我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)歷程及中國航發(fā)集團

航發(fā)命名規(guī)則展現(xiàn)軍機“巍峨”、民機“綿延”的追求

按照行業(yè)慣例，中國航空發(fā)動機按軍民用途分列代號，軍用航發(fā)以高山為代號，如目前主力三代（半）戰(zhàn) 機殲 10/11/15/16 配裝的國產(chǎn)三代中推 WS10 系列發(fā)動機代號為太行；中國第一臺走完自主設(shè)計、試制、試驗、 試飛全過程并應(yīng)用于二代機殲 7/8 及殲教 9 的 WP14 系列航空發(fā)動機代號為昆侖；而依托俄制 RD-33 航空發(fā)動 機改型的另一款主力三代中推 WS13 發(fā)動機則由時任空軍副司令馬曉天中將定名為“泰山”。民用航空發(fā)動機 則以大江為代號，如我國目前自主研制用于配套國產(chǎn)大飛機窄體客機 C919 及寬體客機 C(R)929 的長江系列大 涵道比渦扇航空發(fā)動機（按推力級別分為：CJ-1000 及 CJ-2000）及中國航發(fā)四川燃氣渦輪研究院曾立項的大 涵道比岷江渦扇發(fā)動機。

我國航空發(fā)動機研制模式演變：飛發(fā)逐漸分離，開啟獨立研制

我國航空工業(yè)起步階段（60-80 年代初），航空發(fā)動機研制一般隨著配套飛機的立項而啟動。航發(fā)作為新研 飛機的部件系統(tǒng)之一，需接受飛機項目的整體資源分配及進度安排，缺少獨立研制，尤其是技術(shù)預(yù)研的物質(zhì)及 組織條件。由于航空發(fā)動機的完整研發(fā)周期及難度均大于同代飛機，“飛發(fā)綁定”導(dǎo)致我國早期多款軍用航發(fā) 研制經(jīng)費及周期嚴重壓縮，性能指標距離使用要求差距較大，我國長時間飛機無“發(fā)”可用，只能配裝前代航 發(fā)或依賴進口，嚴重限制其戰(zhàn)術(shù)性能發(fā)揮及量產(chǎn)規(guī)模。

隨著飛發(fā)研制期限錯配導(dǎo)致的我國飛機“心臟病”問題日益顯著，20 世紀 80 年代，國家開始逐步啟動航 發(fā)獨立研制工作，“高推預(yù)研”及“大小航發(fā)兩層次預(yù)研”等專項工作接續(xù)開展。79 年，三機部（航空工業(yè)部 舊稱）組織高推航發(fā)預(yù)研論證，下達 120 項航發(fā)預(yù)研課題，80 年代初開展大發(fā)動機及小發(fā)動機兩層次獨立預(yù)先 研究，90 年代將航空發(fā)動機核心機作為預(yù)研重點，航發(fā)開始獨立于飛機型號立項研制。“飛發(fā)松綁”給中國軍 用航發(fā)發(fā)展帶來新生機，直接受益于預(yù)研成果，1984 年立項的中國首臺自主研發(fā)的中等推力級軍用渦噴發(fā)動 機 WP14 已于 2002 年定型，1987 年立項的中等推力級軍用渦扇發(fā)動機 WS10 已于 2005 年定型，成為三代/三 代半/四代戰(zhàn)機的主力配發(fā)。

航空發(fā)動機板塊獨立發(fā)展，符合國外先進航空工業(yè)體制建設(shè)經(jīng)驗，將帶來我國航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈的重構(gòu)升級和航 發(fā)型號研制的對標趕超。我國目前三代軍用航發(fā)已實現(xiàn)自主可控，四代、五代軍用航發(fā)研制進展順利，民用大 涵道比渦扇航發(fā)已進入正式工程研制，民用渦軸/渦槳中小航發(fā)呈譜系化發(fā)展，追平國際先進水平。飛發(fā)分離 后我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)將擺脫束縛，發(fā)展?jié)摿Φ玫匠浞轴尫拧?/p>

中國航發(fā)集團及其組織架構(gòu)

研究院所：航發(fā)研究所可分為綜合、系統(tǒng)和整機三類，綜合類研究所有負責(zé)航空發(fā)動機戰(zhàn)略性、前沿性、 基礎(chǔ)性研究的中國航發(fā)研究院，系統(tǒng)類研究所有負責(zé)航空先進材料和制造工藝研究及工程應(yīng)用的北京航空材料 研究院，負責(zé)航空發(fā)動機控制系統(tǒng)研制、集成、測試及服務(wù)保障的動控所；整機類研究所則包括我國四大航空 發(fā)動機研究所，其中動力所、渦輪院及貴陽所主要從事大中推力等級渦扇渦噴航發(fā)研制，在俄系及美系、整機 及核心機領(lǐng)域存在一定的專長和分工，動研所則專注中小型渦軸渦槳渦扇航發(fā)研制。

專業(yè)廠：獨立設(shè)立的專業(yè)加工廠主要有兩類，成附件類，包括具有特定獨立功能的泵、閥及傳感器等，產(chǎn) 品存在一定的型號繼承及通用性，如控制系統(tǒng)相關(guān)的成附件廠：西控、紅林和北京航科等；專業(yè)零部件類，多 為航發(fā)系統(tǒng)中重要、共用的基礎(chǔ)性零部件，集中在傳動系統(tǒng)，如進行航發(fā)傳動及直升機尾傳動配套的中傳廠、廣泛配套航發(fā)主軸軸承的哈軸廠及提供封嚴件的長江廠。

主機廠：除少量零件由研究所（如航材院的單晶葉片、粉末盤等）及專業(yè)廠配套外，航發(fā)零部件主要由各 主機廠自行生產(chǎn)或社會化采購，主機廠需具有整機單元體部裝、總裝、試車、排故及維修的能力。軍機類主機 廠主要包括 4X0 廠及 331 廠，民用類則多為新組建的單位，主要包括為 C9X9 大飛機提供配套的商發(fā)及生產(chǎn)民 用燃氣輪機的燃機公司等。部分直屬單位具有雙重角色，如中國航發(fā)東安，其為我國中小渦軸渦槳航發(fā)主機廠，同時廣泛為各型航發(fā) 配套齒輪傳動系統(tǒng)等專業(yè)零部件。

