航空发动机行业基础信息

摘要：概览：航空发动机是工业领域壁垒最高、市场集中度最高的产业，研发制造涉及跨学科技术、巨额资本开支及漫长认证流程。发动机决定飞机性能、燃油效率、运营成本，通常占整机成本的20-30%。

总结

1、概览：航空发动机是工业领域壁垒最高、市场集中度最高的产业，研发制造涉及跨学科技术、巨额资本开支及漫长认证流程。发动机决定飞机性能、燃油效率、运营成本，通常占整机成本的20-30%。

2、分类：主要为活塞式发动机（应用于小型螺旋桨飞机、通用航空飞机和部分无人机）与燃气涡轮发动机（现代主流，效率与可靠性高，现代大型飞机和高性能飞机唯一动力选择）。

3、工作原理：吸气，前部的进气道吸入大量空气；压缩，通过压气机多级叶片旋转，对吸入的空气进行高速旋转压缩；燃烧，在燃烧室中混合点燃，产生大量极高温度与压力的燃气；膨胀与排气，高温高压燃气流经涡轮，推动涡轮高速旋转，燃气通过尾喷管高速向后喷出。

4、部件价值量占比：叶片（压气机、涡轮）和盘轴件（压气机、涡轮）在各类发动机中占据重要地位。特别是大型涡扇发动机中，叶片价值占比29%。针对小型涡轴发动机（直升机），控制系统及附件传动装置占比24%，远高于其他类型。加力式涡扇发动机（战斗机）中，加力喷管的价值占比升至19%，而其他类型几乎为0或1%。

5、叶片价值量拆分：叶片中，涡轮叶片的价值量最大，占比63%，是涡扇发动机中制造难度和制造成本最高的叶片，钛合金/复材叶片价值量占比约26%，精锻叶片占比约11%。精锻叶片在涡扇发动机中的价值量占比约3%-4%，涡轮叶片价值量大概是精锻叶片的5-6倍。

6、核心件：1）进气道，承担捕捉空气、减速空气、保持气流稳定和保护发动机的作用；2）压气机，通过旋转叶片和固定导流叶片压缩进入的空气，提高压力和温度，为燃烧室提供高压空气。轴流式压气机因高效率及大流量优势，在高性能发动机中占主导；3）燃烧室，将燃料与压缩空气混合并点燃，产生高温高压气体，驱动涡轮机；4）涡轮，从高温高压气体中提取能量，并转化为机械能以驱动压缩机、风扇或其他附件。

7、全球航空发动机市场格局：呈现寡头垄断，主机厂OEM市场主要被巨头主导，包括GE Aerospace（通用电气航空航天公司，美国）、Rolls-Royce（罗罗，英国）、Pratt & Whitney（普惠，隶属于雷神技术RTX，美国）、Safran Aircraft Engines（赛峰，法国）。Safran与GE的合资公司 CFM International（各占50%股份），共同研发、销售CFM56 和新一代LEAP发动机，是全球最畅销的商用发动机。

8、大型民用客机市场中，GE/CFM、罗罗与普惠占据超90%市场份额；军用市场则相对封闭，有地缘政治影响，但市场与技术也高度集中在美国、英国、法国。发动机产业生态不止主机厂，是高度分工、细致专业的全球供应链。

9、航发产业链：1）设计研发，技术含量最高，IP最集中，通常需数年，涉及巨额资本投入，通常达数十亿美元；2）加工制造，原材料成本占制造成本50%，其中高温合金约占20%，钛合金15%，特种钢材13%，高度依赖高性能特种材料。劳动力成本与其他费用各占25%；3）运营维修：占整体生命成本50-60%，主要由人工时费、材料费和修理费构成。材料费占重要地位，涵盖寿命限制部件LLP（定期必须更换的关键疲劳件）、流通部件（叶片、导片）及其他部件更换。

10、行业背景：关税与产能瓶颈抑制全球航空供给增速。飞机制造业高度全球化，航空产业链工厂主要位于欧、美、中，各国的飞机制造商均从其他两个国家/地区进口零部件。疫情后贸易战背景下，美国对欧盟、中国加征关税，位于美国的波音组装厂、空客组装厂成本上升；中国对美国商品加征关税，空客天津工厂、波音舟山工厂、中国商飞工厂的生产成本上行。24年中国自美国进口飞机零部件占全部零部件进口货值的50%以上。

11、加征关税致使飞机制造商生产成本整体上升，进口零部件出现短缺与价格上行，维修周期拉长，可能导致产能恢复速度放缓，加剧航空供应链紧张。国内角度，中金预计25-28年中国民航客运供给（可用座公里，ASK）年均增速约3.1%，远低于10-19年期间15.4%的年复合增速。

12、延迟交付问题严重：受发动机和零部件短缺因素影响，空客与波音的总体产能远未回归至疫情前水平。空客24年交付目标为800架，最终交付766架，未完成目标，但逐步修复，25年交付量或接近疫情前水平。波音受安全问题及工人罢工影响，24年交付量同比大幅下滑。相较空客，波音的交付不确定性更大。关税不确定背景下，国内市场进口波音飞机的需求或下降，飞机引进被延迟，甚至部分订单可能被取消。

