2019年航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)概況、軍用/民用航空發(fā)動機(jī)現(xiàn)狀及航空發(fā)動機(jī)市場預(yù)測分析[圖]

    航空發(fā)動機(jī)，又被稱為航空動力裝置，它為航空器的飛行提供動力，被譽為航空器的“心臟”。航空發(fā)動機(jī)的研制是航空產(chǎn)業(yè)鏈中的核心環(huán)節(jié)，在萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)之前，盡管不斷有飛機(jī)設(shè)計方案出現(xiàn)，但都無法實現(xiàn)自由飛行，其中主要原因就是沒有適于飛行的動力系統(tǒng)?；仡櫤娇瞻l(fā)展歷程，每一個里程碑式的成就，無不與航空發(fā)動機(jī)的技術(shù)進(jìn)步緊密相關(guān)：渦輪噴氣式發(fā)動機(jī)的出現(xiàn)，使人類的航空活動擴(kuò)大到了平流層；加力燃燒室的采用，使飛機(jī)突破聲障；Ma3 的飛機(jī)得益于發(fā)動機(jī)推重比的提高；旋轉(zhuǎn)噴口發(fā)動機(jī)使飛機(jī)的垂直起降成為可能；高涵道比渦扇發(fā)動機(jī)的問世使大型遠(yuǎn)程寬體客機(jī)得以成功；推力矢量噴管為飛機(jī)提供直接控制力，從而實現(xiàn)超機(jī)動飛行；大幅度提高渦輪前溫度，則使四代機(jī)在不開加力條件下實現(xiàn)超聲速持續(xù)巡航。

    燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的航空發(fā)動機(jī)：主要由進(jìn)氣口、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管組成。從進(jìn)氣口進(jìn)入的空氣在壓氣機(jī)中被壓縮后，進(jìn)入燃燒室與噴入的燃油混合燃燒，生成高溫高壓燃?xì)?。燃?xì)庠谂蛎涍^程中驅(qū)動渦輪作高速旋轉(zhuǎn)，將部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪功。渦輪帶動壓氣機(jī)不斷吸進(jìn)空氣并進(jìn)行壓縮，使發(fā)動機(jī)能連續(xù)工作。由壓氣機(jī)、燃燒室和驅(qū)動壓氣機(jī)的渦輪這三個部件組成的一般稱為核心機(jī)，又稱為燃?xì)獍l(fā)生器，它不斷輸出具有一定可用能量的燃?xì)狻０慈細(xì)獍l(fā)生器出口燃?xì)饪捎媚芰康睦梅绞讲煌?，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)分為渦輪噴氣、渦輪風(fēng)扇、渦輪螺旋槳和渦輪軸發(fā)動機(jī)。渦輪噴氣發(fā)動機(jī)在 20 世紀(jì) 50 年代曾廣泛應(yīng)用于軍用和民用飛機(jī)，特別是超聲速飛機(jī)上，目前大多數(shù)已被渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)所取代。

    渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)主要用于亞聲速運輸機(jī)、支線飛機(jī)和公務(wù)機(jī)；渦輪軸發(fā)動機(jī)用于直升機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)是 20 世紀(jì) 50 年代以來主要的航空動力形式，而且在可預(yù)見的未來，還沒有任何其他動力形式可以完全取代它。

典型渦噴發(fā)動機(jī)工作原理

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典型渦扇發(fā)動機(jī)工作原理

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典型渦槳發(fā)動機(jī)工作原理

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典型渦軸發(fā)動機(jī)工作原理

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    高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、高可靠性、耐久性和維護(hù)性是其基本特點。在這些相互矛盾的高要求推動下，航空發(fā)動機(jī)經(jīng)過長時間的發(fā)展已經(jīng)成為人類有史以來最復(fù)雜最精密的工業(yè)產(chǎn)品，每臺零件數(shù)量在萬件以上。因此，航空發(fā)動機(jī)被譽為“制造業(yè)皇冠上的明珠”，它是一個國家科技、工業(yè)和國防實力的重要標(biāo)志。