中國航發(fā)集團發(fā)展戰(zhàn)略及 AEOS 體系

2017 年 7 月 30 日，中國航發(fā)集團戰(zhàn)略研討會召開，系統(tǒng)提出集團“12345”戰(zhàn)略體系，即“一個主業(yè)”，聚 焦航空發(fā)動機及燃氣輪機主業(yè)；“兩大市場”，拓展軍用、民用市場；“三大戰(zhàn)略”，實施“創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量制勝、 人才強企”發(fā)展戰(zhàn)略；“四個堅持”，堅持自主研發(fā)、堅持軍民融合、堅持深化改革、堅持強化黨建；“五大工 程”，推進 AEOS 體系、成本工程、瘦身健體、核心能力、“鑄心”工程。中國航發(fā)運營管理系統(tǒng)（AEOS）是中國航空發(fā)動機集團提出的針對各運營類業(yè)務(wù)流程建立、運行、控制 和持續(xù)改進的一整套管理規(guī)范。先期啟動產(chǎn)品研發(fā)體系、生產(chǎn)制造體系、供應(yīng)商管理體系和服務(wù)保障體系四個 體系的建設(shè)工作。

AEOS 生產(chǎn)制造體系以發(fā)動機整機產(chǎn)品按時交付（OTD）為目標，實行均衡生產(chǎn)計劃和管控模式，針對航 發(fā)多品種、小批量的特點，建立脈動式裝配線和精益生產(chǎn)單元。按照賽峰公司 CFM56 發(fā)動機裝配經(jīng)驗，融入 精益管理的脈動裝配線，一臺航空發(fā)動機裝配時間由原先的 29 天縮短至 10 天。目前，中國航發(fā)主要主機廠已 完成裝配脈動裝配線試點改造，預(yù)計將會縮短航發(fā)整機裝配周期，較少裝配返工及周轉(zhuǎn)浪費，實現(xiàn)均衡生產(chǎn)， 放量交付。

網(wǎng)上商城按照集團“小核心、大協(xié)作、專業(yè)化、開放型”科研生產(chǎn)體系的要求，以供應(yīng)鏈和互聯(lián)網(wǎng)融合為 路徑，提供公開、高效、便捷的業(yè)務(wù)外包商務(wù)平臺，加快調(diào)整原有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，推動大量非核心制造業(yè)務(wù)的向外 轉(zhuǎn)移。同時，關(guān)注外委外協(xié)配套企業(yè)的制造協(xié)同和發(fā)展，推動航空發(fā)動機供應(yīng)鏈上下游企業(yè)實現(xiàn)協(xié)同制造、精 益生產(chǎn)。同時，網(wǎng)上商城與核心企業(yè)、優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商、專業(yè)服務(wù)商合作，打造專業(yè)市場服務(wù)，發(fā)揮集中采購、聯(lián) 合采購優(yōu)勢，引入優(yōu)質(zhì)供應(yīng)資源與集成服務(wù)提供商，推廣專家服務(wù)型、平臺服務(wù)型采購模式，為企業(yè)提供安全、 及時、經(jīng)濟的一體化采購方案。根據(jù)中國航發(fā)微信公眾號，中國航發(fā)網(wǎng)上商城 2016 年 11 月上線，截止 2017 年底，在線交易金額已突破 70 億元，注冊供應(yīng)商數(shù)量超過 6100 家，其中民口及民營企業(yè)超過 70%，累計發(fā)布采購需求超過 25000 次，節(jié) 省集團直接采購成本累計近 7000 萬元。

航空發(fā)動機譜系及我國軍民航發(fā)型號現(xiàn)狀

航空發(fā)動機直接決定航空裝備水平

航空發(fā)動機作為飛機的唯一動力，被稱為飛機的“心臟”。發(fā)動機加燃油的重量占戰(zhàn)斗機/轟炸機/運輸機起 飛總重量的 40%-60%，發(fā)動機推重比從 2 提高到 8，即可實現(xiàn)戰(zhàn)斗機推重比由 0.4 提高到 1.1，從而實現(xiàn)戰(zhàn)機高 超音速飛行，航空發(fā)動機全壽命周期費用占整個飛機的 20%-40%，可以說，航空發(fā)動機是飛機性能、可靠性 及成本的決定性因素。

航空發(fā)動機的發(fā)展階段主要以二戰(zhàn)前后作為分水嶺，前期為活塞式發(fā)動機，采用經(jīng)典的四沖程式內(nèi)燃機結(jié) 構(gòu)。但由于活塞發(fā)動機做功沖程存在時序間隔，且多氣缸結(jié)構(gòu)存在冷卻困難，因此二戰(zhàn)后，大功率活塞發(fā)動機 再未有新型號出現(xiàn)，逐漸被可以連續(xù)做功的噴氣式發(fā)動機取代。目前活塞式發(fā)動機主要用于單機功率 370KW 以下的公務(wù)機、農(nóng)林機和無人機等輕型飛機及直升機。隨著無人機應(yīng)用場景擴展及類型豐富，活塞發(fā)動機，尤 其具有較大輸出功率的重油型活塞發(fā)動機在中低空中航程無人機上得到運用，如我國出口型無人機主力型號彩 虹 5 就已配裝民營企業(yè)安徽航瑞生產(chǎn)的“金鷹”重油發(fā)動機。（報告來源：未來智庫）

航空發(fā)動機的主要分類及我國軍用航發(fā)現(xiàn)狀

噴氣式航空發(fā)動機，也稱航空燃氣渦輪發(fā)動機，主要由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪及尾噴管組成。從 進氣道整流進入的空氣在壓氣機被壓縮后，進入燃燒室與噴入的燃油混合燃燒，生成高溫高壓燃氣，燃氣在膨 脹過程中驅(qū)動渦輪做高速旋轉(zhuǎn)，將部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪功，帶動壓氣機不斷吸入空氣并進行壓縮，使發(fā)動機能 連續(xù)工作，其中壓氣機、燃燒室、渦輪組成發(fā)動機燃氣發(fā)生器（也被稱為發(fā)動機核心機），按其出口燃氣可用 能量的利用方式不同，燃氣渦輪發(fā)動機分為渦輪噴氣（渦噴，WP）、渦輪風(fēng)扇（渦扇，WS）、渦輪螺旋槳（渦 槳，WJ）、渦輪軸（渦軸，WZ）及槳扇發(fā)動機。

