军工核心赛道!航空发动机产业链全景解析

B站影视 内地电影 2025-04-18 17:11 1

摘要:波音在华市场份额将面临显著收缩,涉及南方航空、中国国际航空等航司的待交付订单,机型涵盖737MAX系列和787梦想客机等主力产品。

据彭博社消息,在中美贸易战背景下,作为对美国关税反制的一部分,我国航司已暂停接收波音飞机的交付。

波音在华市场份额将面临显著收缩,涉及南方航空、中国国际航空等航司的待交付订单,机型涵盖737MAX系列和787梦想客机等主力产品。

当前国产大飞机C919批产交付进程加快。商飞在3月供应商大会上调2025-2029年国产大飞机C919产能和下线量目标,提出C919产能在27年将达到150架、29年200架超预期。

中美贸易战背景下,外部供应链不确定性增加,大飞机关键部件发动机、航电、航材国产替代成为迫切需求。

本文重点梳理军工赛道航空发动机产业链、竞争格局等核心环节。

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大飞机产业是衡量国家综合国力和国际竞争力的重要标志之一。

航空发动机是大飞机的关键零部件,也是是军工行业“长坡厚雪”优质细分领域。

发动机价值量:发动机占整机价值的20%-30%,单位重量创造的相对价值是船舶的1400倍。

涡扇发动机是核心:航空发动机主要分为涡扇发动机、涡喷发动机、涡轴发动机、涡桨发动机四类。涡扇发动机是最核心的航空发动机,广泛应用于战斗机、运输机、客机、无人机。

在第十五届中国国际航空航天博览会上,首次亮相的AEF1200发动机是我国自主研制的第一型大涵道比双转子涡轮风扇发动机,填补了我国航空动力领域的空白,将为我国大型飞机提供系列动力。

产业特征:航空发动机一般具有研发周期长、技术难度大、资金需求高等特点,对飞行器的性能以及研制有决定性的影响,是航空产业发展的核心基础。

研发周期:航空发动机的研制周期长达数十年,一款成熟发动机型号产品通常能够延续30至50年。这主要源于航空发动机技术的复杂性和高要求,需要经过长时间的研发、试验和验证才能确保其性能和可靠性。航空发动机作为飞机的“心脏”,其技术难度极大,涉及材料科学、流体力学、热力学等多个领域。全新航空发动机的研究和发展周期通常比飞机的机体长5~8年。

目前我国航空发动机产业或已处于重要的型号转型过渡期,新型号放量与维修替换双轮驱动,航空发动机产业链有望实现量价齐升。

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航空发动机产业链

我国航空发动机产业链形成了包括研发设计、加工制造、运营维修三大环节的科研生产体系,覆盖原材料、零部件、分系统、整机总装、后端维修五大环节。

研发设计环节:分为基础预研、子系统设计、整机集成设计等子环节,参与主体为中国航发系统内单位、北航、南航、西工大等航空类高校及相关科研院所。

加工制造环节:涉及原材料、零部件、整机集成等子环节,参与主体除了中国航发系统内单位如黎明公司、南方公司等,还包括系统外企业、科研院所。

整机装配:下游核心环节承担将航空发动机、航电系统、起落架、机身结构等关键部件集成到完整飞行器上的任务。参与主体包括航空工业集团如成飞、沈飞等主机厂,以及中国商飞负责C919等民机总装。

运营维修:运营主体军队负责军用飞机(如歼-20、运-20)的运营,航空公司负责民机(如C919)的运营,维修主要为中国航发下属如北京航科、贵阳航发等企业和新科宇航等专业化维修企业。

航空发动机产业链图谱:

