航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)分析研究

航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)分析研究1.航空發(fā)動(dòng)機(jī)：國(guó)之重器，工業(yè)皇冠上的明珠1.1.什么是航空發(fā)動(dòng)機(jī)？航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為“工業(yè)皇冠上的明珠”。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的一個(gè)核心部件，是為飛機(jī)提供飛行所需推力的熱力機(jī)械。航空發(fā)動(dòng)機(jī)不僅是飛機(jī)的動(dòng)力裝置，也是航空技術(shù)發(fā)展的重要推手。航空領(lǐng)域內(nèi)的重大革命性進(jìn)展大多與航空動(dòng)力技術(shù)的進(jìn)步與突破相關(guān)。能否研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)成為衡量一個(gè)國(guó)家科技水平、軍事實(shí)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。航空發(fā)動(dòng)機(jī)隨航空技術(shù)發(fā)展不斷升級(jí)，滿(mǎn)足不同飛行場(chǎng)景。從19世紀(jì)末、20世紀(jì)初活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用使得飛機(jī)成功上天；到20世紀(jì)40年代噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)的超聲速飛行；再到大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，大大降低了航空運(yùn)輸成本，實(shí)現(xiàn)了過(guò)往難以想象的越洋飛行。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷經(jīng)百余年，在飛行技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，人類(lèi)已發(fā)明出多種類(lèi)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，向著飛行速度更快、飛行耗油更低的方向不斷升級(jí)，滿(mǎn)足多種飛行場(chǎng)景。從目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)來(lái)看，航空發(fā)動(dòng)機(jī)可分為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)?？諝鈬姎馐桨l(fā)動(dòng)機(jī)是目前航空器上主要使用的發(fā)動(dòng)機(jī)，其可進(jìn)一步細(xì)分為渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)等?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)：航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是依靠活塞在氣缸中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使氣體工質(zhì)完成熱力循環(huán)，與一般汽車(chē)用的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)與工作原理上基本相同?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)是出現(xiàn)最早的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，由于其提供動(dòng)力有限等缺點(diǎn)，被噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)逐步替代。但活塞發(fā)動(dòng)機(jī)仍在功率較小的小型發(fā)動(dòng)機(jī)上具備一定的油耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)，可適用于初級(jí)教練機(jī)、超輕型飛機(jī)、小型飛機(jī)等。渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)：渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)把空氣向后排，以此產(chǎn)生向前的推力。渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)兼具重量輕、耗油功率低的優(yōu)點(diǎn)。但由于螺旋槳特性的限制，一般裝配的飛機(jī)飛行速度不超過(guò)800千米/小時(shí)。渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)目前在中小型運(yùn)輸機(jī)和通用飛機(jī)上仍有廣泛應(yīng)用，而在大型客機(jī)和運(yùn)輸機(jī)上，已經(jīng)被高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)替代。渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)：在工作和構(gòu)造上，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)同渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)根相近。它們都是由渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的原理演變而來(lái)，只不過(guò)后者將風(fēng)扇變成了螺旋槳，而前者將風(fēng)扇變成了直升機(jī)的旋翼。渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于直升機(jī)上。與活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)具有重量輕、體積小、功率大、振動(dòng)小、易于啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)50年代中期前，直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主要是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。