13、行业背景：国产飞机交付量增长或较温和。国产飞机交付规模的决定因素是中国商飞产能与航空公司需求。据商飞公告，截至24年，C909累计交付157架，C919累计交付16架。但25年前4个月两款飞机交付量出现同比明显下滑，C909交付6架，同比下行50%，C919交付1架，去年同期2架。推测下行主因或为市场需求与关税因素。

14、后续商飞交付量预测：（1）C909于24年交付35架，受制于直线航空扩张速度与航空公司需求，中金预计25-28年平均交付量或在30架/年，25年或同比收缩，其中10%交付给海外。（2）C919于24年交付12架，同比增速较快，但考虑关税影响，中金预计25-28年交付量在20架/年左右。C919订单规模已超1000架，但目前来看订单至实际飞机的交付仍有较长过程。

1.航空发动机概览

航空发动机是全球工业领域壁垒最高、市场集中度最高的产业，研发制造涉及跨学科技术、巨额资本开支及漫长认证流程。

作用与成本占比：航空器心脏，决定飞机性能、燃油效率、运营成本，通常占整机成本的20-30%。例如，波音737 MAX8标价约1.216亿美元，配两台 CFM LEAP-1B发动机，单台约1450万美元，合计2900万美元，成本占比23.8%；波音777-30ER发动机成本占比约20%。军用飞机方面，F-35A单机8250万美元，普惠F135发动机约1870万美元，占比22.7%；F-18发动机成本占比约31%，欧洲狂风战机约25%，幻影2000约25%。

发动机分类：主要为活塞式发动机（应用于小型螺旋桨飞机、通用航空飞机和部分无人机）+燃气涡轮发动机Gas Turbine Engine（现代主流，适合高速高空飞行，效率与可靠性高，现代大型飞机和高性能飞机唯一动力选择）。

燃气涡轮发动机工作原理：遵循布雷顿循环Brayton Cycle

1）吸气，前部的进气道吸入大量空气；

2）压缩，通过压气机Compressor多级叶片旋转，对吸入的空气进行高速旋转压缩，致压力和温度显著升高；

3）燃烧，在燃烧室Combustion Chamber中将燃油喷入高温高压的空气中，混合点燃，产生大量极高温度与压力的燃气；

4）膨胀与排气，高温高压燃气流经涡轮Turbine，推动涡轮高速旋转，通过传动轴驱动前方的压气机工作。燃气通过涡轮后，通过尾喷管Nozzle高速向后喷出。高速喷出的燃气产生了向前的反作用力，即为发动机推力。

图表. 涡扇发动机工作原理

资料来源：CARNOC

图表. 民用与军用航空发动机性能指标与设计对比

资料来源：海通国际

2.发动机核心部件

依据下表，叶片（压气机、涡轮）和盘轴件（压气机、涡轮）在各类发动机中占据重要价值地位。特别是在大型涡扇发动机中，叶片价值占比达29%。针对小型涡轴发动机（直升机），控制系统及附件传动装置的价值占比24%，远高于其他发动机类型，反映对动力输出精确控制、复杂传动和多附件驱动的特殊要求。加力式涡扇发动机（战斗机）中，加力喷管的价值占比升至19%，而其他类型发动机几乎为0或1%。

图表. 航空发动机成本结构占比

资料来源：海通国际

叶片价值量拆分：依据前瞻产业研究数据，以涡轮叶片的价值量最大，占比达63%，同时也是涡扇发动机中制造难度和制造成本最高的叶片，钛合金/复材叶片在发动机叶片中的价值量占比约26%，精锻叶片在发动机叶片中的价值量占比约11%。因此，精锻叶片在涡扇发动机中的价值量占比约为3%-4%，涡轮叶片的价值量大概是精锻叶片的5-6倍。

图表. 航空发动机叶片价值量拆分

资料来源：陈光《航空发动机结构设计分析》、前瞻产业研究院、长江证券研究所

发动机核心件简析：

图表. 航空发动机主要构成

资料来源：海通国际

1）进气道Inlet

核心组件，将大气中的自由流空气引入发动机的压缩机，承担捕捉空气、减速空气、保持气流稳定和保护发动机的作用，性能通过总压恢复率stagnation pressure recovery评估效率与推力。结构包含管道Duct、唇缘Lip、扩散器Diffuser等。

2）压气机Compressor

通过旋转叶片和固定导流叶片压缩进入的空气，提高压力和温度，从而为燃烧室提供高压空气。性能通过压力比（压气机出口压力与入口压力的比值）和效率（压缩过程中能量转换的有效性）来评估。

图表. GE90发动机高压压气机示例

资料来源：海通国际

常见的压气机包括轴流式压气机Axial Compressor、离心式压气机Centrifugal Compressor、混流式压气机Mixed Flow Compressor。其中轴流式压气机因高效率及大流量优势，在高性能发动机中占主导地位，广泛应用于商用和军用，其原理是空气沿轴向流动，通过多级转子和定子叶片逐步压缩。

