航空发动机百度百科(航空发动机行业研究报告:国之重器,长坡厚雪)

(报告出品方/作者:东北证券,王凤华)

1. 航空发动机:国之重器,工业皇冠上的明珠

1.1. 什么是航空发动机?

航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”。航空发动机是飞机的一个核心部件,是为 飞机提供飞行所需推力的热力机械。航空发动机不仅是飞机的动力装置,也是航空 技术发展的重要推手。航空领域内的重大革命性进展大多与航空动力技术的进步与 突破相关。能否研制航空发动机成为衡量一个国家科技水平、军事实力和综合国力 的重要标准之一。

航空发动机随航空技术发展不断升级,满足不同飞行场景。从 19 世纪末、20 世纪 初活塞发动机的发明和应用使得飞机成功上天;到 20 世纪 40 年代喷气发动机的出 现实现了飞【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目机的超声速飞行;再到大涵道比涡扇发动机的出现,大大降低了航空运 输成本,实现了过往难以想象的越洋飞行。航空发动机的发展历经百余年,在飞行 技术进步的推动下,人类已发明出多种类的航空发动机,向着飞行速度更快、飞行 耗油更低的方向不断升级,满足多种飞行场景。从目前航空发动机的分类来看,航 空发动机可分为活塞式发动机和空气喷气式发动机两大类。空气喷气式发动机是目 前航空器上主要使用的发动机,其可进一步细分为涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动 机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机等。

活塞式发动机:航空活塞式发动机是依靠活塞在气缸中的往复运动使气体工质完成 热力循环,与一般汽车用的活塞式发动机在结构与工作原理上【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目基本相同。活塞式发 动机是出现最早的航空发动机,由于其提供动力有限等缺点,被喷气发动机逐步替 代。但活塞发动机仍在功率较小的小型发动机上具备一定的油耗低、结构简单、价 格便宜等优势,可适用于初级教练机、超轻型飞机、小型飞机等。

涡轮螺旋桨发动机:涡轮螺旋桨发动机的工作原理是螺旋桨旋转时把空气向后排, 以此产生向前的推力。涡轮螺旋桨发动机兼具重量轻、耗油功率低的优点。但由于 螺旋桨特性的限制,一般装配的飞机飞行速度不超过 800 千米/小时。涡轮螺旋桨发 动机目前在中小型运输机和通用飞机上仍有广泛应用,而在大型客机和运输机上, 已经被高涵道比涡扇发动机替代。

涡轮轴发动机:在工作和构造上,涡轮轴发动【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目机同涡轮螺桨发动机根相近。它们都 是由涡轮风扇发动机的原理演变而来,只不过后者将风扇变成了螺旋桨,而前者将 风扇变成了直升机的旋翼。涡轮轴发动机主要用于直升机上。与活塞式发动机相比, 涡轮轴发动机具有重量轻、体积小、功率大、振动小、易于启动等优点。20 世纪 50 年代中期前,直升机发动机主要是活塞式发动机。到 20 世纪 60 年代后,新研制的 直升机几乎全部采用了涡轮轴发动机作为动力。

涡轮喷气发动机:涡轮喷气发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室、 尾喷管、附件传动装置与附属系统等组成。由于喷气发动机各部件的工作,流过发 动机的空气流以很高的速度流出发动机,产生的反作用力即为发动【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目机的推力。涡轮 喷气发动机克服了活塞式发动机的主要缺点,使飞机从亚声速进入了超声速飞行新 时代。但是由于涡轮喷气发动机在获得推力时,大量仍具有一定热量、动能的高温 燃气高速排出发动机,导致涡轮喷气发动机经济性差、耗油率高。

涡轮风扇发动机:由压气机、燃烧室和高压涡轮组成的核心机和由低压涡轮及其所 带动的风扇共同组成的发动机为涡轮风扇发动机。涡扇发动机在涡喷发动机的基础 上,进一步利用高温燃气的能量驱动风扇转动。涡轮风扇发动机中,空气在风扇中 增压后,由风扇出口流出时分为内涵气流和外涵气流。外涵与内涵空气流量之比称 为涵道比。高涵道比涡扇发动机排气速度、推进效率高,适用于大型远程客机和运 输机;低【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目涵道比涡扇发动机适用于战斗机。