到20世紀(jì)60年代后，新研制的直升機(jī)幾乎全部采用了渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、加力燃燒室、尾噴管、附件傳動(dòng)裝置與附屬系統(tǒng)等組成。由于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的工作，流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流以很高的速度流出發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生的反作用力即為發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)克服了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的主要缺點(diǎn)，使飛機(jī)從亞聲速進(jìn)入了超聲速飛行新時(shí)代。但是由于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在獲得推力時(shí)，大量仍具有一定熱量、動(dòng)能的高溫燃?xì)飧咚倥懦霭l(fā)動(dòng)機(jī)，導(dǎo)致渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性差、耗油率高。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)：由壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪組成的核心機(jī)和由低壓渦輪及其所帶動(dòng)的風(fēng)扇共同組成的發(fā)動(dòng)機(jī)為渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用高溫燃?xì)獾哪芰框?qū)動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，空氣在風(fēng)扇中增壓后，由風(fēng)扇出口流出時(shí)分為內(nèi)涵氣流和外涵氣流。外涵與內(nèi)涵空氣流量之比稱(chēng)為涵道比。高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)排氣速度、推進(jìn)效率高，適用于大型遠(yuǎn)程客機(jī)和運(yùn)輸機(jī)；低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)適用于戰(zhàn)斗機(jī)。核心機(jī)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件。核心機(jī)是由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪組成的發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件。研制核心機(jī)可以縮短新機(jī)研制周期，發(fā)展在此核心機(jī)基礎(chǔ)上的各類(lèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)。在保持某核心機(jī)基本參數(shù)不變的條件下，可以通過(guò)改變風(fēng)扇、低壓壓氣機(jī)的級(jí)數(shù)和直徑，渦輪的冷卻和材料等改變發(fā)動(dòng)機(jī)的主要循環(huán)參數(shù)，如增壓比、涵道比、渦輪前燃?xì)鉁囟鹊?，則可發(fā)展一系列的發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)以及地面/艦船用發(fā)動(dòng)機(jī)。如通用電氣公司在F101核心機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展了推力較小的F404發(fā)動(dòng)機(jī)，用于F-5G；F-117選用不帶加力燃燒室的F404作為其發(fā)動(dòng)機(jī)。1.2.航空發(fā)動(dòng)機(jī)具有高技術(shù)壁壘、研制周期長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)具有高技術(shù)壁壘的特點(diǎn)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的高技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）對(duì)可靠性要求極為嚴(yán)苛：航空發(fā)動(dòng)機(jī)是推動(dòng)飛機(jī)飛行的動(dòng)力，與地面、水面運(yùn)輸工具動(dòng)力裝置不同，航空發(fā)動(dòng)機(jī)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，輕則致使無(wú)法完成飛行任務(wù)，重則導(dǎo)致機(jī)毀人亡的重大事故。2）發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境惡劣：發(fā)動(dòng)機(jī)主要零部件的工作環(huán)境十分惡劣，常常處于高溫（最高可接近2000℃）、高壓（幾十個(gè)大氣壓）和高速轉(zhuǎn)動(dòng)（最高可達(dá)幾萬(wàn)轉(zhuǎn)/分鐘）的工作狀態(tài)。3）發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和技術(shù)情況復(fù)雜：與其他機(jī)械裝置相比，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，零件數(shù)目達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)。同時(shí)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制是一項(xiàng)涉及空氣動(dòng)力學(xué)、工程熱物理、傳熱傳質(zhì)、機(jī)械、強(qiáng)度、傳動(dòng)、密封、電子、自動(dòng)控制等多學(xué)科的復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)工程。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜程度到了目前理論上仍無(wú)法給出詳盡而準(zhǔn)確的描述，只能依靠試驗(yàn)不斷反復(fù)完善。