航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠上的明珠”，號(hào)稱“世界上最難制造的機(jī)械設(shè)備”。它是一個(gè)國(guó)家科技、工業(yè)和國(guó)防實(shí)力的重要標(biāo)志，是構(gòu)成國(guó)家實(shí)力基礎(chǔ) 和軍事戰(zhàn)略的核心技術(shù)之一。航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要在高溫、高寒、高速、高壓、高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷、缺氧、振動(dòng)等極端惡劣 環(huán)境下工作，這就使得航空發(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)、控制理論等除了量子力學(xué)理論之外，其它的力學(xué)理論幾乎全部用上。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)：“工業(yè)皇冠明珠”1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”，航空強(qiáng)國(guó)的標(biāo)配

航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠”和“工業(yè)之花”，是衡量一個(gè)國(guó)家綜合科技水平、科技工業(yè)基礎(chǔ)實(shí)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，也是飛機(jī)的“心臟”。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研究和發(fā)展特點(diǎn)是技術(shù)難度大、耗資多、周期長(zhǎng)，對(duì)飛機(jī)性能以及飛機(jī)研制的成敗和進(jìn)度有著決定性的影響，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心基礎(chǔ)，也是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平和能力的重要標(biāo)志。例如，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理復(fù)雜，涉及幾乎所有科學(xué)和工程專業(yè)領(lǐng)域，主要結(jié)構(gòu)部件包括進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管，零配件達(dá) 3 萬(wàn)多個(gè)。

此外，受限于發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸小和工作環(huán)境嚴(yán)苛的原因，組裝過(guò)程精細(xì)嚴(yán)格，生產(chǎn)商需要在有限的空間中安裝成千上萬(wàn)的零件；并且組裝精度要求高，單個(gè)組件的組裝需要獨(dú)特的技術(shù)，其中葉片滾輪的精度要求高達(dá)人發(fā)絲的十分之一。目前，全球能夠自主研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家只有美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、俄羅斯和中國(guó)等少數(shù)國(guó)家。

2、由活塞式發(fā)展至噴氣式，軍民應(yīng)用兩開(kāi)花

航空發(fā)動(dòng)機(jī)從活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展到今天的多種噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，其中渦扇式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。從 1903 年世界上第一架飛機(jī)誕生，到二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，幾乎所有的戰(zhàn)機(jī)都采用活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)，這類發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)推動(dòng)螺旋槳使得飛機(jī)獲得動(dòng)力。但是，隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)向高功率和低重量方向發(fā)展，功重比較低的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸退出歷史舞臺(tái)。

噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)可以產(chǎn)生很大的推力，而自身重量又較輕，能夠大幅提高飛機(jī)的飛行速度，因此得到了廣泛的應(yīng)用。按壓氣機(jī)種類可分為渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。目前，應(yīng)用最廣的是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)， 2020 年全球產(chǎn)量占比高達(dá) 46.10%。

不同類型噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)因其自身特性應(yīng)用于不同機(jī)種，渦噴式逐漸淘汰，渦扇式為當(dāng)今主流?，F(xiàn)代渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)主要由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管等部位組成，其特點(diǎn)是高空高速飛行時(shí)性能較好，但在低速飛行時(shí)，高速高溫燃?xì)鈬姵霭l(fā)動(dòng)機(jī)后直接散溢造成巨大的能量損失，其整體油耗高，效率較低，目前除了尚未退役的部分二代戰(zhàn)斗機(jī)用渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)外，大多數(shù)已被渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)所取代。

軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)主要有不加力式和加力式兩類，前者主要用于高亞音速運(yùn)輸機(jī)，后者主要用于殲擊機(jī)。渦槳和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展成熟后，將活塞發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪化而研制發(fā)展的新型動(dòng)力。渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的適用速度一般小于 900km/h，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)中得到廣泛應(yīng)用。

渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)一般裝有自由渦輪，主要用在直升機(jī)和垂直/短距起落飛機(jī)上。民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)主要為大涵道比，油耗低，廣泛用于大型商用客機(jī)。