核心机是航空发动机的关键部件。核心机是由压气机、燃烧室和涡轮组成的发动机 核心部件。研制核心机可以缩短新机研制周期,发展在此核心机基础上的各类航空 发动机。在保持某核心机基本参数不变的条件下,可以通过改变风扇、低压压气机 的级数和直径,涡轮的冷却和材料等改变发动机的主要循环参数,如增压比、涵道 比、涡轮前燃气温度等,则可发展一系列的发动机包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇 发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机以及地面/舰船用发动机。如通用电气公 司在 F101 核心机的基础上发展了推力较小的 F404 发动机,用于 F-5G;F-117 选用 不带加力燃烧室的 F40【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目4 作为其发动机。

1.2. 航空发动机具有高技术壁垒、研制周期长、经济效益高等特点

航空发动机产业具有高技术壁垒的特点。航空发动机产业的高技术壁垒主要体现在 以下几个方面: 1)对可靠性要求极为严苛:航空发动机是推动飞机飞行的动力,与地面、水面运输 工具动力装置不同,航空发动机一旦出现问题,轻则致使无法完成飞行任务,重则 导致机毁人亡的重大事故。 2)发动机工作环境恶劣:发动机主要零部件的工作环境十分恶劣,常常处于高温 (最高可接近 2000℃)、高压(几十个大气压)和高速转动(最高可达几万转/分钟) 的工作状态。 3)发动机结构和技术情况复杂:与其他机械装置相比,发动机结构非常复杂,零件 数目【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目达数万个。同时,航空发动机的研制是一项涉及空气动力学、工程热物理、传 热传质、机械、强度、传动、密封、电子、自动控制等多学科的复杂的综合性系统 工程。航空发动机的复杂程度到了目前理论上仍无法给出详尽而准确的描述,只能 依靠试验不断反复完善。航空发动机的发展史就是一个设计、制造、试验、修改、 再制造、再试验,不断摸索和反复完善的过程。

航空发动机产业具有研制周期长的特点。新型航空发动机全寿命可分为预先研究、 工程研制和使用发展 3 大阶段。每个阶段又可细分为若干子阶段,并设置相应的审查 点,以控制进入下一研制阶段的风险。 1)预先研究:主要任务是为发展新型发动机提供技术储备,降低研制风险。具体可 【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目分为应用基础研究、应用研究和先期技术开发。 2)工程研制:主要任务是根据主要作战使用性能指标,研制满足需求的发动机产品。 具体可分为工程验证机研制和原型机研制,研制周期规划为 18 年。 3)使用发展:该阶段是发动机全寿命研制工作的重要阶段,发动机装备使用后仍需 持续解决使用中暴露的各种技术质量问题,以提高发动机的使用可靠性。

随着新型发动机全寿命各研究和发展阶段的逐步推进,大部分发动机潜在的故障隐 患被排除,发动机技术成熟度不断提高。一般来说,新型航空发动机的研制生命周 期为 30 年。

航空发动机产业具有经济效益高的特点。航空发动机产业链条长,且航空发动机的 制造需要大量的高端制造设备和精密加【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目工技术,因此航空发动机产业的附加值极高, 远超其他产业。根据日本通产省 2002 年的统计报告,按照单位重量价值比计算,以 轮船为基准 1,则航空发动机为 1400。此外,航空发动机是典型的高投入高回报产 业,一旦有成熟的产品进入市场,将有望享受数十年的持续稳定收益。

1.3. 航空发动机的格局

1.3.1. 全球航空发动机市场呈寡头垄断格局

全球航空发动机市场呈现寡头垄断格局。航空发动机产业是国家的战略性产业,掌 握其技术的发达国家也严格限制其核心技术向国外出让或转移。航空发动机技术本 身的复杂性和高壁垒性,加上技术转移的限制,目前世界上能自行设计研制飞机的 国家有几十家,而能够独立研制高性能航空【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目发动机的国家只有美国、英国、法国、 俄国、中国等少数几个国家。其中,制造难度更大的商用航空发动机,其市场主要 受美国、英国、法国的企业垄断。目前 GE 通用电气航空、PW 普拉特·惠特尼、RR 罗尔斯·罗伊斯、CFM 国际公司、IAE 国际航空发动机公司、EA 发动机联盟公司 是商用航空市场的最主要参与者。

