我國航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)歷程及中國航發(fā)集團(tuán)
航發(fā)命名規(guī)則展現(xiàn)軍機(jī)“巍峨”、民機(jī)“綿延”的追求
按照行業(yè)慣例,中國航空發(fā)動機(jī)按軍民用途分列代號,軍用航發(fā)以高山為代號,如目前主力三代(半)戰(zhàn) 機(jī)殲 10/11/15/16 配裝的國產(chǎn)三代中推 WS10 系列發(fā)動機(jī)代號為太行;中國第一臺走完自主設(shè)計、試制、試驗、 試飛全過程并應(yīng)用于二代機(jī)殲 7/8 及殲教 9 的 WP14 系列航空發(fā)動機(jī)代號為昆侖;而依托俄制 RD-33 航空發(fā)動 機(jī)改型的另一款主力三代中推 WS13 發(fā)動機(jī)則由時任空軍副司令馬曉天中將定名為“泰山”。民用航空發(fā)動機(jī) 則以大江為代號,如我國目前自主研制用于配套國產(chǎn)大飛機(jī)窄體客機(jī) C919 及寬體客機(jī) C(R)929 的長江系列大 涵道比渦扇航空發(fā)動機(jī)(按推力級別分為:CJ-1000 及 CJ-2000)及中國航發(fā)四川燃?xì)鉁u輪研究院曾立項的大 涵道比岷江渦扇發(fā)動機(jī)。
我國航空發(fā)動機(jī)研制模式演變:飛發(fā)逐漸分離,開啟獨立研制
我國航空工業(yè)起步階段(60-80 年代初),航空發(fā)動機(jī)研制一般隨著配套飛機(jī)的立項而啟動。航發(fā)作為新研 飛機(jī)的部件系統(tǒng)之一,需接受飛機(jī)項目的整體資源分配及進(jìn)度安排,缺少獨立研制,尤其是技術(shù)預(yù)研的物質(zhì)及 組織條件。由于航空發(fā)動機(jī)的完整研發(fā)周期及難度均大于同代飛機(jī),“飛發(fā)綁定”導(dǎo)致我國早期多款軍用航發(fā) 研制經(jīng)費及周期嚴(yán)重壓縮,性能指標(biāo)距離使用要求差距較大,我國長時間飛機(jī)無“發(fā)”可用,只能配裝前代航 發(fā)或依賴進(jìn)口,嚴(yán)重限制其戰(zhàn)術(shù)性能發(fā)揮及量產(chǎn)規(guī)模。

隨著飛發(fā)研制期限錯配導(dǎo)致的我國飛機(jī)“心臟病”問題日益顯著,20 世紀(jì) 80 年代,國家開始逐步啟動航 發(fā)獨立研制工作,“高推預(yù)研”及“大小航發(fā)兩層次預(yù)研”等專項工作接續(xù)開展。79 年,三機(jī)部(航空工業(yè)部 舊稱)組織高推航發(fā)預(yù)研論證,下達(dá) 120 項航發(fā)預(yù)研課題,80 年代初開展大發(fā)動機(jī)及小發(fā)動機(jī)兩層次獨立預(yù)先 研究,90 年代將航空發(fā)動機(jī)核心機(jī)作為預(yù)研重點,航發(fā)開始獨立于飛機(jī)型號立項研制。“飛發(fā)松綁”給中國軍 用航發(fā)發(fā)展帶來新生機(jī),直接受益于預(yù)研成果,1984 年立項的中國首臺自主研發(fā)的中等推力級軍用渦噴發(fā)動 機(jī) WP14 已于 2002 年定型,1987 年立項的中等推力級軍用渦扇發(fā)動機(jī) WS10 已于 2005 年定型,成為三代/三 代半/四代戰(zhàn)機(jī)的主力配發(fā)。
航空發(fā)動機(jī)板塊獨立發(fā)展,符合國外先進(jìn)航空工業(yè)體制建設(shè)經(jīng)驗,將帶來我國航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈的重構(gòu)升級和航 發(fā)型號研制的對標(biāo)趕超。我國目前三代軍用航發(fā)已實現(xiàn)自主可控,四代、五代軍用航發(fā)研制進(jìn)展順利,民用大 涵道比渦扇航發(fā)已進(jìn)入正式工程研制,民用渦軸/渦槳中小航發(fā)呈譜系化發(fā)展,追平國際先進(jìn)水平。飛發(fā)分離 后我國航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)將擺脫束縛,發(fā)展?jié)摿Φ玫匠浞轴尫拧?/p>
中國航發(fā)集團(tuán)及其組織架構(gòu)

