全球航空发动机行业呈寡头垄断格局中国市场自研能力显著提升

2024-09-14 09:25

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1、航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”

根据观研报告网发布的《中国航空发动机行业现状深度分析与发展前景预测报告（2024-2031年）》显示，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，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，可广泛带动电子、材料、精密加工、冶金、化工等产业的繁荣，被誉为现代工业“皇冠上的明珠”。

同时，航发也是典型的技术、知识密集型高科技产品，附加值较高，根据《航空发动机科学技术的发展与创新》，其单位重量创造的相对价值是船舶的1400倍。航空发动机产业因为技术极其高端，处于寡头垄断的环境中，一款成熟产品能够销售30-50年，面临的竞争威胁很小，几乎不必担心竞争和市场回报问题，壁垒和门槛是经济回报的有力保证。

数据来源：观研天下整理

2、航空发动机具有高技术壁垒、研制周期长等特点

航空发动机的运行特点可以概括为“三高一长”，即高压、高转速、高温、长期循环往复工作，决定航空发动机的研制需要综合工程热力学、气体动力学、燃烧学、传热学、固体力学、强度振动、现代控制理论、材料学、冶金、加工制造、试验测试等几乎所有现代技术门类来实现，是一个高技术行业。

航空发动机产业的技术壁垒、研制周期长分析

类别	简介
技术壁垒	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。
	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°C）、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。
	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。
研制周期	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。具体可分为应用基础研究、应用研究和先期技术开发。
	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。
	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。

资料来源：观研天下整理

3、全球航空发动机市场呈现寡头垄断格局

也正是因为由于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，目前全球能自行设计研制飞机的国家仅有几十家，能独立研制高性能航空发动机的国家仅有美国、英国、法国、俄国、中国等少数国家，其中制造难度更大的商用航空发动机主要被美国、英国、法国的企业垄断，如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发动机联盟公司等。

全球航空发动机市场主要生产厂商介绍

公司名称	公司简介
GE Aerospace通用电气航空	GEAerospace通用电气航空，是美国通用电气旗下的子公司之一。公司是世界领先的商用和军用飞机喷气发动机、零部件和集成系统供应商。其航空发动机广泛应用于商用航空、军用航空领域。典型产品包括用于波音777X的GE9X，用于波音777的GE90，用于F-18的F404发动机。
Pratt& Whitney普拉特·惠特尼	PW普惠公司是美国最大的两家航空发动机制造公司之一，公司的发动机在200多个国家和地区运行使用，约16000名客户在使用公司的发动机。典型产品包括用于F-15和F-16战斗机的F100发动机，用于F-22的F119发动机。
Rolls Royce罗尔斯·罗伊斯	RR罗尔斯·罗伊斯是英国著名的发动机公司，也是欧洲最大的航空发动机企业。公司是全球宽体飞机发动机市场的领导者，为波音747、757、777、787梦想飞机，以及空客A330/A330neo、A340、A350、A380等机型提供航空发动机。典型产品包括RB211系列、Trent500、Trent800等。
CFM国际公司	CFM国际是由美国通用电气航空和法国赛峰集团（Safran）为研制CFM56系列喷气发动机而各自出资50%组建的合资公司。CFM56系列喷气发动机被广泛应用于波音737和空中巴士A320等区域航线用的中小型喷气式客机，使得CFM国际成为世界上主要的飞机发动机供应商之一。此外，CFM国际的下一代发动机是LEAP系列发动机。
IAE国际航空发动机公司	国际航空发动机公司是由美国普惠公司、英国罗罗、日本航空发动机公司和德国MTU航空发动机1983年在瑞士成立的飞机发动机公司，旨在开发150座单通道飞机的发动机V2500。该发动机主要供空中客车A320系列和麦克唐纳·道格拉斯MD-90系统客机等使用。
EA发动机联盟公司	发动机联盟公司是GE航空和普惠公司各出资50%成立的合资公司。起初是为波音747-500/600X项目提供发动机，但最终项目取消。发动机联盟公司将产品进行优化，以两巨头的主力产品GE90和PW4000为基础，推出GP7200发动机供给空客A380。

资料来源：观研天下整理

同时，这些国家对航空动力技术的预先研究和试验验证给予极大的重视，开展一系列大型研究计划，为各种先进军、民用发动机提供了坚实的技术基础。例如，美国政府和军方制定多用途、经济可承受的先进涡轮发动机（VAATE）计划，在2017年左右使发动机经济可承受性（定义为能力与寿命期成本之比，其中能力为推重比与中间状态耗油率的函数）提高10倍；英国和法国联合实施先进军用发动机技术（AMET）计划，德国宇航研究院联合企业界独立实施针对民机的3E（环境、效率和经济性）发动机研究计划。

