2023航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析 航空發(fā)動機行業(yè)供需分析

• 黃文玉 2023年7月4日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 945 59
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航空發(fā)動機是指為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機。航空發(fā)動機是飛機的心臟，它直接影響飛機的性能、可靠性及經(jīng)濟性，是飛機的核心部件。

航空發(fā)動機是指為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機。航空發(fā)動機是飛機的心臟，它直接影響飛機的性能、可靠性及經(jīng)濟性，是飛機的核心部件。航空發(fā)動機的研制對結(jié)構(gòu)力學、材料學、氣體動力學、工程熱力學、轉(zhuǎn)子動力學、流體力學、電子學、控制理論等學科都有極高要求，世界上具備獨立研制航空發(fā)動機能力的國家只有美、俄、英、法、中等少數(shù)幾個。獨立研制發(fā)動機是一個國家成為航空強國的重要標志。

一、航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析

航空發(fā)動機主要可分為三種類型，即活塞式、燃氣渦輪式和沖壓式，三種航空發(fā)動機特點及用途各不相同。目前應(yīng)用最廣的燃氣渦輪航空發(fā)動機，其又可分為四類，分別為渦輪軸發(fā)動機，多用于直升機和垂直/短距起落飛機;渦輪風扇發(fā)動機，用于現(xiàn)今大多數(shù)飛機;渦輪螺旋槳發(fā)動機，主要應(yīng)用于在中低速飛機或?qū)Φ退傩阅苡袊栏褚蟮难策?、反潛或滅火等類型飛機;渦輪噴氣發(fā)動機，主要用于超音速飛機。

無論是通用航空領(lǐng)域的潛在市場，還是單一重油燃料的戰(zhàn)場作戰(zhàn)要求，航空重油活塞發(fā)動機的發(fā)展都具有巨大的機遇。但由于重油燃料固有的理化性質(zhì)和航空活塞發(fā)動機的燃燒機理使航空重油活塞發(fā)動機的開發(fā)和研制工作也面臨著很多的挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)顯示，2018-2020年中國航空發(fā)動機行業(yè)市場規(guī)模保持了增加的趨勢，從2018年的520億元增加到2020年的620億元。2019年市場規(guī)模的增速為11.2%。受新冠疫情影響，2020年市場規(guī)模增速有所下降，為7.3%。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國航空發(fā)動機行業(yè)供需分析及發(fā)展前景研究報告》顯示：

從形式上看，根據(jù)缸內(nèi)著火方式，航空重油活塞發(fā)動機分為點燃式和壓燃式;根據(jù)沖程數(shù)，航空重油活塞發(fā)動機分為二沖程式和四沖程式;根據(jù)氣缸數(shù)，航空重油活塞發(fā)動機從單缸到八缸均有相關(guān)應(yīng)用案例。從關(guān)鍵技術(shù)上看，航空重油活塞發(fā)動機面臨著熱效率低、易爆震、冷起動困難、功重比低、振動噪聲等問題。針對這些問題，研究人員進行了關(guān)鍵技術(shù)的探索，提出了缸內(nèi)直噴技術(shù)、高能點火技術(shù)、增壓技術(shù)、爆震抑制技術(shù)、冷起動優(yōu)化策略等技術(shù)和設(shè)計方法，從而減少航空重油活塞發(fā)動機的問題。

從研制水平看，航空重油活塞發(fā)動機的研制以美國和歐洲各工業(yè)強國為領(lǐng)軍者，發(fā)動機基礎(chǔ)技術(shù)扎實、起步早、創(chuàng)新力強使得這些國家成為航空重油活塞發(fā)動機市場主要占領(lǐng)者。我國從2013年開始逐漸開始進行航空重油活塞發(fā)動機的研制，目前也取得了一定進展。

活塞式航空發(fā)動機在高空運行時，由于海拔升高，空氣密度降低、溫度下降，導致進入缸內(nèi)的空氣量減小，空燃比下降，壓縮終點溫度降低，使得燃燒過程惡化，發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性下降，熱負荷增大、排溫升高，造成航空發(fā)動機工作的可靠性下降，進而影響無人機的作戰(zhàn)飛行性能。為了提升活塞式航空發(fā)動機高空動力性、經(jīng)濟性和熱平衡性能，目前主要的技術(shù)手段和研究方向有增壓技術(shù)、高能雙點火技術(shù)和電控直噴技術(shù)。