资料来源:陈培儒《无动力,难远航——中国航空发动机产业发展回顾》

1、材料端

材料与工艺技术的更新升级推动发动机的迭代升级。

航空发动机冷端、热端部件主要采用高温合金、钛合金和复合材料及陶瓷材料。

燃烧室是发动机各部件中温度最高的区域,用于制造燃烧室的主要材料有高温合金、不锈钢和结构钢。

典型的航空发动机燃烧室零部件包括航空发动机叶片、涡轮盘、涡轮导向叶片都是用高温合金材料制造的,其中用量最大、最为关键的是变形高温合金。

高温合金:按行行查数据显示,全球高温合金材料在航空航天应用占比超过 55%,主要用于航空发动机和燃气轮机等高温应用场景。国内高温合金环节参与者主要有钢研高纳、抚顺特钢、图南股份以及万泽股份、航材院、中航高科等。

钛合金:发动机上主要应用于风扇、压气机、叶片、鼓筒、机匣、轴等,主要参与厂商包括宝钛股份、西部超导、西部材料等。

当前第五代发动机推重比已突破 10:1,采用单晶涡轮叶片、陶瓷基复合材 料等尖端技术,而第六代自适应变循环发动机的预研已开启新一轮军备竞赛。

复合材料和陶瓷材料(火炬电子、赛力菲、众兴新材);火炬电子(陶瓷纤维)、华秦科技(陶瓷基复材)、中航高科(碳纤维风扇叶片)、航材股份(单晶铸造母合金)、钢研高纳(铸造母合金)等。

高温合金在航空发动机中应用:

2、航空发动机零部件

对原材料加工的下一步即为零部件环节。

新一代航空发动机总共有3万多个零件,涉及230多种不同标准的材料。

航空发动机制造阶段,零部件成本主要集中在盘轴件、叶片、框架/油箱/油池三大类。

涡轮叶片:涡轮叶片长期被欧美垄断,国内叶片生产商在国际市场中的参与度提升。目前国内军品列装加速,民航需求较大,涡轮叶片具有较大发展空间。

风扇/压气机叶片:市场出现分化,空心叶片、复材叶片市场由欧美企业主导,国际航空发动机巨头拥有直属工厂。

涡扇发动机风扇叶片、压气机低压级叶片所用的空心叶片、复合材料叶片对材料及制造工艺的要求较高,国内起步相对较晚,目前国际市场仍以欧美企业为主导。GE、赛峰、罗罗、普惠等国际航空发动机巨头均拥有直属工厂,或与合作公司成立合资工厂,如Albany/Safran合资工厂、CFAN公司。

国内涡轮叶片技术进步显著,航发精铸实现涡轮叶片的稳定供应,是国内最主要的涡轮叶片供应商;应流股份、江苏永瀚、万泽股份实现技术突破,成功进入中国航发的供应商序列,航亚科技主要供应航空发动机压气机叶片。航发动力拥有国内最大的叶片生产线,建立了亚洲规模领先的精密锻造、精密锻造、表面处理生产线。

零部件按毛坯提供方式可以分为锻件、铸件和钣金件。

锻件:锻件制成的零件重量约占发动机结构重量的 30%-45%,包括环形锻件、盘锻件和叶片锻件。中航重机、派克新材、航宇科技、航亚科技、无锡透平等厂商是该环节的主要厂商。例如,无锡透平主要供应航空发动机锻件,是罗罗公司“亚太地区锻件战略供应商”,主要为其供应压气机转子叶片、吊挂锻件、涡轮盘和短轴锻件等航空发动机零部件,主要用于装配罗罗公司生产的“遄达”系列等发动机。

3、动力控制系统

航空发动机控制系统是航空发动机的大脑,决定航空发动机多个功能的实现。

燃油和控制系统由简单到复杂发展,从液压机械控制发展到全权 限数字电子控制(FADEC),发动机状态监视和故障诊断系统归入发动机控制系统,并且防喘控制也越来越受到关注。

目前国际市场上以英美为主导,我国从80年代初进行了FADEC系统的研究,并取得了较为瞩目的研究成果。

我国从事航空发动机控制系统研制生产的企业主要有航发控制、晨曦航空、海特高新、航新科技、中航机电等。航发控制背靠我国航空发动机控制领域唯一的军工科研院所中国航发控制系统研究所,实力雄厚、产品型号齐全,掌握了全谱系的航空发动机控制系统核心关键技术,配套地位稳固且市场布局优越,是航发控制领域的龙头企业。