研究院所:航發(fā)研究所可分為綜合、系統(tǒng)和整機(jī)三類,綜合類研究所有負(fù)責(zé)航空發(fā)動機(jī)戰(zhàn)略性、前沿性、 基礎(chǔ)性研究的中國航發(fā)研究院,系統(tǒng)類研究所有負(fù)責(zé)航空先進(jìn)材料和制造工藝研究及工程應(yīng)用的北京航空材料 研究院,負(fù)責(zé)航空發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)研制、集成、測試及服務(wù)保障的動控所;整機(jī)類研究所則包括我國四大航空 發(fā)動機(jī)研究所,其中動力所、渦輪院及貴陽所主要從事大中推力等級渦扇渦噴航發(fā)研制,在俄系及美系、整機(jī) 及核心機(jī)領(lǐng)域存在一定的專長和分工,動研所則專注中小型渦軸渦槳渦扇航發(fā)研制。
專業(yè)廠:獨立設(shè)立的專業(yè)加工廠主要有兩類,成附件類,包括具有特定獨立功能的泵、閥及傳感器等,產(chǎn) 品存在一定的型號繼承及通用性,如控制系統(tǒng)相關(guān)的成附件廠:西控、紅林和北京航科等;專業(yè)零部件類,多 為航發(fā)系統(tǒng)中重要、共用的基礎(chǔ)性零部件,集中在傳動系統(tǒng),如進(jìn)行航發(fā)傳動及直升機(jī)尾傳動配套的中傳廠、廣泛配套航發(fā)主軸軸承的哈軸廠及提供封嚴(yán)件的長江廠。
主機(jī)廠:除少量零件由研究所(如航材院的單晶葉片、粉末盤等)及專業(yè)廠配套外,航發(fā)零部件主要由各 主機(jī)廠自行生產(chǎn)或社會化采購,主機(jī)廠需具有整機(jī)單元體部裝、總裝、試車、排故及維修的能力。軍機(jī)類主機(jī) 廠主要包括 4X0 廠及 331 廠,民用類則多為新組建的單位,主要包括為 C9X9 大飛機(jī)提供配套的商發(fā)及生產(chǎn)民 用燃?xì)廨啓C(jī)的燃機(jī)公司等。部分直屬單位具有雙重角色,如中國航發(fā)東安,其為我國中小渦軸渦槳航發(fā)主機(jī)廠,同時廣泛為各型航發(fā) 配套齒輪傳動系統(tǒng)等專業(yè)零部件。
中國航發(fā)集團(tuán)發(fā)展戰(zhàn)略及 AEOS 體系
2017 年 7 月 30 日,中國航發(fā)集團(tuán)戰(zhàn)略研討會召開,系統(tǒng)提出集團(tuán)“12345”戰(zhàn)略體系,即“一個主業(yè)”,聚 焦航空發(fā)動機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)主業(yè);“兩大市場”,拓展軍用、民用市場;“三大戰(zhàn)略”,實施“創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量制勝、 人才強(qiáng)企”發(fā)展戰(zhàn)略;“四個堅持”,堅持自主研發(fā)、堅持軍民融合、堅持深化改革、堅持強(qiáng)化黨建;“五大工 程”,推進(jìn) AEOS 體系、成本工程、瘦身健體、核心能力、“鑄心”工程。中國航發(fā)運營管理系統(tǒng)(AEOS)是中國航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)提出的針對各運營類業(yè)務(wù)流程建立、運行、控制 和持續(xù)改進(jìn)的一整套管理規(guī)范。先期啟動產(chǎn)品研發(fā)體系、生產(chǎn)制造體系、供應(yīng)商管理體系和服務(wù)保障體系四個 體系的建設(shè)工作。
AEOS 生產(chǎn)制造體系以發(fā)動機(jī)整機(jī)產(chǎn)品按時交付(OTD)為目標(biāo),實行均衡生產(chǎn)計劃和管控模式,針對航 發(fā)多品種、小批量的特點,建立脈動式裝配線和精益生產(chǎn)單元。按照賽峰公司 CFM56 發(fā)動機(jī)裝配經(jīng)驗,融入 精益管理的脈動裝配線,一臺航空發(fā)動機(jī)裝配時間由原先的 29 天縮短至 10 天。目前,中國航發(fā)主要主機(jī)廠已 完成裝配脈動裝配線試點改造,預(yù)計將會縮短航發(fā)整機(jī)裝配周期,較少裝配返工及周轉(zhuǎn)浪費,實現(xiàn)均衡生產(chǎn), 放量交付。
網(wǎng)上商城按照集團(tuán)“小核心、大協(xié)作、專業(yè)化、開放型”科研生產(chǎn)體系的要求,以供應(yīng)鏈和互聯(lián)網(wǎng)融合為 路徑,提供公開、高效、便捷的業(yè)務(wù)外包商務(wù)平臺,加快調(diào)整原有產(chǎn)品結(jié)構(gòu),推動大量非核心制造業(yè)務(wù)的向外 轉(zhuǎn)移。同時,關(guān)注外委外協(xié)配套企業(yè)的制造協(xié)同和發(fā)展,推動航空發(fā)動機(jī)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)實現(xiàn)協(xié)同制造、精 益生產(chǎn)。同時,網(wǎng)上商城與核心企業(yè)、優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商、專業(yè)服務(wù)商合作,打造專業(yè)市場服務(wù),發(fā)揮集中采購、聯(lián) 合采購優(yōu)勢,引入優(yōu)質(zhì)供應(yīng)資源與集成服務(wù)提供商,推廣專家服務(wù)型、平臺服務(wù)型采購模式,為企業(yè)提供安全、 及時、經(jīng)濟(jì)的一體化采購方案。根據(jù)中國航發(fā)微信公眾號,中國航發(fā)網(wǎng)上商城 2016 年 11 月上線,截止 2017 年底,在線交易金額已突破 70 億元,注冊供應(yīng)商數(shù)量超過 6100 家,其中民口及民營企業(yè)超過 70%,累計發(fā)布采購需求超過 25000 次,節(jié) 省集團(tuán)直接采購成本累計近 7000 萬元。
航空發(fā)動機(jī)譜系及我國軍民航發(fā)型號現(xiàn)狀
航空發(fā)動機(jī)直接決定航空裝備水平
航空發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)的唯一動力,被稱為飛機(jī)的“心臟”。發(fā)動機(jī)加燃油的重量占戰(zhàn)斗機(jī)/轟炸機(jī)/運輸機(jī)起 飛總重量的 40%-60%,發(fā)動機(jī)推重比從 2 提高到 8,即可實現(xiàn)戰(zhàn)斗機(jī)推重比由 0.4 提高到 1.1,從而實現(xiàn)戰(zhàn)機(jī)高 超音速飛行,航空發(fā)動機(jī)全壽命周期費用占整個飛機(jī)的 20%-40%,可以說,航空發(fā)動機(jī)是飛機(jī)性能、可靠性 及成本的決定性因素。
航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展階段主要以二戰(zhàn)前后作為分水嶺,前期為活塞式發(fā)動機(jī),采用經(jīng)典的四沖程式內(nèi)燃機(jī)結(jié) 構(gòu)。但由于活塞發(fā)動機(jī)做功沖程存在時序間隔,且多氣缸結(jié)構(gòu)存在冷卻困難,因此二戰(zhàn)后,大功率活塞發(fā)動機(jī) 再未有新型號出現(xiàn),逐漸被可以連續(xù)做功的噴氣式發(fā)動機(jī)取代。目前活塞式發(fā)動機(jī)主要用于單機(jī)功率 370KW 以下的公務(wù)機(jī)、農(nóng)林機(jī)和無人機(jī)等輕型飛機(jī)及直升機(jī)。隨著無人機(jī)應(yīng)用場景擴(kuò)展及類型豐富,活塞發(fā)動機(jī),尤 其具有較大輸出功率的重油型活塞發(fā)動機(jī)在中低空中航程無人機(jī)上得到運用,如我國出口型無人機(jī)主力型號彩 虹 5 就已配裝民營企業(yè)安徽航瑞生產(chǎn)的“金鷹”重油發(fā)動機(jī)。(報告來源:未來智庫)

