航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂韺?zhuān)題報(bào)告

1、 航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂韺?zhuān)題報(bào)告工業(yè)之巔，市場(chǎng)空間巨大 1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)之無(wú)愧的工業(yè)之巔，核心機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)研制關(guān)鍵的一環(huán)航空發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)今世界上最復(fù)雜的、多學(xué)科集成的工程機(jī)械系統(tǒng)之一，涉及氣 動(dòng)熱力學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、控制理論等眾多領(lǐng)域，是技術(shù)密集、 知識(shí)密集的高科技產(chǎn)品，對(duì)基礎(chǔ)材料、加工工藝、裝配工藝、基礎(chǔ)試驗(yàn)等有著 苛刻的要求，因而被譽(yù)為現(xiàn)代制造業(yè)“皇冠上的明珠”。核心機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)的心 臟，核心機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成本中占比最大，研制周期（預(yù)研階段）最長(zhǎng)。同 時(shí)，核心機(jī)可以派生出很多不同系列發(fā)動(dòng)機(jī)。2、航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈：上游研發(fā)設(shè)計(jì)、中游分系統(tǒng)制造、下游整機(jī)制造發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)和系統(tǒng)制造是最關(guān)鍵的一

2、步。發(fā)動(dòng)機(jī)的核心技術(shù)及總裝集成、客 戶(hù)銷(xiāo)售、后續(xù)的發(fā)動(dòng)機(jī)大修與零部件更換等環(huán)節(jié)都被整機(jī)制造商所控制，整機(jī) 制造商負(fù)責(zé)整體設(shè)計(jì)，承擔(dān)研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，利潤(rùn)也相對(duì)最高。葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的 最核心部件，它的制造占據(jù)了整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)制造 30%以上的工作量。目前金屬材 料和先進(jìn)復(fù)合材料是航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片制造的兩大類(lèi)主要材料。動(dòng)力控制系統(tǒng)從 液壓機(jī)械控制發(fā)展到全權(quán)限數(shù)字電子控制（FADEC）。發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)視和故障 診斷系統(tǒng)歸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，并且防喘控制也越來(lái)越受到專(zhuān)家的關(guān)注。航空 發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件有盤(pán)軸、風(fēng)扇軸、渦輪盤(pán)、軸、整體葉盤(pán)/葉輪、渦輪機(jī)匣和風(fēng) 扇匣等，按毛坯提供方式可以分為鍛造件、鑄造件和鈑金件。高溫合金一

3、般應(yīng) 用于四大領(lǐng)域。新型的先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金用量占發(fā)動(dòng)機(jī)總重量的 40%-60%以上，主要用于燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片和渦輪盤(pán)四大熱端部件， 此外還用于機(jī)匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。3、軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)增量和存量市場(chǎng)空間巨大軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要包括新增市場(chǎng)和存量維護(hù)保養(yǎng)市場(chǎng)。新增市場(chǎng)方面，我們 預(yù)計(jì)未來(lái)十年軍機(jī)航發(fā)增量市場(chǎng)為 335.1 億美元；存量維修和保養(yǎng)市場(chǎng)方面， 航空發(fā)動(dòng)機(jī)每運(yùn)行一段時(shí)間(50-100 個(gè)小時(shí))需要進(jìn)行一次專(zhuān)檢，檢查易損件和 承力件以及油濾油泵的性能，飛行 600-1000 小時(shí)再進(jìn)行一次大修，更換部分易 損承力部件，一般航空發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)生命周期大修次數(shù)為 3

4、 次左右，航空發(fā)動(dòng)機(jī) 后續(xù)維修和保養(yǎng)費(fèi)用較高，我們維修和保養(yǎng)費(fèi)用價(jià)格為新機(jī)的 1.2 倍，未來(lái)十 年軍機(jī)航發(fā)存量市場(chǎng)為 402.12 億美元，增量和存量市場(chǎng)合計(jì)為 737.22 億美元。1. 航空發(fā)動(dòng)機(jī)：現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”，核心機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)研制關(guān)鍵的一環(huán)1.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)三大特點(diǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)今世界上最復(fù)雜的、多學(xué)科集成的工程機(jī)械系統(tǒng)之一，涉及氣動(dòng)熱力學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、 結(jié)構(gòu)力學(xué)、控制理論等眾多領(lǐng)域，是技術(shù)密集、知識(shí)密集的高科技產(chǎn)品，對(duì)基礎(chǔ)材料、加工工藝、裝配工藝、 基礎(chǔ)試驗(yàn)等有著苛刻的要求，因而被譽(yù)為現(xiàn)代制造業(yè)“皇冠上的明珠”。目前，各種類(lèi)型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)分別 被廣泛應(yīng)用于不同飛行包線(xiàn)的