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展史就是一個(gè)設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、修改、再制造、再試驗(yàn)，不斷摸索和反復(fù)完善的過(guò)程。航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)具有研制周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)全壽命可分為預(yù)先研究、工程研制和使用發(fā)展3大階段。每個(gè)階段又可細(xì)分為若干子階段,并設(shè)置相應(yīng)的審查點(diǎn),以控制進(jìn)入下一研制階段的風(fēng)險(xiǎn)。1）預(yù)先研究：主要任務(wù)是為發(fā)展新型發(fā)動(dòng)機(jī)提供技術(shù)儲(chǔ)備，降低研制風(fēng)險(xiǎn)。具體可分為應(yīng)用基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和先期技術(shù)開(kāi)發(fā)。2）工程研制：主要任務(wù)是根據(jù)主要作戰(zhàn)使用性能指標(biāo)，研制滿(mǎn)足需求的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。具體可分為工程驗(yàn)證機(jī)研制和原型機(jī)研制，研制周期規(guī)劃為18年。3）使用發(fā)展：該階段是發(fā)動(dòng)機(jī)全壽命研制工作的重要階段，發(fā)動(dòng)機(jī)裝備使用后仍需持續(xù)解決使用中暴露的各種技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用可靠性。隨著新型發(fā)動(dòng)機(jī)全壽命各研究和發(fā)展階段的逐步推進(jìn)，大部分發(fā)動(dòng)機(jī)潛在的故障隱患被排除，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟度不斷提高。一般來(lái)說(shuō)，新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制生命周期為30年。航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)具有經(jīng)濟(jì)效益高的特點(diǎn)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)，且航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造需要大量的高端制造設(shè)備和精密加工技術(shù)，因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的附加值極高，遠(yuǎn)超其他產(chǎn)業(yè)。根據(jù)日本通產(chǎn)省2002年的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，按照單位重量?jī)r(jià)值比計(jì)算，以輪船為基準(zhǔn)1，則航空發(fā)動(dòng)機(jī)為1400。此外，航空發(fā)動(dòng)機(jī)是典型的高投入高回報(bào)產(chǎn)業(yè)，一旦有成熟的產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，將有望享受數(shù)十年的持續(xù)穩(wěn)定收益。1.3.航空發(fā)動(dòng)機(jī)的格局1.3.1.全球航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)呈寡頭壟斷格局全球航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)呈現(xiàn)寡頭壟斷格局。航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)是國(guó)家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，掌握其技術(shù)的發(fā)達(dá)國(guó)家也嚴(yán)格限制其核心技術(shù)向國(guó)外出讓或轉(zhuǎn)移。航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)本身的復(fù)雜性和高壁壘性，加上技術(shù)轉(zhuǎn)移的限制，目前世界上能自行設(shè)計(jì)研制飛機(jī)的國(guó)家有幾十家，而能夠獨(dú)立研制高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家只有美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、俄國(guó)、中國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家。其中，制造難度更大的商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其市場(chǎng)主要受美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)的企業(yè)壟斷。目前GE通用電氣航空、PW普拉特·惠特尼、RR羅爾斯·羅伊斯、CFM國(guó)際公司、IAE國(guó)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司、EA發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)盟公司是商用航空市場(chǎng)的最主要參與者。從市場(chǎng)份額來(lái)看，根據(jù)《CommercialEngines》，從供給波音和空客公司的航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，CFM份額排名第一，且份額從2020年的39%提升至2021年的59%。從全球在役商用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)格局來(lái)看，2019年5月在役商用飛行器25354個(gè)，發(fā)動(dòng)機(jī)52849個(gè)，其中CFM在發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)中占據(jù)份額最高為44%，GE次之為23%，羅羅和IAE份額均為12%左右。CFM在商用窄體飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)占據(jù)絕對(duì)領(lǐng)先地位，份額達(dá)71%。