航空發(fā)動機(jī)的主要分類及我國軍用航發(fā)現(xiàn)狀
噴氣式航空發(fā)動機(jī),也稱航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī),主要由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪及尾噴管組成。從 進(jìn)氣道整流進(jìn)入的空氣在壓氣機(jī)被壓縮后,進(jìn)入燃燒室與噴入的燃油混合燃燒,生成高溫高壓燃?xì)猓細(xì)庠谂?脹過程中驅(qū)動渦輪做高速旋轉(zhuǎn),將部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪功,帶動壓氣機(jī)不斷吸入空氣并進(jìn)行壓縮,使發(fā)動機(jī)能 連續(xù)工作,其中壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪組成發(fā)動機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器(也被稱為發(fā)動機(jī)核心機(jī)),按其出口燃?xì)饪捎?能量的利用方式不同,燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)分為渦輪噴氣(渦噴,WP)、渦輪風(fēng)扇(渦扇,WS)、渦輪螺旋槳(渦 槳,WJ)、渦輪軸(渦軸,WZ)及槳扇發(fā)動機(jī)。
我國目前只有部分軍機(jī),主要為二代戰(zhàn)機(jī)及早期(殲)轟炸機(jī)等,仍在使用渦噴發(fā)動機(jī),且正逐漸被渦扇 發(fā)動機(jī)替代,如新一代轟-6K 即將其配發(fā)由前序型號的 WP8 渦噴發(fā)動機(jī)換裝為低油耗、重量輕的 D-30KP-2 渦 扇發(fā)動機(jī),從而具備遠(yuǎn)距離奔襲、大區(qū)域巡邏、防區(qū)外打擊的能力。我國主要渦噴型號航發(fā)主要在 20 世紀(jì) 90 年代前定型,且目前無重點在研型號。但由于渦噴發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、機(jī)動性能高,目前渦噴發(fā)動機(jī)微型化 后被較多應(yīng)用于高速無人機(jī)、巡航導(dǎo)彈動力。無人機(jī)用動力除主流的航發(fā)集團(tuán)下屬主機(jī)廠外,相關(guān)民營企業(yè)已 取得了相對有人飛行器動力領(lǐng)域更多的型號配套份額,如“云影”查打一體無人機(jī)目前就已配裝江西中發(fā)天信 研制的 ZF850 渦輪噴氣發(fā)動機(jī)。
渦扇發(fā)動機(jī):渦扇發(fā)動機(jī)是航空裝備重型化、大航程、經(jīng)濟(jì)性發(fā)展的產(chǎn)物。渦扇發(fā)動機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器出口的 燃?xì)庠诘蛪簻u輪中進(jìn)一步膨脹做功,用于帶動外涵風(fēng)扇,使外涵道氣流的噴射速度增大,剩下的可用能量繼續(xù) 在噴管中轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚倥艢獾膭幽堋T谌細(xì)獍l(fā)生器相同的情況下,隨著外涵尺寸的增加,渦扇發(fā)動機(jī)的外涵空氣 流量更大、尾噴口排氣速度更低,從而發(fā)動機(jī)的輸出推力更大、推進(jìn)效率更高、耗油率和噪音更低,但同時也 降低了航空發(fā)動機(jī)的加減速性能,影響航空器機(jī)動性。用于衡量渦扇發(fā)動機(jī)內(nèi)外涵氣流量的參數(shù)為涵道比(外 /內(nèi)涵道空氣流量之比)。發(fā)動機(jī)涵道比增加,外涵空氣噴射提供推力占比持續(xù)升高,如涵道比為 5 的渦扇發(fā)動 機(jī),外涵道產(chǎn)生的推力占總推力的 80%左右。

我國目前批量裝機(jī)的三代航發(fā) WS10 已發(fā)展多款改進(jìn)型號,并已具備四代機(jī)劃代特有的推力矢量控制技術(shù)。第十二屆中國航展上,裝配國產(chǎn)矢量發(fā)動機(jī) WS10B 的殲 10-TVC 型戰(zhàn)機(jī)表演了 J-TURN、落葉飄、眼鏡蛇機(jī)動 等一系列高機(jī)動飛行特技,表明 WS10 型號可調(diào)矢量噴管技術(shù)已經(jīng)運用成熟。第十三屆中國航展上,四代機(jī)殲 20 配裝國產(chǎn)航發(fā)正式亮相,其新型鋸齒邊噴口可提供了更好紅外隱身效果。同時,運 20 總師唐長紅也透露運 20 飛機(jī)已配裝兩型國產(chǎn)航發(fā)進(jìn)行試飛,性能優(yōu)越。另一款三代機(jī) WS13 發(fā)動機(jī)也已配裝出口型 FC-1 梟龍戰(zhàn)機(jī), 并可能配裝鶻鷹四代戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行試飛驗證。在追平國外先進(jìn)航空動力方面,我國目前兩型以上四代航發(fā)在研,擬 配裝 J20 戰(zhàn)機(jī)的 WS15 發(fā)動機(jī)和擬配裝殲 35 艦載機(jī)的 WS19 發(fā)動機(jī),預(yù)計均已進(jìn)入工程研制,接近設(shè)計定型 節(jié)點。
渦槳發(fā)動機(jī):渦槳發(fā)動機(jī)可視為驅(qū)動氣流幾乎全部在外涵道的渦扇發(fā)動機(jī),因此其經(jīng)濟(jì)性能特別突出。渦 槳發(fā)動機(jī)通過動力渦輪把燃?xì)獍l(fā)生器出口燃?xì)庵械拇蟛糠挚捎媚芰哭D(zhuǎn)變?yōu)檩S功率用以驅(qū)動空氣螺旋槳,燃?xì)庵?剩下的小部分可用能(約 10%)在噴管中轉(zhuǎn)為氣流動能,直接產(chǎn)生推力。由于高溫高壓燃?xì)獬浞峙蛎浻糜隍?qū)動 動力渦輪,能量利用率高,渦槳發(fā)動機(jī)耗油率低、起飛推力大。但受螺旋槳性能的限制,飛行速度一般不超過 800km/h。因此,在大型遠(yuǎn)程運輸機(jī)上,已被渦扇發(fā)動機(jī)所取代,但在中小型運輸機(jī)和通用飛機(jī)上仍有廣泛用 途。

由于存在飛行速度上限,在大型戰(zhàn)略運輸機(jī)上,渦槳發(fā)動機(jī)已逐漸為渦扇發(fā)動機(jī)所取代,如我國最新戰(zhàn)略 運輸機(jī)運 20 即采用了四發(fā)渦扇發(fā)動機(jī)構(gòu)型,但在中小型運輸機(jī),如運 7 和運 8 等,及通用飛行器上仍廣泛用 途。WJ6 是我國 1976 年定型,并經(jīng)過多次改型,目前仍大量裝用的渦槳航空發(fā)動機(jī)。我國 2018 年首飛成功的 “大飛機(jī)三劍客”之一水陸兩棲飛機(jī) AG600“鯤龍”即配備 4 臺 WJ6 發(fā)動機(jī)。我國目前主力運輸機(jī)運 8、運 9 及基于運輸機(jī)平臺的預(yù)警機(jī)空警 500、600 目前均采用了 WJ6 發(fā)動機(jī)。目前在研的某新型渦槳型號最大功率預(yù) 計超過 5000KW,預(yù)計可用于新一代艦載預(yù)警機(jī)正式配發(fā),與其同功率等級的民用 AEP500 渦槳發(fā)動機(jī)于 2018 年核心機(jī)滿轉(zhuǎn)速試驗成功,第十二屆及十三屆航展亮相展示。
我國軍用渦軸發(fā)動機(jī)發(fā)展譜系齊全,功率覆蓋完整。WZ9(玉龍)為我國首款完全自主研制的先進(jìn)渦軸 發(fā)動機(jī),2013 年獲國家科技進(jìn)步一等獎,配裝我國目前主力武裝直升機(jī)直-10。WZ9 研制成功后,國內(nèi)自主及 聯(lián)合國外共同研制多款軍民用渦軸發(fā)動機(jī)型號,設(shè)計、制造及試驗?zāi)芰σ丫咭?guī)模,渦軸發(fā)動機(jī)是我國航發(fā)為數(shù) 不多的研制水平同步配套飛機(jī)的領(lǐng)域。我國“軍機(jī) 20 家族”中先進(jìn) 10 噸級直 20 即配裝新研制的 WZ10 發(fā)動 機(jī),最大功率達(dá) 2000KW。WZ16 發(fā)動機(jī)是我國首次與國外以對等合作模式完成研制的軍民兩用航空產(chǎn)品,已 全面嚴(yán)格按照最新適航規(guī)章完成研制和適航審查全過程,于 2021 年 3 月 11 日獲頒適航生產(chǎn)許可證。