核心機(jī)系列化研制模式降本增效

1、技術(shù)難度大、耗資多、周期長(zhǎng)，高壁壘鑄就產(chǎn)品高附加值

航空發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)值回報(bào)高，經(jīng)濟(jì)輻射帶動(dòng)作用強(qiáng)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)作是工業(yè)部門目前附加值最高的高端制造業(yè)，對(duì)上下游產(chǎn)業(yè)也有著巨大的輻射帶動(dòng)作用。一是“回顧效應(yīng)”，即對(duì)機(jī)械、儀表、電子、材料、冶金、化工等上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的帶動(dòng)作用；二是“前瞻效應(yīng)”，即對(duì)航空運(yùn)輸業(yè)、旅游業(yè)、城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、物流等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的誘導(dǎo)作用；三是“旁側(cè)效應(yīng)”，即對(duì)改善國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門資源配置、提高效率等的推動(dòng)作用。航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)門檻高，運(yùn)行條件要求苛刻。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是典型的技術(shù)密集型產(chǎn)品，要求重量輕、體積小、使用安全可靠、經(jīng)濟(jì)性好，滿足在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和高負(fù)荷等苛刻條件下長(zhǎng)期反復(fù)工作指標(biāo)，因而必須設(shè)計(jì)精巧、加工精密、使用高性能材料部件，其研制對(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。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)投入普遍高達(dá)數(shù)十億美元，其中 F135 更是高達(dá) 67 億美元。與國(guó)外相比，投入資金不足是此前嚴(yán)重限制我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一。1988 年-2003 年間，美國(guó)的 IHPTET 計(jì)劃總計(jì)投入 50 億美元，約是我國(guó) 1980 年-2000 年間兩項(xiàng)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)研計(jì)劃總投 入的 6 倍。航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期長(zhǎng)，預(yù)研和工程研制階段長(zhǎng)達(dá) 30 年。

根據(jù)《航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制全壽命管理究及建議》，預(yù)研階段和工程研制階段需要長(zhǎng)達(dá)30年，此后才能進(jìn)入實(shí)用發(fā)展階段進(jìn)行大批量裝配，整個(gè)研發(fā)周期漫長(zhǎng)。我國(guó)成功自研的第一臺(tái)大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦扇-10 從20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始驗(yàn)證機(jī)研制，到 2006 年正式宣告成熟定型，歷時(shí) 20 余載，目前已經(jīng)成為我國(guó)第三代戰(zhàn)機(jī)的主要配套型號(hào)。

2、基于核心機(jī)系列化的研制模式，軍民一體化推動(dòng)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)以核心機(jī)為基礎(chǔ)可不斷改進(jìn)衍生出系列化軍民發(fā)動(dòng)機(jī)，降低研發(fā)成本，極大提高研發(fā)效率及產(chǎn)品可靠性，拓寬市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，滿足不同客戶需求。

核心機(jī)具有軍民通用性，一旦研制成熟，無(wú)論是戰(zhàn)機(jī)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、轟炸機(jī)或者軍用運(yùn)輸機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、艦艇使用的燃?xì)廨啓C(jī)都可以由核心機(jī)改進(jìn)而來(lái)，制造商可以根據(jù)客戶的不同需求基于成熟核心機(jī)衍生出不同機(jī)型，降本增效，且產(chǎn)品可靠性得到保證，極大地拓寬了市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。

利用多用途核心機(jī)研制系列發(fā)動(dòng)機(jī)為航空發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的方式，如美國(guó) GE 公司在第三代核心機(jī)的基礎(chǔ)上成功研制出一系列軍民用發(fā)動(dòng)機(jī)，包括 F101、F110、F404、TF39、CF6 和 CFM56。

我國(guó)于 70 年代初引進(jìn)美國(guó)核心機(jī)和驗(yàn)證機(jī)研究途徑，堅(jiān)持走基礎(chǔ)研究—應(yīng)用研究—預(yù)先發(fā)展（核心機(jī)、驗(yàn)證機(jī)）—工程研制的研究和發(fā)展道路。一款成熟發(fā)動(dòng)機(jī)可銷售 30-50 年，產(chǎn)品紅利期長(zhǎng)，軍民一體化進(jìn)一步推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。

