一、航空發動機被譽為飛機的“心臟”,占到整機成本20%—30%
航空發動機被譽為飛機的“心臟”,其技術水平直接決定了飛機的性能、燃油效率、環保特性和運營成本。因此航空發動機具備高技術門檻與高自身價值量的特征。當前在一個飛機中,航空發動機往往能占到整機成本的20%-30%。例如在商用飛機中,如波音 737 MAX 8,其標價約為 1.216 億美元;其中配備兩臺 CFMLEAP-1B 發動機,每臺標價約 1,450 萬美元,總計約 2,900 萬美元,占總成本的 23.8%。在軍用飛機中,如 F-35A,單機成本為 8,250 萬美元,其普惠 F135發動機價格約為 1,870 萬美元,占比約 22.7%。
商用飛機波音 737 MAX 8發動機成本占比示例
飛機型號 | 總成本 | 發動機成本 | 占比 |
波音 737 MAX 8 | 1.216 億美元 | 2900 萬美元 | 23.8% |
資料來源:公開資料,觀研天下整理
軍用發動機成本占比示例
飛機型號 | 發動機成本占比 |
F-15 | 25% |
F-16 | 25% |
F-18 | 31% |
歐洲狂風戰機 | 25% |
法國幻影2000 | 25% |
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二、我國航空發動機行業持續蓬勃發展,目前正從"跟跑者"向"并跑者"轉變
根據觀研報告網發布的《中國航空發動機行業發展現狀分析與投資前景預測報告(2025-2032)》顯示,航空發動機行業的發展水平是一個國家工業基礎、科技水平和綜合國力的集中體現,也是國家安全和大國地位的重要戰略保障。我國航空發動機行業起步于新中國成立后的20世紀50年代,但初期多以仿制和改進為主,且由于技術封鎖和基礎薄弱,使得研發周期長、迭代效率低。
直到1980年代后,我國開始轉向自主創新。如:1984年啟動的“玉龍”渦軸發動機項目,歷時26年于2010年通過定型,成為首型完全自主研制的先進渦軸發動機,其獨創的離心式帶大小葉片設計達到國際先進水平,并榮獲國家科技進步一等獎。
2016年,中國成立了中國航空發動機集團(AECC),整合了國內航空發動機研發和生產的資源,進一步推動了行業的發展。
2017年,中國成功研制出渦扇-20發動機,這是中國第一臺大推力高涵道比渦扇發動機,標志著中國在大推力發動機領域取得了重要突破。此外,中國還在渦軸、渦槳等發動機領域取得了顯著進展,如渦軸-16、渦槳-6等發動機的成功研制,為中國的直升機和運輸機提供了強勁動力。
2019年中法攜手研制的渦軸-16發動機榮獲了中國民航局的型號合格證,這標志著其設計制造均已達到《民用航空適航規定(CCAR-33)》所規定的安全標準。這一成就不僅為該型發動機成功進入市場鋪平了道路,更為AC352直升機的安全運營提供了有力保障。
2023年國產CJ-1000A大涵道比渦扇發動機的成功首飛,標志著國產大飛機C919即將擺脫對國外發動機的依賴。而根據之前官方給出的計劃表來看,國產CJ-1000A發動機預計會在2025年完成全部的測試計劃,之后在2028年左右就可以正式裝備C919客機開始飛行,屆時估計也就不用再依賴CFM的LEAP-1C發動機了。
2024年,以中國航發動研所為主自主設計研發、中國航發南方工業有限公司牽頭制造生產的1000千瓦級民用渦軸發動機AES100,已獲頒中國民用航空局型號合格證,實現民用發動機從無到有的突破。
總體來看,我國航空發動機行業從1950年代的仿制起步,歷經70余年的技術沉淀與創新突破,目前已經實現了從仿制到自主研發的跨越,形成了覆蓋渦噴、渦扇、渦軸、渦槳等全譜系的研發能力,并成為繼美國、英國、法國、俄國之后,第五個可以獨立研制發動機的國家。當下,我國航空發動機行業正從"跟跑者"向"并跑者"轉變。