我國目前只有部分軍機，主要為二代戰(zhàn)機及早期（殲）轟炸機等，仍在使用渦噴發(fā)動機，且正逐漸被渦扇 發(fā)動機替代，如新一代轟-6K 即將其配發(fā)由前序型號的 WP8 渦噴發(fā)動機換裝為低油耗、重量輕的 D-30KP-2 渦 扇發(fā)動機，從而具備遠距離奔襲、大區(qū)域巡邏、防區(qū)外打擊的能力。我國主要渦噴型號航發(fā)主要在 20 世紀 90 年代前定型，且目前無重點在研型號。但由于渦噴發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單緊湊、機動性能高，目前渦噴發(fā)動機微型化 后被較多應(yīng)用于高速無人機、巡航導(dǎo)彈動力。無人機用動力除主流的航發(fā)集團下屬主機廠外，相關(guān)民營企業(yè)已 取得了相對有人飛行器動力領(lǐng)域更多的型號配套份額，如“云影”查打一體無人機目前就已配裝江西中發(fā)天信 研制的 ZF850 渦輪噴氣發(fā)動機。

渦扇發(fā)動機：渦扇發(fā)動機是航空裝備重型化、大航程、經(jīng)濟性發(fā)展的產(chǎn)物。渦扇發(fā)動機燃氣發(fā)生器出口的 燃氣在低壓渦輪中進一步膨脹做功，用于帶動外涵風(fēng)扇，使外涵道氣流的噴射速度增大，剩下的可用能量繼續(xù) 在噴管中轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚倥艢獾膭幽堋Ｔ谌細獍l(fā)生器相同的情況下，隨著外涵尺寸的增加，渦扇發(fā)動機的外涵空氣 流量更大、尾噴口排氣速度更低，從而發(fā)動機的輸出推力更大、推進效率更高、耗油率和噪音更低，但同時也 降低了航空發(fā)動機的加減速性能，影響航空器機動性。用于衡量渦扇發(fā)動機內(nèi)外涵氣流量的參數(shù)為涵道比（外 /內(nèi)涵道空氣流量之比）。發(fā)動機涵道比增加，外涵空氣噴射提供推力占比持續(xù)升高，如涵道比為 5 的渦扇發(fā)動 機，外涵道產(chǎn)生的推力占總推力的 80%左右。

我國目前批量裝機的三代航發(fā) WS10 已發(fā)展多款改進型號，并已具備四代機劃代特有的推力矢量控制技術(shù)。第十二屆中國航展上，裝配國產(chǎn)矢量發(fā)動機 WS10B 的殲 10-TVC 型戰(zhàn)機表演了 J-TURN、落葉飄、眼鏡蛇機動 等一系列高機動飛行特技，表明 WS10 型號可調(diào)矢量噴管技術(shù)已經(jīng)運用成熟。第十三屆中國航展上，四代機殲 20 配裝國產(chǎn)航發(fā)正式亮相，其新型鋸齒邊噴口可提供了更好紅外隱身效果。同時，運 20 總師唐長紅也透露運 20 飛機已配裝兩型國產(chǎn)航發(fā)進行試飛，性能優(yōu)越。另一款三代機 WS13 發(fā)動機也已配裝出口型 FC-1 梟龍戰(zhàn)機， 并可能配裝鶻鷹四代戰(zhàn)機進行試飛驗證。在追平國外先進航空動力方面，我國目前兩型以上四代航發(fā)在研，擬 配裝 J20 戰(zhàn)機的 WS15 發(fā)動機和擬配裝殲 35 艦載機的 WS19 發(fā)動機，預(yù)計均已進入工程研制，接近設(shè)計定型 節(jié)點。

渦槳發(fā)動機：渦槳發(fā)動機可視為驅(qū)動氣流幾乎全部在外涵道的渦扇發(fā)動機，因此其經(jīng)濟性能特別突出。渦 槳發(fā)動機通過動力渦輪把燃氣發(fā)生器出口燃氣中的大部分可用能量轉(zhuǎn)變?yōu)檩S功率用以驅(qū)動空氣螺旋槳，燃氣中 剩下的小部分可用能（約 10%）在噴管中轉(zhuǎn)為氣流動能，直接產(chǎn)生推力。由于高溫高壓燃氣充分膨脹用于驅(qū)動 動力渦輪，能量利用率高，渦槳發(fā)動機耗油率低、起飛推力大。但受螺旋槳性能的限制，飛行速度一般不超過 800km/h。因此，在大型遠程運輸機上，已被渦扇發(fā)動機所取代，但在中小型運輸機和通用飛機上仍有廣泛用 途。

由于存在飛行速度上限，在大型戰(zhàn)略運輸機上，渦槳發(fā)動機已逐漸為渦扇發(fā)動機所取代，如我國最新戰(zhàn)略 運輸機運 20 即采用了四發(fā)渦扇發(fā)動機構(gòu)型，但在中小型運輸機，如運 7 和運 8 等，及通用飛行器上仍廣泛用 途。WJ6 是我國 1976 年定型，并經(jīng)過多次改型，目前仍大量裝用的渦槳航空發(fā)動機。我國 2018 年首飛成功的 “大飛機三劍客”之一水陸兩棲飛機 AG600“鯤龍”即配備 4 臺 WJ6 發(fā)動機。我國目前主力運輸機運 8、運 9 及基于運輸機平臺的預(yù)警機空警 500、600 目前均采用了 WJ6 發(fā)動機。目前在研的某新型渦槳型號最大功率預(yù) 計超過 5000KW，預(yù)計可用于新一代艦載預(yù)警機正式配發(fā)，與其同功率等級的民用 AEP500 渦槳發(fā)動機于 2018 年核心機滿轉(zhuǎn)速試驗成功，第十二屆及十三屆航展亮相展示。