據(jù)美國(guó)《國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃》描述：發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)因其技術(shù)高端，處于寡頭壟斷的環(huán)境中，一款成熟產(chǎn)品能夠銷售 30~50 年，制造商可以充分享受技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)帶來(lái)的市場(chǎng)回報(bào)。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，軍用民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在通用性，基于核心機(jī)可衍生出滿足民用需求的發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅可最大程度縮短研發(fā)周期，而且推動(dòng)產(chǎn)品系列化發(fā)展，延長(zhǎng)產(chǎn)品銷售生命周期。

我國(guó)目前對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品軍民融合主要體現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的軍轉(zhuǎn)民應(yīng)用上，例如，渦軸-8 發(fā)動(dòng)機(jī)可同時(shí)應(yīng)用于軍用、民用直升機(jī)機(jī)型；以太行發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)衍生而來(lái)的民用燃?xì)廨啓C(jī)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多型。在民轉(zhuǎn)軍領(lǐng)域，我國(guó)目前還處于初期階段。

3、政策支持：三大國(guó)家政策鑄就航發(fā)產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力

三大國(guó)家政策，聚焦兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，鑄就航發(fā)產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。“十三五”以前，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，曾是我國(guó)工業(yè)發(fā)展的“軟肋”：

1）長(zhǎng)久以來(lái)，由于我國(guó)航發(fā)制造水平與航發(fā)需求嚴(yán)重脫軌，大量航發(fā)產(chǎn)品依賴進(jìn)口。

2）我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)與制造主要由中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)主導(dǎo)，實(shí)行“一型飛機(jī)配套研制一型發(fā)動(dòng)機(jī)”的研制與生產(chǎn)模式。

3）航空發(fā)動(dòng)機(jī)與航空飛機(jī)研制深度綁定，航空發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立研制靈活性受限，國(guó)家政策和資金支持力度不夠。為增強(qiáng)航發(fā)制造實(shí)力和相關(guān)企業(yè)活力，逐步實(shí)現(xiàn)航發(fā)產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化，自“十三五”以來(lái)，我國(guó)相繼出臺(tái)了軍民融合、兩機(jī)專項(xiàng)等政策，用競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，縮短流程并降低成本，國(guó)家千億撥資，打破產(chǎn)業(yè)發(fā)展資金制約，解決研發(fā)投入，預(yù)先研究資金不足。我國(guó)還實(shí)施了飛發(fā)分離等改革措施，成立航發(fā)集團(tuán)，打破體制制約，極大提高發(fā)動(dòng)機(jī)研制靈活性和研發(fā)效率。

促進(jìn)軍工產(chǎn)業(yè)升級(jí)

1、軍民融合

把國(guó)防和軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)深深融入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展體系之中，全面推進(jìn)經(jīng)濟(jì)、科技、教育、人才等各個(gè)領(lǐng)域的軍民融合，在更廣范圍、更高層次、更深程度上把國(guó)防和軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展結(jié)合起來(lái)，為實(shí)現(xiàn)國(guó)防和軍隊(duì)現(xiàn)代化提供豐厚的資源和可持續(xù)發(fā)展的后勁。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)屬于國(guó)防工業(yè)的重要產(chǎn)品，政策的落實(shí)對(duì)航發(fā)的發(fā)展與技術(shù)的創(chuàng)新有著巨大的作用。通過(guò)軍民融合，對(duì)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)盤活存量資源、促進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展有著巨大的推進(jìn)作用?？捎行嵘覈?guó)航發(fā)研制效率、促進(jìn)軍工產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

2、飛發(fā)分離

我國(guó)在建立航空工業(yè)之始學(xué)習(xí)蘇聯(lián)模式，以飛機(jī)型號(hào)研發(fā)驅(qū)動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)配套，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制缺乏獨(dú)立自主性，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)周期比飛機(jī)研發(fā)周期更長(zhǎng)的事實(shí)下，航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到嚴(yán)重制約。

