军工行业研究之航空发动机(附股)
2012-03-12 15:59阅读：
航空发动机是国家动力，拥有广阔的发展前景。航空发动机是飞机的心脏，是飞机性能的重要决定因素。航空发动机集中了机械制造行业几乎所有的高精尖技术，被称为装备制造业“皇冠上的明珠”，因此航空发动机也是一个国家工业实力的重要标志。目前世界上能制造飞机的国家很多，但是能独立研制航空发动机的只有美、俄、英、法、中等少数几个国家，而全球民用航空发动机市场几乎被欧美企业垄断。航空发动机产业空间广阔，根据罗罗公司的预测，未来20年全球民用航空发动机市场规模将达到1.4万亿美元，军用航空发动机市场规模达到4300亿美元。
一、航空发动机
航空发动机为航空器提供飞行所需动力，使飞机能够摆脱重力获得升力。现代航空发动机可以分为三类：活塞式发动机、无压气机的空气喷气发动机和燃气涡轮发动机。50年代之前，所有飞机都用活塞式发动机作为动力装置，之后活塞发动机逐步被功率大、高速性能好的燃气涡轮发动机所取代，目前活塞式发动机只在轻型低速飞机上应用。无压气机的空气喷气发动机的应用范围较窄，一般应用于无人机、导弹、靶机或航空模型上。现在，燃气涡轮发动机是世界上主流的航空发动机。
航空发动机分类
分类
工作原理
适用平台
活塞式发动机
燃气推动活塞
轻型、通用型小飞机
无压气机的空气
脉动空气喷气发动机 间歇燃烧涵道
靶机、航模
喷气发动机
冲压空气喷气发动机 气动热力涵道
导弹、靶机
燃气涡轮发动机
涡轮风扇发动机
燃气驱动涡轮
中大型军民用固定翼飞机
涡喷发动机
老式军用飞机、无人机
涡轮螺桨发动机
民用飞机，军用运输机
涡轮轴发动机
直升机
航空发动机要在高温、高压和高负荷的环境中长期反复地工作，而且还要求重量轻、体积小、推力大、使用安全可靠及经济性好，为了实现这些功能，航空发动机的研制工作对结构力学、材料学、气体动力学、工程热力学、转子动力学、流体力学、电子学、控制理论等学科都提出了极高的要求，可以说航空发动机集中了机械制造行业几乎所有的高精尖技术，被称为装备制造业“皇冠上的明珠”。
二、航空发动机拥有广阔的市场
1、欧美巨头垄断全球航空发动机产业
振兴航空，动力先行。航空发动机是衡量一个国家工业研究、制造水平的关键领域，是大国实力的重要标志，具有极高的经济价值、军事价值和政治价值，可以说一个国家没有独立自主研制发展的航空发动机事业，就没有独立自主发展的航空工业。但是发动机研制技术难度大、耗资多、周期长，目前世界上能制造飞机的国家很多，但是能独立研制航空发动机的只有美、俄、英、法、中等少数几个国家，民用航空发动机市场基本被美欧垄断。
由于产值大、价值链长，研发投入高，航空发动机产业链分工明确，自上而下分为三个层次：整机制造商、一级供应商和二级供应商。
航空发动机主机制造商主导航空发动机整个产业链，具备主机研发和制造能力，直接向飞机制造商供货。这一市场高度集中，通用(GE)、普惠(PW)和罗罗(RR)三家公司几乎垄断了全球大型民用飞机发动机整机市场，这三家公司还与其他发动机公司联合或相互之间联合，进一步巩固其在民用航空发动机市场的寡头垄断地位。GE
与法国的SNECMA 公司各占50%股权合资成立了CFM 国际公司，其产品按数量计算占全球民用航空发动机市场50%的市场份额；PW
公司、RR公司(现将股份转给PW)、日本航空发动机公司(JAEC)和德国航空发动机公司(MTU)合资成立了IAE
国际航空发动机公司，主打产品为V2500 系列航空发动机，主要与CFM56 发动机争夺市场；GE 和PW
两家公司各投资50%成立了发动机联盟公司，开发、制造新一代超大型宽体长航线客机系列的发动机，作为A380 的选装发动机。这6
家航空发动机整机企业控制着航空发动机的核心技术研发、总装集成、销售及客户服务等环节，形成了对航空动力技术和全球市场的垄断。
一级供应商主要供应单元体和核心部件，数量较少，集中在欧洲和日本等工业发达国家。一级供应商具有较强研发能力，拥有知识产权，与航空发动机整机制造企业结成风险与收益共享合作伙伴关系(RSP)，共担发动机研发、制造、销售过程中的风险和收益。规模较大的一级供应商包括：MTU、ITP、Avio、Volvo