在商用寬體飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中，主要是GE與羅羅雙寡頭的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局，其中GE占據(jù)一半多的市場(chǎng)份額。在商用支線飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，GE為絕對(duì)龍頭，市場(chǎng)份額達(dá)到71%。1.3.2.中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制之路從最初的仿制、到改型再到如今可以獨(dú)立設(shè)計(jì)制造高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)。中國(guó)是繼美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、俄國(guó)之后第五個(gè)能夠獨(dú)立研制發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家。中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制之路具體可以分為以下三個(gè)階段：1）仿制：1956年，我國(guó)根據(jù)前蘇聯(lián)BK-1φ發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)資料仿制出了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)——渦噴5發(fā)動(dòng)機(jī)，用于國(guó)產(chǎn)殲-5戰(zhàn)斗機(jī)。此后，我國(guó)還根據(jù)前蘇聯(lián)提供的PⅡ-9B型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)資料研制出渦噴6，根據(jù)前蘇聯(lián)提供的PⅡ-300發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)資料研制出渦噴7等。2）部分自主設(shè)計(jì)：在航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)和研制領(lǐng)域積累了一定的經(jīng)驗(yàn)后，我國(guó)開(kāi)始從仿制向自主設(shè)計(jì)制造開(kāi)始轉(zhuǎn)變，如1985年成功研制的渦噴13發(fā)動(dòng)機(jī)，滿(mǎn)足了殲-8Ⅱ飛機(jī)的研制進(jìn)度。3）完全自主設(shè)計(jì)：從1984年下達(dá)研制任務(wù)到2022年正式設(shè)計(jì)定型，“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)歷經(jīng)18年的時(shí)間。“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)是我國(guó)第一種完全自行設(shè)計(jì)、研制的國(guó)產(chǎn)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其使用的技術(shù)、材料、工藝等完全立足于國(guó)內(nèi)。2005年12月，渦扇-10完成設(shè)計(jì)定型，我國(guó)具備自主設(shè)計(jì)高性能大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的能力。國(guó)內(nèi)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)仍與歐美先進(jìn)國(guó)家存在一定差距，我國(guó)正加緊追趕。從性能和研制時(shí)間來(lái)看，裝配在F-15戰(zhàn)斗機(jī)的F100發(fā)動(dòng)機(jī)于1974年服役，推重比8，是第三代發(fā)動(dòng)機(jī)的代表產(chǎn)物；裝配在F-22戰(zhàn)斗機(jī)的F119發(fā)動(dòng)機(jī)于2002年服役，推重比10，是第四代發(fā)動(dòng)機(jī)的代表。我國(guó)渦扇10發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)比與F100相當(dāng)，于2010年服役，較F100服役時(shí)間晚36年；對(duì)標(biāo)F119性能的渦扇15發(fā)動(dòng)機(jī)于2022年完成首飛，2023年開(kāi)始量產(chǎn)。民用航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)處于研制階段，未來(lái)有望填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。目前我國(guó)在民用航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)方面仍處于空白狀態(tài)，與成熟的歐美航空發(fā)動(dòng)巨頭相比存在較大差距。我國(guó)國(guó)產(chǎn)民用航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)正處于加速研制中，2016年中國(guó)航發(fā)商發(fā)被認(rèn)定為C919國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商，2017年CJ1000A核心機(jī)完成組裝，2018年5月點(diǎn)火啟動(dòng)成功，核心轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)計(jì)要求，2020年開(kāi)始進(jìn)入地面臺(tái)架測(cè)試階段。計(jì)劃裝配于C929大飛機(jī)的CJ2000發(fā)動(dòng)機(jī)目前正處于研制階段。我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)研制從“飛機(jī)從屬”走向“飛發(fā)分離”。我國(guó)過(guò)去的發(fā)動(dòng)機(jī)研制體系為“飛機(jī)從屬”，發(fā)動(dòng)機(jī)的研制從屬于飛機(jī)，即“一廠一所一型號(hào)”。一個(gè)廠要研制一款飛機(jī)，才會(huì)有研究所去研發(fā)配套的發(fā)動(dòng)機(jī)。