从市场份额来看,根据《Commercial Engines》,从供给波音和空客公司的航空发动 机市场结构来看,CFM 份额排名第一,且份额从 2020 年的 39%提升至 2021 年的 59%。从全球在役商用飞机发动机市场格局来看,2019 年 5 月在役商用飞行器 25354 个,发动机【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目 52849 个,其中 CFM 在发动机市场中占据份额最高为 44%,GE 次之为 23%,罗罗和 IAE 份额均为 12%左右。CFM 在商用窄体飞机发动机市场占据绝对领 先地位,份额达 71%。在商用宽体飞机发动机领域中,主要是 GE 与罗罗双寡头的 市场竞争格局,其中 GE 占据一半多的市场份额。在商用支线飞机发动机领域,GE 为绝对龙头,市场份额达到 71%。

1.3.2. 中国航空发动机的发展历程

中国航空发动机的研制之路从最初的仿制、到改型再到如今可以独立设计制造高性 能航空发动机。中国是继美国、英国、法国、俄国之后第五个能够独立研制发动机 的国家。中国航空发动机的研制之路具体可以分为【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目以下三个阶段: 1)仿制:1956 年,我国根据前苏联 BK-1φ 发动机的技术资料仿制出了国内第一台 涡喷发动机——涡喷 5 发动机,用于国产歼-5 战斗机。此后,我国还根据前苏联提 供的 PⅡ-9B 型发动机技术资料研制出涡喷 6,根据前苏联提供的 PⅡ-300 发动机的 技术资料研制出涡喷 7 等。 2)部分自主设计:在航空发动机生产和研制领域积累了一定的经验后,我国开始从 仿制向自主设计制造开始转变,如 1985 年成功研制的涡喷 13 发动机,满足了歼-8Ⅱ 飞机的研制进度。 3)完全自主设计:从 1984 年下达研制任务到 2022 年正式设计定型,“昆仑”发动 机历经 18 年的【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目时间。“昆仑”发动机是我国第一种完全自行设计、研制的国产涡喷 发动机,具有完全的自主知识产权,其使用的技术、材料、工艺等完全立足于国内。 2005 年 12 月,涡扇-10 完成设计定型,我国具备自主设计高性能大推力涡扇发动机 的能力。

国内军用航空发动机仍与欧美先进国家存在一定差距,我国正加紧追赶。从性能和 研制时间来看,装配在 F-15 战斗机的 F100 发动机于 1974 年服役,推重比 8,是第 三代发动机的代表产物;装配在 F-22 战斗机的 F119 发动机于 2002 年服役,推重比 10,是第四代发动机的代表。我国涡扇 10 发动机推动比与 F100 相当,于 2010 年 服【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目役,较 F100 服役时间晚 36 年;对标 F119 性能的涡扇 15 发动机于 2022 年完成 首飞,2023 年开始量产。

民用航空涡扇发动机处于研制阶段,未来有望填补国内空白。目前我国在民用航空 涡扇发动机方面仍处于空白状态,与成熟的欧美航空发动巨头相比存在较大差距。 我国国产民用航空涡扇发动机正处于加速研制中,2016 年中国航发商发被认定为 C919 国产发动机供应商,2017 年 CJ1000A 核心机完成组装,2018 年 5 月点火启动 成功,核心转速达到设计要求,2020 年开始进入地面台架测试阶段。计划装配于 C929 大飞机的 CJ2000 发动机目前正处于研制阶段。