    一、航空發(fā)動機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

    從 40 年代末到 21 世紀(jì)初．噴氣戰(zhàn)斗機(jī)動力大致經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代。戰(zhàn)斗機(jī)對發(fā)動機(jī)的主要要求是：1、推重比高飛機(jī)輕，機(jī)動性好，由下表可見，發(fā)動機(jī)劃代的一個主要指標(biāo)是推重比；2、耗油率低對于四代機(jī)要求具備不加力超音巡航能力；3、允許飛機(jī)高機(jī)動飛行發(fā)動機(jī)抗畸變能力強(qiáng)，具有推力矢量噴管；4、隱身：紅外；5、可靠性安全性好；6、一次成本低．使用維修方便。

    近年來，戰(zhàn)斗機(jī)正朝多用途、寬包線方向發(fā)展，這促使研究者提出了變循環(huán)發(fā)動機(jī)概念。變循環(huán)發(fā)動機(jī)通過改變發(fā)動機(jī)部件的幾何形狀、尺寸或位置來調(diào)節(jié)熱力循環(huán)參數(shù)(如增壓比、渦輪前溫度、空氣流量、轉(zhuǎn)速和涵道比等)，將高、低涵道比發(fā)動機(jī)的優(yōu)勢合二為一，使發(fā)動機(jī)可同時具備大推力與低油耗特性，使得發(fā)動機(jī)在各種工作條件下都具有最佳的熱力循環(huán)，從而對飛行速度和高度有良好的適應(yīng)性。因此，變循環(huán)發(fā)動機(jī)受到各航空強(qiáng)國的重視，是目前航空發(fā)動機(jī)的重要研究方向。

軍用航空發(fā)動機(jī)發(fā)展情況

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    民用大客機(jī)對發(fā)動機(jī)的要求與軍機(jī) 差別很大．各指標(biāo)的相對重要性如下：1、安全性、可靠性；2、經(jīng)濟(jì)可承受性；3、排放和噪音的要求不斷提高。近年來綠色、低碳甚至已成主要訴求，即在保證安全可靠的前提下．提高經(jīng)濟(jì)性，降低污染排放、降低噪音、增長壽命，實現(xiàn)性能更加優(yōu)化、控制更加智能化和對環(huán)境更加友好。由于大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)能更好滿足上述要求，現(xiàn)代民用大客機(jī)均以此為動力裝置。

    為了提高運行經(jīng)濟(jì)性、降低耗油率．基本的技術(shù)途徑是提高發(fā)動機(jī)的涵道比提高總壓比以及問冷回?zé)峒夹g(shù)。通過對比民機(jī)主要參數(shù)的發(fā)展情況發(fā)現(xiàn)，民用航空發(fā)動機(jī)的涵道比和總增壓比明顯增長，溫度相應(yīng)增加而耗油率則逐漸降低。而大涵道比的民航發(fā)動機(jī)是在價格上與小涵道比的發(fā)動機(jī)相差了近一個量級。

民用航空發(fā)動機(jī)發(fā)展情況

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    二、航空發(fā)動機(jī)市場空間

    2019 年至 2038 年期間售出的發(fā)動機(jī)總數(shù)將為 87,685 臺，其中 80,764 臺是提供給客機(jī)和貨機(jī)的噴氣發(fā)動機(jī)，而 6,921 臺是于客用渦輪螺旋槳飛機(jī)的渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)，2018年市場總價值將達(dá)到 1.36 萬億美元，年均 680億美元。其中，噴氣發(fā)動機(jī)將占 1.35 萬億美元，渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)將占剩余的 150 億美元。 再考慮發(fā)動機(jī)維修后市場，預(yù)計民用航空發(fā)動機(jī)市場年均近1400 億美金。

未來 20年航空發(fā)動機(jī)市場空間預(yù)測

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    亞太地區(qū)將是對飛機(jī)需求最高的市場，該地區(qū)發(fā)動機(jī)的需求數(shù)量為35,343 臺，占發(fā)動機(jī)銷售數(shù)量的 40％，銷售額為 5,789 億美元，占銷售額的 41％。其次是歐洲的 18,005 臺（占 21％）和 2,797 億美元（占 20％），北美的 17,147 臺（占20％）和 2,562 億美元（占 18％）。

