1、航空發動機被譽為“工業皇冠上的明珠”
根據觀研報告網發布的《中國航空發動機行業現狀深度分析與發展前景預測報告（2024-2031年）》顯示，航空發動機是飛機的一個核心部件，是為飛機提供飛行所需推力的熱力機械。航空發動機不僅是飛機的動力裝置，也是航空技術發展的重要推手，能否研制航空發動機成為衡量一個國家科技水平、軍事實力和綜合國力的重要標準之一，可廣泛帶動電子、材料、精密加工、冶金、化工等產業的繁榮，被譽為現代工業“皇冠上的明珠”。
同時，航發也是典型的技術、知識密集型高科技產品，附加值較高，根據《航空發動機科學技術的發展與創新》，其單位重量創造的相對價值是船舶的1400倍。航空發動機產業因為技術極其高端，處于寡頭壟斷的環境中，一款成熟產品能夠銷售30-50年，面臨的競爭威脅很小，幾乎不必擔心競爭和市場回報問題，壁壘和門檻是經濟回報的有力保證。
數據來源：觀研天下整理
2、航空發動機具有高技術壁壘、研制周期長等特點
航空發動機的運行特點可以概括為“三高一長”，即高壓、高轉速、高溫、長期循環往復工作，決定航空發動機的研制需要綜合工程熱力學、氣體動力學、燃燒學、傳熱學、固體力學、強度振動、現代控制理論、材料學、冶金、加工制造、試驗測試等幾乎所有現代技術門類來實現，是一個高技術行業。
航空發動機產業的技術壁壘、研制周期長分析
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類別 |
簡介 |
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技術壁壘 |
對可靠性要求極為嚴苛 |
航空發動機是推動飛機飛行的動力，與地面、水面運輸工具動力裝置不同，航空發動機一旦出現問題，輕則致使無法完成飛行任務，重則導致機毀人亡的重大事故。 |
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發動機工作環境惡劣 |
發動機主要零部件的工作環境十分惡劣，常常處于高溫（最高可接近2000°C）、高壓（幾十個大氣壓）和高速轉動（最高可達幾萬轉/分鐘）的工作狀態。 |
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發動機結構和技術情況復雜 |
與其他機械裝置相比，發動機結構非常復雜，零件數目達數萬個。同時，航空發動機的研制是一項涉及空氣動力學、工程熱物理、傳熱傳質、機械、強度、傳動、密封、電子、自動控制等多學科的復雜的綜合性系統工程。航空發動機的復雜程度到了目前理論上仍無法給出詳盡而準確的描述，只能依靠試驗不斷反復完善。航空發動機的發展史就是一個設計、制造、試驗、修改、再制造、再試驗，不斷摸索和反復完善的過程。 |
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研制周期 |
預先研究 |
主要任務是為發展新型發動機提供技術儲備，降低研制風險。具體可分為應用基礎研究、應用研究和先期技術開發。 |
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工程研制 |
主要任務是根據主要作戰使用性能指標，研制滿足需求的發動機產品。具體可分為工程驗證機研制和原型機研制，研制周期規劃為18年。 |
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使用發展 |
該階段是發動機全壽命研制工作的重要階段，發動機裝備使用后仍需持續解決使用中暴露的各種技術質量問題，以提高發動機的使用可靠性。 |
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資料來源：觀研天下整理
3、全球航空發動機市場呈現寡頭壟斷格局
也正是因為由于航空發動機技術本身的復雜性和高壁壘性，加上技術轉移的限制，目前全球能自行設計研制飛機的國家僅有幾十家，能獨立研制高性能航空發動機的國家僅有美國、英國、法國、俄國、中國等少數國家，其中制造難度更大的商用航空發動機主要被美國、英國、法國的企業壟斷，如GE通用電氣航空、PW普拉特·惠特尼、RR羅爾斯·羅伊斯、CFM國際公司、IAE國際航空發動機公司、EA發動機聯盟公司等。
全球航空發動機市場主要生產廠商介紹
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公司名稱 |
公司簡介 |
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GE Aerospace通用電氣航空 |
GEAerospace通用電氣航空，是美國通用電氣旗下的子公司之一。公司是世界領先的商用和軍用飛機噴氣發動機、零部件和集成系統供應商。其航空發動機廣泛應用于商用航空、軍用航空領域。典型產品包括用于波音777X的GE9X，用于波音777的GE90，用于F-18的F404發動機。 |
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Pratt& Whitney普拉特·惠特尼 |
PW普惠公司是美國最大的兩家航空發動機制造公司之一，公司的發動機在200多個國家和地區運行使用，約16000名客戶在使用公司的發動機。典型產品包括用于F-15和F-16戰斗機的F100發動機，用于F-22的F119發動機。 |
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Rolls Royce羅爾斯·羅伊斯 |
RR羅爾斯·羅伊斯是英國著名的發動機公司，也是歐洲最大的航空發動機企業。公司是全球寬體飛機發動機市場的領導者，為波音747、757、777、787夢想飛機，以及空客A330/A330neo、A340、A350、A380等機型提供航空發動機。典型產品包括RB211系列、Trent500、Trent800等。 |
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CFM國際公司 |
CFM國際是由美國通用電氣航空和法國賽峰集團（Safran）為研制CFM56系列噴氣發動機而各自出資50%組建的合資公司。CFM56系列噴氣發動機被廣泛應用于波音737和空中巴士A320等區域航線用的中小型噴氣式客機，使得CFM國際成為世界上主要的飛機發動機供應商之一。此外，CFM國際的下一代發動機是LEAP系列發動機。 |
