證，進行了遨游試驗。到2025年，以超燃沖壓發(fā)動機為動力的高明聲速空天飛機將有----可能投入使用。脈沖爆震發(fā)動機擁有很大潛力脈沖爆震發(fā)動機是利用脈沖爆震波產(chǎn)生推力的新見解發(fā)動機，它是目前航空推進領(lǐng)域的發(fā)展熱點之一，能夠使發(fā)動機的效率提升24%，生產(chǎn)成本降低25%，并使燃油耗資降低25%，單位推力提升45%，它是將來無人機和巡航導彈極具潛力的動力裝置。國內(nèi)渺小型航空發(fā)動機市場發(fā)展遠景展望剖析2014年下半年，國內(nèi)可能將召開低空空域改革會談會，此次會議可能為低空空域改革定調(diào)，低空空域改革一旦成行，關(guān)于我國的通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會是極大的利好，并將刺激整個通用航空產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，目前，國內(nèi)各方面都在推進改革，深入改革已經(jīng)成為了領(lǐng)導層的一個共鳴，低空空域改革必然在這樣的大環(huán)境下加快推進。這樣，國內(nèi)渺小型航空發(fā)動機將會在無人機需求提升的情況下獲取較快的發(fā)展。巡航導彈作為一種重要的武器裝備，其市場需求比較牢固，國內(nèi)目前有必然量的巡航導彈出口，可是，整體來看，目前出口量不算太大，此后，國內(nèi)裝備需求和外國入口需求將保持牢固增添，可是，增添空間最大的可能是無人機用發(fā)動機，特別是小型渦噴和小型渦扇發(fā)動機將在軍用、民用無人機的提振下獲取顯然的增添空間?？墒?，國內(nèi)無人機用發(fā)動機也可能遭到一些問題，其一是無人機整體市場發(fā)展受阻，其二是國內(nèi)廠商無法知足國內(nèi)市場----需求，有關(guān)市場將會連續(xù)被外國公司所占有。圖表：2014-2020年中國渺小型航空發(fā)動機市場規(guī)模展望（單位：億元）依照調(diào)研和剖析，2014年，國內(nèi)渺小型航空發(fā)動機的市場規(guī)模可能達到46.3億元，此后在低空空域改革等政策刺激下，無人機用渺小型航空發(fā)動機需求將獲取顯然提升，到2020年，整體市場規(guī)模將達到167.5億元。國內(nèi)渺小型航空發(fā)動機公司目前主要產(chǎn)品線集中在低端渺小型航空發(fā)動機領(lǐng)域，缺乏針對高端無人機的發(fā)動機產(chǎn)品，有些廠商比方三院31所已經(jīng)獲取了一些進步，總參60所在渺小型航空發(fā)動機領(lǐng)域也獲取了很多進步，此后，隨著國內(nèi)市場發(fā)展，國內(nèi)廠商在市場刺激下將進一步投入更多精力研發(fā)有競爭力的產(chǎn)品，與外國廠商競爭，行業(yè)主要競爭廠商和市場份額將倒向國內(nèi)廠商。將來，在2014-2020年，行業(yè)主要競爭廠商及市場份額展望以下：整體來說，賽峰公司Micro