2016 年 5 月，中國(guó)航發(fā)集團(tuán)成立，原中航工業(yè)旗下的航發(fā)資產(chǎn)被剝離出來(lái)，劃撥到中國(guó)航發(fā)名下。同時(shí)，航發(fā)動(dòng)力、航發(fā)控制和航發(fā)科技實(shí)際控制人變更為中國(guó)航發(fā)。航發(fā)集團(tuán)的成立標(biāo)志著我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制正式獨(dú)立于飛機(jī)制造，給予了航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制更強(qiáng)的自主性，從根源上掃除了航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的部分體制障礙，有利于相關(guān)主機(jī)廠和科研院所專注主業(yè)，加快追趕步伐，實(shí)現(xiàn)軍用和民用發(fā)動(dòng)機(jī)的突破。

3、重大專項(xiàng)

發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期長(zhǎng)、研發(fā)投入高，核心機(jī)預(yù)研需要大量資金，與國(guó)外相比，投入資金不足嚴(yán)重限制我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。1988年-2003年間，美國(guó)的 IHPTET 計(jì)劃總計(jì)投入50億美元，約是我國(guó)1980年-2000年間兩項(xiàng)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)研計(jì)劃總投入的6倍。

2016年《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中明確航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)重大專項(xiàng)為 6 個(gè)重大科技項(xiàng)目之一。兩機(jī)專項(xiàng)政策實(shí)施以后，航空發(fā)動(dòng)機(jī)專項(xiàng)報(bào)送國(guó)務(wù)院審議，?？顚Ｓ?，保證航發(fā)產(chǎn)業(yè)有充足的研發(fā)資金。兩機(jī)專項(xiàng)中的航空發(fā)動(dòng)機(jī)專項(xiàng)重點(diǎn)局聚焦于小涵道比超音速渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和大涵道比大推力長(zhǎng)續(xù)航亞音速渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，基本涵蓋了當(dāng)下國(guó)內(nèi)所有先進(jìn)航空器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。

航空工業(yè)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈全解析

1、國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈由航發(fā)集團(tuán)主導(dǎo)，各環(huán)節(jié)整體競(jìng)爭(zhēng)格局穩(wěn)定

從國(guó)際上來(lái)看，航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈已形成“主承包商+供應(yīng)商”的發(fā)展模式。據(jù) GAO 估計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)主承包商只生產(chǎn)其最終產(chǎn)品所有零部件中附加值最高的 30%，剩下 70%的生產(chǎn)工作和零部件/子系統(tǒng)研發(fā)工作，由供應(yīng)商負(fù)責(zé)。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)：航發(fā)集團(tuán)主導(dǎo)國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈，各級(jí)供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)格局穩(wěn)定。我國(guó)目前已經(jīng)具備完整的航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)制造能力，航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈主要由五個(gè)環(huán)節(jié)組成，分別是上游原材料和零部件、中游分系統(tǒng)、下游整機(jī)制造和維修保障。

1）上游原材料和零部件領(lǐng)域：以科研院所及其下屬企業(yè)為主，新興民營(yíng)企業(yè)也具備一定競(jìng)爭(zhēng)力，尤其是在零部件領(lǐng)域，民營(yíng)企業(yè)參與度高。

2）中游分系統(tǒng)：以航發(fā)集團(tuán)旗下控制系統(tǒng)生產(chǎn)商航發(fā)控制 和 614 所主導(dǎo)。

3）下游整機(jī)制造和維修：軍用航發(fā)制造以航發(fā)動(dòng)力為主，民用航發(fā)制造以航發(fā)商發(fā)為主。軍用維修主要由軍工維修廠以及航發(fā)動(dòng)力負(fù)責(zé)，民用維修方面，合資共建的四川斯奈克瑪是我國(guó)領(lǐng)先的民用發(fā)動(dòng)機(jī)修理廠。