按地區(qū)劃分未來20年航空發(fā)動機(jī)需求

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    三、全球軍用航空發(fā)動機(jī)

    在不斷變化的地緣政治格局中，中國和印度等新興大國正在對本國軍隊進(jìn)行現(xiàn)代化改造，以縮小與美國，英國，俄羅斯等發(fā)達(dá)國家的技術(shù)差距。恐怖主義和地緣沖突預(yù)計將繼續(xù)在中東地區(qū)持續(xù)。北美和西歐等國家在經(jīng)過數(shù)年的軍費縮減后重回軍費擴(kuò)張通道，不斷增加的國防支出預(yù)計將在未來十年為全球軍用航空發(fā)動機(jī)制造商提供更多機(jī)會。

2018年全球軍費增長

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    四、我國軍用航空發(fā)動機(jī)市場

    從數(shù)量和結(jié)構(gòu)上看，中美兩國的航空裝備都存在著相當(dāng)大的差距。先從數(shù)量上看，中國在各類飛機(jī)的數(shù)量上都不及美國，尤其在戰(zhàn)斗直升機(jī)、運輸機(jī)、空中加油機(jī)、特種飛機(jī)四大類別中存在不止一個數(shù)量級的差距。

中美俄軍隊飛機(jī)數(shù)量對比

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    作為最為核心的戰(zhàn)斗機(jī)&殲擊機(jī)，我軍數(shù)量不足美軍一半。直升機(jī)的數(shù)量差距最大，其次是運輸機(jī)。轟炸機(jī)在數(shù)量上與美軍基本持平。

中美航空裝備數(shù)量對比

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    中國的三代及以上代次的機(jī)型僅占到全部戰(zhàn)斗機(jī)比例的 40%，絕大多數(shù)戰(zhàn)斗機(jī)型仍為老舊的二代機(jī)型，而美國則已經(jīng)全面淘汰二代機(jī)，并將逐步全面換裝四代機(jī)型。與美軍相比，我國在航空裝備的結(jié)構(gòu)上仍然存在明顯的代差，未來我軍換裝新機(jī)型的需求迫切。

我國戰(zhàn)機(jī)代次占比：二代機(jī)過半，三代機(jī)近半

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    目前中美空軍實力最大的差距，除了戰(zhàn)機(jī)性能之外，還有就是美國擁有大量的支援飛機(jī)。美國龐大的運輸機(jī)、空中加油機(jī)、特種飛機(jī)部隊，是美軍“全球到達(dá)、全球作戰(zhàn)、全球力量”戰(zhàn)略得以實現(xiàn)的重要保障。而優(yōu)秀的運輸機(jī)，以及以此為改型的各種空中加油機(jī)、指揮預(yù)警機(jī)，是一個國家空軍實力的重要支撐。目前我國空軍的戰(zhàn)略運輸能力與美俄差距較大，我國主要的大型軍用運輸機(jī)還是依靠俄羅斯的 IL-78、Tu-154，自主研發(fā)的運-8、運-9 在運載量、航程以及航速上都有較大的局限性，不能滿足我軍的戰(zhàn)略需求。

我國運輸機(jī)結(jié)構(gòu)分析：中小型為主

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美國運輸機(jī)結(jié)構(gòu)分析：大中型為主

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    在第 12 屆中國國際航空航天博覽會上，我國空軍副司令徐安祥介紹：中國空軍將按“三步走”規(guī)劃逐步實現(xiàn)建設(shè)世界一流空軍的目標(biāo)：第一步是到 2020 年基本跨入戰(zhàn)略空軍的門檻，搭建起以第四代裝備為骨干、第三代裝備為主體的力量體系、指揮體系、作戰(zhàn)體系和保障體系；第二步是從 2020 年到 2035 年，基本形成戰(zhàn)略空軍的能力，力量體系將更加完備、科學(xué)、合理；第三步是從 2035 年到本世紀(jì)中葉，建成世界一流戰(zhàn)略空軍。

