航空發(fā)動機被稱為“工業(yè)之花”，是航空工業(yè)中科技含量高、難度最大的部件之一。中國航空發(fā)動機研制經(jīng)歷了半個世界漫長而艱辛的發(fā)展，從最初的簡單仿制，到后來的改型，再到自主研發(fā)的階段，先后成功量產(chǎn)了渦扇-6、渦噴-13、秦嶺（渦扇-9）、昆侖（渦噴-14）、太行（渦噴-10）發(fā)動機。但現(xiàn)階段中國航空發(fā)動機研發(fā)實力仍相對薄弱，研發(fā)進度仍顯著滯后于戰(zhàn)斗機和打飛機的升級/研制進度，制約整個飛機制造業(yè)的發(fā)展。
航空發(fā)動機有望列入即將出臺《高端裝備制造“十二五”規(guī)劃》相關的重大專項規(guī)劃中，獲得政策的多方面支持，航空發(fā)動機自主化的進程有望加速。未來20年國內先進航空發(fā)動機需求空間巨大，我國航空發(fā)動機全球份額將有望加速提升，產(chǎn)業(yè)鏈相關公司有望受益。
近期中航工業(yè)集團首次公開推出展示兩款新型軍用航空發(fā)動機以及國產(chǎn)大涵道比渦扇發(fā)動機的金屬同比例模型，并且國內對于航空發(fā)動機重大專項的呼聲也一直很高，我國在當前經(jīng)濟轉型的背景下，如果推出航空發(fā)動機重大專項將是在大飛機專項之后第二個航空制造方向的重大專項，也會體現(xiàn)出政府試圖改變國內傳統(tǒng)工業(yè)格局的思路。
航空發(fā)動機具有極高的研制壁壘，目前全球能夠獨立自主進行軍用航空發(fā)動機研制生產(chǎn)且有產(chǎn)品的國家僅有英、美、法、俄、烏、中這幾個，而目前擁有民用航空發(fā)動機整機研制生產(chǎn)能力的國家則主要在英、法、美等國。我國目前已經(jīng)研制出配套第三代戰(zhàn)斗機的軍用航空發(fā)動機，但大規(guī)模使用和成熟還有距離，且尚無民用航空發(fā)動機產(chǎn)品。
目前國內外航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的差距較大，對于國內來說，行業(yè)需求不是問題，主要的瓶頸在技術和機制。對于相關上市公司，高估值背后更多的是例如重組整合這樣的題材因素以及對發(fā)動機技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間的預期。
一、全球航空發(fā)動機制造技術狀況
航空制造是制造業(yè)中高新技術最集中的領域，整個制造過程對材料、工藝、加工手段、試驗測試等都有極高的要求，而航空發(fā)動機技術則是高新技術中的尖端代表。美國國家關鍵技術計劃說明文件將航空發(fā)動機技術描繪成“是一個技術精深得使新手難以進入的領域，它需要國家充分保護并利用該領域的成果，長期數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的積累，以及國家大量的投資。”
圖1 航空發(fā)動機主要結構
（一）航空發(fā)動機技術特點
航空發(fā)動機的特點在于其工作狀況復雜、制造要求高、研制周期長、研制費用高。
表1 航空發(fā)動機特點
| 特點 | 說明 |
| 工況復雜 | 渦輪驅動壓氣機每秒轉速達上千轉，渦輪前溫度達1500℃甚至更高；壓力約20-40 個大氣壓，1-2 噸自重要產(chǎn)生推力幾千到幾萬公斤 |
| 制造要求高 | 零件加工精度到微米級；零件數(shù)量幾千上萬個 |
| 研制費用高 | 世界上四大航空發(fā)動機公司每年的發(fā)動機研究和發(fā)展經(jīng)費占銷售額的15%左右，在10 億美元上下?，F(xiàn)在研制一臺大、中型先進發(fā)動機的經(jīng)費高達15 億～30 億美元 |