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IAE國際航空發動機公司 |
國際航空發動機公司是由美國普惠公司、英國羅羅、日本航空發動機公司和德國MTU航空發動機1983年在瑞士成立的飛機發動機公司，旨在開發150座單通道飛機的發動機V2500。該發動機主要供空中客車A320系列和麥克唐納·道格拉斯MD-90系統客機等使用。 |
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EA發動機聯盟公司 |
發動機聯盟公司是GE航空和普惠公司各出資50%成立的合資公司。起初是為波音747-500/600X項目提供發動機，但最終項目取消。發動機聯盟公司將產品進行優化，以兩巨頭的主力產品GE90和PW4000為基礎，推出GP7200發動機供給空客A380。 |
資料來源：觀研天下整理
同時，這些國家對航空動力技術的預先研究和試驗驗證給予極大的重視，開展一系列大型研究計劃，為各種先進軍、民用發動機提供了堅實的技術基礎。例如，美國政府和軍方制定多用途、經濟可承受的先進渦輪發動機（VAATE）計劃，在2017年左右使發動機經濟可承受性（定義為能力與壽命期成本之比，其中能力為推重比與中間狀態耗油率的函數）提高10倍；英國和法國聯合實施先進軍用發動機技術（AMET）計劃，德國宇航研究院聯合企業界獨立實施針對民機的3E（環境、效率和經濟性）發動機研究計劃。
美國部分航空發動機材料和制造技術發展計劃
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計劃 |
實施年代 |
備注 |
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航空航天推進計劃 |
1959- |
推重比6-8發動機預研，材料為重要專項之一。 |
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發動機部件改進（ECI）計劃 |
1977-1981 |
推重比8發動機改進改型，對材料的使用可靠性進行了深入研究。 |
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發動機熱端部件技術（HOST）計劃 |
1980-1987 |
F100、F110發動機改進改型，重點研究了渦輪葉片的材料特性和防護涂層。 |
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綜合高性能渦輪發動機技術（IHPTET）計劃 |
1988-2005 |
新一代推重比12-15一級渦扇／功重比11-12一級渦軸發動機預研。 |
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先進高溫發動機材料技術計劃（HITEMP） |
1989-2005 |
對先進復合材料的可行性驗證、結構分析模型的證實及試驗方法的研究。包括金屬間化合物、陶瓷、高分子復合材料等。 |
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先期概念技術演示驗證計劃（ACTD） |
1995-2005 |
F119渦扇發動機／PW207渦軸發動機研制，側重于材料與制造技術的工程化研究。 |
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極高效的發動機技術（UEET）計劃 |
2000-2005 |
面向GENX渦扇發動機、AE1107渦軸發動機研制，材料為七個子課題之一。 |
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先進航空發動機材料（ADAM）計劃 |
2003- |
研究下一代發動機用單晶合金、輕質量高溫軟磁材料、先進金屬基復合材料、革新的粉末材料、先進的粘接技術。 |
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下一代制造技術計劃（NGMTI） |
2004-2008 |
金屬加工制造和復合材料加工制造是其中兩個重要研究領域。 |
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通用經濟可承受先進渦輪發動機（VAATE） |
2006-2017 |
面向新一代推重比15-20一級渦扇／功重比12-15一級渦軸發動機預研，強調軍民共用技術。材料作為四個研究計劃的重點技術支持小組之一。 |
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4、我國航空發動機由仿制進入到自主研制階段，但與歐美先進國家仍然有差距
而在中國市場，從1954年新中國第一臺航空發動機試制成功到現在，我國航空發動機產業已經走過近70年的發展道路，現如今可以獨立設計制造高性能航空發動機，我國也是繼美國、英國、法國、俄國之后第五個能夠獨立研制發動機的國家。
我國航空發動機的研制之路
資料來源：觀研天下整理
從性能和研制時間來看，我國渦扇10發動機推動比與F100相當，于2010年服役，較F100服役時間晚36年；對標F119性能的渦扇15發動機于2022年完成首飛，2023年開始量產。但是，我國在民用航空渦扇發動機方面仍處于空白狀態，與歐美航空發動巨頭相比存在較大差距。因此，近幾年，我國國產民用航空渦扇發動機正處于加速研制中，2016年中國航發商發被認定為C919國產發動機供應商，2017年CJ1000A核心機完成組裝，2018年5月點火啟動成功，核心轉速達到設計要求，2020年開始進入地面臺架測試階段，而計劃裝配于C929大飛機的CJ2000發動機正處于研制階段。
5、國家積極布局+政策逐步加碼，我國航空發動機行業自研能力顯著提升
當前，我國對于航空發動機的研制生產重視依舊，對相關產業支持具備政策延續性。在2015年兩會中，兩機專項首次寫入政府工作報告，同年國務院提出《中國制造2025》，著重強調制造業高端裝備創新工程，明確提出組織實施大型飛機、航空發動機及燃氣輪機、民用航天等一批重大工程；“十四五”是我國國防和軍隊現代化建設的關鍵時期，政策逐步加碼布局航空發動機，傾斜力度明顯。
《中國制造2025》航空發動機專項重點產品
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重點產品 |