2、原材料：發(fā)動(dòng)機(jī)基石，產(chǎn)品差異化大

航空發(fā)動(dòng)機(jī)成本中原材料占比最高，其中主要使用的是高溫合金和鈦合金兩種材料。按照航發(fā)制造成本拆分，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造成本（不含控制系統(tǒng)）主要由兩部分組成：原材料成本和勞動(dòng)力成本，占比分別在 40%-60%、25%-35%。航空發(fā)動(dòng)機(jī)原材料以高溫合金和鈦合金為主，二者成本約占原材料的 65%，占發(fā)動(dòng)機(jī)的 33%。除高溫合金和鈦合金材料外，新興的陶瓷基復(fù)合材料正逐步擴(kuò)大在原材料中的占比份額，成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的新型材料。

3、高溫合金：發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展關(guān)鍵材料，約占整機(jī)價(jià)值 14%

高溫合金是推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵所在，也是發(fā)動(dòng)機(jī)原材料的主要成本。一代材料造就一代發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)性能通常用推重比來(lái)綜合評(píng)定，提高推重比最直接和最有效的技術(shù)措施是提高渦輪前的燃?xì)鉁囟龋虼?，新型先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)高性能高溫合金材料的依賴也越來(lái)越大。

在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金材料用量約占到發(fā)動(dòng)機(jī)總質(zhì)量的 40%-60%，主要用于燃燒室、導(dǎo)向葉片、渦輪葉片和渦輪盤四大熱端零部件，以及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、環(huán)形件、尾噴口等工作溫度較高的部位。變形高溫合金約占高溫合金總用量的 70%。

按照合金材料成形方式不同，高溫合金可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金（包括等軸晶鑄造高溫合金、定向凝固柱高溫合金和單晶高溫合金）和新型高溫合金（包括粉末高溫合金、Ti-AI 系金屬間化合物、氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金、耐蝕高溫合金等）。

其中，變形高溫合金應(yīng)用范圍最廣，占比高達(dá) 70%，鑄造高溫合金位居其次，占比 20%，新型高溫合金僅占 10%。單晶鑄造高溫合金和粉末高溫合金將成為主流發(fā)展趨勢(shì)。單晶鑄造高溫合金在耐高溫、抗蠕變、抗疲勞方面有明顯優(yōu)勢(shì)。單晶鑄造高溫合金符合現(xiàn)代飛機(jī)對(duì)高推重比的追求。

有數(shù)據(jù)顯示，在發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸不變的條件下，渦輪前進(jìn)口溫度每提高 100 度，推重比可以增加 10%。同時(shí)，單晶材料沒(méi)有晶界，在高溫應(yīng)力下不易發(fā)生蠕變和疲勞斷裂。粉末高溫合金采用粉末冶金工藝，具有成分均勻，抗疲勞，熱加工性能好等特點(diǎn)。由于單晶鑄造高溫合金和粉末高溫合金優(yōu)異的性能，國(guó)外第三代以后的發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎無(wú)一例外使用了單晶渦輪葉片和粉末冶金渦輪盤。

國(guó)內(nèi)高溫合金長(zhǎng)期面臨供需不均衡問(wèn)題，“兩機(jī)專項(xiàng)”等政策推動(dòng)國(guó)內(nèi)高溫合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展及需求放量，我國(guó)高溫合金行業(yè)將迎來(lái)歷史性發(fā)展機(jī)遇。高溫合金在我國(guó)的發(fā)展起步較晚，依次經(jīng)歷了仿制、仿創(chuàng)結(jié)合到獨(dú)創(chuàng)三個(gè)階段。

目前，我國(guó)高溫合金雖然已經(jīng)進(jìn)入“獨(dú)創(chuàng)”階段，但由于高溫合金行業(yè)技術(shù)復(fù)雜度高，我國(guó)整體技術(shù)水平較國(guó)外龍頭企業(yè)仍有較大差距，尤其是在高端產(chǎn)品方面，供需缺口較大。根據(jù)中國(guó)特鋼企業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，約 43%的市場(chǎng)需求依賴進(jìn)口。為了避免被“卡脖子”，政府陸續(xù)出臺(tái)了一系列政策支持國(guó)內(nèi)高溫合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