Aero、MHI、KHI、IHI等。
二级供应商主要为航空发动机整机厂商或一级供应商供应零部件，数量较多，分布在韩国、中国、墨西哥等新兴市场国家。二级供应商一般具有优良的制造工艺，能制造铸件、锻件和特殊紧固件等。要成为二级供应商需要经过严格的认证，现在有部分二级供应商可与航空发动机整机厂商结成RSP
伙伴关系。我国外贸转包主要集中于该领域。
2、全球航空发动机市场空间巨大
民用航空发动机方面，根据罗罗公司预测，2010-2029 年全球对民用飞机仍保持旺盛需求，20年将交付飞机63000 架，价值接近4
万亿美元。飞机的旺盛需求将带动航空发动机的增长，罗罗公司预测，2010-2029 年全球将需要137000 台发动机装备于63000
架民用飞机上，发动机总价值将超过8000亿美元。除了装备于飞机上的市场，罗罗公司还预测，未来20年发动机的售后服务市场规模将达到6000亿美元。
军用航空发动机方面，罗罗公司预测2010-2029 年军用发动机的需求规模将达到1600
亿美元，需求量最大的市场依次是美国、欧洲和远东地区，在亚洲地区，日本、韩国和印度的需求规模最大。除了装备于飞机上，售后市场规模也较大，罗罗公司预测2010-2029
年航空发动机售后市场规模将达到2700 亿美元。
三、航空发动机具有较长生命周期
发动机的关键是核心机，核心机由高压压气机、主燃烧室和高压涡轮组成，它连续输出具有一定可用能量的燃气，因此又称为燃气发生器。核心机主要组成部件在发动机中处于最恶劣的工作环境(高压力、高温度)，且具有最高的工作转速(压气机、高压涡轮)，因而是发动机强度和使用可靠性方面最为关键的部件。
在核心机基础上，配上不同的风扇、低压涡轮、加力燃烧室等低压部件及相关系统，就可以以较低的风险研制出覆盖一定推力(功率)范围的一系列发动机，满足不同用途飞机对动力的需要，从而实现核心机的多用途目标。
核心机研制成本和研制周期在发动机研制中所占比重大，成为航空发动机研制中主要难点和关键技术最集中的部分，也是航空发动机先进性和复杂性的集中体现。20
世纪70 年代，新一代发动机从概念研究到投入使用约为10-15 年，90 年代的战斗机发动机如F119
从概念研究到定型经历了25年以上，而在一台成熟的核心机上派生新机，周期只需要3-5 年。
从世界各国航空发动机公司的发展历程来看，一款核心机研制成功后，企业会充分挖掘其潜力，研究改进机型，世界上经典的核心机均衍生了几十种改进型，生命周期长达30-40
年，为企业带来长期的收益。
四、我国高度重视航空发动机发展发动机将取得突破
1、我国将在航空发动机产业政策上出现重大突破
目前，我国已成为继美、英、俄、法之后，世界上第五个走上自主研制航空发动机的国家。从新中国成立到现在的60
年间，我国航空发动机走过了从修理到仿制、从仿制走向自行研制的历程，取得了一定的成绩，但是与西方先进国家相比差距仍然十分巨大。
总体来说，我国航空发动机行业走过了三个阶段：
第一阶段：1950-1965
年，我国航空动力行业实现了从维修向制造的转变，是我国航空发动机自主研制的起步阶段。该阶段，在苏联的援助下，我国航空发动机制造突破不断，硕果累累，制造出了涡喷5
发动机、涡喷6 发动机，并开始研制涡喷8 发动机和涡喷7 发动机。
第二阶段：1966-1990
年，我国航空发动机行业独立发展，摆脱了对国外现成型号的单纯仿制，开始自主设计研制航空发动机改型。20 世纪60
年代，我国和苏联关系出现问题，航空发动机行业开始了独立自主的发展。1965 年，我国开始进行涡喷7
甲发动机研制，实现了我国航空发动机从单纯仿制生产到自行设计改型的转变。该时期，我国还自行设计了涡喷13
发动机，并仿制英国罗罗公司的斯贝MK202 制造出涡扇9 发动机，我国发动机进入涡扇时代。
第三阶段：1990
年我国开始了新一代核心机预研计划，代表我国航空发动机构建核心机体系的整体发展思路的逐步形成，标志着我国航空发动机科研系统逐步步入成熟。2002
年，我国自行设计研制的涡喷14 发动机设计定型；2005 年，我国自主研制的第三代大推力涡扇10