我國民用航空發(fā)動機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀:大發(fā)在研可期、小發(fā)研制順利
我國民用航空發(fā)動機(jī)市場中客運飛機(jī)動力裝置被國外完全壟斷,通航動力裝置則由國外進(jìn)口、國內(nèi)軍用航 發(fā)衍生及民營企業(yè)自研,進(jìn)口約占到 80%以上。為配套中國商飛的大飛機(jī)產(chǎn)品族,我國大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)共 規(guī)劃了三個產(chǎn)品系列:一是 160 座窄體客機(jī)發(fā)動機(jī) CJ-1000,配裝 C919 大型客機(jī);二是 280 座寬體客機(jī)發(fā)動機(jī) CJ-2000,配裝 CR929 寬體客機(jī);三是 110~130 座的新支線發(fā)動機(jī) CJ-500,配裝 ARJ21 支線客機(jī)的改進(jìn)型。
2017 年 12 月,大型客機(jī)發(fā)動機(jī) CJ1000A 型號研制項目在上海通過由工業(yè)和信息化部、中國民航局、國防 科工局等部門組織的概念設(shè)計評審,標(biāo)志著我國大型客機(jī)動力裝置從技術(shù)驗證全面轉(zhuǎn)入工程研制。根據(jù)航空發(fā) 動機(jī)研制全壽命周期規(guī)律,預(yù)計 CJ-1000A 發(fā)動機(jī) 2022 年完成地面試驗性能達(dá)標(biāo),完成工程驗證,2024 年開 展科研試飛及型號合格證適航檢查,2028 年完成設(shè)計定型,取得型號合格證,開始小規(guī)模交付,2035 年前完 成生產(chǎn)許可證取證,并實現(xiàn)大規(guī)模交付。

民用航空發(fā)動機(jī)的設(shè)計定型、生產(chǎn)過程審查及產(chǎn)品出廠均需由國家民航管理部門依據(jù)適航規(guī)章進(jìn)行嚴(yán)格審 定方可進(jìn)入市場,其中設(shè)計定型后頒發(fā)型號合格證(TC),生產(chǎn)定型后頒發(fā)生產(chǎn)許可證(PC),生產(chǎn)的單臺發(fā) 動機(jī)還需取得單機(jī)適航證(AC)。外部適航審查的介入標(biāo)志著民用航空發(fā)動機(jī)內(nèi)部研制進(jìn)展有效。據(jù)商發(fā)“心 動商發(fā)”公眾號披露,2017 年 4 月 28 日商發(fā)向中國民用航空適航審定中心(簡稱適航審定中心)遞交 CJ-1000A 型號項目適航工作聯(lián)系函,標(biāo)志著型號合格審定第一階段工作的啟動;2018 年 5 月 15 至 16 日,適航審定中心 與商發(fā)召開適航審定概念設(shè)計階段項目協(xié)調(diào)會。按照國家民航局適航審定中心對國產(chǎn)首架支線客機(jī) ARJ-21 適 航審查的節(jié)奏,ARJ21 取證是從 2003 年中國民航局受理 ARJ21-700 飛機(jī)適航審查申請開始,到 2014 年 12 月 正式獲得民航局 TC,前后共耗時 12 年,也可相應(yīng)預(yù)計首次適航審查的國產(chǎn) CJ-1000A 發(fā)動機(jī)在 2030 年前設(shè) 計定型,取得 TC 證。
我國軍用渦軸渦槳發(fā)動機(jī)的譜系化發(fā)展,衍生至民用領(lǐng)域,多款民用渦軸及渦槳發(fā)動機(jī)研制進(jìn)展順利。2021 年 7 月 27 日,中國航發(fā)宣布 AES100 發(fā)動機(jī)雙發(fā)配裝直升機(jī)首飛成功。AES100 發(fā)動機(jī)是我國第一型具有 國際競爭力和完全自主知識產(chǎn)權(quán)的 1000kW 級先進(jìn)民用渦軸發(fā)動機(jī),可滿足 5~6 噸級雙發(fā)和 3~4 噸級單發(fā)直升 機(jī)動力需求,特別針對中國山地高原環(huán)境較多這一客觀情況,AES100 有較大的設(shè)計功率裕度,能滿足其在目 前國內(nèi)最高的民用機(jī)場—海拔 4411 米的稻城亞丁機(jī)場的使用需求。
2018 年 9 月 28 日,中國航發(fā)宣布 AEP500 民用渦槳發(fā)動機(jī)首臺核心機(jī)實現(xiàn)轉(zhuǎn)速達(dá)標(biāo),工作狀態(tài)穩(wěn)定。AEP500 是我國自主設(shè)計制造的 5000KW 級渦槳發(fā)動機(jī),追平國際先進(jìn)水平,具有耗油率低、壽命長、可靠性 高等技術(shù)特點,可滿足民用先進(jìn)渦槳支線客機(jī)、中型貨運飛機(jī)等對動力的需求。