5、固定翼飛機(jī)和直升機(jī)，是現(xiàn)代航空制造業(yè)的核心環(huán)節(jié)，可以說(shuō)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技 術(shù)水平是推動(dòng)航空器性能提升的核心因素。航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)有以下特點(diǎn)：技術(shù)壁壘高、經(jīng)濟(jì)回報(bào)高、研制周期長(zhǎng)。（1）技術(shù)壁壘高：高溫高壓高轉(zhuǎn)速，考驗(yàn)現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)極限。（2）經(jīng)濟(jì)回報(bào)高：由于兩機(jī)產(chǎn)業(yè)技術(shù)壁壘極高，一旦切入兩機(jī)供應(yīng)體系，面臨的競(jìng)爭(zhēng)威脅很小，獲得的經(jīng) 濟(jì)回報(bào)高且回報(bào)周期長(zhǎng)。（3）研制周期長(zhǎng)：航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制流程可分為預(yù)先研究、工程研制和使用發(fā)展三大階段，研制周期長(zhǎng)既 是進(jìn)入兩機(jī)產(chǎn)業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，也是行業(yè)高進(jìn)入壁壘。在研制階段由于大量的試驗(yàn)亦能帶來(lái)配套產(chǎn)品的需求。1.2 核心機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)研制關(guān)鍵的一環(huán)如果說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟，那么核心

6、機(jī)就是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟。核心機(jī)由高壓壓氣機(jī)、主燃燒室和高壓渦輪組 成，它連續(xù)輸出具有一定可用能量的燃?xì)?，因此又稱(chēng)為燃?xì)獍l(fā)生器。核心機(jī)主要組成部件在發(fā)動(dòng)機(jī)中處于最 惡劣的工作環(huán)境（高壓力、高溫度），且具有最高的工作轉(zhuǎn)速（壓氣機(jī)、高壓渦輪），因而是發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度和 使用可靠性方面最為關(guān)鍵的部件。核心機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成本中占比最大，研制周期（預(yù)研階段）最長(zhǎng)。核心機(jī)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制中主要難點(diǎn) 和關(guān)鍵技術(shù)最集中的部分，也是航空發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)性和復(fù)雜性的集中體現(xiàn)。20 世紀(jì) 70 年代，新一代發(fā)動(dòng)機(jī)從 概念研究到投入使用約為 10-15 年，90 年代的戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)如 F119 從概念研究到定型前前后后經(jīng)歷了 25

7、年以上，而在一臺(tái)成熟的核心機(jī)上派生新機(jī)，周期只需要 3-5 年。核心機(jī)可以派生出很多不同系列發(fā)動(dòng)機(jī)。從 B-2 轟炸機(jī)到 F-16 戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)大部分是以普惠 F-110 核心機(jī) 派生而來(lái)，而普惠 F-110 的核心機(jī)來(lái)自一款代號(hào)為 GE9 的核心機(jī)，這款核心機(jī)還派生出了燃?xì)廨啓C(jī)和民航 客機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，CFM56 系列發(fā)動(dòng)機(jī)的第一個(gè)型號(hào) CFM56-2 采用了軍用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) F101 的核心 機(jī)作為核心機(jī)，配上葉尖直徑為 1.727 米的風(fēng)扇及三級(jí)增壓壓氣機(jī)、4 級(jí)低壓渦輪組成了一臺(tái)高涵道比渦輪 風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，推力為 139151 千牛，1979 年投入使用。圖3：GEF-110 核心機(jī)