【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目国发动机研制从“飞机从属”走向“飞发分离”。我国过去的发动机研制体系为“飞 机从属”,发动机的研制从属于飞机,即“一厂一所一型号”。一个厂要研制一款飞 机,才会有研究所去研发配套的发动机。但往往航空发动机的研制周期远大于飞机 研制周期,以型号带预研,导致对先期技术验证重视程度不够,造成型号研制困难。 同时,如果飞机项目下马,发动机研制项目也会随之停摆。2009 年,中国航发商发 成立,着手研制中国民用航空发动机。2016 年,中国航空发动机集团正式成立,标 志着我国发动机研发体系正式转变为“飞发分离”,发动机的研制独立于飞机制造之 外,具备更高的灵活性,对我国后续航空发动机的研制具有重要意义。【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目 军民开放融合、产业链整合是发展趋势。美国军工产业模式是波音、洛马、诺格等 军民两用集团作为主制造商,雷神、霍尔韦尔、普惠、通用等集团提供分系统配套, 原材料和零部件的供应则由 TI、ADI 等数千家军民两用企业负责,形成开放协作、专业细分的金字塔型军民融合生态圈。我国过去军用民用是两条线,研制分离,在 “两机专项”及中国航发成立之后,我国航空发动机的研制也将走向军民融合。中 国航发确定了“小核心、大协作、专业化、开放式”的发展模式,通过开放融合, 打通航空发动机的产业链,有助于实现全行业的降本增效。

2. 中国航空发动机市场长坡厚雪

2.1. 军用航发:军机数量及代际结构提升空间广阔,新型号丰富【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目产品线

国际安全紧张局势下,军费投入持续增长。国防军费投入是军工产业发展的基础, 我国 2023 年中央财政国防预算支出为 1.55 亿元,同比增长 7.1%,高于 2023 年国 内生产总值 5.0%的增长目标。当前国际政治与安全形势日趋复杂,中东地区地缘局 势紧张,俄罗斯与乌克兰爆发武装冲突,美国与中国摩擦事件频发。在国际动荡局 势下,中国为维护国家安全加强军队建设,军费投入水平有望实现持续较高增长。

我国军机在数量及代际结构上仍存在巨大空间亟待填补。根据 Flight global 发布的 《World air forces 2023》,截至 2022 年末,我国军用飞机数量为 3284 架【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目,位列全球 第三,较美国的 13300 架仍存在较大差距。此外,我国军机与美国相比还存在代际 劣势。以战机为例,我国以 J-7、J-8 为代表的二代战机占比为 46%,以 J-10、J-11/16 为代表的三代战机占比为 52%,以 J-20 为代表的四代战机占比仅 2%;美国空军无 二代战机,以 F-15、F-16C 为代表的三代战机占比 76%,以 F-22、F-35 为代表的四 代战机占比 24%。从军机数量和军机代际结构来看,我国军机市场存在较大增量空 间,新机列装将有利带动军用航空发动机的新增需求。

政策力度升级,推动军用航空市场保持高景气度。空军具备高速机动性、快速战略 投送能力、强【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目大精确打击能力等特性,其在国家安全战略中的地位持续上升,逐渐 成为一国海陆空现代化防御体系的核心。国内航空领域持续出台利好政策文件, 2015 年中国国防白皮书《中国的军事战略》首次提出空军按照空天一体、攻防兼备 的战略要求,实现“国土防空”向“攻防兼备”转变。2018 年 11 月,中国空军公布 了建设现代化空军的“三步走战略”,一是到 2020 年基本跨入战略空军门槛,二是 2035 年初步建成现代化战略空军,三是 2050 年全面建成现代化战略空军。预计未 来军费将持续向空军投入,推动我国军用航空制造业景气度持续向好。

军用航空发动机新型号丰富产品线,带来增量需求。我国目前已经形成涡喷、涡【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目扇、 涡轴、涡桨等全谱系的军用航空发动机研发和生产能力,广泛装配于各类军机。一 些新型号军用航空发动机的研制与定型将进一步丰富产品体系,带来增量需求。如 运-20 目前使用俄罗斯的 D-30KP-2 发动机,未来将替换成国产的涡扇 20 发动机。 又如歼-20 目前使用涡扇-10C 发动机,未来将装配性能更高的涡扇 15 发动机,对标 美国 F119 涡扇发动机。目前,涡扇 15 发动机已于 2022 年完成首飞,2023 年开始 量产,后续大批量装配于歼-20 将带来增量需求。