航空發(fā)動機(jī)全壽命周期:研制、批產(chǎn)及大修
航空發(fā)動機(jī)是航空裝備發(fā)展的主要瓶頸
航空發(fā)動機(jī)是飛機(jī)性能、可靠性和成本的決定性因素,發(fā)動機(jī)加燃油的重量占戰(zhàn)斗機(jī)/轟炸機(jī)/運輸機(jī)起飛 總重量的 40-60%,其壽命期費用占整個飛機(jī)的 20-40%。特別是渦輪噴氣發(fā)動機(jī)發(fā)明以后,推進(jìn)技術(shù)的進(jìn)展更 是突飛猛進(jìn),使飛機(jī)的性能和任務(wù)能力取得了重大突破。戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)本身的推重比從 3 提高到 8,在保持發(fā) 動機(jī)重量占飛機(jī)總重量百分比一定的條件下,使戰(zhàn)斗機(jī)飛機(jī)推重比由 0.3 提高到 1.1-1.2。
發(fā)動機(jī)的升級換代決定戰(zhàn)機(jī)的作戰(zhàn)性能先進(jìn)程度,一代動力、一代航空。由于人和飛機(jī)能承受過載的限制, 飛機(jī)推重比沒必要超過 1.2,發(fā)動機(jī)推力的提升可以繼續(xù)用于提高軍機(jī)的有效載荷上限。噴氣式運輸機(jī)的燃油 效率決定其可投送運輸航程,目前已改善 60%,其 3/4 是由發(fā)動機(jī)耗油率提升所貢獻(xiàn)。新的發(fā)動機(jī)技術(shù)為飛機(jī) 提供新的任務(wù)能力,如帶加力小涵道比渦扇發(fā)動機(jī)的采用,使軍用飛機(jī)突破聲障并直逼 3 倍聲速,旅客機(jī)實現(xiàn) 2 倍聲速的巡航飛行;旋轉(zhuǎn)噴管發(fā)動機(jī)和升力發(fā)動機(jī)使垂直起落飛機(jī)成為可能;大推力的高涵道比渦扇發(fā)動機(jī) 開創(chuàng)了巨型遠(yuǎn)程科技的新時代;矢量噴管為戰(zhàn)機(jī)提供直接力控制,從而使戰(zhàn)機(jī)具有過失速超機(jī)動性;很高的渦 輪前燃?xì)鉁囟仁箲?zhàn)斗機(jī)能不開加力進(jìn)行超聲速巡航,大幅增加航程和提高突防能力;目前在研的渦輪-沖壓組 合動力裝置將使各種高超音速飛行器成為可能。

配套航空發(fā)動機(jī)的研制進(jìn)度是整個飛機(jī)研制進(jìn)度的決定性因素。當(dāng)一種新飛機(jī)處于概念研究階段時,發(fā)動 機(jī)應(yīng)處于演示/驗證階段,飛機(jī)試飛時必須有一臺相當(dāng)成熟的發(fā)動機(jī)與之配套,在地面要積累 2000-4000 小時 的試驗時間。因此,航空事業(yè)發(fā)達(dá)的國家都認(rèn)為先進(jìn)的發(fā)動機(jī)技術(shù)對保持軍事和商業(yè)競爭優(yōu)勢發(fā)揮著重要作用, 將優(yōu)先發(fā)展發(fā)動機(jī)技術(shù)作為國策,制定了長遠(yuǎn)的、高投入的發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展計劃,并嚴(yán)禁向別國轉(zhuǎn)移發(fā)動機(jī)技 術(shù)。從全球航空裝備發(fā)展歷程看,航空發(fā)動機(jī)一直是航空裝備發(fā)展的主要瓶頸。
巨額風(fēng)險及收益共存,航發(fā)型號衍生擴(kuò)展其價值壽命
航空發(fā)動機(jī)研制是一項長周期高風(fēng)險的工作。按照國外型號研制經(jīng)驗,一款新型發(fā)動機(jī)一般需要做 10 萬 小時零部件試驗、4 萬小時附件試驗、1 萬小時整機(jī)試驗和 3000 小時以上試飛考核;一款新研發(fā)動機(jī)研制費用 需要 25 億美元左右,同時為實現(xiàn)性能進(jìn)步而選擇的技術(shù)路線可能帶來巨大的周期及成本風(fēng)險,如二十世紀(jì) 70 年代,英國航發(fā)制造寡頭 RR 公司在 RB211 研制中采用當(dāng)時尚不成熟的復(fù)材風(fēng)扇葉片技術(shù)導(dǎo)致型號嚴(yán)重拖期及 兩倍超預(yù)算,險導(dǎo)致公司破產(chǎn),最終由英國政府注資挽救。
我國航空發(fā)動機(jī)研制自“飛發(fā)分離、獨立發(fā)展”后,擺脫了原先航空發(fā)動機(jī)依托軍機(jī)型號重復(fù)性立項、斷 續(xù)式投入、壽命短期化的問題,逐漸呈現(xiàn)出“一發(fā)多配、一發(fā)多型、譜系化發(fā)展”的格局,在一款航發(fā)型號設(shè) 計定型后會繼續(xù)進(jìn)行型號發(fā)展性研究,開發(fā)其改型型號,從而擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域及經(jīng)濟(jì)社會價值。我國第一款走 完自主設(shè)計、試制、試驗、試飛全過程的中等推力級軍用渦噴發(fā)動機(jī)昆侖 WP14 于 2002 年正式定型后應(yīng)用于 殲 8 系列軍機(jī),由于二代戰(zhàn)機(jī)逐漸被三代/四代戰(zhàn)機(jī)取代的大背景,昆侖發(fā)動機(jī)并未在軍機(jī)動力領(lǐng)域大放異彩, 但 2000 年基于 WP14 航空發(fā)動機(jī)改型的 QD128 燃?xì)廨啓C(jī)實現(xiàn)生產(chǎn),功率達(dá)到 11500kW、效率達(dá)到 27%,用于 分布式供能、工業(yè)發(fā)電、應(yīng)急電源。根據(jù)中國航發(fā)官網(wǎng) 2018 年披露,已累計銷售 5 臺套機(jī)組,伊拉克米桑油 田發(fā)電機(jī)組單臺累計運行超過 2 萬小時。
我國三代戰(zhàn)機(jī)主力配發(fā)太行 WS10 發(fā)動機(jī)是我國航空動力實現(xiàn)追趕、擺脫進(jìn)口依賴的重要的里程碑式型號。據(jù)公開資料,WS10 型號自 2005 年完成定型后,其已完成多款 WS10X 改型,成功應(yīng)用于殲 10、殲 11、殲 15 (含艦載)、殲 16 等多系列軍機(jī)型號,有望成為我國交付數(shù)量最多、應(yīng)用領(lǐng)域最多元化的型號。同時 WS10 型 號也被擴(kuò)展至其他非航領(lǐng)域,其航改燃機(jī) QD/QC185 可用于分布式發(fā)電及艦船動力。(報告來源:未來智庫)