三、高溫合金、鈦合金、特種鋼材等原材料扮演著至關重要角色,占據了航空發動機制造成本中 50%左右
在航空發動機生產制造中,原材料扮演著至關重要角色,其成本占據 50%左右。而在原材料中,又以高溫合金(占比 20%)、鈦合金(占比15%)和特種鋼材(占比 13%)為主,三者合計貢獻了原材料成本的絕大部分。這反映了航空發動機對高性能、特種材料的極度依賴性,這些材料往往價格昂貴且加工復雜。
資料來源:公開資料,觀研天下整理
四、“心臟”材料高溫合金已實現國產化生產,助推航空發動機行業發展
一直以來,葉片(壓氣機、渦輪)和盤軸件(壓氣機、渦輪)始終占據核心價值地位。特別是在大型渦扇發動機中,葉片價值占比高達29%。對于小型渦軸發動機(直升機),控制系統及附件傳動裝置的價值占比高達 24%,遠高于其他發動機類型。反映了直升機對動力輸出精確控制、復雜傳動和多附件驅動的特殊要求,以及控制系統在保障飛行安全和任務效率中的關鍵作用。
航空發動機成本結構占比
零部件類別 | 大型渦扇(運輸機) | 小型渦扇(直升機) | 加力式渦扇(戰斗機) |
盤軸件(壓氣機、渦輪) | 16% | 18% | 16% |
葉片(壓氣機、渦輪) | 29% | 17% | 14% |
框架、郵箱、油池 | 19% | 16% | 16% |
機匣及外部配件 | 14% | 7% | 10% |
燃燒室 | 2% | 3% | 1% |
加力噴管 | 0% | 1% | 19% |
控制系統、附件傳動裝置 | 7% | 24% | 10% |
成型配件 | 3% | 4% | 4% |
其他組件、隔板、罩類零件 | 10% | 10% | 10% |
總計 | 100% | 100% | 100% |
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而在葉片中,高溫合金研發是關鍵。有資料顯示,高溫合金是 “先進金屬材料”的細分領域, 能在600°C以上的高溫及一定應力條件下長期穩定工作,在1000℃高溫下仍能保持強度,是制作發動機渦輪葉片的核心材料。長期以來,由于高溫合金行業具有技術含量高、制備工藝復雜、加工難度大等特點,使得我國這一市場主要依賴進口。據相關數據,2023年我國高溫合金進口量約為2.5萬噸,需求量約為7萬噸,進口量占總需求的比例約為35.7%。
不過近年,隨著相關企業機構不斷加大對高溫合金的研發,其國產化進程不斷推進。目前我國高溫合金已實現國產化生產。例如,國產Ti-60合金和Ti-40阻燃鈦合金已實現噸級鑄錠量產,并在相關發動機部件上完成了驗證工作,這標志著高溫合金國產化替代進程的加速推進,為我國航空發動機的自主可控發展提供了有力支撐。
當前,我國高溫合金技術突破,打破美西方長達數十年的技術封鎖,實現三大轉變:
1. 材料性能領跑:南京理工大學研發的PST鈦鋁單晶合金,室溫塑性達到6.9%,比美國同類材料提升245%,使高壓渦輪葉片耐溫能力突破900℃,力較國際同類提升150~250℃,達到“代際跨越”水平。國產T800級碳纖維已實現工程化應用,CR929復材用量將達50%,相比C919的12%實現跨越式提升。更令人矚目的是,陶瓷基復合材料(CMC)在PD-35發動機燃燒室的成功應用,使渦輪前溫度提升200K以上。