8、2. 航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈包括上游研發(fā)設(shè)計(jì)、中游分系統(tǒng)制造和下游整機(jī)制造航空產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游研發(fā)設(shè)計(jì)、高端材料供應(yīng)、零部件制造，到中游分系統(tǒng)制造，到下游整機(jī)制造、整 機(jī)試驗(yàn)和維修保障。中國(guó)航發(fā)產(chǎn)業(yè)從測(cè)繪仿制到自主研制 60 多年來(lái)，經(jīng)歷了從無(wú)到有，現(xiàn)如今已有了一定 的技術(shù)積累，基本建立了完整的航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制和生產(chǎn)體系。2.1 整機(jī)制造在航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈中，發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)和系統(tǒng)制造是最關(guān)鍵的一步。發(fā)動(dòng)機(jī)的核心技術(shù)及總裝集成、客戶(hù)銷(xiāo)售、后 續(xù)的發(fā)動(dòng)機(jī)大修與零部件更換等環(huán)節(jié)都被整機(jī)制造商所控制，整機(jī)制造商負(fù)責(zé)整體設(shè)計(jì)，承擔(dān)研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，利 潤(rùn)也相對(duì)最高。全球整機(jī)制造的代表企業(yè)有 GE、P&W、RR、SAFRAN，

9、國(guó)內(nèi)則以航發(fā)動(dòng)力為主導(dǎo)。上市公司航發(fā)動(dòng)力是航發(fā)整機(jī)制造的承制單位，產(chǎn)品全譜系覆蓋。航發(fā)動(dòng)力集成了我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的幾 乎全部型號(hào)，在產(chǎn)品的量?jī)r(jià)二維體系中最為穩(wěn)定，將享受確定性溢價(jià)。公司主打的“太行”系列產(chǎn)品已在我 國(guó)主戰(zhàn)機(jī)型上大規(guī)模應(yīng)用；渦軸、渦槳類(lèi)產(chǎn)品亦全面列裝我國(guó)軍用直升機(jī)及中型運(yùn)輸機(jī)；渦噴類(lèi)產(chǎn)品仍為我 國(guó)早期型號(hào)軍機(jī)提供穩(wěn)定換發(fā)保障。未來(lái)隨著幾款重點(diǎn)型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)研制列裝的加速，我國(guó)有望實(shí)現(xiàn)軍機(jī)發(fā)動(dòng) 機(jī)全部國(guó)產(chǎn)化的愿景。此外在外貿(mào)方面，國(guó)產(chǎn)航發(fā)伴隨國(guó)產(chǎn)戰(zhàn)機(jī)走出去的可能性也在逐步增強(qiáng)。大運(yùn)未來(lái)或全面換裝渦扇 20。2020 年 11 月 21 日，網(wǎng)傳大運(yùn)已裝備四臺(tái) WS-20 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行飛

10、行試驗(yàn)，WS-20 的順利換裝。這一方面解決了大運(yùn)的產(chǎn)能瓶頸，使其成為全狀態(tài)版本；另一方面提高了大運(yùn)的運(yùn)載能力和航 程，對(duì)于大運(yùn)實(shí)現(xiàn)跨洲際遠(yuǎn)程飛行、中短程重載飛行有著重要意義。若大運(yùn)確認(rèn)換裝了 4 發(fā) WS-20，那么 可以認(rèn)為 WS-20 的研發(fā)以進(jìn)入尾聲，后續(xù)經(jīng)過(guò)一定調(diào)整將進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段，屆時(shí)將基本解決我國(guó)大型 軍用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的瓶頸，WS-20 也將成為航發(fā)動(dòng)力業(yè)績(jī)的重要貢獻(xiàn)力量。2.2 葉片鍛造及鑄造葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的最核心部件，它的制造占據(jù)了整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)制造 30%以上的工作量。葉片是發(fā)動(dòng)機(jī)中數(shù)量 最大的一類(lèi)零件，具有壁薄易變形的特點(diǎn)，并且其所承受的工況十分惡劣。目前金屬材料和先進(jìn)復(fù)