航空發(fā)動機(jī)研制:技術(shù)成熟度逐漸提升,定型決定放量
美國第 4 代發(fā)動機(jī)的研究和發(fā)展是完全按照全壽命管理理念和方法進(jìn)行的,基于技術(shù)成熟度提升的發(fā)動機(jī) 研制及發(fā)展路徑為:基礎(chǔ)研究→部件技術(shù)研究→核心機(jī)→技術(shù)驗證機(jī)→工程驗證機(jī)→原型機(jī)。配裝世界首款四 代戰(zhàn)機(jī) F-22 的 F119 航空發(fā)動機(jī),其部件技術(shù)研究始于 20 世紀(jì) 70 年代中期,1980 年開始核心機(jī)研制,1983 年 開始技術(shù)驗證機(jī)研制,1986 年開始驗證機(jī)研制。F119 發(fā)動機(jī)工程研制從 1991 年開始,于 1999 年實現(xiàn)設(shè)計定 型,于 2002 年 7 月獲得初步使用批準(zhǔn),于 2005 年 12 月配裝 F-22 飛機(jī)具備初始作戰(zhàn)能力。F119 發(fā)動機(jī)研究和 發(fā)展全周期長達(dá) 30 年,其中發(fā)動機(jī)工程研制周期也有 15 年。
部件技術(shù)研究:部件技術(shù)研究是運用基礎(chǔ)研究獲得的技術(shù)成果,以工程應(yīng)用為目標(biāo),開展部件或系統(tǒng)的設(shè) 計、制造和試驗驗證,為開展核心機(jī)、技術(shù)驗證機(jī)以及發(fā)動機(jī)工程研制提供技術(shù)儲備。部件技術(shù)研究不僅關(guān)注 先進(jìn)部件的氣動性能,也要研究和驗證部件的結(jié)構(gòu)完整性,但一般只涉及部件或系統(tǒng)自身特性的評價,不涉及 部件之間的相互影響。以渦扇航空發(fā)動機(jī)為例,航空發(fā)動機(jī)可分解為風(fēng)扇、低壓壓氣機(jī)、高壓壓氣機(jī)、燃燒室、 高壓渦輪、低壓渦輪等六大單元體及控制監(jiān)視、機(jī)械傳動、外部管路及加力尾噴、引氣放氣等系統(tǒng),在確定的 航空發(fā)動機(jī)總體打樣、接口關(guān)系、性能匹配基礎(chǔ)上,各單元體及系統(tǒng)需開發(fā)部件試驗件,進(jìn)行結(jié)構(gòu)、性能及功 能驗證。而部件試驗驗證則需在其配套的下屬零部件完成相應(yīng)的驗證后方可整體開展。由于航空發(fā)動機(jī)研制按照“先局部、再整體”的驗證順序,整體驗證成本及周期非常高昂和漫長,因此一 般航空發(fā)動機(jī)用新材料、新工藝需從部件技術(shù)設(shè)計階段就引入,全流程參與“零件、組件、部件”的逐級驗證 過程,并最終完成整機(jī)試車考核,因此航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零部件涉及的原材料及特種加工在部件技術(shù)設(shè)計階段驗 證后,一般不會再進(jìn)行調(diào)整。

核心機(jī)及技術(shù)驗證機(jī):核心機(jī)及技術(shù)驗證機(jī)技術(shù)開發(fā)階段是以實現(xiàn)新型發(fā)動機(jī)綜合或單項技術(shù)特征為目標(biāo), 開展部件和系統(tǒng)技術(shù)集成研究和試驗驗證,研究部件之間的相互影響和匹配性,初步驗證部件和系統(tǒng)的可靠性 和耐久性,以減少新技術(shù)進(jìn)入工程應(yīng)用的風(fēng)險。該階段通常包括括核心機(jī)、技術(shù)驗證機(jī)的設(shè)計和試制,并在試 驗器、地面試車臺以及模擬高空條件下開展試驗驗證。技術(shù)驗證機(jī)可以采用區(qū)別于最終產(chǎn)品的部分設(shè)備、零件 進(jìn)行串換件裝機(jī)測試,如用鈦合金空心風(fēng)扇葉片代替加工難度更大的金屬邊強(qiáng)化的復(fù)材風(fēng)扇葉片,以實現(xiàn)復(fù)雜 系統(tǒng)并行研發(fā),避免部分研發(fā)緩慢拖累整體研制進(jìn)程。
經(jīng)過核心機(jī)及技術(shù)驗證機(jī)驗證各部件系統(tǒng)匹配有效后,新型號航空發(fā)動機(jī)即被認(rèn)為具備技術(shù)可行性,航空 發(fā)動機(jī)即可轉(zhuǎn)入正式工程研制階段。工程研制階段的主要任務(wù)是根據(jù)主要作戰(zhàn)使用性能指標(biāo),研制滿足裝備使 用要求的發(fā)動機(jī)產(chǎn)品。工程驗證機(jī):與技術(shù)驗證機(jī)相比,工程驗證機(jī)與最終航發(fā)產(chǎn)品更為接近,原技術(shù)驗證機(jī)中替代的部分設(shè)備、 零件需更換為正式工程零件。針對發(fā)動機(jī)型號的作戰(zhàn)使用性能要求,通過驗證機(jī)的設(shè)計、試制、試驗等工作, 將發(fā)動機(jī)型號研制準(zhǔn)備采用的新技術(shù)進(jìn)行集成,驗證發(fā)動機(jī)部件在整機(jī)環(huán)境下、整機(jī)在模擬真實環(huán)境下的可行 性,進(jìn)一步驗證新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)的成熟度和可用性,減少發(fā)動機(jī)進(jìn)入原型機(jī)研制的技術(shù)、成本和進(jìn)度 風(fēng)險,并為確定原型機(jī)設(shè)計方案奠定基礎(chǔ)。工程驗證機(jī)研制是發(fā)動機(jī)原型機(jī)研制的重要準(zhǔn)備階段。