    目前我國航空裝備無論在數(shù)量上還是在質(zhì)量上與世界一流均有明顯差距，預(yù)計我國將長期保持在航空裝備領(lǐng)域的中高速投入，而隨著航空裝備需求的增長必將帶動我國軍用航空發(fā)動機(jī)行業(yè)的穩(wěn)步增長。

    我國軍費預(yù)算一般包含三個方面的投入，分別是人員生活費、裝備費和訓(xùn)練維護(hù)費?？v向?qū)Ρ?，裝備費占國防費比例持續(xù)提升，從 2010 年的 1773.59 億元提升至 2017 年的 4288.35 億元，年均復(fù)合增長率達(dá) 13.44%。

我國軍費預(yù)算保持持續(xù)穩(wěn)定增長

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    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國航空發(fā)動機(jī)行業(yè)市場前景規(guī)劃及投資策略研究報告》數(shù)據(jù)顯示：2018 年，我國主要航空主機(jī)廠中，沈飛、西飛、陜飛、洪都主要資產(chǎn)均已上市，直升機(jī)業(yè)務(wù)中零部件資產(chǎn)已上市，哈飛和昌飛的總裝資產(chǎn)未上市，另外成飛、貴飛也還未實現(xiàn)上市，通過橫向?qū)Ρ?，預(yù)計上述主機(jī)廠 2018 年總收入在 1092 億元左右，再考慮到如無人機(jī)采購、進(jìn)口采購、公司民品業(yè)務(wù)等未統(tǒng)計部分，市場規(guī)模與測算的數(shù)據(jù)大致相當(dāng)，具有一定參考性。

中國未來10年軍用航空發(fā)動機(jī)市場空間預(yù)測

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    航空發(fā)動機(jī)在飛機(jī)中的價值鏈占比在 20-25%之間。對應(yīng)我國整機(jī)配套用航空發(fā)動機(jī)采購的市場將達(dá)到 274 億人民幣。再按照 1:1.5的備發(fā)采購需求測算，整體航空發(fā)動機(jī)采購市場空間同業(yè)為 411 億人民幣。

中國未來 10年軍用航空發(fā)動機(jī)市場空間總需求預(yù)測

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    預(yù)測未來十年中國軍用發(fā)動機(jī)新增設(shè)備市場容量約為 585 億美元，對應(yīng)年億美元，對應(yīng)年均 409 億人民幣，與我們此前預(yù)測的市場空間基本匹配，平均 410 億人民幣。另外，由于軍用航空發(fā)動機(jī)的維護(hù)要求較高，所以其后續(xù)維護(hù)保養(yǎng)的費用較高，且有逐步增大的趨勢，通過公開論文披露的數(shù)據(jù)，軍用航空發(fā)動機(jī)維護(hù)保障的費用已經(jīng)超過了購置費用。因此我們按購置費用的 1.2 倍來預(yù)計維護(hù)保障費用，則未來 10 年我國年均航空發(fā)動機(jī)維護(hù)保障市場空間為 492 億人民幣。

    2019 年，航空發(fā)動機(jī)供應(yīng)商航發(fā)動力實現(xiàn)收入 252 億，如剔除外貿(mào)轉(zhuǎn)包等業(yè)務(wù)，其核心航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品收入 220 億。對比我國軍用發(fā)動機(jī)總市場空間，預(yù)計目前我國航空發(fā)動機(jī)的國產(chǎn)化率仍有較大提升空間。另外，雖然由于其他航空發(fā)動機(jī)維修廠的數(shù)據(jù)不可得，但僅從航發(fā)動力的情況來看，目前我國航空發(fā)動機(jī)的維修能力也存在不足。未來隨著新型航空發(fā)動機(jī)的成熟，以及產(chǎn)能提升，我國軍用航空發(fā)動機(jī)的總量增長，國產(chǎn)替代，以及維修市場，三者將為我國航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)提供巨大的市場空間。