增壓技術(shù)是提升發(fā)動機高空性能、突破無人機使用升限的重要途徑之一，但是在活塞式航空發(fā)動機上，實現(xiàn)高效率增壓依然存在一定的障礙，因為汽油機壓縮終了混合氣濃度和溫度上升明顯，易發(fā)生爆燃，同時汽油機轉(zhuǎn)速范圍寬，與增壓器的匹配困難。當前，活塞式航空發(fā)動機普遍采用單級增壓技術(shù)，以奧地利的rotax—914航空發(fā)動機為例,該發(fā)動機采用了帶有旁通閥的渦輪增壓器，利用排氣能量對進氣進行增壓，空氣盒中的增壓壓力由排氣渦輪機上電子控制的葉片(廢氣門)控制，即廢氣門控制渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速，從而控制空氣盒中的增壓壓力。

中國航空發(fā)動機工業(yè)在一片空白的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。從50 多年前被周恩來總理稱為“心臟病”起，我國軍用航空發(fā)動機行業(yè)通過引進技術(shù)、仿制成品、產(chǎn)品改良、技術(shù)創(chuàng)新的方式，建立了較為完備的發(fā)動機產(chǎn)業(yè)體系。與歐美航空發(fā)動機以企業(yè)為主的研發(fā)體系不同，我國的軍工體制沿襲了前蘇聯(lián)"研究所+工廠"的模式。因此，我國的航空發(fā)動機的生產(chǎn)制造主要依靠軍工廠，研發(fā)則主要以事業(yè)單位編制的科研院所為主。目前中央大力倡導深化國企改革的背景下，軍工科研院所的改制也被提上日程?？蒲性核霓D(zhuǎn)企改制，不僅能夠提升軍工企業(yè)的競爭力，還有優(yōu)化資源配置、提高資金使用效率、促進軍民融合等多重作用。

二、航空發(fā)動機各細分市場領(lǐng)先企業(yè)排名

當今世界能夠獨立研制航空動力并形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的國家只有聯(lián)合國五大常任理事國，具有技術(shù)和商業(yè)優(yōu)勢的則只有美、英兩國，企業(yè)層面GE、普惠與RR占有明顯優(yōu)勢，全球航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)是典型的寡頭壟斷市場;而寡頭壟斷核心技術(shù)與市場的背后是一條多層次分工協(xié)作的生產(chǎn)供應(yīng)鏈，其70%以上的零部件都依靠外部采購。

近年國家持續(xù)推進軍民融合項目開展，鼓勵民企參與軍工產(chǎn)品競爭，開始引入市場競爭機制，軍工產(chǎn)品生產(chǎn)逐步與市場接軌。客戶對軍工產(chǎn)品及服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求，這進一步加劇了國內(nèi)軍工企業(yè)與有實力、有資質(zhì)民企間的競爭。雖然目前尚沒有可以獨立制造發(fā)動機整機的民企，但未來可能性依然存在。

軍用發(fā)動機方面，太行發(fā)動機目前主要用于裝備中國第三代殲-11B戰(zhàn)機，其性能指標與美軍F-16戰(zhàn)機F110發(fā)動機相當，這意味著未來太行發(fā)動機有可能取代俄制AL-31F，裝備殲-10B與殲-15戰(zhàn)機。但渦扇-10在量產(chǎn)過程中并沒有做好質(zhì)量穩(wěn)定性控制，發(fā)動機平均工作300小時即需要大修，無法滿足空軍戰(zhàn)備要求。這導致我國戰(zhàn)機依需購買俄羅斯進口發(fā)動機以保持戰(zhàn)機應(yīng)戰(zhàn)狀態(tài)。目前太行發(fā)動機仍需時間升級改造以解決穩(wěn)定性問題，但在改造完成前該型號發(fā)動機就有被淘汰的可能，而適合我國四代、五代機的渦扇-15發(fā)動機仍在研制過程中，距離正式配裝還很遙遠。我國在未來5到10年仍需依賴國外進口發(fā)動機，國產(chǎn)發(fā)動機競爭力不足的現(xiàn)象將長時間存在。

民用發(fā)動機方面，我國尚不具備自主開發(fā)商用航空發(fā)動機的能力，目前主要承接外國公司轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)。

三、航空發(fā)動機行業(yè)各細分市場占總市場的結(jié)構(gòu)比例

世界大型航空發(fā)動機企業(yè)也非常重視軍民航空發(fā)動機的協(xié)調(diào)發(fā)展。一個企業(yè)如果單純依靠軍用航空發(fā)動機很難長期生存，必須輔以民機和燃機的高額利潤來維持運轉(zhuǎn)。世界發(fā)動機產(chǎn)業(yè)格局早期以軍機為主，軍民用航空發(fā)動機的銷售額比約為4:1。這種情況當前已出現(xiàn)了根本性的轉(zhuǎn)變，2020年，軍民用航空發(fā)動機的銷售額比約為1:4。

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