設(shè)計定型是在發(fā)動機(jī)開始小批領(lǐng)先使用前,開展一系列零部件、系統(tǒng)和整機(jī)地面試驗、發(fā)動機(jī)高空臺試驗 和定型試飛。主要任務(wù)包括關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)完整性試驗、重要成附件試驗、環(huán)境和吞咽試驗、發(fā)動機(jī)外部特征 和燃油試驗、發(fā)動機(jī)首翻期壽命持久試車和高空臺試驗,并在整個飛行包線內(nèi)進(jìn)行定型試飛,開展可靠性、維 修性、測試性、安全性和壽命評估,給出是否可以設(shè)計定型、開始小批領(lǐng)先使用的結(jié)論。生產(chǎn)定型階段是在發(fā)動機(jī)投入大批量生產(chǎn)前,為促進(jìn)發(fā)動機(jī)使用成熟,開展小批領(lǐng)先使用,同步開展發(fā)動 機(jī)全壽命試車,并對發(fā)動機(jī)的質(zhì)量穩(wěn)定性和批量生產(chǎn)條件進(jìn)行全面考核。主要任務(wù)包括開展小批領(lǐng)先使用考核 發(fā)動機(jī)作戰(zhàn)使用性能和部隊適用性,做好發(fā)動機(jī)外場使用技術(shù)服務(wù)保障和排故攻關(guān)工作,開展發(fā)動機(jī)全壽命試 車和試修理、高空臺試驗(如設(shè)計定型技術(shù)狀態(tài)有變化),進(jìn)一步考核發(fā)動機(jī)可靠性、維修性和保障性并進(jìn)行 全壽命評估,給出是否可以大批量裝備使用的結(jié)論。
航空發(fā)動機(jī)批產(chǎn):技術(shù)成熟度對供應(yīng)起量及單機(jī)成本影響巨大
航空發(fā)動機(jī)是飛機(jī)空中飛行的唯一動力,具有極高的可靠性要求,因此新型航發(fā)的設(shè)計制造過程需要較長 的技術(shù)成熟期,通過大量的地面及飛行試驗,逐漸小批量先鋒試用,迭代發(fā)現(xiàn)并解決問題后,才具備設(shè)計定型 及批量交付條件。新型航發(fā)單機(jī)交付周期長、成本較高,主要由以下原因?qū)е拢?/p>
零件制造環(huán)節(jié):新型航發(fā)一般會選用一定的新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝(三新)來實現(xiàn)性能提升,三新需要 較大的工藝使用及驗證成本,包括新工裝設(shè)備投入、初始較高廢品損失、專項檢測使用費用等,因此,新型航 發(fā)研制初期,零件制造成本會有較大增加;部、組件裝配環(huán)節(jié):與制造過程類似,新型航發(fā)裝配需要配備新的工裝器具,需要反復(fù)的試裝試配,裝配 過程會發(fā)現(xiàn)航發(fā)結(jié)構(gòu)設(shè)計問題并協(xié)調(diào)解決,因此新機(jī)裝配時間一般比批產(chǎn)航發(fā)長 40-60%,人力成本及制造費 用更大;
試車排故環(huán)節(jié):航空發(fā)動機(jī)需經(jīng)歷“工廠試車+檢驗試車”兩次驗證合格后方可出廠交付。新型航發(fā)由于 設(shè)計尚不可靠或者制造不成熟等原因,易出現(xiàn)更多的試驗異常或故障,需要重新分解、檢查、排故、再裝、再 試,發(fā)現(xiàn)并解決問題的過程可能迭代多次,直接導(dǎo)致新型航發(fā)的出廠單機(jī)成本遠(yuǎn)高于批產(chǎn),且具有較大的不可 測性;外場服役環(huán)節(jié):在新型航發(fā)交付外場服役過程中仍會暴露一定的質(zhì)量問題,按照“舉一反三”要求,外場 發(fā)生的質(zhì)量問題會以技術(shù)通報形式要求主機(jī)廠對未交付產(chǎn)品進(jìn)行整改貫徹,涉及到的分解、復(fù)裝及整改成本較大。
航空發(fā)動機(jī)大修:專業(yè)維修廠卡位占優(yōu),熱端部件需求較大
航空發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)的唯一動力,其可靠性對飛機(jī)飛行安全具有決定性影響。根據(jù)美國空軍災(zāi)難性事故統(tǒng) 計,1995 年,美國空軍有 38%的災(zāi)難性事故是由于發(fā)動機(jī)的故障造成,其中 F-16 戰(zhàn)斗機(jī)由于發(fā)動機(jī)故障造成 7 次災(zāi)難性事故,占其總災(zāi)難性事故的 77.7%。上世紀(jì)我國原航空工業(yè)部質(zhì)量司曾統(tǒng)計,1952 年至 1983 年,空 軍戰(zhàn)機(jī)因產(chǎn)品設(shè)計和制造等質(zhì)量問題共發(fā)生的等級事故中,發(fā)動機(jī)質(zhì)量占 48.3%,在一等事故中,發(fā)動機(jī)質(zhì)量 問題約占 38%。因此,在各國的軍用航空裝備維保體系中,航空發(fā)動機(jī)的定時及視情維修養(yǎng)護(hù)工作量占比都 非常大。隨著我國航空發(fā)動機(jī)研制水平的提升,航發(fā)故障率呈現(xiàn)明顯下降,但航空發(fā)動機(jī)狀態(tài)的維修養(yǎng)護(hù),以 使其持續(xù)適航,仍為航發(fā)全壽命周期中的重要工作,也是航發(fā)全壽命周期成本中的重要組成部分。

根據(jù)統(tǒng)計,航空發(fā)動機(jī)使用階段的維修養(yǎng)護(hù)費用約占全壽命周期成本的 45-50%,與航空發(fā)動機(jī)本身的價 值量接近。航發(fā)熱端轉(zhuǎn)動件主要在高溫重載條件下服役,其使用壽命約為冷端部件的 1/3 左右,因此維修更換 的零部件以熱端轉(zhuǎn)動件為主,占比約 70%。
軍用航發(fā)修理分為三個層級:基層級、中繼級及基地級。基層級維修指由直接使用航空裝備的單位對裝備 進(jìn)行的維修,主要包括日常維修保養(yǎng)、周期性檢測、定期檢修、一般性改裝、結(jié)構(gòu)小修及輕度戰(zhàn)傷搶修;中繼 級指航空兵師等修理機(jī)構(gòu)對航空裝備進(jìn)行的維修,主要包括機(jī)體結(jié)構(gòu)中修,機(jī)載設(shè)備、機(jī)件的中修、大修,部 分零配件的修配制造,較大的改裝和戰(zhàn)傷搶修;涉及到中繼無法滿足的裝備深度修理,如發(fā)動機(jī)排故過程復(fù)雜 或分解修理程度較大的,則返回專業(yè)大修廠或主機(jī)廠進(jìn)行基地級維修。
航空發(fā)動機(jī)維修過程中涉及到較多的故障零部件恢復(fù)。長期以來,為保證修后可靠性,航發(fā)行業(yè)針對故障 件傾向于“換”,而不是“修”,這導(dǎo)致航發(fā)維修成本中換件成本居高不下,占比超過一半。而由于軍用航發(fā)使用環(huán)境極為惡劣,翻修期一般只有數(shù)百小時,葉片等關(guān)鍵件報廢量極大。因此,發(fā) 展航空關(guān)鍵零件修復(fù)再生技術(shù)成為航發(fā)維修的重點發(fā)展方向,目前主流工藝就是激光熔覆等金屬增材制造技術(shù)。(報告來源:未來智庫)