隨著我國(guó)全面啟動(dòng)實(shí)施航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)重大專項(xiàng)(“兩機(jī)專項(xiàng)”)，高溫合金國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)口將成為大勢(shì)所趨，我國(guó)高溫合金行業(yè)迎來(lái)歷史性發(fā)展機(jī)遇。

我們預(yù)計(jì)，我國(guó)未來(lái)十年不含后市場(chǎng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫合金市場(chǎng)空間約為 2209 億 元。由于上文原材料價(jià)值占比 51%的數(shù)據(jù)未考慮航發(fā)控制系統(tǒng)。因此，在考慮控制系統(tǒng)后，我們測(cè)算出原材料占航空發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)值的比例約為 40%，高溫合金占航空發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)值的比例約為 14%。

基于高溫合金的價(jià)值占比以及上文對(duì)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)空間的預(yù)測(cè)，我們預(yù)計(jì)我國(guó)未來(lái)十年不含后市場(chǎng)的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金市場(chǎng)空間約為 994 億元，民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金市場(chǎng)空間約為 1215 億元。綜上所述，我們預(yù)計(jì)我國(guó)未來(lái)十年不含后市場(chǎng)的航發(fā)用高溫合金總市場(chǎng)空間約為 2209 億元。

4、鈦合金：發(fā)動(dòng)機(jī)重要原材料，約占整機(jī)價(jià)值 12%

鈦合金因其優(yōu)異性能成為飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)的重要原材料，在國(guó)外先進(jìn)軍機(jī)的用 量穩(wěn)定在 20%以上，我國(guó)航空航天用鈦合金起步雖晚但發(fā)展?jié)摿Υ?。鈦合金具有高?qiáng)度、耐高溫、耐疲勞、耐腐蝕和低密度等優(yōu)點(diǎn)，能有效降低飛機(jī)重量，減少對(duì)機(jī)體疲勞和腐蝕相關(guān)檢查的工作量。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，鈦合金是重要的原材料之一，主要應(yīng)用在壓氣機(jī)盤、機(jī)匣、壓氣機(jī)葉片、鼓筒、高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子等部件。

在歐美先進(jìn)軍機(jī)中，鈦合金用量穩(wěn)定在 20%以上，其中美國(guó) F-22 戰(zhàn)斗鈦合金用量高達(dá) 41%，我國(guó)當(dāng)前新型戰(zhàn)機(jī)殲-20 和 殲-31 鈦合金用量也分別達(dá)到 20%和 25%。2020 年我國(guó)鈦加工材在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用 比例僅為 18.14%，與世界先進(jìn)水平還有一定差距。未來(lái)，新機(jī)購(gòu)置疊加飛機(jī)換發(fā)需求，將帶動(dòng)我國(guó)航空用鈦合金需求進(jìn)一步提升。

5、陶瓷基復(fù)合材料

新型發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵材料，應(yīng)用占比逐步提升，國(guó)內(nèi)尚處起步階段陶瓷基復(fù)合材料（CMCs）是指在陶瓷基體中引入增強(qiáng)材料，以陶瓷基體為連續(xù)相的復(fù)合材料，近幾十年來(lái)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用占比逐步提升。

陶瓷基復(fù)合材料兼顧了金屬的高韌性、可塑性和陶瓷的高熔點(diǎn)、耐腐蝕和耐磨損等特性，是新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料。

它的密度約為耐高溫鎳合金的 1/4~1/3，鎢基合金的 1/10~1/9，可以大大減輕發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量，降低油耗的同時(shí)提高推重比，是未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)熱端結(jié)構(gòu)的首選材料。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，陶瓷基復(fù)合材料已經(jīng)在高溫渦輪葉片、高溫燃燒室、調(diào)節(jié)/密封片等部件上進(jìn)行了相關(guān)典型件測(cè)試，部分已實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。CMCs 在國(guó)外先進(jìn)航空航天領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi) CMCs 的研發(fā)和制造尚處于起步階段。國(guó)外 CMC 材料已逐步應(yīng)用于航空航天、能源電力、電子等領(lǐng)域，并在軍用領(lǐng)域廣泛使用。