4、后端运营维修

航空MRO行业总体可以分为工程服务、航线维修、机体大修、发动机维修、部附件维修和航材服务等六大类,而工程服务和航材服务是渗透到其他四个实体中进行的,MRO代表维护、修理和大修。

航空发动机的后市场维修业务具有巨大的潜力,特别是液压机械装置的维修需求十分频繁。海外成熟的航空企业在维修业务中占有较高比例。以美国的霍尼韦尔公司为例,其商用航空维修的营业收入在近年来一直占据公司航空板块营收的三成以上。

我国军用、商用航空发动机的运营方分别为军队和航空公司。航发下属的维修企业负责发动机的维护和修理工作,航发动力是国内大型航空发动机制造基地企业,也是国内唯一生产制造涡喷、涡轴、涡浆等全种类军用航空发动机的企业。此外,中航新科技、海特高新也涉足有航空发动机维修市场。

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航空发动机主机厂稀缺性较强,行业地位不可替代。

全世界能造飞机的公司十数家,而独立的航空发动机供应商只有几家。

航空发动机产业呈现高度集中的寡头竞争格局。

目前,全球能够独立研制高性能航空发动机的国家主要集中在中、美、俄、英、法等国,具备独立研发能力并形成完整产业体系。

能够独立开发航空发动机整机的企业数量更为有限,主要包括美国通用电气(GE)、美国普拉特·惠特尼(PW)、英国的罗尔斯·罗伊斯(RR),以及三家同法国赛峰集团(Safran)合资成立的公司:斯奈克玛国际CFMI(Safran/GE)、IAE(RR/PW)。

军用航发:美、俄、英三国主导核 心技术话语权,其中美国凭借 F135、F119 等第五代发动机保持代际优势,俄罗斯 AL-41F 系列则在矢量推力技术上形成差异化竞争力。我国军用航发通过 WS-10 系 列实现主力战机自主保障,WS-15 等新一代型号的突破正加速缩小技术差距。

民用航发:民用大涵道比发动机市场呈现更高集中度,全球相关制造企业之间相互配合及渗透,呈现着金字塔式的 产业结构。

CFM 国际(GE/赛峰合资)、 罗罗、普惠三大巨头占据产业的核心位置。法国赛峰公司、美国霍尼韦尔公司、德国 MTU 公司、俄罗斯联合发动机制 造集团及中国航空发动机集团公司等,拥有较完整的航空发动机研制与生产能力, 为其他航空发动机企业提供着大型部件或核心零部件的制造加工,且在军用航空发 动机和小型民用航空发动机研制领域也具有独特的优势和一些经典产品。

日本三菱 重工、川崎重工、石川岛播磨重工和韩国三星等企业也具有优秀的航空发动机零部件加 工制造能力,主要为其他下游企业提供发动机零部件。

我国已建立了完备的航空发动机研发和制造体系,并具备了涡桨、涡轴、涡喷、涡扇等多类别发动机的系列化研发和生产能力。国内航空发动机加工制造主要参与主体为中国航发系统内单位、系统外企业、科研院所,其中航发集团在国产航空发动机的研制中占据主导地位。

我国航空发动机整机集成交付领域主机厂全部为中国航发集团下属。

我国 CJ-1000A 等型号的商业化进程将成为行业格局演变的关键变量。航发商发公司研制的CJ-1000A航空发动机是C919国产大飞机项目的核心部件之一。此外,我国已研制以“玉龙”、AES100、AEF100、AEP100为代表的一系列先进中小型航空发动机。

当前我国已经构建了一个相对完备的航空发动机科研与生产体系。在自主可控背景下,叠加国产大飞机、商业航天和低空经济等领域加速爆发,将带动航空全产业链协同发展,航空发动机作为产业链中的关键环节有望迎高速机遇。

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来源:江苏激光联盟

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