11、合材料是 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片制造的兩大類(lèi)主要材料，如何高效、高質(zhì)量地對(duì)其進(jìn)行加工已經(jīng)成為了目前葉片制造行業(yè)研 究的重點(diǎn)之一，也是制造出高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵。輔以表面處理技術(shù)來(lái)完成葉片的高品質(zhì)制造。圖6：航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片圖7：航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片按照部件分為風(fēng)扇葉片、壓氣機(jī)葉片和渦輪葉片。按照運(yùn)動(dòng)方式分為動(dòng)葉和靜葉。其中風(fēng)扇 葉片和壓氣機(jī)葉片主要以數(shù)控加工、精密鍛造、超塑成型/擴(kuò)散連接方式為主。壓氣機(jī)葉片則分為壓氣機(jī)低壓 級(jí)葉片和壓氣機(jī)高壓級(jí)葉片，隨著壓氣機(jī)級(jí)數(shù)增多，壓氣機(jī)葉片工作溫度提升，選用變形高溫合金取代鈦合 金。并且，在高壓壓氣機(jī)末級(jí)，選用材料由變形高溫合金到新型輕質(zhì)耐高溫 Ti

12、-Al 合金轉(zhuǎn)變。而渦輪葉片所 處環(huán)境較風(fēng)扇葉片和壓氣機(jī)葉片更為惡劣，故對(duì)其材料和加工工藝都有著更為嚴(yán)格的要求，目前普遍采取精 密鑄造的方式對(duì)渦輪葉片進(jìn)行加工，并輔以磨削等其他一些加工方法。渦輪低壓級(jí)葉片工作溫度相對(duì)渦輪高 壓級(jí)葉片溫度較低，主要采用定向結(jié)晶鑄造鎳基高溫合金。新型輕質(zhì)耐高溫 Ti-Al 和陶瓷基復(fù)合材料也已經(jīng) 在部分機(jī)型上成功應(yīng)用。目前全球葉片市場(chǎng)仍以歐美企業(yè)為主導(dǎo)，例如 GE、賽峰、羅羅、普惠等國(guó)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭均擁有直屬工 廠，或與合作公司成立合資工廠。而隨著國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，也有部分企業(yè)逐步具備 了，引導(dǎo)中國(guó)航發(fā)葉片市場(chǎng)。目前國(guó)內(nèi)葉片市場(chǎng)由航發(fā)動(dòng)力、煉

13、石航空、萬(wàn)澤股份和應(yīng)流股份等企業(yè)主導(dǎo)。 航發(fā)動(dòng)力擁有國(guó)內(nèi)最大的葉片生產(chǎn)線(xiàn)，其精密鍛造、表面處理生產(chǎn)線(xiàn)都處于亞洲領(lǐng)先地位。此外，煉石航空 公司立足于高溫合金材料及航空發(fā)動(dòng)機(jī)單晶渦輪葉片研制，已構(gòu)建了“錸元素高溫合金單晶葉片航空 零部件航空發(fā)動(dòng)機(jī)大型無(wú)人機(jī)整機(jī)”完整的產(chǎn)業(yè)鏈。2.3 動(dòng)力控制系統(tǒng)隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的日益進(jìn)步，其性能不斷地提高，燃油和控制系統(tǒng)也由簡(jiǎn)單到復(fù)雜發(fā)展，從液壓機(jī)械控 制發(fā)展到全權(quán)限數(shù)字電子控制（FADEC），發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)視和故障診斷系統(tǒng)歸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，并且防喘 控制也越來(lái)越受到專(zhuān)家的關(guān)注。目前國(guó)際市場(chǎng)上以英美為主導(dǎo)，我國(guó)從80年代初進(jìn)行了FADEC系統(tǒng)的研究， 并取得了較