根據(jù) GVC 的報(bào)告，目前 CMCs 在航空航天領(lǐng)域的用量約占 36%，其他國(guó)防軍用約占 25%，美國(guó)、歐洲等已在多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)上成功應(yīng)用 CMC 取代高溫合金。

根據(jù) GE 公司的官方資料，GE9X 在燃燒室和高壓渦輪上使用了 CMC 材料后，預(yù)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力增加 25%，燃油效率將提高 10%。國(guó)內(nèi) CMC 的研發(fā)和制造尚處于摸索與起步時(shí)期，仍未能滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端構(gòu)件工程化應(yīng)用需求。

隨著國(guó)家政策扶持和國(guó)產(chǎn)化替代穩(wěn)步推進(jìn)，輕質(zhì)高強(qiáng)韌、耐高溫、長(zhǎng)壽命、抗燒蝕、抗氧化的碳化硅陶瓷基復(fù)合材料將得以快速發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)缺乏量產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料的企業(yè)，主要企業(yè)為火炬電子和中航高科。由于發(fā)動(dòng)機(jī)用復(fù)合材料技術(shù)壁壘較高，且海外研發(fā)企業(yè)對(duì)中國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖、產(chǎn)品出口限制，國(guó)內(nèi)研發(fā)與生產(chǎn)需要克服諸多技術(shù)難關(guān)。

國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)包括廈門大學(xué)特種陶瓷實(shí)驗(yàn)室和國(guó)防科技大學(xué)，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的企業(yè)主要為火炬電子和中航高科，其中火炬電子陶瓷材料業(yè)務(wù)已實(shí)現(xiàn)營(yíng)收，2020 年陶瓷材料營(yíng)收達(dá) 49.12 萬(wàn)元，毛利率為 70.53%，中航高科還未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，僅實(shí)現(xiàn)部分技術(shù)突破，行業(yè)有待成長(zhǎng)。

國(guó)外主要企業(yè)包括羅羅公司，Coi Ceramics INC.，西格里集團(tuán)，聯(lián)合技術(shù)等，相較于國(guó)內(nèi)企業(yè)存在明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

6、零部件：產(chǎn)品種類繁多，鍛鑄件為核心

航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工處于航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造產(chǎn)業(yè)鏈中上游，其具有環(huán)節(jié)多、工藝復(fù)雜、專業(yè)性強(qiáng)、精度要求高、與主機(jī)廠高度聯(lián)動(dòng)等特征。

在軍機(jī)和民機(jī)需求相繼釋放的背景下，零部件產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；筇嵘?，專業(yè)分工更為明晰，很多細(xì)分領(lǐng)域逐步具備產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。常見(jiàn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪等。

按照毛胚成形方式可分為鍛造件、鑄造件和鈑金件等。此外，隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)日漸復(fù)雜，更為精密的機(jī)加工和 3D 打印技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工環(huán)節(jié)得到廣泛應(yīng)用。

7、鍛造件

鍛造是一種利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，根據(jù)成形機(jī)理，可分為自由鍛、模鍛、輾環(huán)。

自由鍛是指用簡(jiǎn)單的通用性工具對(duì)原材料進(jìn)行鍛壓處理和加工的方法，該方法簡(jiǎn)單、通用性好，成本低，市場(chǎng)占比為 18.5%。模鍛是在鍛模膛內(nèi)受壓變形而獲得鍛件，該方法易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，市場(chǎng)占比為 75.2%。