航空發(fā)動機(jī)全壽命周期價值分拆
軍機(jī)裝備質(zhì)與量差距明顯,航發(fā)換代上量需求明確且在加速
中美目前主戰(zhàn)軍機(jī)裝備從數(shù)量及組成上存在明顯差距,美軍機(jī)種數(shù)量大都雙倍以上于我國,按亞太地區(qū)部 署過半軍事能力的預(yù)期,我國目前在較多機(jī)型上還不足以對美國取得戰(zhàn)略均勢,尤其遠(yuǎn)程投送的運輸機(jī)及現(xiàn)代 化作戰(zhàn)需求的特種飛機(jī),中國軍機(jī)數(shù)量明顯偏少,屬于明顯的戰(zhàn)略短板,規(guī)模上量需求強(qiáng)烈。軍機(jī)代際組成是 其作戰(zhàn)能力的重要體現(xiàn),以中美間數(shù)量差距最小的戰(zhàn)斗機(jī)為例,美國已經(jīng)實現(xiàn)戰(zhàn)斗機(jī)換代,形成三代機(jī)及三代 半為主體,四代機(jī)為骨干的戰(zhàn)機(jī)結(jié)構(gòu)調(diào)整,而我國目前二代機(jī)數(shù)量近半,先進(jìn)三/四代戰(zhàn)機(jī)占比明顯不足,甚 至落后于俄羅斯,軍機(jī)換代需求明顯。
發(fā)動機(jī)全壽命周期成本分拆
按照一型航空發(fā)動機(jī)型號全壽命周期費用分拆,不考慮新建試驗設(shè)備及通用性保障條件,航發(fā)型號設(shè)計階 段費用占比約 8-12%,其中試驗發(fā)動機(jī)制造費用占比最高,達(dá)到 45-55%;航發(fā)型號生產(chǎn)制造階段費用占比約 40-45%,主要為航發(fā)零部件制造及裝配試車費用;運營階段占航發(fā)型號全壽命周期費用占比最高,達(dá)到 45- 50%,其中涉及生產(chǎn)制造的零部件更新占比達(dá) 50%左右。

基于裝備升級上量的軍用航發(fā)整機(jī)交付及維修市場需求測算
我國軍機(jī)主要機(jī)種有戰(zhàn)斗機(jī)、運輸機(jī)、轟炸機(jī)、特種飛機(jī)、直升機(jī)及教練機(jī)等,其中轟炸機(jī)主要承擔(dān)中遠(yuǎn) 程投彈任務(wù),飛機(jī)結(jié)構(gòu)類似于運輸機(jī);特種飛機(jī),包括預(yù)警機(jī)、偵察機(jī)、空中加油機(jī)、導(dǎo)航校驗飛機(jī)及指揮通 信飛機(jī)等,也主要以運輸機(jī)為機(jī)載平臺;而教練機(jī)主要為殲教及直升機(jī)教練機(jī)為主,因此將我國軍機(jī)按戰(zhàn)斗機(jī) 類、運輸機(jī)類及直升機(jī)類分類,按批產(chǎn)交付及維修部分,測算未來 5 年及 10 年的軍用航發(fā)整機(jī)交付市場為 2532 億及 5321 億元,維修市場為 974 億及 2136 億元。測算過程以五年分階段開展,主要假設(shè)有:
1、增量假設(shè):我國軍機(jī)更新?lián)Q代及規(guī)模上量體現(xiàn)為二代戰(zhàn)機(jī)逐漸被替換,三代戰(zhàn)機(jī)逐漸成為主體,四代 戰(zhàn)機(jī)發(fā)展為骨干力量。經(jīng)對比中美間軍機(jī)數(shù)量及結(jié)構(gòu)差異,我們預(yù)計未來 5 年及 10 年,我國軍機(jī)涉及老舊機(jī) 型替換及規(guī)模補(bǔ)充,新入列 2640 及 4355 架。
2、配發(fā)假設(shè):假設(shè)我國戰(zhàn)斗機(jī)全部配裝渦扇發(fā)動機(jī),運輸機(jī)配裝渦槳和渦扇發(fā)動機(jī)各占一半,直升機(jī)全 部配裝渦軸發(fā)動機(jī)。同時,假設(shè)存量戰(zhàn)機(jī)中中輕載型占比較大,新增戰(zhàn)機(jī)重載型比例提高,配發(fā)比例更高;
3、維修占比假設(shè):根據(jù)航發(fā)全壽命周期費用分布,維修價值量約占配套采購成本 50%;
4、備件占比假設(shè):軍機(jī)外場使用需要采購一定的航發(fā)備件以作緊急更換,假設(shè)未來 5 年采購備件比(備 件占當(dāng)期裝機(jī)需求比例)為 0.3,未來 5-10 年,隨著航發(fā)可靠性增長,采購備件比為 0.2;
通用航發(fā)及商用大飛機(jī)航發(fā)市場需求測算
2021 年我國通用航空發(fā)展得到政策面的極大支持。湖南、湖北、黑龍江、安徽、海南等省份均出臺通用 航空發(fā)展規(guī)劃及支持方案,其中湖南成為全國首個全域低空開放試點省份,通用航空迎來發(fā)展機(jī)遇期。通用航 發(fā)領(lǐng)域,除中航航發(fā)下屬南方、東安、輕動等國家主力隊伍外,還有宗申航發(fā)、應(yīng)流航空、上海尚實、安徽航 瑞、中發(fā)天信等相關(guān)企業(yè),均通過并購或自研的路徑進(jìn)行通航動力布局。根據(jù)中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心預(yù)測,2018 年至 2028 年,中國市場對通用航空發(fā)動機(jī)總需求量為 18410 臺,總量約 780 億元,預(yù)計 2021-2031 年市場空間增長 50%。根據(jù)《我國通用航空發(fā)動機(jī)發(fā)展思考》統(tǒng)計,國 內(nèi)通用航空飛機(jī)配發(fā)中,中國航發(fā)各主機(jī)廠渦軸發(fā)動機(jī)占比 2.4%,渦槳發(fā)動機(jī)占比 0.8%,渦扇發(fā)動機(jī)占比幾 乎為 0。假設(shè)未來 10 年,中國航發(fā)各主機(jī)廠綜合市場份額達(dá)到 10%,則可享受通用航空動力市場份額約 117 億元。

配套中國商飛 C919 及 C929 商用大飛機(jī)的長江型號大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)(CJ-1000 及 CJ-2000)正處于研 制階段,由于商用大涵道比航空發(fā)動機(jī)技術(shù)水平、可靠性要求及運營標(biāo)準(zhǔn)非常高,預(yù)計未來 10 年內(nèi)仍主要以 工程研制、適航取證及小批試用為主。以美國通用電氣 GE 公司研制的曾獲世界最大推力紀(jì)錄的商用航空發(fā)動 機(jī) GE90 型號為例,GE90 發(fā)動機(jī)于 1990 年正式提出,92 年首次進(jìn)行核心機(jī)試驗,93 年進(jìn)行全尺寸發(fā)動機(jī)整機(jī) 試驗,95 年獲 FAA 發(fā)動機(jī)適航證,并于同年投入使用,GE90 發(fā)動機(jī)的研制費用約 12-30 億美元。鑒于我國首 次研制商用大涵道比航空發(fā)動機(jī),所需的試驗件數(shù)量、研制周期及研制成本均倍于 GE90,預(yù)計兩型商用大涵 道比航空發(fā)動機(jī)研制費用達(dá)到 GE90 研制總費用的 2-3 倍,約 350 億元。
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原文標(biāo)題:航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈專題報告:崇山競秀、動力攀峰
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