14、為矚目的研究成果。在動(dòng)力控制系統(tǒng)方面，我國(guó)的航發(fā)控制已處于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)壟斷地位，公司是國(guó)家航空動(dòng)力控制系統(tǒng)及產(chǎn)品研制、 生產(chǎn)基地，已經(jīng)構(gòu)建了較為完整的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油與控制系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)體系，擁有國(guó)家一流專(zhuān)業(yè)科研人才，科研 實(shí)力雄厚。另外具備一定實(shí)力的海特高新等民營(yíng)企業(yè)也試圖進(jìn)入市場(chǎng)，公司已完成戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，由一家傳統(tǒng)航 空維修企業(yè)轉(zhuǎn)向綜合航空技術(shù)服務(wù)企業(yè)，公司航空新技術(shù)研發(fā)制造業(yè)務(wù)板塊已形成產(chǎn)量量產(chǎn)、多種新型號(hào)在 研，以及多個(gè)項(xiàng)目預(yù)研全面推進(jìn)的良好局面。2.4 零部件（包括鍛造件、鑄造件和鈑金件）航空發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件有盤(pán)軸、風(fēng)扇軸、渦輪盤(pán)、軸、整體葉盤(pán)/葉輪、渦輪機(jī)匣和風(fēng)扇匣等，按毛坯提供方式 可以分為鍛造件

15、、鑄造件和鈑金件。（1）鍛造件鍛件是指通過(guò)對(duì)金屬坯料進(jìn)行鍛造變形而得到的工件或毛坯。利用對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑形變形， 可改變其機(jī)械性能。目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件鍛件毛坯占毛坯總重量的一半以上，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇和壓氣 機(jī)葉片、盤(pán)、軸、齒輪和部分機(jī)匣零件采用鍛造工藝。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)工藝制造技術(shù)的發(fā)展，葉片作為發(fā)動(dòng) 機(jī)的核心部件形成了與其他零件不同的精鍛工藝。其他盤(pán)、軸、齒輪和機(jī)匣等零件鍛造則以渦輪盤(pán)鍛件工藝 最為先進(jìn)。目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)鍛件領(lǐng)域，英美德日走在世界前列，依托高端技術(shù)，占據(jù)著國(guó)際高端市場(chǎng)，國(guó)內(nèi) 企業(yè)實(shí)力相對(duì)薄弱，以中航重機(jī)為主導(dǎo)，占據(jù)國(guó)內(nèi)航空鍛造市場(chǎng) 60%的份額，2019 年一件

16、大型精密的鍛件 產(chǎn)品在全球最大電動(dòng)螺旋壓力機(jī)的鍛壓下，正式在中航重機(jī)西安航空鍛造產(chǎn)業(yè)基地出爐。此產(chǎn)品的問(wèn)世，標(biāo) 志著我們鍛造產(chǎn)品正式進(jìn)入到精鍛 3.0 時(shí)代。（2）鑄造件鑄件是用各種鑄造方法獲得的金屬成型物件，即把冶煉好的液態(tài)金屬，用澆注、壓射、吸入或其它澆鑄方法 注入預(yù)先準(zhǔn)備好的鑄型中，冷卻后經(jīng)打磨等后續(xù)加工手段后，所得到的具有一定形狀，尺寸和性能的物件。 航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片和部分機(jī)匣采用鑄造工藝，其中以渦輪鑄造技術(shù)最為先進(jìn)。傳統(tǒng)的低壓澆鑄方法存在氧 化夾渣、氣孔、縮孔、裂紋等一系列弊端，精密鑄造制坯是鑄造領(lǐng)域主要的發(fā)展方向。（3）鈑金件鈑金是一種針對(duì)金屬薄板（通常在 6mm 以下）的綜合冷

17、加工工藝，包括剪、沖/切/復(fù)合、折、焊接、鉚接、 拼接、成型等。其顯著的特征就是同一零件厚度一致。通過(guò)鈑金工藝加工出的產(chǎn)品叫做鈑金件。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃 燒室、噴灌機(jī)匣以鈑金件為主。2.5 高溫合金高溫合金又叫熱強(qiáng)合金、超級(jí)合金。按基體組織材料可分為三類(lèi)：鐵基、鎳基和鈷基。按生產(chǎn)方式可分為鑄 造高溫合金、變形高溫合金和粉末高溫合金。按強(qiáng)化機(jī)理可分為碳化物強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化和彌散強(qiáng) 化。高溫合金一般應(yīng)用于四大領(lǐng)域。新型的先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金用量占發(fā)動(dòng)機(jī)總重量的 40%-60%以上， 主要用于燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片和渦輪盤(pán)四大熱端部件，此外還用于機(jī)匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口 等部件。燃燒室