2.2. 商用航发:国产商用航空发动机打开第二增长曲线

中国航发商发总负责国产商用航空发动机的研制与生产。中国航发商发【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目成立于 2009 年,被国家批准为大型客机发动机项目的责任主体和总承制单位。中国航发商发共 规划了三个产品系列:1)配套 160 座窄体客机 C919 的 CJ1000 发动机;2)配套 280 座宽体客机 C929 的 CJ2000 发动机;3)配套 110-130 座支线客机 ARJ21 的 CJ500 发动机。

国产飞机研制已取得显著成效。1)C919 是我国按照国际民航规章自行研制、具有 自主知识产权的大型喷气式民用飞机。2023 年 5 月首架交付的 C919 圆满完成首次 商业载客飞行,随后常态化执飞沪蓉线。2023 年 9 月 10 日,商飞公司透露 C919 订 单数已经达到 1【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目061 架。2023 年 9 月 28 日,作为 C919 大型客机的全球首发用户, 中国东航再次与中国商飞在上海签署购机协议,在 2021 年签订首批 5 架的基础上, 再增订 100 架 C919 大型客机。2)ARJ21 是我国按照国际标准研制的具有自主知识 产权的中短程涡扇支线飞机,于 2008 年 11 月成功首飞,与 2016 年 6 月正式投入 航线运营。根据上海市科委,截至 2022 年末,ARJ 共获得订单 690 架。3)C929 目 前仍处于研制阶段。目前 C919 使用的是 CFM 国际公司的 LEAP-1C 发动机,ARJ21 使用的是 GE 公司的 CF34-10A【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目 发动机。随着国内民用飞机制造行业发展,出于自 主创新的需求迫切,未来国产大飞机上的发动机将替换为国产商用航空发动机。

产商用发动机正加速研制中。2017 年 CJ1000A 核心机完成组装,2018 年 5 月点 火启动成功,核心转速达到设计要求,2020 年开始进入地面台架测试阶段。“长江”系列三个产品在技术上一脉相承,以 CJ1000 发动机的核心机为基准,通过相似放 大和局部优化发展出 CJ2000 的核心机, 再匹配低压部件并嵌入经过验证的新技术 后形成 CJ2000 发动机,CJ500 核心机则基于 CJ1000 核心机缩小改进而来。在此基 础上,能够大大缩短研制周期。2020 年 【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目7 月,CJ-2000AX 验证机完成整机装配。 CJ500 发动机正处于研制阶段。国产商用发动机正加速研制,研制成功后将装配于 国产大飞机上,打开国内商用航发市场第二增长曲线。 “长江”系列发动机性能指标表现较好。“长江”系列发动机是双转子、直接驱动大 涵道比涡扇发动机, 具有低油耗、低排放、低噪声、高可靠性、低维护成本等特点。 CJ1000 发动机起飞推力约 133kN , 耗油率与国际最新一代窄体客机发动机相近。 CJ2000 发动机起飞推力约 347kN ,在 CJ1000 的技术特征基础上,还嵌入了部分新 一代核心部件关键设计和工艺技术。

国产商用发动机有望受益于巨大的民机市场。据国际【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目航空运输协会统计,2023 年上 半年全球航空行业旅客周转量同比+47.2%,恢复至疫情前水平的 94.2%。根据《中 国商飞公司市场预测年报(2022-2041)》,2022-2041 年全球/中国航空行业旅客周转 量 CAGR 达到 3.90%/5.61%,2041 年全球/中国客机量将达到 47531/10007 架。航空 市场需求持续恢复并呈现稳健增长态势。

中型窄体客机未来二十年市场需求量最大。据中国商飞预测,中型窄体客机即 C919 国产大飞机对应机型的 2022-2041 年全球预计交付量 20587 架,价值 24161 亿美元, 中国预计交付量 4987 架,其市场空间在九大细【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目分赛道中最为广阔。伴随 C919 放量, 以及其配套的 CJ1000 发动机成功装配,预计将带来可观的市场空间。

2.3. 航空发动机售后市场价值量大,实战化训练进一步增加维修需求

航空发动机售后市场价值量不容小觑。为延长发动机使用寿命,保持发动机性能和 保证飞行安全,需要对发动机零部件进行更换或维修,所有的更换及维修形成了一 个巨大的航空发动机售后市场。从罗罗公司的民用、军用航发领域的业务结构来看, 售后服务包括维修、服务等的收入占比均超过 50%,2022 年民用航发领域的售后服 务营收占比更是达到 66%,航空发动机的售后市场价值甚至高于航空发动机新机的 采购价值。