| 研制周期長 | 以美國第四代發(fā)動機F119 為例，技術研究和零部件試驗經(jīng)過了15 年以上時間，從型號驗證機一直到生產(chǎn)加工用了16 年 |
| 試驗、改進多 | 主要零、部件和系統(tǒng)試驗占總試驗時間的90％以上，全臺發(fā)動機的試驗總時數(shù)可達2～4 萬小時。 |
經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，全球航空渦輪發(fā)動機技術取得了較大的進步：
表2 發(fā)動機性能特點
| 發(fā)動機類別 | 性能特點 |
| 戰(zhàn)斗機發(fā)動機 | 推重比由2 提高到10； 可靠性：空中停車率為0.01~0.50/1 000 發(fā)動機飛行小時 使用壽命：整機定型要求通過4300~6000 個戰(zhàn)術空軍循環(huán)試驗，相當于平 時使用10 多年，熱端零件壽命達到2000h，冷端零件壽命4000h |
| 民用渦扇發(fā)動機 | 最大推力已超過50000 daN； 起飛耗油率從50 年代渦噴發(fā)動機1.0 kg/(daN·h)下降到0.35~0.40kg/(daN·h)； 空中停車率為0.002~0.020/1 000 發(fā)動機飛行小時； 熱端部件壽命達到7000~10000 h ，整機的機上不拆卸壽命 15000~16000h，最長超過40000h |
| 直升機用渦軸發(fā)動機 | 功重比從2kW/daN提高到6.8~7.1 kW/daN |
國外的航空發(fā)動機制造已經(jīng)達到了相當高的技術水平，其發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在戰(zhàn)斗機、運輸機和直升機這三種類型的發(fā)動機上：
表3 三類渦輪發(fā)動機發(fā)展趨勢
| 戰(zhàn)斗機發(fā)動機 | |||
| 參數(shù) | 第三代 | 第四代 | 第五代 |
| 總壓比 | 22~32 | 25~35 | 25~40 |
| 渦輪前溫度（K） | 1540~1750 | 1800~1950 | 2000~2200 |
| 涵道比 | 0.3~1.1 | 0.2~0.5 | 0.15~0.35 |
| 運輸機發(fā)動機 | |||
| 參數(shù) | 70和80年代 | 90年代 | 21世紀初 |
| 涵道比 | 4~5 | 6~9 | 10~15 |
| 風扇壓比 | 1.7 | 1.5~1.6 | 1.3~1.4 |
| 總增壓比 | 25~30 | 38~45 | 50~75 |
| 渦輪前溫度（K） | 1500~1570 | 1570~1800 | 1850~2100 |
| 直升機發(fā)動機 | |||
| 參數(shù) | 第三代 | 第四代 | 第五代 |
| 總壓比 | 8~14 | 13~15 | 16~26 |
| 渦輪前溫度（K） | 1270~1370 | 1400~1500 | 1500~1850 |
戰(zhàn)斗機發(fā)動機和運輸機發(fā)動機在性能的要求上是各有不同的，戰(zhàn)斗機發(fā)動機追求的是極限性能和高負荷；而運輸機發(fā)動機則要求的是可靠性、經(jīng)濟性等指標。而越來越顯著的特點就是高性價比則是軍用和民用發(fā)動機都追求的目標。
處于航空發(fā)動機技術前列的國家不斷實施各種技術發(fā)展計劃，推動著發(fā)動機各項性能的提高，在實施這些技術發(fā)展計劃的過程中，不斷涌現(xiàn)著新技術。這些新技術的趨勢顯示出高效和經(jīng)濟性是發(fā)動機未來發(fā)展方向。
表4 航空燃氣渦輪發(fā)動機不斷涌現(xiàn)的新技術
| 年代 | 1940-1949 | 1950-1959 | 1960-1969 | 1970-1979 | 1980-2000 | 2020年預計 | |