主要產品 |
應用領域 |
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大涵道比大型渦扇發動機 |
CJ-1000A渦扇發動機 |
國產干線客機C919 |
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寬體客機渦扇發動機 |
中俄聯合研制的寬體客機 |
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中/小型渦扇/渦噴發動機 |
7000-11000kgf級齒輪傳動渦扇發動機 |
噴氣支線飛機 |
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5000kgf級渦扇發動機 |
噴氣支線飛機或公務機 |
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1000kgf級小型渦扇發動機 |
7-8座輕型公務機 |
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中/大功率渦軸發動機 |
1000kW級渦軸發動機 |
新型5噸級直升機 |
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8000kW級大功率渦軸發動機 |
保障未來重型直升機需求 |
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大功率渦槳發動機 |
5000kW級渦槳發動機 |
未來渦槳支線客機及中小型運輸機 |
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航空活塞發動機 |
200kW航空活塞發動機 |
輕型通用飛機和無人機 |
資料來源：觀研天下整理
綜上，近年來，得益于國家支持和市場發展，我國航空發動機研發體系能力顯著提升。根據相關數據，目前，我國航空動力行業共生產航空發動機超過7萬臺，基本滿足各類裝備制造與使用的需求?，F階段，我國已建立較為完整的航空發動機產業體系，具備高性能軍用航空發動機的研制保障能力。
我國主要航空發動機型號研制生產情況
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主機廠 |
發動機類型 |
型號 |
仿制對象 |
裝備飛機 |
推力/功率 |
推重比 |
定型年份 |
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沈陽黎明 |
渦噴 |
WP-6 |
PA-9B |
殲-6、強-5 |
3187kg |
4.59 |
1961年 |
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WP-7 |
P11-300 |
殲-7/8 |
5630kg |
5.2 |
1970年 |
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WP-14 |
自研 |
殲-8系列 |
6960kg |
6.4 |
2002年 |
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渦扇 |
WS-10 |
自研 |
殲-10/11/15/16/20 |
13200kg |
7.1-9.1 |
2005年 |
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WS-15 |
自研 |
殲-20 |
16000-18000kg |
9.7-10.9 |
研制中 |
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西安航發 |
渦噴 |
WP-8 |
RD-3M-500 |
轟-6 |
9300kg |
2.94 |
1967年 |
|
渦扇 |
WS-9 |
SpeyMK-202 |
殲轟-7 |
/ |
5.05 |
2006年 |
|
|
WS-20 |
自研 |
運-20 |
14000-16000kg |
5 |
研制中 |
||
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貴州黎陽 |
渦噴 |
WP-13 |
R13-300 |
殲-7系列 |
/ |
5.39 |
1988年 |
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渦扇 |
WS-13 |
RD-33 |
FC-1梟龍、FC-31 |
/ |
/ |
2009年 |
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|
株洲南方 |
渦軸 |
WZ-8 |
ArrieL1C、1C1 |
直-9系列、直-11系列 |
560kw |
/ |
1985年 |
|
WZ-9 |
自研 |
武直-10 |
1200kw |
/ |
2009年 |
||
|
WZ-10 |
自研 |
直-20 |
2000kw |
/ |
研制中 |
||
|
WZ-11 |
自研 |
直-8F |
/ |
/ |
研制中 |
||
|
WZ-16 |
中法合作 |
直-15系列 |
1200-1500kw |
/ |
研制中 |
||
|
WJ-6 |
AH-20M |
運-8系列 |
3124kw |
/ |
1976年 |
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|
WJ-9 |
自研 |
運-12 |
5000kw |
/ |
1995年 |
||
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成都航發 |
渦扇 |
WS-18 |
D-30KP-2 |
運-20 |
13200kg |
5.01 |
研制中 |
|
蘭翔機械 |
渦軸 |
WZ-6 |
TM-C |
直-8系列 |
1130kw |
/ |
1988年 |
資料來源：觀研天下整理（WYD）
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