此前殲20已經(jīng)換裝了國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī),其他類型的戰(zhàn)機(jī)也開始陸續(xù)地?fù)Q裝國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī),加上這次殲15大規(guī)模換裝國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī),預(yù)示著中國(guó)戰(zhàn)機(jī)迎來(lái)了換裝“心臟”的熱潮。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)的惡劣環(huán)境條件下長(zhǎng)期可靠工作的復(fù)雜熱力機(jī)械，在各類武器裝備中，航空發(fā) 動(dòng)機(jī)對(duì)材料和制造技術(shù)的依存度最為突出，航空發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速、高溫的苛刻使用條件和長(zhǎng)壽命、高可靠性的工作要求， 把對(duì)材料和制造技術(shù)的要求逼到了極限。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟，它直接影響飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，是飛機(jī)的核心部件。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)、工程熱力學(xué)、轉(zhuǎn)子動(dòng)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(dú)立研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)能力的國(guó)家只有美、俄、英、法、中等少數(shù)幾個(gè)。獨(dú)立研制發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)國(guó)家成為航空強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要可分為三種類型，即活塞式、燃?xì)鉁u輪式和沖壓式，三種航空發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)及用途各不相同。目前應(yīng)用最廣的燃?xì)鉁u輪航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其又可分為四類，分別為渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，多用于直升機(jī)和垂直/短距起落飛機(jī);渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，用于現(xiàn)今大多數(shù)飛機(jī);渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，主要應(yīng)用于在中低速飛機(jī)或?qū)Φ退傩阅苡袊?yán)格要求的巡邏、反潛或滅火等類型飛機(jī);渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，主要用于超音速飛機(jī)。
中國(guó)戰(zhàn)機(jī)大規(guī)模換裝國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)
此前殲20已經(jīng)換裝了國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī),其他類型的戰(zhàn)機(jī)也開始陸續(xù)地?fù)Q裝國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī),加上這次殲15大規(guī)模換裝國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī),預(yù)示著中國(guó)戰(zhàn)機(jī)迎來(lái)了換裝“心臟”的熱潮。
珠海航展上列裝國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的殲20戰(zhàn)機(jī)以非常震撼的姿勢(shì)降落，引起了現(xiàn)場(chǎng)一片轟動(dòng)，展現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)異性能。另外中國(guó)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的消息流出，更是引起了西方國(guó)家關(guān)于中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)彎道超車的擔(dān)憂。事實(shí)上，航展中我們的無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、民航大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)還有其他類型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)都給人們帶來(lái)了驚喜?？梢哉f(shuō)越發(fā)自信的中國(guó)，對(duì)于自己取得的巨大成績(jī)也不再藏著掖著。當(dāng)然，能夠公開展示出來(lái)的都是技術(shù)成熟的成績(jī)，還有大量的核心突破沒(méi)有公開展示。通過(guò)相應(yīng)的成就可知，中國(guó)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)取得了體系性突破，并且向上突圍的態(tài)勢(shì)越來(lái)越明顯清晰。
中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)量及增速情況
隨著近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)及相關(guān)高新材料行業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)也隨之迅速發(fā)展。據(jù)資料顯示，2021年我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)營(yíng)收規(guī)模達(dá)266.1億元，同比增長(zhǎng)3.9%。
根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)供需趨勢(shì)及投資風(fēng)險(xiǎn)研究報(bào)告》顯示：
航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhǎng)周期的特點(diǎn)，使得航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)一直處于寡頭壟斷的局面。從全球商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)看，2021年全球新交付商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)呈現(xiàn)CFM國(guó)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(jìng)爭(zhēng)格局，市場(chǎng)份額分別為59%、26%、8%和7%。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為我國(guó)航空航天事業(yè)的核心部件之一，為了促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展，國(guó)家有關(guān)部門陸續(xù)出臺(tái)了一系列相關(guān)政策，支持、鼓勵(lì)支持大飛機(jī)、新材料等行業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)行業(yè)國(guó)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(dòng)機(jī)材料有哪些?
鈦具有密度小、比強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、低溫性能好、耐腐蝕能力強(qiáng)、生物相容性好等突出特點(diǎn)，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(yù)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(dòng)機(jī)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(qiáng)度、抗疲勞、耐腐蝕、工作溫度范圍 寬等性能優(yōu)勢(shì)，非常適合航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用和服役需求。減重對(duì)提高在鈦合金耐熱能力范圍內(nèi)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件多數(shù) 選用鈦合金材料，集中用于風(fēng)扇、低壓壓氣機(jī)和高壓壓氣機(jī)的葉片、盤、整體葉盤、軸頸、盤軸、機(jī)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(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的用量約占整機(jī)重量的 25%~40%，使用溫度從 進(jìn)氣口的大氣溫度到接近 600℃，對(duì)減輕發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhǎng)期工作的一類金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)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?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件不可替代的關(guān)鍵材料。在世 界先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金材料用量已占到發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)后面級(jí)葉片、盤、機(jī)匣、燃燒室機(jī)匣等零部 件。鑄造高溫合金又可細(xì)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(lái)的一類先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(xì)小，提高了合金的 屈服和抗疲勞強(qiáng)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(dòng)機(jī)渦輪盤、壓氣機(jī)盤、鼓筒軸、封嚴(yán)盤、封嚴(yán)環(huán)、導(dǎo)風(fēng)輪以及渦輪盤高壓擋板等高溫承力轉(zhuǎn)動(dòng)部件。