我國軍用渦軸發(fā)動機發(fā)展譜系齊全，功率覆蓋完整。WZ9（玉龍）為我國首款完全自主研制的先進渦軸 發(fā)動機，2013 年獲國家科技進步一等獎，配裝我國目前主力武裝直升機直-10。WZ9 研制成功后，國內(nèi)自主及 聯(lián)合國外共同研制多款軍民用渦軸發(fā)動機型號，設(shè)計、制造及試驗?zāi)芰σ丫咭?guī)模，渦軸發(fā)動機是我國航發(fā)為數(shù) 不多的研制水平同步配套飛機的領(lǐng)域。我國“軍機 20 家族”中先進 10 噸級直 20 即配裝新研制的 WZ10 發(fā)動 機，最大功率達 2000KW。WZ16 發(fā)動機是我國首次與國外以對等合作模式完成研制的軍民兩用航空產(chǎn)品，已 全面嚴格按照最新適航規(guī)章完成研制和適航審查全過程，于 2021 年 3 月 11 日獲頒適航生產(chǎn)許可證。

我國民用航空發(fā)動機發(fā)展現(xiàn)狀:大發(fā)在研可期、小發(fā)研制順利

我國民用航空發(fā)動機市場中客運飛機動力裝置被國外完全壟斷，通航動力裝置則由國外進口、國內(nèi)軍用航 發(fā)衍生及民營企業(yè)自研，進口約占到 80%以上。為配套中國商飛的大飛機產(chǎn)品族，我國大涵道比渦扇發(fā)動機共 規(guī)劃了三個產(chǎn)品系列：一是 160 座窄體客機發(fā)動機 CJ-1000，配裝 C919 大型客機；二是 280 座寬體客機發(fā)動機 CJ-2000，配裝 CR929 寬體客機；三是 110~130 座的新支線發(fā)動機 CJ-500，配裝 ARJ21 支線客機的改進型。

2017 年 12 月，大型客機發(fā)動機 CJ1000A 型號研制項目在上海通過由工業(yè)和信息化部、中國民航局、國防 科工局等部門組織的概念設(shè)計評審，標志著我國大型客機動力裝置從技術(shù)驗證全面轉(zhuǎn)入工程研制。根據(jù)航空發(fā) 動機研制全壽命周期規(guī)律，預(yù)計 CJ-1000A 發(fā)動機 2022 年完成地面試驗性能達標，完成工程驗證，2024 年開 展科研試飛及型號合格證適航檢查，2028 年完成設(shè)計定型，取得型號合格證，開始小規(guī)模交付，2035 年前完 成生產(chǎn)許可證取證，并實現(xiàn)大規(guī)模交付。

民用航空發(fā)動機的設(shè)計定型、生產(chǎn)過程審查及產(chǎn)品出廠均需由國家民航管理部門依據(jù)適航規(guī)章進行嚴格審 定方可進入市場，其中設(shè)計定型后頒發(fā)型號合格證（TC），生產(chǎn)定型后頒發(fā)生產(chǎn)許可證（PC），生產(chǎn)的單臺發(fā) 動機還需取得單機適航證（AC）。外部適航審查的介入標志著民用航空發(fā)動機內(nèi)部研制進展有效。據(jù)商發(fā)“心 動商發(fā)”公眾號披露，2017 年 4 月 28 日商發(fā)向中國民用航空適航審定中心(簡稱適航審定中心)遞交 CJ-1000A 型號項目適航工作聯(lián)系函，標志著型號合格審定第一階段工作的啟動；2018 年 5 月 15 至 16 日，適航審定中心 與商發(fā)召開適航審定概念設(shè)計階段項目協(xié)調(diào)會。按照國家民航局適航審定中心對國產(chǎn)首架支線客機 ARJ-21 適 航審查的節(jié)奏，ARJ21 取證是從 2003 年中國民航局受理 ARJ21-700 飛機適航審查申請開始，到 2014 年 12 月 正式獲得民航局 TC，前后共耗時 12 年，也可相應(yīng)預(yù)計首次適航審查的國產(chǎn) CJ-1000A 發(fā)動機在 2030 年前設(shè) 計定型，取得 TC 證。

我國軍用渦軸渦槳發(fā)動機的譜系化發(fā)展，衍生至民用領(lǐng)域，多款民用渦軸及渦槳發(fā)動機研制進展順利。2021 年 7 月 27 日，中國航發(fā)宣布 AES100 發(fā)動機雙發(fā)配裝直升機首飛成功。AES100 發(fā)動機是我國第一型具有 國際競爭力和完全自主知識產(chǎn)權(quán)的 1000kW 級先進民用渦軸發(fā)動機，可滿足 5~6 噸級雙發(fā)和 3~4 噸級單發(fā)直升 機動力需求，特別針對中國山地高原環(huán)境較多這一客觀情況，AES100 有較大的設(shè)計功率裕度，能滿足其在目 前國內(nèi)最高的民用機場—海拔 4411 米的稻城亞丁機場的使用需求。

2018 年 9 月 28 日，中國航發(fā)宣布 AEP500 民用渦槳發(fā)動機首臺核心機實現(xiàn)轉(zhuǎn)速達標，工作狀態(tài)穩(wěn)定。AEP500 是我國自主設(shè)計制造的 5000KW 級渦槳發(fā)動機，追平國際先進水平，具有耗油率低、壽命長、可靠性 高等技術(shù)特點，可滿足民用先進渦槳支線客機、中型貨運飛機等對動力的需求。

航空發(fā)動機全壽命周期：研制、批產(chǎn)及大修

航空發(fā)動機是航空裝備發(fā)展的主要瓶頸

航空發(fā)動機是飛機性能、可靠性和成本的決定性因素，發(fā)動機加燃油的重量占戰(zhàn)斗機/轟炸機/運輸機起飛 總重量的 40-60%，其壽命期費用占整個飛機的 20-40%。特別是渦輪噴氣發(fā)動機發(fā)明以后，推進技術(shù)的進展更 是突飛猛進，使飛機的性能和任務(wù)能力取得了重大突破。戰(zhàn)斗機發(fā)動機本身的推重比從 3 提高到 8，在保持發(fā) 動機重量占飛機總重量百分比一定的條件下，使戰(zhàn)斗機飛機推重比由 0.3 提高到 1.1-1.2。