美国部分航空发动机材料和制造技术发展计划

计划	实施年代	备注
航空航天推进计划	1959-	推重比6-8发动机预研，材料为重要专项之一。
发动机部件改进（ECI）计划	1977-1981	推重比8发动机改进改型，对材料的使用可靠性进行了深入研究。
发动机热端部件技术（HOST）计划	1980-1987	F100、F110发动机改进改型，重点研究了涡轮叶片的材料特性和防护涂层。
综合高性能涡轮发动机技术（IHPTET）计划	1988-2005	新一代推重比12-15一级涡扇／功重比11-12一级涡轴发动机预研。
先进高温发动机材料技术计划（HITEMP）	1989-2005	对先进复合材料的可行性验证、结构分析模型的证实及试验方法的研究。包括金属间化合物、陶瓷、高分子复合材料等。
先期概念技术演示验证计划（ACTD）	1995-2005	F119涡扇发动机／PW207涡轴发动机研制，侧重于材料与制造技术的工程化研究。
极高效的发动机技术（UEET）计划	2000-2005	面向GENX涡扇发动机、AE1107涡轴发动机研制，材料为七个子课题之一。
先进航空发动机材料（ADAM）计划	2003-	研究下一代发动机用单晶合金、轻质量高温软磁材料、先进金属基复合材料、革新的粉末材料、先进的粘接技术。
下一代制造技术计划（NGMTI）	2004-2008	金属加工制造和复合材料加工制造是其中两个重要研究领域。
通用经济可承受先进涡轮发动机（VAATE）	2006-2017	面向新一代推重比15-20一级涡扇／功重比12-15一级涡轴发动机预研，强调军民共用技术。材料作为四个研究计划的重点技术支持小组之一。

资料来源：观研天下整理

4、我国航空发动机由仿制进入到自主研制阶段，但与欧美先进国家仍然有差距

而在中国市场，从1954年新中国第一台航空发动机试制成功到现在，我国航空发动机产业已经走过近70年的发展道路，现如今可以独立设计制造高性能航空发动机，我国也是继美国、英国、法国、俄国之后第五个能够独立研制发动机的国家。

我国航空发动机的研制之路

<strong>我国</strong><strong>航空发动机的研制之路</strong>

资料来源：观研天下整理

从性能和研制时间来看，我国涡扇10发动机推动比与F100相当，于2010年服役，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。但是，我国在民用航空涡扇发动机方面仍处于空白状态，与欧美航空发动巨头相比存在较大差距。因此，近几年，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，而计划装配于C929大飞机的CJ2000发动机正处于研制阶段。

5、国家积极布局+政策逐步加码，我国航空发动机行业自研能力显著提升

当前，我国对于航空发动机的研制生产重视依旧，对相关产业支持具备政策延续性。在2015年两会中，两机专项首次写入政府工作报告，同年国务院提出《中国制造2025》，着重强调制造业高端装备创新工程，明确提出组织实施大型飞机、航空发动机及燃气轮机、民用航天等一批重大工程；“十四五”是我国国防和军队现代化建设的关键时期，政策逐步加码布局航空发动机，倾斜力度明显。

《中国制造2025》航空发动机专项重点产品

重点产品	主要产品	应用领域
大涵道比大型涡扇发动机	CJ-1000A涡扇发动机	国产干线客机C919
大涵道比大型涡扇发动机	宽体客机涡扇发动机	中俄联合研制的宽体客机
中/小型涡扇/涡喷发动机	7000-11000kgf级齿轮传动涡扇发动机	喷气支线飞机
	5000kgf级涡扇发动机	喷气支线飞机或公务机
	1000kgf级小型涡扇发动机	7-8座轻型公务机
中/大功率涡轴发动机	1000kW级涡轴发动机	新型5吨级直升机
中/大功率涡轴发动机	8000kW级大功率涡轴发动机	保障未来重型直升机需求
大功率涡桨发动机	5000kW级涡桨发动机	未来涡桨支线客机及中小型运输机
航空活塞发动机	200kW航空活塞发动机	轻型通用飞机和无人机

资料来源：观研天下整理

综上，近年来，得益于国家支持和市场发展，我国航空发动机研发体系能力显著提升。根据相关数据，目前，我国航空动力行业共生产航空发动机超过7万台，基本满足各类装备制造与使用的需求。现阶段，我国已建立较为完整的航空发动机产业体系，具备高性能军用航空发动机的研制保障能力。

我国主要航空发动机型号研制生产情况

主机厂	发动机类型	型号	仿制对象	装备飞机	推力/功率	推重比	定型年份
沈阳黎明	涡喷	WP-6	PA-9B	歼-6、强-5	3187kg	4.59	1961年
		WP-7	P11-300	歼-7/8	5630kg	5.2	1970年
		WP-14	自研	歼-8系列	6960kg	6.4	2002年
	涡扇	WS-10	自研	歼-10/11/15/16/20	13200kg	7.1-9.1	2005年
	涡扇	WS-15	自研	歼-20	16000-18000kg	9.7-10.9	研制中
西安航发	涡喷	WP-8	RD-3M-500	轰-6	9300kg	2.94	1967年
	涡扇	WS-9	SpeyMK-202	歼轰-7	/	5.05	2006年
	涡扇	WS-20	自研	运-20	14000-16000kg	5	研制中
贵州黎阳	涡喷	WP-13	R13-300	歼-7系列	/	5.39	1988年
贵州黎阳	涡扇	WS-13	RD-33	FC-1枭龙、FC-31	/	/	2009年
株洲南方	涡轴	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	运-8系列	3124kw	/	1976年
		WJ-9	自研	运-12	5000kw	/	1995年
成都航发	涡扇	WS-18	D-30KP-2	运-20	13200kg	5.01	研制中
兰翔机械	涡轴	WZ-6	TM-C	直-8系列	1130kw	/	1988年