零备件航材、发动机和零部件【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目修理费用占主要大头。从航空发动机维修市场细分结 构来看,一半费用(51%)用于购置新的零备件航材,发动机大修(不含航材)和 零部件修理占 22%(其中零件修理费用占 9%以上),航线维修占 10%,租赁备发费 占 5%,外场更换周转件占 9%,发动机管理占 3%。在修理的发动机零部件中,热 端部件的维修费用占比更高,达到 70%以上。

实战化训练成为新常态,损耗加快使得维修需求增长。当前国际形势复杂,我国面 临中美摩擦等国际争端,提升我国军事实战能力是迫切需求。2018 年起,中国高层 开始强调全军应加强实战化的军事训练,2018 年中央军委首次举行全军开训动员大 会,到 2022 年已连续 5【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目 年向全军发布开训动员令。

3. 航空发动机产业链拆分及梳理

3.1. 航空发动机产业链总体情况

我国航空发动机产业目前已形成覆盖研发设计、加工制造、运营维修三大环节的科 研生产体系。 1)研发设计环节分为基础预研、子系统设计、整机集成设计等子环节,主要参与主 体为中国航发系统内单位、航空类高校及相关科研院所。 2)加工制造环节涉及原材料、零部件、整机集成等子环节,主要参与主体为中国航 发系统内单位、系统外企业、科研院所。 3)运营主体主要是军队,维修主体包括中国航发下属维修企业和专业化维修企业。 在推进军民功能结合的背景下,“小核心、大协作,专业化、开放型”思路的科研体 系建设逐步深入,吸引了众多【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目民营企业参与航空发动机产业链。民营企业在细分领 域精耕细作,实现了产品专精化与差异化,为航空发动机产业发展注入了活力。

航空发动机产业链从上游到下游可分为原材料、零部件、分系统、整机总装、后端 维修五大环节。我国目前已基本建立了完整的航空发动机研制和生产体系,具备了 涡桨、涡轴、涡喷、涡扇等多类发动机的系列研制生产能力。

3.1.1. 原材料

航空发动机原材料是航空发动机性能的基石。航空发动机零部件的工作环境十分恶 劣,常常处于高温、高压和高速转动的工作状态,因此对原材料和制作技术的要求 非常苛刻。材料与工艺技术的更新升级推动了发动机的迭代升级:第一、二代航空 发动机主要原材料均为金属材料,第三代发【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目动机开始使用复合材料,第四代发动机 广泛使用复合材料。航空材料性能水平决定了发动机的性能水平,即“一代材料、 一代装备”。

钛合金:钛元素具备密度小、比强度高、耐高温低温、耐腐蚀等特性,是飞机和发 动机的主要结构材料之一。钛合金材料在发动机上主要应用于风扇、压气机、叶片、 鼓筒、机匣、轴等。生产钛合金原材料的上市公司主要有宝钛股份、西部超导和西 部材料。

高温合金:高温合金是航空发动机热端部件的关键材料。高温合金一般以镍、钴、 铁为基,在约 600°C 以上高温环境下抗氧化或腐蚀,并在一定应力作用下长期工 作的合金。高温合金自诞生以来从传统的铸造高温合金和变形高温合金,发展出粉 末高温合金、氧化物【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目弥散强化合金、金属间化合物等新型高温合金。高温合金母合 金是制造航空航天发动机热端部件的关键材料,发动机性能水平很大程度上取决于 高温合金材料的性能水平。在先进航空发动机中,高温合金用量占发动机总重量 40%-60%,主要用于四大热端部件:燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘,此外, 还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。国内生产高温合金原材料的上市 公司主要有抚顺特钢、钢研高纳、图南股份、航材股份等。

复合材料:从航空发动机所用材料的发展来看,金属基复合材料、碳纤维复合材料、 陶瓷基复合材料的使用占比持续提升。复合材料密度低、强度高的特性,很好地满 足了发动机向高推重比提升的需求,在航空领域【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目的应用前景广阔。新一代商用发动 机 GE90 上应用碳纤维加强高韧性环氧树脂复合材料代替钛合金制成了风扇叶片; 新一代 LEAP-X、GEnx 发动机风扇叶片和风扇机匣也使用了复合材料。国内生产航 空发动机用复合材料的上市公司主要有火炬电子、中航高科等。