| 機種 | 渦噴 | 渦噴、渦槳、渦軸 | 渦噴、渦槳渦軸、渦扇 | 渦噴、渦槳渦軸、渦扇 | 渦噴、渦槳渦軸、渦扇 | 渦噴、渦槳渦軸、渦扇 | |
| 新技術 | 結構 | 軸流式壓氣機、雙轉子、雙位噴管 | 可調靜子、氣冷渦輪、加力燃燒室 | 跨聲速壓氣機、環(huán)管燃燒室、可調噴管、進/發(fā)匹配航改燃機 | 寬弦葉片、環(huán)形燃燒室、三轉子結構、結構完整性、單元體結構 | 空心風扇葉片、整體葉盤、雙級燃燒室、對轉渦輪轉子、矢量噴管 | 主動流動控制、多電發(fā)動機、多點燃油噴嘴、無盤轉子 |
| 控制方式 | 數(shù)字電子控制 | 全權數(shù)字電子控制 | 飛行-推進綜合控制 | ||||
| 研發(fā)技術 | 模擬高空試驗 | 核心機途徑、斷裂力學 | 視情維修、加速任務試驗 | 計算流體力學、壽命期成、本循環(huán)優(yōu)化設計、部件級數(shù)值仿真設計、CAD/CAM | HCF 設計技術、自動預診斷和狀態(tài)管理、推進系統(tǒng)數(shù)值仿真設計 | ||
| 性能指標趨勢 | 馬赫數(shù)3 | V/STOL、輕量設計 | 高推重比(8)、高涵道比（4~8） | 超聲速巡航 | 變循環(huán)發(fā)動機、智能發(fā)動機、超微型發(fā)動機、超高推重比(20)、超高涵道比（10~15）、超聲速STOVL、經(jīng)濟承受性設計 | ||
| 材料 | 鈦合金 | 鎳基合金 | 低溫復合材料、定向 凝固渦輪葉片、粉末冶金渦輪盤 |
單晶渦輪葉片、隔熱涂層 低溫復合材料、低應力陶瓷 |
高溫燃料、 金屬間化合物、高溫復合材料、陶瓷和碳碳材料 |
||
（二）國內外航空發(fā)動機應用
1、軍用航空發(fā)動機國內外仍具有代差
軍用航空發(fā)動機整機研制生產(chǎn)的國家不多，這與航空發(fā)動機技術在各國之間市場化交流相對較少，處于較封閉的狀態(tài)有關。為了戰(zhàn)略考慮，一般各國戰(zhàn)斗機所裝配的發(fā)動機在各國國內或聯(lián)盟內采購。
表5 國外主要軍用戰(zhàn)斗機發(fā)動機配套情況
| 戰(zhàn)斗機機型 | 發(fā)動機型號 | 發(fā)動機制造商 |
| F16 | F100-PW-200 | PW |
| F/A-18 | F404-GE-400/F414 | GE |
| F/A-22 | F119 | PW |
| F-35 | F135 | PW |
| 陣風 | M88-2 | 法國斯奈克瑪 |
| 幻影2000 | M53-P2 | 法國斯奈克瑪 |
| 臺風EF2000 | EJ200 | 歐洲發(fā)動機公司 |
| SU27 | AL-31F | 俄羅斯 |
| SU35 | AL-37F | 俄羅斯 |
| 伊爾76 | D-30KP-2 | 俄羅斯 |
| C17 | PW2040 | PW |
相比全球先進的發(fā)動機研制水平，我國的航空發(fā)動機研制水平仍然有較大差距。我國第3 代戰(zhàn)斗機發(fā)動機“太行”于2005 年底通過設計定型，與美國第3 代戰(zhàn)斗機配置的F100 發(fā)動機1973 年10 月定型的時間名義差距為32 年，美國的第4 代戰(zhàn)斗機發(fā)動機已于2005 年12 月裝備飛機，具備初始作戰(zhàn)能力；第5 代飛機已經(jīng)試飛。
表6 航空發(fā)動機國內外的差距
| 國內 | 國外 |
| 配套第三代飛機的發(fā)動機2005 年設計定型，典型型號：太行 | 美國配套第三代飛機的發(fā)動機分別在1974 年、1985 年服役，典型型號：F100、F110 |
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