但往往航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制周期遠(yuǎn)大于飛機(jī)研制周期，以型號(hào)帶預(yù)研，導(dǎo)致對(duì)先期技術(shù)驗(yàn)證重視程度不夠，造成型號(hào)研制困難。同時(shí)，如果飛機(jī)項(xiàng)目下馬，發(fā)動(dòng)機(jī)研制項(xiàng)目也會(huì)隨之停擺。2009年，中國(guó)航發(fā)商發(fā)成立，著手研制中國(guó)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)。2016年，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)正式成立，標(biāo)志著我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)體系正式轉(zhuǎn)變?yōu)椤帮w發(fā)分離”，發(fā)動(dòng)機(jī)的研制獨(dú)立于飛機(jī)制造之外，具備更高的靈活性，對(duì)我國(guó)后續(xù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制具有重要意義。軍民開(kāi)放融合、產(chǎn)業(yè)鏈整合是發(fā)展趨勢(shì)。美國(guó)軍工產(chǎn)業(yè)模式是波音、洛馬、諾格等軍民兩用集團(tuán)作為主制造商，雷神、霍爾韋爾、普惠、通用等集團(tuán)提供分系統(tǒng)配套，原材料和零部件的供應(yīng)則由TI、ADI等數(shù)千家軍民兩用企業(yè)負(fù)責(zé)，形成開(kāi)放協(xié)作、專(zhuān)業(yè)細(xì)分的金字塔型軍民融合生態(tài)圈。我國(guó)過(guò)去軍用民用是兩條線，研制分離，在“兩機(jī)專(zhuān)項(xiàng)”及中國(guó)航發(fā)成立之后，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制也將走向軍民融合。中國(guó)航發(fā)確定了“小核心、大協(xié)作、專(zhuān)業(yè)化、開(kāi)放式”的發(fā)展模式，通過(guò)開(kāi)放融合，打通航空發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)業(yè)鏈，有助于實(shí)現(xiàn)全行業(yè)的降本增效。2.中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)長(zhǎng)坡厚雪2.1.軍用航發(fā)：軍機(jī)數(shù)量及代際結(jié)構(gòu)提升空間廣闊，新型號(hào)豐富產(chǎn)品線國(guó)際安全緊張局勢(shì)下，軍費(fèi)投入持續(xù)增長(zhǎng)。國(guó)防軍費(fèi)投入是軍工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，我國(guó)2023年中央財(cái)政國(guó)防預(yù)算支出為1.55億元，同比增長(zhǎng)7.1%，高于2023年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值5.0%的增長(zhǎng)目標(biāo)。當(dāng)前國(guó)際政治與安全形勢(shì)日趨復(fù)雜，中東地區(qū)地緣局勢(shì)緊張，俄羅斯與烏克蘭爆發(fā)武裝沖突，美國(guó)與中國(guó)摩擦事件頻發(fā)。在國(guó)際動(dòng)蕩局勢(shì)下，中國(guó)為維護(hù)國(guó)家安全加強(qiáng)軍隊(duì)建設(shè)，軍費(fèi)投入水平有望實(shí)現(xiàn)持續(xù)較高增長(zhǎng)。我國(guó)軍機(jī)在數(shù)量及代際結(jié)構(gòu)上仍存在巨大空間亟待填補(bǔ)。根據(jù)Flightglobal發(fā)布的《Worldairforces2023》，截至2022年末，我國(guó)軍用飛機(jī)數(shù)量為3284架，位列全球第三，較美國(guó)的13300架仍存在較大差距。此外，我國(guó)軍機(jī)與美國(guó)相比還存在代際劣勢(shì)。以戰(zhàn)機(jī)為例，我國(guó)以J-7、J-8為代表的二代戰(zhàn)機(jī)占比為46%，以J-10、J-11/16為代表的三代戰(zhàn)機(jī)占比為52%，以J-20為代表的四代戰(zhàn)機(jī)占比僅2%；美國(guó)空軍無(wú)二代戰(zhàn)機(jī)，以F-15、F-16C為代表的三代戰(zhàn)機(jī)占比76%，以F-22、F-35為代表的四代戰(zhàn)機(jī)占比24%。從軍機(jī)數(shù)量和軍機(jī)代際結(jié)構(gòu)來(lái)看，我國(guó)軍機(jī)市場(chǎng)存在較大增量空間，新機(jī)列裝將有利帶動(dòng)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的新增需求。政策力度升級(jí)，推動(dòng)軍用航空市場(chǎng)保持高景氣度?？哲娋邆涓咚贆C(jī)動(dòng)性、快速戰(zhàn)略投送能力、強(qiáng)大精確打擊能力等特性，其在國(guó)家安全戰(zhàn)略中的地位持續(xù)上升，逐漸成為一國(guó)海陸空現(xiàn)代化防御體系的核心。國(guó)內(nèi)航空領(lǐng)域持續(xù)出臺(tái)利好政策文件，2015年中國(guó)國(guó)防白皮書(shū)《中國(guó)的軍事戰(zhàn)略》首次提出空軍按照空天一體、攻防兼?zhèn)涞膽?zhàn)略要求，實(shí)現(xiàn)“國(guó)土防空”向“攻防兼?zhèn)洹鞭D(zhuǎn)變。2018年11月，中國(guó)空軍公布了建設(shè)現(xiàn)代化空軍的“三步走戰(zhàn)略”，一是到2020年基本跨入戰(zhàn)略空軍門(mén)檻，二是2035年初步建成現(xiàn)代化戰(zhàn)略空軍，三是2050年全面建成現(xiàn)代化戰(zhàn)略空軍。預(yù)計(jì)未來(lái)軍費(fèi)將持續(xù)向空軍投入，推動(dòng)我國(guó)軍用航空制造業(yè)景氣度持續(xù)向好。軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)新型號(hào)豐富產(chǎn)品線，帶來(lái)增量需求。我國(guó)目前已經(jīng)形成渦噴、渦扇、渦軸、渦槳等全譜系的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)能力，廣泛裝配于各類(lèi)軍機(jī)。一些新型號(hào)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制與定型將進(jìn)一步豐富產(chǎn)品體系，帶來(lái)增量需求。