18、是發(fā)動(dòng)機(jī)各部件中溫度最高的區(qū)域，燃燒室內(nèi)燃?xì)鉁囟瓤筛哌_(dá) 1500-2000，作為燃燒室壁的高溫合 金材料需承受 800-900的高溫，局部甚至高達(dá) 1100以上。除需承受高溫外，燃燒室材料還應(yīng)能承受周期 性點(diǎn)火啟動(dòng)導(dǎo)致的急劇熱疲勞應(yīng)力和燃?xì)獾臎_擊力。用于制造燃燒室的主要材料有高溫合金、不銹鋼和結(jié)構(gòu) 鋼，其中用量最大、最為關(guān)鍵的是變形高溫合金。導(dǎo)向器也可稱(chēng)為渦輪導(dǎo)向葉片，用來(lái)調(diào)整燃燒室出來(lái)的燃?xì)饬飨颍菧u輪發(fā)動(dòng)機(jī)上承受溫度最高、熱沖擊最 大的零部件，材料工作溫度最高可達(dá) 1,100以上，但渦輪導(dǎo)向葉片承受的應(yīng)力比較低，一般低于 70MPa。 該零件往往由于受到較大熱應(yīng)力而引起扭曲，溫度劇變產(chǎn)生熱

19、疲勞裂紋以及局部溫度過(guò)高導(dǎo)致燒傷而報(bào)廢。 因此，導(dǎo)向器材料大多采用精密鑄造鎳基高溫合金。渦輪葉片是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最?lèi)毫右彩亲铌P(guān)鍵的部件，由于其處于溫度最高、應(yīng)力最復(fù)雜、環(huán)境最?lèi)?劣的部位而被列為第一關(guān)鍵件。渦輪葉片又稱(chēng)工作葉片，渦輪葉片在承受高溫的同時(shí)要承受很大的離心應(yīng)力、 振動(dòng)應(yīng)力、熱應(yīng)力等。其所承受溫度低于相應(yīng)導(dǎo)向葉片 50-100，但在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于受到氣動(dòng)力和離心 力的作用，葉身部分所受應(yīng)力高達(dá) 140MPa，葉根部分達(dá) 280-560MPa，渦輪葉片材料大多也是精密鑄造鎳 基高溫合金。渦輪葉片其結(jié)構(gòu)與材料的不斷改進(jìn)已成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能提升的關(guān)鍵因素之一。渦輪盤(pán)在四大熱端部件中

20、所占質(zhì)量最大。渦輪盤(pán)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的重要轉(zhuǎn)動(dòng)部件，工作溫度不高，一般輪緣 為 550-750，輪心為 300左右，因此盤(pán)件徑向的熱應(yīng)力大，特別是盤(pán)件在正常高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于盤(pán)件質(zhì) 量重達(dá)幾十至幾百千克，且?guī)е~片旋轉(zhuǎn)，要承受極大的離心力作用，在啟動(dòng)與停車(chē)過(guò)程中又構(gòu)成周期性的 大應(yīng)力低周疲勞。用作渦輪盤(pán)的高溫合金為屈服強(qiáng)度很高、細(xì)晶粒的變形高溫合金和粉末高溫合金。在我國(guó)， 渦輪盤(pán)中變形高溫合金 GH4169 合金用量最大、應(yīng)用范圍最廣。2.6 陶瓷基復(fù)合材料及鈦合金陶瓷基復(fù)合材料就是以陶瓷為基體與各種纖維復(fù)合的一類(lèi)復(fù)合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結(jié) 構(gòu)陶瓷，這些陶瓷材料具有耐高溫、高強(qiáng)度

21、和剛度、相對(duì)重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，但其致命的弱點(diǎn)是 比較脆，容易出現(xiàn)裂紋甚至斷裂。而采用高性能纖維與陶瓷基體復(fù)合，就可以顯著提高陶瓷韌性和可靠性。 纖維能阻止裂紋的擴(kuò)展，從而得到有優(yōu)良韌性的纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料。這樣的陶瓷基復(fù)合材料具備了類(lèi) 似金屬的斷裂行為，即受力較大時(shí)先發(fā)生拉伸，拉伸大到一定程度時(shí)才會(huì)發(fā)生斷裂，只有具備這樣優(yōu)良韌性 的材料才具備在發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片上使用的條件。目前國(guó)內(nèi)廠商有火炬電子等企業(yè)。鈦合金指的是多種用鈦與其他金屬制成的合金金屬，強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高。根據(jù)加入的元素不同， 鈦合金的屬性也不同。主要應(yīng)用于壓氣盤(pán)、靜葉片、動(dòng)葉片、機(jī)殼、燃燒室外殼等零件部位。20