發(fā)動機的升級換代決定戰(zhàn)機的作戰(zhàn)性能先進程度，一代動力、一代航空。由于人和飛機能承受過載的限制， 飛機推重比沒必要超過 1.2，發(fā)動機推力的提升可以繼續(xù)用于提高軍機的有效載荷上限。噴氣式運輸機的燃油 效率決定其可投送運輸航程，目前已改善 60%，其 3/4 是由發(fā)動機耗油率提升所貢獻。新的發(fā)動機技術(shù)為飛機 提供新的任務(wù)能力，如帶加力小涵道比渦扇發(fā)動機的采用，使軍用飛機突破聲障并直逼 3 倍聲速，旅客機實現(xiàn) 2 倍聲速的巡航飛行；旋轉(zhuǎn)噴管發(fā)動機和升力發(fā)動機使垂直起落飛機成為可能；大推力的高涵道比渦扇發(fā)動機 開創(chuàng)了巨型遠程科技的新時代；矢量噴管為戰(zhàn)機提供直接力控制，從而使戰(zhàn)機具有過失速超機動性；很高的渦 輪前燃氣溫度使戰(zhàn)斗機能不開加力進行超聲速巡航，大幅增加航程和提高突防能力；目前在研的渦輪-沖壓組 合動力裝置將使各種高超音速飛行器成為可能。

配套航空發(fā)動機的研制進度是整個飛機研制進度的決定性因素。當一種新飛機處于概念研究階段時，發(fā)動 機應(yīng)處于演示/驗證階段，飛機試飛時必須有一臺相當成熟的發(fā)動機與之配套，在地面要積累 2000-4000 小時 的試驗時間。因此，航空事業(yè)發(fā)達的國家都認為先進的發(fā)動機技術(shù)對保持軍事和商業(yè)競爭優(yōu)勢發(fā)揮著重要作用， 將優(yōu)先發(fā)展發(fā)動機技術(shù)作為國策，制定了長遠的、高投入的發(fā)動機技術(shù)發(fā)展計劃，并嚴禁向別國轉(zhuǎn)移發(fā)動機技 術(shù)。從全球航空裝備發(fā)展歷程看，航空發(fā)動機一直是航空裝備發(fā)展的主要瓶頸。

巨額風(fēng)險及收益共存，航發(fā)型號衍生擴展其價值壽命

航空發(fā)動機研制是一項長周期高風(fēng)險的工作。按照國外型號研制經(jīng)驗，一款新型發(fā)動機一般需要做 10 萬 小時零部件試驗、4 萬小時附件試驗、1 萬小時整機試驗和 3000 小時以上試飛考核；一款新研發(fā)動機研制費用 需要 25 億美元左右，同時為實現(xiàn)性能進步而選擇的技術(shù)路線可能帶來巨大的周期及成本風(fēng)險，如二十世紀 70 年代，英國航發(fā)制造寡頭 RR 公司在 RB211 研制中采用當時尚不成熟的復(fù)材風(fēng)扇葉片技術(shù)導(dǎo)致型號嚴重拖期及 兩倍超預(yù)算，險導(dǎo)致公司破產(chǎn)，最終由英國政府注資挽救。

我國航空發(fā)動機研制自“飛發(fā)分離、獨立發(fā)展”后，擺脫了原先航空發(fā)動機依托軍機型號重復(fù)性立項、斷 續(xù)式投入、壽命短期化的問題，逐漸呈現(xiàn)出“一發(fā)多配、一發(fā)多型、譜系化發(fā)展”的格局，在一款航發(fā)型號設(shè) 計定型后會繼續(xù)進行型號發(fā)展性研究，開發(fā)其改型型號，從而擴大其應(yīng)用領(lǐng)域及經(jīng)濟社會價值。我國第一款走 完自主設(shè)計、試制、試驗、試飛全過程的中等推力級軍用渦噴發(fā)動機昆侖 WP14 于 2002 年正式定型后應(yīng)用于 殲 8 系列軍機，由于二代戰(zhàn)機逐漸被三代/四代戰(zhàn)機取代的大背景，昆侖發(fā)動機并未在軍機動力領(lǐng)域大放異彩， 但 2000 年基于 WP14 航空發(fā)動機改型的 QD128 燃氣輪機實現(xiàn)生產(chǎn)，功率達到 11500kW、效率達到 27%，用于 分布式供能、工業(yè)發(fā)電、應(yīng)急電源。根據(jù)中國航發(fā)官網(wǎng) 2018 年披露，已累計銷售 5 臺套機組，伊拉克米桑油 田發(fā)電機組單臺累計運行超過 2 萬小時。

我國三代戰(zhàn)機主力配發(fā)太行 WS10 發(fā)動機是我國航空動力實現(xiàn)追趕、擺脫進口依賴的重要的里程碑式型號。據(jù)公開資料，WS10 型號自 2005 年完成定型后，其已完成多款 WS10X 改型，成功應(yīng)用于殲 10、殲 11、殲 15 （含艦載）、殲 16 等多系列軍機型號，有望成為我國交付數(shù)量最多、應(yīng)用領(lǐng)域最多元化的型號。同時 WS10 型 號也被擴展至其他非航領(lǐng)域，其航改燃機 QD/QC185 可用于分布式發(fā)電及艦船動力。（報告來源：未來智庫）

