航空发动机产业链一文全梳理！ 航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，作为飞机的心脏，不仅是飞机飞行的动力，也是促进航空事业发展的重要推动力，人类航... 

来源：雪球App，作者： 龙头情报局，（https://xueqiu.com/1961550347/192549406）

航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，作为飞机的心脏，不仅是飞机飞行的动力，也是促进航空事业发展的重要推动力，人类航空史上的每一次重要变革都与航空发动机的技术进步密不可分。

一、航空发动机组成

航空发动机通常由压气机、燃烧室、涡轮、排气装置等系统组成。

压气机位于航空发动机进气道后方，主要作用是吸收、压缩空气，提升气体压力。

燃烧室位于压气机的后端，涡轮的前端，是发动机中提高燃气温度的重要装置，从燃烧室流出的高温、高压燃气流入涡轮进行膨胀做功。

涡轮是航空发动机重要动力来源，处于航空发动机中工作温度最高、转速最快的部位，从涡轮中喷出的高温高压燃气，在尾喷管中继续膨胀，以高速从喷口向后排出，使得航空发动机获得了推力。

此外，由压气机、燃烧室以及驱动压气机的高压涡轮组成的装置用来提供高温高压燃气，称为燃气发生器，是发动机的核心部分，决定了发动机的整体性能，也称之为核心机。

核心机是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。

航空发动机构造图

二、航空发动机分类

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根据推力产生原理、氧化剂来源、有无压气机等的差异，航空发动机可以分为活塞式发动机、火箭发动机、冲压式发动机、涡轮发动机等多个类别。

冲压式发动机和脉冲式发动机目前应用范围还较为有限、暂不具备形成大规模市场空间的能力。当前，涡轮风扇发动机以其高效率、低油耗、大推力等优势成为应用最广的航空发动机，广泛装备于各类型军民用飞行器，其产值占燃气涡轮发动机的90%以上。

航空发动机分类图

三、航空发动机产业特点

航空发动机是当今世界上最复杂的、多学科集成的工程机械系统之一，是技术密集、知识密集的高科技产品，航空发动机产业具有“三高一长”的特点。

航空发动机产业特点

对于发动机整机性能要求高飞行包线、高推重比、高可靠性以及使用寿命长。

航空发动机工作速度和飞行高度覆盖范围大，需要在雨雪、风暴、雷电、沙尘等恶劣工作条件下稳定工作。

航空发动机需要高可靠性，保证在全飞行包线和不同飞行任务下长期、反复使用。

由于民用航空发动机对经济性提出更高要求，因此在使用寿命上更优于军用发动机，当今民用发动机的最长机上寿命已经超过40000小时，其中热端零件寿命达到40000小时，冷端零件寿命达到70000小时。空中停车率达到每1000飞行小时0.002-0.02次。

航空发动机零部件需要满足在高压、高转速、高温条件下长时间循环往复工作。

现役民用航空发动机的总增压比最高已经达到50左右（RR公司的瑞达1000），GE公司在研的GE9X达到了60。

大中型涡扇发动机的涡轮转速最高达15000转/分钟。涡轮进口温度已经到1700°C。

复杂的工作环境对航空发动机零部件的材料和加工工艺都提出的非常苛刻的要求。典型的航空发动机材料研制周期为10-20年，利用新材料研制航空发动机新零件则需要20-30年。许多发动机零部件是三维薄壁复杂曲面，对尺寸精度、形位公差、间隙配合要求极高。这些加大了航空发动机的研制难度。

航空发动机研制具有典型的高投入、高门槛、长周期的特点。

以美国为例，1950-2000年间，美国在航空涡轮发动机研究和开发领域投入的金额就超过1000亿美元，1988-2017年间实施的综合高性能涡轮发动机技术（IHPTET）和通用经济可承受涡轮发动机技术（VATTE）投入的金额也有87亿美元。

四、航空发动机产业链

我国目前已具备完整的航空发动机产业链的研发制造能力。航空产业链主要包括上游研发设计、高端材料供应、零部件制造，到中游分系统制造，到下游整机制造、整机试验和维修保障。