22、14 年我國(guó)生 產(chǎn)航空航天領(lǐng)域用鈦銷(xiāo)售量合計(jì) 4861 噸。3. 軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)空間測(cè)算軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要包括新增市場(chǎng)和存量維護(hù)保養(yǎng)市場(chǎng)：新增市場(chǎng)方面，我們分別假設(shè)未來(lái)十年我國(guó)新增各類(lèi)型軍機(jī)數(shù)量、發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量和單機(jī)價(jià)格。存量維修和保養(yǎng)市場(chǎng)方面，航空發(fā)動(dòng)機(jī)每運(yùn)行一段時(shí)間(50-100 個(gè)小時(shí))需要進(jìn)行一次專(zhuān)檢，檢查易損件和承 力件以及油濾油泵的性能，飛行 600-1000 小時(shí)再進(jìn)行一次大修，更換部分易損承力部件，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì) 壽命要比實(shí)際壽命小。一般航空發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)生命周期大修次數(shù)為 3 次左右，第一次大修周期約為 600 小時(shí)， 大修的間隔時(shí)間逐次遞減，一般間隔時(shí)間是上一次的 80%。航空

23、發(fā)動(dòng)機(jī)后續(xù)維修和保養(yǎng)費(fèi)用較高，我們維修 和保養(yǎng)費(fèi)用價(jià)格為新機(jī)的 1.2 倍。我們預(yù)計(jì)未來(lái)十年軍機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)增量和存量市場(chǎng)分別為 335.1 億美元和 402.12 億美元，合計(jì)為 737.22 億 美元，平均每年約為 516 億元（假設(shè)美元對(duì)人民幣匯率為 7）。4. 相關(guān)企業(yè)分析整個(gè)航空 發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn) 業(yè)鏈都 將隨著 十四五 期間我 國(guó)主戰(zhàn)機(jī) 型的放 量和航 空發(fā)動(dòng) 機(jī)上先進(jìn) 材料占 比的提 升而受 益，我們認(rèn)為認(rèn)為最 為受益的環(huán)節(jié)相 關(guān)公司包括，航 發(fā)動(dòng)力(發(fā)動(dòng) 機(jī)整機(jī))、鋼研 高納(高溫合 金龍頭)、 圖南股份(高溫合金龍頭)和中航重機(jī)(航空發(fā)動(dòng)機(jī)鍛造龍頭)。我們重點(diǎn)跟蹤的公司為:航發(fā)動(dòng)力、鋼研 高納。4.1 航發(fā)動(dòng)力國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)譜系最全，科研生產(chǎn)能力最強(qiáng)的企業(yè)。航發(fā)動(dòng)力是國(guó)內(nèi)大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造基地企業(yè)，國(guó)內(nèi) 唯一的生產(chǎn)制造渦噴、渦扇、渦軸、渦槳、活塞全種類(lèi)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的企業(yè)。公司主要業(yè)務(wù)分為三類(lèi):航 空發(fā)動(dòng)機(jī)及衍生產(chǎn)品、外貿(mào)出口轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)、非航空產(chǎn)品及其他業(yè)務(wù)。主要產(chǎn)品和服務(wù)有軍民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)整 機(jī)及部件、民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件出口、軍民用燃?xì)廨啓C(jī)、軍民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修保障服務(wù)。目前已具備涵 蓋航空發(fā)動(dòng)機(jī)全壽命周期的設(shè)計(jì)、制造、總裝、試車(chē)、維修整套技術(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)綜合服務(wù)保障能力，綜合技術(shù) 水平國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。公司在葉輪、盤(pán)、軸、機(jī)匣加工、整體結(jié)構(gòu)件、精密鑄造、