航空發(fā)動機研制：技術(shù)成熟度逐漸提升，定型決定放量

美國第 4 代發(fā)動機的研究和發(fā)展是完全按照全壽命管理理念和方法進行的，基于技術(shù)成熟度提升的發(fā)動機 研制及發(fā)展路徑為：基礎(chǔ)研究→部件技術(shù)研究→核心機→技術(shù)驗證機→工程驗證機→原型機。配裝世界首款四 代戰(zhàn)機 F-22 的 F119 航空發(fā)動機，其部件技術(shù)研究始于 20 世紀 70 年代中期，1980 年開始核心機研制，1983 年 開始技術(shù)驗證機研制，1986 年開始驗證機研制。F119 發(fā)動機工程研制從 1991 年開始，于 1999 年實現(xiàn)設(shè)計定 型，于 2002 年 7 月獲得初步使用批準，于 2005 年 12 月配裝 F-22 飛機具備初始作戰(zhàn)能力。F119 發(fā)動機研究和 發(fā)展全周期長達 30 年，其中發(fā)動機工程研制周期也有 15 年。

部件技術(shù)研究：部件技術(shù)研究是運用基礎(chǔ)研究獲得的技術(shù)成果，以工程應(yīng)用為目標，開展部件或系統(tǒng)的設(shè) 計、制造和試驗驗證，為開展核心機、技術(shù)驗證機以及發(fā)動機工程研制提供技術(shù)儲備。部件技術(shù)研究不僅關(guān)注 先進部件的氣動性能，也要研究和驗證部件的結(jié)構(gòu)完整性，但一般只涉及部件或系統(tǒng)自身特性的評價，不涉及 部件之間的相互影響。以渦扇航空發(fā)動機為例，航空發(fā)動機可分解為風(fēng)扇、低壓壓氣機、高壓壓氣機、燃燒室、 高壓渦輪、低壓渦輪等六大單元體及控制監(jiān)視、機械傳動、外部管路及加力尾噴、引氣放氣等系統(tǒng)，在確定的 航空發(fā)動機總體打樣、接口關(guān)系、性能匹配基礎(chǔ)上，各單元體及系統(tǒng)需開發(fā)部件試驗件，進行結(jié)構(gòu)、性能及功 能驗證。而部件試驗驗證則需在其配套的下屬零部件完成相應(yīng)的驗證后方可整體開展。由于航空發(fā)動機研制按照“先局部、再整體”的驗證順序，整體驗證成本及周期非常高昂和漫長，因此一 般航空發(fā)動機用新材料、新工藝需從部件技術(shù)設(shè)計階段就引入，全流程參與“零件、組件、部件”的逐級驗證 過程，并最終完成整機試車考核，因此航空發(fā)動機關(guān)鍵零部件涉及的原材料及特種加工在部件技術(shù)設(shè)計階段驗 證后，一般不會再進行調(diào)整。

核心機及技術(shù)驗證機：核心機及技術(shù)驗證機技術(shù)開發(fā)階段是以實現(xiàn)新型發(fā)動機綜合或單項技術(shù)特征為目標， 開展部件和系統(tǒng)技術(shù)集成研究和試驗驗證，研究部件之間的相互影響和匹配性，初步驗證部件和系統(tǒng)的可靠性 和耐久性，以減少新技術(shù)進入工程應(yīng)用的風(fēng)險。該階段通常包括括核心機、技術(shù)驗證機的設(shè)計和試制，并在試 驗器、地面試車臺以及模擬高空條件下開展試驗驗證。技術(shù)驗證機可以采用區(qū)別于最終產(chǎn)品的部分設(shè)備、零件 進行串換件裝機測試，如用鈦合金空心風(fēng)扇葉片代替加工難度更大的金屬邊強化的復(fù)材風(fēng)扇葉片，以實現(xiàn)復(fù)雜 系統(tǒng)并行研發(fā)，避免部分研發(fā)緩慢拖累整體研制進程。

經(jīng)過核心機及技術(shù)驗證機驗證各部件系統(tǒng)匹配有效后，新型號航空發(fā)動機即被認為具備技術(shù)可行性，航空 發(fā)動機即可轉(zhuǎn)入正式工程研制階段。工程研制階段的主要任務(wù)是根據(jù)主要作戰(zhàn)使用性能指標，研制滿足裝備使 用要求的發(fā)動機產(chǎn)品。工程驗證機：與技術(shù)驗證機相比，工程驗證機與最終航發(fā)產(chǎn)品更為接近，原技術(shù)驗證機中替代的部分設(shè)備、 零件需更換為正式工程零件。針對發(fā)動機型號的作戰(zhàn)使用性能要求，通過驗證機的設(shè)計、試制、試驗等工作， 將發(fā)動機型號研制準備采用的新技術(shù)進行集成，驗證發(fā)動機部件在整機環(huán)境下、整機在模擬真實環(huán)境下的可行 性，進一步驗證新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)的成熟度和可用性，減少發(fā)動機進入原型機研制的技術(shù)、成本和進度 風(fēng)險，并為確定原型機設(shè)計方案奠定基礎(chǔ)。工程驗證機研制是發(fā)動機原型機研制的重要準備階段。

設(shè)計定型是在發(fā)動機開始小批領(lǐng)先使用前，開展一系列零部件、系統(tǒng)和整機地面試驗、發(fā)動機高空臺試驗 和定型試飛。主要任務(wù)包括關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)完整性試驗、重要成附件試驗、環(huán)境和吞咽試驗、發(fā)動機外部特征 和燃油試驗、發(fā)動機首翻期壽命持久試車和高空臺試驗，并在整個飛行包線內(nèi)進行定型試飛，開展可靠性、維 修性、測試性、安全性和壽命評估，給出是否可以設(shè)計定型、開始小批領(lǐng)先使用的結(jié)論。生產(chǎn)定型階段是在發(fā)動機投入大批量生產(chǎn)前，為促進發(fā)動機使用成熟，開展小批領(lǐng)先使用，同步開展發(fā)動 機全壽命試車，并對發(fā)動機的質(zhì)量穩(wěn)定性和批量生產(chǎn)條件進行全面考核。主要任務(wù)包括開展小批領(lǐng)先使用考核 發(fā)動機作戰(zhàn)使用性能和部隊適用性，做好發(fā)動機外場使用技術(shù)服務(wù)保障和排故攻關(guān)工作，開展發(fā)動機全壽命試 車和試修理、高空臺試驗（如設(shè)計定型技術(shù)狀態(tài)有變化），進一步考核發(fā)動機可靠性、維修性和保障性并進行 全壽命評估，給出是否可以大批量裝備使用的結(jié)論。