航空发动机产业链

4.1 设计研发

航空发动机设计研发是航空发动机产业的源头，这一环节中集中了大量优质资源。可分为基础研究及关键技术研究、子系统研发、整机集成设计等几大类。

基础研究及关键技术研究目前主要由相关高校航空航天专业、中科院相关院所承担。

子系统研发主要包括材料工艺方案和控制系统两大类，分布在航发集团、航空工业集团、中科院系统以及一些地方政府下属的科研机构中。整机集成设计的几大主机所则均为航发集团所属。

航发集团下属研究院所

4.2 高端材料

航空发动机用材主要包括高温合金、钛合金、陶瓷基复合材料 CMC 和其它合金。

高温合金主要应用于航空发动机燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘等关键热端部件，占发动机总重量的 40%-60%，当前国内市场主要以抚顺特钢、宝钢特钢、长城特钢等大型钢铁 

厂及航材院、钢研院、中科院金属所为代表的研究生产基地为主。

钛合金最高耐热温度低于高温合金，常用于风扇、低压压气机等冷端部件，主要参与者有宝钛股份、西部材料等。

各类材料在航空发动机中应用部位

陶瓷基复合材料 CMC 质量轻、性能优良，可用于燃烧室、涡轮导向叶片、尾喷管等部位， 

是未来发动机热端结构的首选材料，当前国内尚处于起步阶段，主要企业有火炬电子、苏 

州赛力菲、众兴新材、西安鑫垚、西安超码、中航复材等。

陶瓷基复合材料已经在 F414 发动机尾喷管上使用

4.3 零部件

航空发动机的零部件有盘轴、风扇轴、涡轮盘、轴、整体叶盘/叶轮、涡轮机匣和风扇匣等，按照加工成型的方式均可以分为锻件、铸件、钣金件。

航空发动机子系统与零部件

锻件是指通过对金属坯料进行锻造变形而得到的工件或毛坯。利用对金属坯料施加压力，使其产生塑形变形，可改变其机械性能。

目前航空发动机的零部件锻件毛坯占毛坯总重量的一半以上，航空发动机的风扇和压气机叶片、盘、轴、齿轮和部分机匣零件采用锻造工艺。

目前航空发动机锻件领域，英美德日走在世界前列，依托高端技术，占据着国际高端市场，国内企业实力相对薄弱，以中航重机为主导，占据国内航空锻造市场60%的份额。

铸造可生产形状复杂的零件，在航空发动机上铸件主要用于叶片和机匣等部位。叶片铸造主要是用于涡轮叶片，分为等轴晶、定向晶和单晶三种工艺，其中非单晶铸造叶片以航发动力为主导。

4.4 分系统

航空发动机分系统包括控制系统、空气系统、机械系统、短舱系统等。其中，航空发动机控制系统是发动机的神经和大脑，起着把飞机操纵人员指令传输给发动机、并根据操纵指令精确调节相关运动机构以使得发动机实现操作意图的功能，对于航空发动机正常稳定工作发挥着至关重要的作用。 

我国从事航空发动机控制系统研制生产的企业主要有航发控制、晨曦航空、海特高新、航新科技、中航机电等。

国内航空发动机控制系统相关企业

其中，航发控制背靠我国航空发动机控制领域唯一的军工科研院所中国航发控制系统研究所，实力雄厚、产品型号齐全，是航发控制领域的龙头企业。 

4.5 整机

在航发产业链中，发动机的整机和系统制造是最关键的一步。发动机的核心技术及总装集成、客户销售、后续的发动机大修与零部件更换等环节都被整机制造商所控制，整机制造商负责整体设计，承担研发风险，利润也相对最高。

航发集团是我航空发动机研制和生产的主要力量，我国航空发动机整机集成交付领域八大主机厂均为为中国航发集团下属。其中，5家已经注入上市公司或作为上市公司母公司。

航发动力囊括了其中4家，基本覆盖了当前航发集团主要在研或已服役的先进发动机型号。

4.6 维修保障

发动机维修即对发动机部件进行检测、修理、排故、翻修及改装等，在全寿命周期中维修费用约占 50%，与发动机本身的价值相当。

军用发动机一部分由解放军 57XX 厂提供维修服务，另一部分由发动机整机制造商航发动力分别在贵州、山西、吉林的维修厂提供售后维修保障服务。

民用维修以珠海摩天宇、四川斯奈克玛等 OEM 厂家合资企业及北京飞机维修工程有限公司等民航投资企业为主。 

未来随着军民用航空发动机的放量增长，航空发动机维修市场也将迎来市场空间的扩充。

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