2. 產業鏈自主可控:從礦石冶煉到返回料再生,形成閉環產業鏈,保障國防與民用領域戰略安全。當前,我國已建立完善的牌號體系,可覆蓋主要應用領域。根據2002年出版的《中國航空材料手冊》,我國可供航空選用的高溫合金牌號僅89個,而根據2012年出版的《中國高溫合金手冊》,目前有194個牌號列入我國牌號體系,相較十年前發展迅速,也成為除美、英、俄之外,第四個具備牌號體系的國家。我國目前牌號中包括100多個變形高溫合金、70余鑄造高溫合金和近20個粉末、輕型等新型高溫合金牌號,基本覆蓋主要應用領域,已基本具備新材料、新工藝的自主開發能力。
3. 成本優勢凸顯:國產化后,航空合金成本降低50%~70%,推動C919全球競爭力提升。
五、目前燃氣渦輪發動機是現代航空發動機主流
航空發動機的分類主要基于其產生推力的方式以及內部能量的利用途徑。從宏觀上看,航空發動機可以分為活塞式發動機/往復式發動機、燃氣渦輪發動機 兩大類。其中燃氣渦輪發動機是現代航空發動機的主流。
航空發動機分類
類型 | 工作原理 | 應用領域 | 優勢 | 劣勢 |
活塞式發動機/往復式發動機 | 與汽車發動機類似,通過活塞在氣缸內的往復運動驅動螺旋槳產生拉力或推力。 | 小型螺旋槳飛機、通用航空飛機和部分無人機 | 結構相對簡單,制造和維護成本較低 | 功率重量比較低,不適合高速和高空飛行 |
燃氣渦輪發動機 | 通過連續的空氣吸入、壓縮、燃燒和膨脹過程產生高溫高速燃氣,進而產生推力或驅動渦輪輸出軸功率。 | 民用運輸機、大多數軍用運輸機、轟炸機 | 具有功率重量比高、適合高速高空飛行、可靠性較高、推力范圍廣、 高亞音速巡航效率等優點,是現代大型飛機和高性能飛機的唯一動力選擇。 | / |
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六、美國暫停對華出口航空發動機下自主可控重要性凸顯,國產替代將加速推進
美國暫停對華出口航空發動機下自主可控重要性凸顯,國產替代將加速推進。據《紐約時報》5月28日報道,美國商務部已暫停部分允許美國公司向中國商飛出口噴氣發動機相關技術的許可證。這一舉措在短期內將直接影響中國商用飛機有限責任公司(COMAC)的C919國產民航飛機項目。這是因為,C919目前使用的LEAP-1C發動機由美國GE航空與法國賽峰集團合資生產,其核心部件依賴美國技術。
另外,也有航空專家指出,雖然短期內發動機供應受阻可能延緩C919的量產進度,但中國早已布局自主研發替代方案。美國若企圖通過斷供發動機遏制中國大飛機發展,只會倒逼中國加快技術突破,最終喪失自身市場份額。
一是中國商飛已加大對國產航空發動機的研發投入。長江-1000A(CJ-1000A)發動機作為C919的國產替代選項,正在加速測試和優化。盡管目前技術成熟度和可靠性與LEAP-1C尚有差距,但中國航空工業集團(AVIC)已明確將CJ-1000A作為長期目標,計劃在未來5-10年內實現商業化應用。 此外,中國在航空材料、制造工藝和數字仿真技術上的進步也為國產化提供了支撐。
二是為降低對單一國家供應鏈的依賴,中國正積極尋求與歐洲、俄羅斯等其他國家的合作。 例如,法國賽峰集團在發動機技術上的合作潛力可能被進一步挖掘。 中國正與俄羅斯聯合研發CR929寬體客機,并考慮采用俄制PD-14發動機作為備選方案。同時,中國也在探索與發展中國家在航空領域的合作,以分散風險。
三是中國政府通過“十四五”規劃和“中國制造2025”等戰略,為航空工業提供強有力的政策和資金支持。
不過,盡管我國有應對策略,但航空發動機行業挑戰依然嚴峻。長期看,此次事件再次凸顯航空發動機核心技術自主可控的重要性,相關企業需加速關鍵領域的自主替代進程。(WW)

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