從發(fā)動(dòng)機(jī)所用材料的趨勢(shì)來(lái)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(qiáng)度高等材料特性，很好地契合了航空發(fā)動(dòng)機(jī)高推重比、低耗油的發(fā)展趨勢(shì)，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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(jí)高壓渦輪外環(huán)、第二級(jí)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(yàn)，來(lái)驗(yàn)證整套熱端部件的功能性和耐久性。發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)耗油率改善的貢獻(xiàn)率達(dá)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(duì)更高的溫度，改善發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。
國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇
中國(guó)商飛公司將向中國(guó)東方航空交付全球首架C919大型客機(jī)。根據(jù)中國(guó)商飛發(fā)布的《2021-2040年商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)預(yù)測(cè)》數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)未來(lái)20年，中國(guó)航空市場(chǎng)將接收50座級(jí)以上客機(jī)9084架，市場(chǎng)規(guī)模約1.4萬(wàn)億美元。隨著C919商業(yè)化開啟，萬(wàn)億級(jí)大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈正蓄勢(shì)待發(fā)。
航宇科技為國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919的LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形鍛件供應(yīng)商，已應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919上。
航宇科技公司于2017年2月與GE航空簽署五年長(zhǎng)期采購(gòu)協(xié)議，開始為新一代窄體客機(jī)LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)包括高壓渦輪機(jī)匣、風(fēng)扇機(jī)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(dòng)機(jī)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(jī)，供貨品種和份額進(jìn)一步提升。
2022年1月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》，指出我國(guó)將重點(diǎn)推動(dòng)C919大型客機(jī)示范運(yùn)營(yíng)和ARJ21支線客機(jī)系列化發(fā)展。
隨著C919飛機(jī)交付的增加，航宇科技相關(guān)負(fù)責(zé)人認(rèn)為，相應(yīng)的LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)及其環(huán)鍛件的需求清晰可見(jiàn)，公司面臨著C919飛機(jī)帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇。
大飛機(jī)是國(guó)之重器，是一個(gè)國(guó)家科技能力、工業(yè)水平和綜合實(shí)力的集中體現(xiàn)。讓中國(guó)的大飛機(jī)飛上藍(lán)天，既是國(guó)家的意志，也是全國(guó)人民的意志。作為《國(guó)家中長(zhǎng)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(xiàng)，C919大飛機(jī)項(xiàng)目旨在與波音、空客并立，在民航客機(jī)市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。C919大型客機(jī)是中國(guó)自行研制、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中短程商用干線噴氣式飛機(jī)，于2017年5月5日成功首飛。
2022年9月，C919大型客機(jī)獲得型號(hào)合格證，意味著C919拿到了進(jìn)入民用航空市場(chǎng)的“準(zhǔn)入證”。隨后，C919還需獲的生產(chǎn)民用飛機(jī)需要取得生產(chǎn)許可證，以確保批量生產(chǎn)出來(lái)的飛機(jī)符合經(jīng)批準(zhǔn)的型號(hào)設(shè)計(jì);在此基礎(chǔ)上，每架飛機(jī)還需要取得適航證，即“準(zhǔn)飛證”，用以表明該架飛機(jī)處于安全可用的狀態(tài)。根據(jù)中國(guó)商飛官網(wǎng)，C919已經(jīng)擁有了累計(jì)28家客戶815架訂單，預(yù)計(jì)2022年完成首架交付。同時(shí)，根據(jù)中國(guó)東航5月披露公告，中國(guó)東航擬非公開發(fā)行的募集資金總額(含發(fā)行費(fèi)用)不超過(guò)人民幣150.00億元用于引進(jìn)38架飛機(jī)項(xiàng)目等，其中即包括4架C919，單價(jià)為6.53億元人民幣/架。
除了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)外，C919的國(guó)際市場(chǎng)也逐步打開。一般而言，飛機(jī)走向國(guó)際市場(chǎng)分為兩種情況，一是作為中國(guó)登記注冊(cè)的飛機(jī)飛出國(guó)門，二是作為中國(guó)研制的飛機(jī)銷往國(guó)外。對(duì)于飛出國(guó)門，我國(guó)作為國(guó)際民航組織成員國(guó)，已經(jīng)建立了符合國(guó)際民航公約及其附件要求的適航審定體系，中國(guó)民航局頒發(fā)的適航證，可被其他國(guó)際民航組織成員國(guó)認(rèn)可。中國(guó)航空公司可以運(yùn)行中國(guó)登記注冊(cè)并具有中國(guó)適航證的C919飛機(jī)，飛往世界各地。
對(duì)于銷往國(guó)外，按照國(guó)際慣例，出口飛機(jī)應(yīng)滿足進(jìn)口國(guó)的適航要求。C919飛機(jī)在已獲得中國(guó)民航局的適航批準(zhǔn)基礎(chǔ)上，可以通過(guò)雙邊適航來(lái)獲取進(jìn)口國(guó)民航局的適航批準(zhǔn)。目前，中國(guó)已與美歐等32個(gè)國(guó)家和地區(qū)簽訂了雙邊適航協(xié)議，為國(guó)產(chǎn)民機(jī)走向國(guó)際市場(chǎng)提供了良好的雙邊環(huán)境。
目前C919已取得了型號(hào)合格證，預(yù)計(jì)2022年完成首架交付。根據(jù)《中國(guó)(上海)自由貿(mào)易試驗(yàn)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(jì)2023年實(shí)現(xiàn)批量交付、2025年具備年產(chǎn)50架的能力。經(jīng)過(guò)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(jìn)入發(fā)展提速關(guān)鍵期。
《2022-2027年中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)供需趨勢(shì)及投資風(fēng)險(xiǎn)研究報(bào)告》由中研普華研究院撰寫，本報(bào)告對(duì)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(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)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(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)發(fā)展分析及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是指為航空器提供飛行所需動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟，它直接影響飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，是飛機(jī)的核心部件。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)、工程...
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2航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)投資前景 航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)趨勢(shì)
32023航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來(lái)發(fā)展現(xiàn)狀趨勢(shì)分析
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