发动机通过设计定型，这两种发动机的研制成功标志着我国在核心机上取得巨大突破，并使我国成为能自主研制航空发动机的少数国家之一。
目前，我国未能批量装备一型完全自主研制的航空发动机型号，发动机研制远远落后于西方发达国家，分析认为导致我国发动机研制滞后的原因主要有如下两方面：
⑴、早期，我国没有意识到航空发动机的重要性，忽略了发动机的研制。在上世纪50、60
年代，受国际社会核武器和导弹武器发展的影响，我国在制定新的国防科技发展规划时确定了“生产以常规为主，科研以尖端为主”的方针，而航空工业被划为不需要进行预先研究的“非尖端”常规武器，从而航空发动机主要以批量生产为主，资源均投入到发动机的仿制上，研发投入严重不足，制约了发动机研制技术的进步。比如，涡扇6
近20 年的研制总费用约为1.5 亿元，平均每年750 万元，在研制工作需要高强度投资时，有两年每年仅拨款200
万元；而在同一时期，引进的贝斯MK202 发动机仿制涡扇9 工程，却获得国家拨款13
亿元。再反观外国政府对发动机研制的支持，法国的M88-Ⅱ研制国家投入了16 亿美元，美国F119 的研制国家投入为26
亿美元。
⑵、我国航空发动机研制没有遵循研发流程，把航空发动机作为飞机的附属品进行发展。正常的发动机研制程序应该是通过预研建立技术储备，开发出先进的核心机，这样到型号发展阶段，设计师才能在成熟、可靠的技术基础上进入整机研制，减少研制中的风险，避免遇到颠覆性的问题。我国航空发动机事业是从修理起步，曾长期处于仿制阶段，缺少对发动机研制规律的认识，预研起步较晚，缺乏经过验证的可靠的技术储备，因此在型号研制中经常是遇到问题再公关，从而拖长了研制时间，导致最后仿制国外发动机。比如，我国研制歼轰7
飞机时，以涡扇5、涡扇6
为代表的国产涡扇发动机型号一直无法取得根本性突破，只能选用从国外引进的涡扇发动机型号。同时，我国发动机的研制常常跟着飞机型号研制走，飞机研制的终止导致发动机研制的下马，阻碍了发动机研究的进步。比如涡喷1A、涡扇5、涡扇6
都是已经完成设计，开始试制、试车甚至升空试飞过的发动机型号，但是由于部队对飞机需求调整，这些型号都没能完成研制投入生产。
现在，我国已意识到航空发动机的战略地位，航空发动机研制得到国家重视。去年，我国空军装备研究院总工程师甘晓华建议将航空发动机列为国家重大科技专项。航空发动机采取国家重大科技专项这种方式，有利于国家资金直接投入航空发动机的研制，有利于建立起支撑航空发动机研制的完备基础技术体系、形成完整的发动机型号谱系，我国航空发动机研制将取得重大突破。
2011
年初，中航工业总经理林左鸣在《人民日报》发表文章指出“全力发展航空发动机技术，摘取现代工业‘皇冠上的明珠’。中航工业下决心在‘十二五’期间，革故鼎新，改变传统思维，加大自主投入，争取各方支持，积极开展原始创新和科技攻关，推进航空发动机型谱化、系列化发展，先于飞机形成货架产品，并以此培养和锻炼出一代航空发动机研发人才，让航空发动机为航空工业发展提供强大动力。”其后，林左鸣在纪念新中国航空工业建立60
周年媒体见面会上表示“‘十二五’期间，中航工业将全力发展航空发动机技术，拟自主投入100
亿元，决心打个发动机翻身仗”，这将成为中航工业历史上最大的一笔自主决策投资。可见，中航工业已将航空发动机研制提升到了非常重要的高度。
“十二五”期间将是我国航空发动机研制的关键时期，这期间国家必将投入大量资金进行发动机研制的攻关，彻底解决制约我国航空工业发展的“心脏病”。由于产业政策和国家资金的支持，“十二五”期间也必将是航空发动机企业重研发、出成果、快发展的五年，是航空发动机企业腾飞的黄金五年。
2、我国军用航空发动机研制取得突破
经过多年的努力，我国军用航空发动机研制取得了一定的突破，尤其是WP14(昆仑)、WS9(秦岭)和WS10(太行)的研制成功，标志着我国航空发动机研制能力上升到新的台阶。
我国军用航空发动机型号
发动机
装配飞机
发动机
装配飞机
涡喷5
歼5
涡扇9
歼轰7
涡喷6
歼6、强5
涡喷14
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涡喷7
歼7、歼8
涡扇10
歼10、歼11B
涡喷8