航空發(fā)動機批產(chǎn)：技術(shù)成熟度對供應(yīng)起量及單機成本影響巨大

航空發(fā)動機是飛機空中飛行的唯一動力，具有極高的可靠性要求，因此新型航發(fā)的設(shè)計制造過程需要較長 的技術(shù)成熟期，通過大量的地面及飛行試驗，逐漸小批量先鋒試用，迭代發(fā)現(xiàn)并解決問題后，才具備設(shè)計定型 及批量交付條件。新型航發(fā)單機交付周期長、成本較高，主要由以下原因?qū)е拢?/p>

零件制造環(huán)節(jié)：新型航發(fā)一般會選用一定的新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝（三新）來實現(xiàn)性能提升，三新需要 較大的工藝使用及驗證成本，包括新工裝設(shè)備投入、初始較高廢品損失、專項檢測使用費用等，因此，新型航 發(fā)研制初期，零件制造成本會有較大增加；部、組件裝配環(huán)節(jié)：與制造過程類似，新型航發(fā)裝配需要配備新的工裝器具，需要反復(fù)的試裝試配，裝配 過程會發(fā)現(xiàn)航發(fā)結(jié)構(gòu)設(shè)計問題并協(xié)調(diào)解決，因此新機裝配時間一般比批產(chǎn)航發(fā)長 40-60%，人力成本及制造費 用更大；

試車排故環(huán)節(jié)：航空發(fā)動機需經(jīng)歷“工廠試車+檢驗試車”兩次驗證合格后方可出廠交付。新型航發(fā)由于 設(shè)計尚不可靠或者制造不成熟等原因，易出現(xiàn)更多的試驗異常或故障，需要重新分解、檢查、排故、再裝、再 試，發(fā)現(xiàn)并解決問題的過程可能迭代多次，直接導(dǎo)致新型航發(fā)的出廠單機成本遠高于批產(chǎn)，且具有較大的不可 測性；外場服役環(huán)節(jié)：在新型航發(fā)交付外場服役過程中仍會暴露一定的質(zhì)量問題，按照“舉一反三”要求，外場 發(fā)生的質(zhì)量問題會以技術(shù)通報形式要求主機廠對未交付產(chǎn)品進行整改貫徹，涉及到的分解、復(fù)裝及整改成本較大。

航空發(fā)動機大修：專業(yè)維修廠卡位占優(yōu)，熱端部件需求較大

航空發(fā)動機作為飛機的唯一動力，其可靠性對飛機飛行安全具有決定性影響。根據(jù)美國空軍災(zāi)難性事故統(tǒng) 計，1995 年，美國空軍有 38%的災(zāi)難性事故是由于發(fā)動機的故障造成，其中 F-16 戰(zhàn)斗機由于發(fā)動機故障造成 7 次災(zāi)難性事故，占其總災(zāi)難性事故的 77.7%。上世紀我國原航空工業(yè)部質(zhì)量司曾統(tǒng)計，1952 年至 1983 年，空 軍戰(zhàn)機因產(chǎn)品設(shè)計和制造等質(zhì)量問題共發(fā)生的等級事故中，發(fā)動機質(zhì)量占 48.3%，在一等事故中，發(fā)動機質(zhì)量 問題約占 38%。因此，在各國的軍用航空裝備維保體系中，航空發(fā)動機的定時及視情維修養(yǎng)護工作量占比都 非常大。隨著我國航空發(fā)動機研制水平的提升，航發(fā)故障率呈現(xiàn)明顯下降，但航空發(fā)動機狀態(tài)的維修養(yǎng)護，以 使其持續(xù)適航，仍為航發(fā)全壽命周期中的重要工作，也是航發(fā)全壽命周期成本中的重要組成部分。

根據(jù)統(tǒng)計，航空發(fā)動機使用階段的維修養(yǎng)護費用約占全壽命周期成本的 45-50%，與航空發(fā)動機本身的價 值量接近。航發(fā)熱端轉(zhuǎn)動件主要在高溫重載條件下服役，其使用壽命約為冷端部件的 1/3 左右，因此維修更換 的零部件以熱端轉(zhuǎn)動件為主，占比約 70%。

軍用航發(fā)修理分為三個層級：基層級、中繼級及基地級。基層級維修指由直接使用航空裝備的單位對裝備 進行的維修，主要包括日常維修保養(yǎng)、周期性檢測、定期檢修、一般性改裝、結(jié)構(gòu)小修及輕度戰(zhàn)傷搶修；中繼 級指航空兵師等修理機構(gòu)對航空裝備進行的維修，主要包括機體結(jié)構(gòu)中修，機載設(shè)備、機件的中修、大修，部 分零配件的修配制造，較大的改裝和戰(zhàn)傷搶修；涉及到中繼無法滿足的裝備深度修理，如發(fā)動機排故過程復(fù)雜 或分解修理程度較大的，則返回專業(yè)大修廠或主機廠進行基地級維修。

航空發(fā)動機維修過程中涉及到較多的故障零部件恢復(fù)。長期以來，為保證修后可靠性，航發(fā)行業(yè)針對故障 件傾向于“換”，而不是“修”，這導(dǎo)致航發(fā)維修成本中換件成本居高不下，占比超過一半。而由于軍用航發(fā)使用環(huán)境極為惡劣，翻修期一般只有數(shù)百小時，葉片等關(guān)鍵件報廢量極大。因此，發(fā) 展航空關(guān)鍵零件修復(fù)再生技術(shù)成為航發(fā)維修的重點發(fā)展方向，目前主流工藝就是激光熔覆等金屬增材制造技術(shù)。（報告來源：未來智庫）