如運(yùn)-20目前使用俄羅斯的D-30KP-2發(fā)動(dòng)機(jī)，未來(lái)將替換成國(guó)產(chǎn)的渦扇20發(fā)動(dòng)機(jī)。又如殲-20目前使用渦扇-10C發(fā)動(dòng)機(jī)，未來(lái)將裝配性能更高的渦扇15發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)標(biāo)美國(guó)F119渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。目前，渦扇15發(fā)動(dòng)機(jī)已于2022年完成首飛，2023年開(kāi)始量產(chǎn)，后續(xù)大批量裝配于殲-20將帶來(lái)增量需求。2.2.商用航發(fā)：國(guó)產(chǎn)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)打開(kāi)第二增長(zhǎng)曲線中國(guó)航發(fā)商發(fā)總負(fù)責(zé)國(guó)產(chǎn)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制與生產(chǎn)。中國(guó)航發(fā)商發(fā)成立于2009年，被國(guó)家批準(zhǔn)為大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目的責(zé)任主體和總承制單位。中國(guó)航發(fā)商發(fā)共規(guī)劃了三個(gè)產(chǎn)品系列：1）配套160座窄體客機(jī)C919的CJ1000發(fā)動(dòng)機(jī)；2）配套280座寬體客機(jī)C929的CJ2000發(fā)動(dòng)機(jī)；3）配套110-130座支線客機(jī)ARJ21的CJ500發(fā)動(dòng)機(jī)。國(guó)產(chǎn)飛機(jī)研制已取得顯著成效。1）C919是我國(guó)按照國(guó)際民航規(guī)章自行研制、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型噴氣式民用飛機(jī)。2023年5月首架交付的C919圓滿(mǎn)完成首次商業(yè)載客飛行，隨后常態(tài)化執(zhí)飛滬蓉線。2023年9月10日，商飛公司透露C919訂單數(shù)已經(jīng)達(dá)到1061架。2023年9月28日，作為C919大型客機(jī)的全球首發(fā)用戶(hù)，中國(guó)東航再次與中國(guó)商飛在上海簽署購(gòu)機(jī)協(xié)議，在2021年簽訂首批5架的基礎(chǔ)上，再增訂100架C919大型客機(jī)。2）ARJ21是我國(guó)按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)研制的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中短程渦扇支線飛機(jī)，于2008年11月成功首飛，與2016年6月正式投入航線運(yùn)營(yíng)。根據(jù)上海市科委，截至2022年末，ARJ共獲得訂單690架。3）C929目前仍處于研制階段。目前C919使用的是CFM國(guó)際公司的LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)，ARJ21使用的是GE公司的CF34-10A發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著國(guó)內(nèi)民用飛機(jī)制造行業(yè)發(fā)展，出于自主創(chuàng)新的需求迫切，未來(lái)國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)將替換為國(guó)產(chǎn)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)。產(chǎn)商用發(fā)動(dòng)機(jī)正加速研制中。2017年CJ1000A核心機(jī)完成組裝，2018年5月點(diǎn)火啟動(dòng)成功，核心轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)計(jì)要求，2020年開(kāi)始進(jìn)入地面臺(tái)架測(cè)試階段?！伴L(zhǎng)江”系列三個(gè)產(chǎn)品在技術(shù)上一脈相承，以CJ1000發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)為基準(zhǔn)，通過(guò)相似放大和局部?jī)?yōu)化發(fā)展出CJ2000的核心機(jī),再匹配低壓部件并嵌入經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的新技術(shù)后形成CJ2000發(fā)動(dòng)機(jī)，CJ500核心機(jī)則基于CJ1000核心機(jī)縮小改進(jìn)而來(lái)。在此基礎(chǔ)上，能夠大大縮短研制周期。2020年7月，CJ-2000AX驗(yàn)證機(jī)完成整機(jī)裝配。CJ500發(fā)動(dòng)機(jī)正處于研制階段。國(guó)產(chǎn)商用發(fā)動(dòng)機(jī)正加速研制，研制成功后將裝配于國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)上，打開(kāi)國(guó)內(nèi)商用航發(fā)市場(chǎng)第二增長(zhǎng)曲線?！伴L(zhǎng)江”系列發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)表現(xiàn)較好?！伴L(zhǎng)江”系列發(fā)動(dòng)機(jī)是雙轉(zhuǎn)子、直接驅(qū)動(dòng)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),具有低油耗、低排放、低噪聲、高可靠性、低維護(hù)成本等特點(diǎn)。CJ1000發(fā)動(dòng)機(jī)起飛推力約133kN,耗油率與國(guó)際最新一代窄體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)相近。CJ2000發(fā)動(dòng)機(jī)起飛推力約347kN，在CJ1000的技術(shù)特征基礎(chǔ)上，還嵌入了部分新一代核心部件關(guān)鍵設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)。國(guó)產(chǎn)商用發(fā)動(dòng)機(jī)有望受益于巨大的民機(jī)市場(chǎng)。