輾環(huán)是指通過(guò)專門設(shè)備輾環(huán)生產(chǎn)不同直徑的環(huán)形零件，該方法材料利用率高，精準(zhǔn)度高，質(zhì)量好，市場(chǎng)占比為 6.3%。鍛件是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的主要組成部分，按照產(chǎn)品類型可分為鍛造葉片、環(huán)形鍛件和盤軸類鍛件等三大類。其中，鍛造葉片主要為風(fēng)扇/壓氣機(jī)葉片，環(huán)形鍛件主要為各部位機(jī)匣，盤軸類鍛件主要為渦輪/壓氣機(jī)盤。

1）葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)最核心的部件之一，主要有鍛造葉片和鑄造葉片兩類，它的制造占據(jù)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)制造的 30%以上的工作量。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，鍛造葉片價(jià)值占發(fā)動(dòng)機(jī)葉片總價(jià)值的比例約為 37%，占發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)價(jià)值的比例約為 7%。

2）環(huán)形鍛件以機(jī)匣為主，還包括封嚴(yán)環(huán)、外涵道支承等。其中，機(jī)匣被稱作航空發(fā)動(dòng)機(jī)的“骨骼”。它為發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件如風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸、葉片、燃燒室及渦輪提供了安全的密閉空間，對(duì)核心零部件的失效提供了損傷包容。

3）盤軸類鍛件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鍛件中數(shù)量最多、最常見(jiàn)的一類。由于長(zhǎng)期在高溫高壓和交變載荷下工作，其性能的穩(wěn)定性對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有著至關(guān)重要的影響。除了渦輪/壓氣機(jī)盤外，常見(jiàn)的盤軸類鍛件還包括整流罩、渦輪軸、錐軸等。

隨著現(xiàn)代飛機(jī)對(duì)減重需求的提高，航空發(fā)動(dòng)機(jī)鍛造技術(shù)逐漸向整體化、精密化、薄壁 化方向發(fā)展，現(xiàn)已形成整體成形技術(shù)、等溫鍛造技術(shù)、精密輾軋技術(shù)三種主要成形技術(shù)。

1）整體成形技術(shù)在減少零件和連接件數(shù)量、減輕結(jié)構(gòu)重量的同時(shí)，提高零件使用可靠性、縮短制造流程、降低制造成本。其主要應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)身大型整體隔框鍛件的制造。整體鍛造 技術(shù)的發(fā)展需要大型設(shè)備的支撐，我國(guó)大型模鍛壓力機(jī)設(shè)備數(shù)量少，因此技術(shù)水平也尚待發(fā)展。

2）等溫鍛造技術(shù)是一種近凈成形工藝，是大型、整體、高性能鈦合金復(fù)雜關(guān)鍵精鍛件成形的一條重要途徑。其在壓氣機(jī)盤、整體葉盤、壓氣機(jī)葉片的制造中，可顯著改善鍛件的組織性能，減輕材料用量，提高材料利用率。

3）精密輾軋技術(shù)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形鍛件的首選工藝。目前，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用該技術(shù)生產(chǎn)環(huán)形鍛件，并實(shí)現(xiàn)了環(huán)形件的無(wú)余量近凈成形，而且大幅度減少了加工量，提高了環(huán)形鍛件的性能，降低了生產(chǎn)成本。該技術(shù)在我國(guó)尚處于發(fā)展期，產(chǎn)品質(zhì)量尚不穩(wěn)定。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)鍛件價(jià)值占發(fā)動(dòng)機(jī)總價(jià)值的比例約為 20%，由此我們預(yù)計(jì)，我國(guó)未來(lái)十年不含后市場(chǎng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)鍛件市場(chǎng)空間約為 3156 億元。鍛件是飛機(jī)中重要的部件之一，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的用量及價(jià)值占比不斷提高。

基于上文對(duì)我國(guó)未來(lái)十年航發(fā)市場(chǎng)空間的預(yù)測(cè)，我們預(yù)計(jì)，我國(guó)未來(lái)十年軍用航發(fā)鍛件市場(chǎng)空間約為 1420 億元，民用航發(fā)鍛件市場(chǎng)空間約為 1736 億元。綜上所述，我國(guó)未來(lái)十年航發(fā)用鍛件總市場(chǎng)空間約為 3156 億元。