航空發(fā)動機全壽命周期價值分拆

軍機裝備質(zhì)與量差距明顯，航發(fā)換代上量需求明確且在加速

中美目前主戰(zhàn)軍機裝備從數(shù)量及組成上存在明顯差距，美軍機種數(shù)量大都雙倍以上于我國，按亞太地區(qū)部 署過半軍事能力的預(yù)期，我國目前在較多機型上還不足以對美國取得戰(zhàn)略均勢，尤其遠程投送的運輸機及現(xiàn)代 化作戰(zhàn)需求的特種飛機，中國軍機數(shù)量明顯偏少，屬于明顯的戰(zhàn)略短板，規(guī)模上量需求強烈。軍機代際組成是 其作戰(zhàn)能力的重要體現(xiàn)，以中美間數(shù)量差距最小的戰(zhàn)斗機為例，美國已經(jīng)實現(xiàn)戰(zhàn)斗機換代，形成三代機及三代 半為主體，四代機為骨干的戰(zhàn)機結(jié)構(gòu)調(diào)整，而我國目前二代機數(shù)量近半，先進三/四代戰(zhàn)機占比明顯不足，甚 至落后于俄羅斯，軍機換代需求明顯。

發(fā)動機全壽命周期成本分拆

按照一型航空發(fā)動機型號全壽命周期費用分拆，不考慮新建試驗設(shè)備及通用性保障條件，航發(fā)型號設(shè)計階 段費用占比約 8-12%，其中試驗發(fā)動機制造費用占比最高，達到 45-55%；航發(fā)型號生產(chǎn)制造階段費用占比約 40-45%，主要為航發(fā)零部件制造及裝配試車費用；運營階段占航發(fā)型號全壽命周期費用占比最高，達到 45- 50%，其中涉及生產(chǎn)制造的零部件更新占比達 50%左右。

基于裝備升級上量的軍用航發(fā)整機交付及維修市場需求測算

我國軍機主要機種有戰(zhàn)斗機、運輸機、轟炸機、特種飛機、直升機及教練機等，其中轟炸機主要承擔(dān)中遠 程投彈任務(wù)，飛機結(jié)構(gòu)類似于運輸機；特種飛機，包括預(yù)警機、偵察機、空中加油機、導(dǎo)航校驗飛機及指揮通 信飛機等，也主要以運輸機為機載平臺；而教練機主要為殲教及直升機教練機為主，因此將我國軍機按戰(zhàn)斗機 類、運輸機類及直升機類分類，按批產(chǎn)交付及維修部分，測算未來 5 年及 10 年的軍用航發(fā)整機交付市場為 2532 億及 5321 億元，維修市場為 974 億及 2136 億元。測算過程以五年分階段開展，主要假設(shè)有：

1、增量假設(shè)：我國軍機更新?lián)Q代及規(guī)模上量體現(xiàn)為二代戰(zhàn)機逐漸被替換，三代戰(zhàn)機逐漸成為主體，四代 戰(zhàn)機發(fā)展為骨干力量。經(jīng)對比中美間軍機數(shù)量及結(jié)構(gòu)差異，我們預(yù)計未來 5 年及 10 年，我國軍機涉及老舊機 型替換及規(guī)模補充，新入列 2640 及 4355 架。

2、配發(fā)假設(shè)：假設(shè)我國戰(zhàn)斗機全部配裝渦扇發(fā)動機，運輸機配裝渦槳和渦扇發(fā)動機各占一半，直升機全 部配裝渦軸發(fā)動機。同時，假設(shè)存量戰(zhàn)機中中輕載型占比較大，新增戰(zhàn)機重載型比例提高，配發(fā)比例更高；

3、維修占比假設(shè)：根據(jù)航發(fā)全壽命周期費用分布，維修價值量約占配套采購成本 50%；

4、備件占比假設(shè)：軍機外場使用需要采購一定的航發(fā)備件以作緊急更換，假設(shè)未來 5 年采購備件比（備 件占當期裝機需求比例）為 0.3，未來 5-10 年，隨著航發(fā)可靠性增長，采購備件比為 0.2；

通用航發(fā)及商用大飛機航發(fā)市場需求測算

2021 年我國通用航空發(fā)展得到政策面的極大支持。湖南、湖北、黑龍江、安徽、海南等省份均出臺通用 航空發(fā)展規(guī)劃及支持方案，其中湖南成為全國首個全域低空開放試點省份，通用航空迎來發(fā)展機遇期。通用航 發(fā)領(lǐng)域，除中航航發(fā)下屬南方、東安、輕動等國家主力隊伍外，還有宗申航發(fā)、應(yīng)流航空、上海尚實、安徽航 瑞、中發(fā)天信等相關(guān)企業(yè)，均通過并購或自研的路徑進行通航動力布局。根據(jù)中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心預(yù)測，2018 年至 2028 年，中國市場對通用航空發(fā)動機總需求量為 18410 臺，總量約 780 億元，預(yù)計 2021-2031 年市場空間增長 50%。根據(jù)《我國通用航空發(fā)動機發(fā)展思考》統(tǒng)計，國 內(nèi)通用航空飛機配發(fā)中，中國航發(fā)各主機廠渦軸發(fā)動機占比 2.4%，渦槳發(fā)動機占比 0.8%，渦扇發(fā)動機占比幾 乎為 0。假設(shè)未來 10 年，中國航發(fā)各主機廠綜合市場份額達到 10%，則可享受通用航空動力市場份額約 117 億元。

配套中國商飛 C919 及 C929 商用大飛機的長江型號大涵道比渦扇發(fā)動機（CJ-1000 及 CJ-2000）正處于研 制階段，由于商用大涵道比航空發(fā)動機技術(shù)水平、可靠性要求及運營標準非常高，預(yù)計未來 10 年內(nèi)仍主要以 工程研制、適航取證及小批試用為主。以美國通用電氣 GE 公司研制的曾獲世界最大推力紀錄的商用航空發(fā)動 機 GE90 型號為例，GE90 發(fā)動機于 1990 年正式提出，92 年首次進行核心機試驗，93 年進行全尺寸發(fā)動機整機 試驗，95 年獲 FAA 發(fā)動機適航證，并于同年投入使用，GE90 發(fā)動機的研制費用約 12-30 億美元。鑒于我國首 次研制商用大涵道比航空發(fā)動機，所需的試驗件數(shù)量、研制周期及研制成本均倍于 GE90，預(yù)計兩型商用大涵 道比航空發(fā)動機研制費用達到 GE90 研制總費用的 2-3 倍，約 350 億元。