3.1.2. 零部件——航空锻造

航空发动机锻造产业处于产业链中游,是航空制造的关键环节。锻造企业使用锻压 设备通过制作工艺将高温合金、钛合金、铝合金等金属材料加工成为力学性能优良 的金属锻件。环形件、盘件、轴等几类锻件是航空发动机的重要零部件,航空锻件 的质量决定了发动机的性能水平。国内有航空发动机锻造业务的上市公司主要有中 航重机、派克新材、【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目航宇科技、三角防务、钢研高纳等。

3.1.3. 零部件——航空铸造

航空发动机铸造用于制作结构设计复杂、成型难度高的航空零部件。航空发动机铸 造的原理是将熔融的液态金属浇入到与产品零件形状相适应的铸造空腔中,经冷却 凝固后,获得具有一定形状、尺寸和性能的零件或毛坯的工艺方法。航空铸造技术 可用于制作结构复杂,成型难度高零部件的,如航空发动机叶片、叶轮、喷嘴等零 部件。随着工艺技术进步,航空铸件产品集成度越来越高,逐步向大型、薄壁、多 内腔多内置油路、复杂部件整体化、高性能的方向发展,尺寸精度、性能指标要求 更高,其工艺极其复杂。国内有航空发动机铸造业务的上市公司主要有图南股份、 应流股份、万流股份【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目、航材股份等。

3.1.4. 零部件——机加工

机加工是重要环节,航空发动机零部件对机加工要求极高。航空机加工是通过对原 材料进行精细化加工,如改变外形尺寸性能去除多余材料,形成最终产品的工艺。 为满足航空发动机高性能、长寿命、高可靠性的要求, 对零件加工精度和表面质量 的要求非常苛刻。机加工分为人工机加和数控机加。数控加工技术和设备起源于满 足航空航天制造的需求, 并在不断满足高、精、尖加工要求的过程中发展提高, 成为 现代航空航天制造业的基础性关键技术。国内有航空发动机机加工业务的上市公司 主要有爱乐达、航发科技等。

3.1.5. 控制系统

控制系统是保证发动机稳定工作的重要保障。发动机是飞机的重【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目要系统,除了发动 机本体单元体之外,还包括控制系统、传动系统及润滑系统等。其中控制系统是航 空发动机的重要组成部分,现代航空发动机基本都采用全权限数字电子控制(FADEC) 系统。FADEC 系统由感受航空发动机工作状态和环境信息的传感装置、对信息进行 逻辑判断和控制运算的计算装置、把计算结果施加给航空发动机的控制装置,以及在 它们之间传递信息的机械、电缆和管路等组成。FADEC 系统一般可分为控制计算机 子系统、燃油与作动子系统、传感器子系统、电气子系统等。国内有航空发动机控 制系统业务的上市公司主要有航发控制。

3.1.6. 整机总装

航空发动机总装是发动机制造过程中的终端及核心环节。航空发动【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目机整机装配工艺 涵盖从所有零件、成附件到各级组件、单元体、主单元体直至整机的全部装配和分 解过程。我国航空发动机总装环节主要由中国航发集团下的八个主机厂负责,其中 航发动力是我国军用航空发动机唯一总装上市公司。

3.2. 2023 年以来航空发动机产业链内上市公司业绩表现较好

2023 年以来航空发动机产业链内上市公司业绩表现较好。2023 年前三季度航空发 动机产业链公司营收合计786.11亿元,同比增长14.68%; 净利润合计 83.64 亿元,同比增长 9.68%。2023 年申万分类下国防军工行业所有上 市公司营收合计 4023.43 亿元,同比增长 13.99%;净利润合计 304.1【我爱线报网】52线报网-专注分享活动首码线报优惠券零投网赚项目3 亿元,同比增 长 5.63%。航空发动机产业链上市公司净利润同比增幅高于国防军工行业平均水平, 营收增幅略高于国防军工行业平均水平。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。「链接」

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