據(jù)國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2023年上半年全球航空行業(yè)旅客周轉(zhuǎn)量同比+47.2%，恢復(fù)至疫情前水平的94.2%。根據(jù)《中國(guó)商飛公司市場(chǎng)預(yù)測(cè)年報(bào)（2022-2041）》，2022-2041年全球/中國(guó)航空行業(yè)旅客周轉(zhuǎn)量CAGR達(dá)到3.90%/5.61%，2041年全球/中國(guó)客機(jī)量將達(dá)到47531/10007架。航空市場(chǎng)需求持續(xù)恢復(fù)并呈現(xiàn)穩(wěn)健增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。中型窄體客機(jī)未來(lái)二十年市場(chǎng)需求量最大。據(jù)中國(guó)商飛預(yù)測(cè)，中型窄體客機(jī)即C919國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)對(duì)應(yīng)機(jī)型的2022-2041年全球預(yù)計(jì)交付量20587架，價(jià)值24161億美元，中國(guó)預(yù)計(jì)交付量4987架，其市場(chǎng)空間在九大細(xì)分賽道中最為廣闊。伴隨C919放量，以及其配套的CJ1000發(fā)動(dòng)機(jī)成功裝配，預(yù)計(jì)將帶來(lái)可觀的市場(chǎng)空間。2.3.航空發(fā)動(dòng)機(jī)售后市場(chǎng)價(jià)值量大，實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練進(jìn)一步增加維修需求航空發(fā)動(dòng)機(jī)售后市場(chǎng)價(jià)值量不容小覷。為延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，保持發(fā)動(dòng)機(jī)性能和保證飛行安全，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件進(jìn)行更換或維修，所有的更換及維修形成了一個(gè)巨大的航空發(fā)動(dòng)機(jī)售后市場(chǎng)。從羅羅公司的民用、軍用航發(fā)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)來(lái)看，售后服務(wù)包括維修、服務(wù)等的收入占比均超過(guò)50%，2022年民用航發(fā)領(lǐng)域的售后服務(wù)營(yíng)收占比更是達(dá)到66%，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的售后市場(chǎng)價(jià)值甚至高于航空發(fā)動(dòng)機(jī)新機(jī)的采購(gòu)價(jià)值。零備件航材、發(fā)動(dòng)機(jī)和零部件修理費(fèi)用占主要大頭。從航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修市場(chǎng)細(xì)分結(jié)構(gòu)來(lái)看，一半費(fèi)用（51%）用于購(gòu)置新的零備件航材，發(fā)動(dòng)機(jī)大修（不含航材）和零部件修理占22%（其中零件修理費(fèi)用占9%以上），航線維修占10%，租賃備發(fā)費(fèi)占5%，外場(chǎng)更換周轉(zhuǎn)件占9%，發(fā)動(dòng)機(jī)管理占3%。在修理的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件中，熱端部件的維修費(fèi)用占比更高，達(dá)到70%以上。實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練成為新常態(tài)，損耗加快使得維修需求增長(zhǎng)。當(dāng)前國(guó)際形勢(shì)復(fù)雜，我國(guó)面臨中美摩擦等國(guó)際爭(zhēng)端，提升我國(guó)軍事實(shí)戰(zhàn)能力是迫切需求。2018年起，中國(guó)高層開(kāi)始強(qiáng)調(diào)全軍應(yīng)加強(qiáng)實(shí)戰(zhàn)化的軍事訓(xùn)練，2018年中央軍委首次舉行全軍開(kāi)訓(xùn)動(dòng)員大會(huì)，到2022年已連續(xù)5年向全軍發(fā)布開(kāi)訓(xùn)動(dòng)員令。3.航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈拆分及梳理3.1.航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈總體情況我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)目前已形成覆蓋研發(fā)設(shè)計(jì)、加工制造、運(yùn)營(yíng)維修三大環(huán)節(jié)的科研生產(chǎn)體系。1）研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)分為基礎(chǔ)預(yù)研、子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、整機(jī)集成設(shè)計(jì)等子環(huán)節(jié)，主要參與主體為中國(guó)航發(fā)系統(tǒng)內(nèi)單位、航空類(lèi)高校及相關(guān)科研院所。2）加工制造環(huán)節(jié)涉及原材料、零部件、整機(jī)集成等子環(huán)節(jié)，主要參與主體為中國(guó)航發(fā)系統(tǒng)內(nèi)單位、系統(tǒng)外企業(yè)、科研院所。3）運(yùn)營(yíng)主體主要是軍隊(duì)，維修主體包括中國(guó)航發(fā)下屬維修企業(yè)和專(zhuān)業(yè)化維修企業(yè)。在推進(jìn)軍民功能結(jié)合的背景下，“小核心、大協(xié)作，專(zhuān)業(yè)化、開(kāi)放型”思路的科研體系建設(shè)逐步深入，吸引了眾多民營(yíng)企業(yè)參與航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈。民營(yíng)企業(yè)在細(xì)分領(lǐng)域精耕細(xì)作，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品專(zhuān)精化與差異化，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了活力。航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游可分為原材料、零部件、分系統(tǒng)、整機(jī)總裝、后端維修五大環(huán)節(jié)。我國(guó)目前已基本建立了完整的航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制和生產(chǎn)體系，具備了渦槳、渦軸、渦噴、渦扇等多類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的系列研制生產(chǎn)能力。3.1.1.原材料航空發(fā)動(dòng)機(jī)原材料是航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的基石。航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的工作環(huán)境十分惡劣，常常處于高溫、高壓和高速轉(zhuǎn)動(dòng)的工作狀態(tài)，因此對(duì)原材料和制作技術(shù)的要求非?？量?。材料與工藝技術(shù)的更新升級(jí)推動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的迭代升級(jí)：第一、二代航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要原材料均為金屬材料，第三代發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始使用復(fù)合材料，第四代發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用復(fù)合材料。航空材料性能水平?jīng)Q定了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能水平，即“一代材料、一代裝備”。鈦合金：鈦元素具備密度小、比強(qiáng)度高、耐高溫低溫、耐腐蝕等特性，是飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料之一。鈦合金材料在發(fā)動(dòng)機(jī)上主要應(yīng)用于風(fēng)扇、壓氣機(jī)、葉片、鼓筒、機(jī)匣、軸等。生產(chǎn)鈦合金原材料的上市公司主要有寶鈦股份、西部超導(dǎo)和西部材料。高溫合金：高溫合金是航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件的關(guān)鍵材料。高溫合金一般以鎳、鈷、鐵為基，在約600°C以上高溫環(huán)境下抗氧化或腐蝕，并在一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的合金。高溫合金自誕生以來(lái)從傳統(tǒng)的鑄造高溫合金和變形高溫合金，發(fā)展出粉末高溫合金、氧化物彌散強(qiáng)化合金、金屬間化合物等新型高溫合金。高溫合金母合金是制造航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件的關(guān)鍵材料，發(fā)動(dòng)機(jī)性能水平很大程度上取決于高溫合金材料的性能水平。在先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金用量占發(fā)動(dòng)機(jī)總重量40%-60%，主要用于四大熱端部件：燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片和渦輪盤(pán)，此外，還用于機(jī)匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)高溫合金原材料的上市公司主要有撫順特鋼、鋼研高納、圖南股份、航材股份等。復(fù)合材料：從航空發(fā)動(dòng)機(jī)所用材料的發(fā)展來(lái)看，金屬基復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料的使用占比持續(xù)提升。復(fù)合材料密度低、強(qiáng)度高的特性，很好地滿(mǎn)足了發(fā)動(dòng)機(jī)向高推重比提升的需求，在航空領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。新一代商用發(fā)動(dòng)機(jī)GE90上應(yīng)用碳纖維加強(qiáng)高韌性環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料代替鈦合金制成了風(fēng)扇葉片；新一代LEAP-X、GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片和風(fēng)扇機(jī)匣也使用了復(fù)合材料。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)用復(fù)合材料的上市公司主要有火炬電子、中航高科等。3.1.2.零部件——航空鍛造航空發(fā)動(dòng)機(jī)鍛造產(chǎn)業(yè)處于產(chǎn)業(yè)鏈中游，是航空制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鍛造企業(yè)使用鍛壓設(shè)備通過(guò)制作工藝將高溫合金、鈦合金、鋁合金等金屬材料加工成為力學(xué)性能優(yōu)良的金屬鍛件。環(huán)形件、盤(pán)件、軸等幾類(lèi)鍛件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零部件，航空鍛件的質(zhì)量決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能水平。國(guó)內(nèi)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)鍛造業(yè)務(wù)的上市公司主要有中航重機(jī)、派克新材、航宇科技、三角防務(wù)、鋼研高納等。3.1.3.零部件——航空鑄造航空發(fā)動(dòng)機(jī)鑄造用于制作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、成型難度高的航空零部件。航空發(fā)動(dòng)機(jī)鑄造的原理是將熔融的液態(tài)金屬澆入到與產(chǎn)品零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中，經(jīng)冷卻凝固后，獲得具有一定形狀、尺寸和性能的零件或毛坯的工藝方法。航空鑄造技術(shù)可用于制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成型難度高零部件的，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、葉輪、噴嘴等零部件。隨著工藝技術(shù)進(jìn)