轴流式压气机核心部件：

转子叶片Rotor Blades-安装在旋转的鼓轮或轴上，负责加速空气增加动能，通常采用复杂的三维空气动力学设计以优化气流加速和压力提升；

定子叶片Stator Blades-固定在机壳内，位于转子叶片之后，将转子加速的空气减速并转化为压力能，同时引导气流进入下一级。

每一对转子和定子叶片构成一级stage，多级串联从而实现更高压力比。现代高性能发动机通常有8-14级，GE9X发动机有11级。

鼓轮和机壳Drum and Casing-鼓轮支撑转子叶片，机壳容纳定子叶片并形成连续的空气流动通道。

可变几何装置Variable Geometry Mechanisms-包含可调进气导叶 Variable Inlet Guide Vanes和可调定子叶片Variable Stator Vanes，用于调整气流角度以适应不同飞行条件，防止压气机失速。

轴承和密封系统-支撑鼓轮的高速旋转并防止空气泄漏，保障机械完整性和效率。

3）燃烧室

将燃料与压缩空气混合并点燃，产生高温高压气体，驱动涡轮机，从而为压缩机和风扇提供动力，并通过喷嘴产生推力。性能直接决定发动机的推力、燃油效率、排放水平和运行可靠性。燃烧室主要分为罐式燃烧室Can Combustor、环形燃烧室Annular Combustor与罐环形燃烧室Can-Annular Combustor。

核心部件：设计复杂，主要包含内衬（容纳燃烧过程，承受极高温度，通常由超级合金制成）；燃料喷嘴（将燃料雾化并注入）；点火器（通过电火花点燃燃气-空气混合物）等。

4）涡轮Turbine

功能是从燃烧室产生的高温高压气体中提取能量，并将其转化为机械能，以驱动压缩机、风扇或其他附件。小型或低功率发动机由一组定子和转子组成；高性能发动机由多组串联，如涡轮风扇和涡轮螺旋桨发动机可达五级。

图表. TAPS燃烧室双环预混旋流器的气流和油路示意图

资料来源：海通国际

细分核心部件：进气导叶Turbine Inlet Guide Vanes（固定在壳体，将高温高压气体引导至涡轮叶片）；涡轮叶片Turbine Blades（安装于涡轮盘上并跟随旋转，从气体流中提取能量，分为脉冲式、反动式、混合式）；涡轮盘Turbine Disk（承载叶片，通过轴与压缩机相连）；轴Turbine Shaft（将涡轮产生的机械能传递给压缩机、风扇或螺旋桨，通常由合金钢制成，承受高扭矩）；涡轮壳体Turbine Casing（包围涡轮组件，提供支撑与气流通道）。

3.全球航空发动机市场格局

为工业领域技术壁垒最高、市场集中度最高的行业，呈现寡头垄断格局，航空发动机主机厂OEM市场主要被以下巨头主导：

1）GE Aerospace（通用电气航空航天公司，美国）: 全球航空航天业的领导者，专注于航空航天发动机、系统及相关服务的设计、制造和维护，凭借广泛的产品线和与Safran的成功合资，在民用和军用市场都有重要地位；

2）Rolls-Royce（罗罗，英国）: GE主要竞争对手，尤其在大型民用宽体客机发动机市场（如波音787、空客A350部分型号），军用发动机领域亦有独特优势；

3）Pratt & Whitney（普惠，隶属于雷神技术RTX，美国）: 为波音、空客等主流商飞提供发动机，例如PW4000系列发动机适用于波音767、777和空客A300-600等，军用领域是美国最主要的战斗机发动机供应商，如F-22和F-35。

4）Safran Aircraft Engines（赛峰，法国）：通过与GE的合资公司 CFM International（各占50%股份），共同研发和销售CFM56 和新一代LEAP发动机，是全球最畅销的商用发动机。在全球窄体客机市场形成了事实上的双寡头垄断，合计占据该市场超80%份额。

大型民用客机市场：GE/CFM、罗罗与普惠占据超90%市场份额；

军用市场：相对封闭，有地缘政治影响，但市场与技术也高度集中在美国、英国、法国。

发动机产业生态不止主机厂，是高度分工、细致专业的全球供应链。例如，Honeywell提供APU和控制系统；Collins Aerospace提供各类电子和机械系统；国内应流为GE Aerospace等提供涡轮叶片产品，并承担国家“两机专项”任务，为国产商用大飞机发动机交付机匣、叶片等；航亚科技实现了压气机叶片的规模量产，成为了赛峰等主机厂的长期供应商。这些供应商也具备较高技术壁垒，与主机厂形成合作+竞争关系。

4.航空发动机产业链

包含设计研发、加工制造、运营维修三部分。

1）设计研发

技术含量最高，IP最集中，分为概念设计、初步设计、详细设计、原型制作与测试和认证多阶段，通常需要数年，涉及巨额资本投入，通常达数十亿美元。研发费用中型号研制通常占60%，预先研究40%。

图表. 航空发动机研发阶段费用按研制流程拆分

资料来源：《跨世纪航空发动机预研技术的发展》

2）加工制造

原材料成本占制造成本50%，其中高温合金（集中在发动机热端，即燃烧室与涡轮）约占20%，钛合金（集中在前部的压气机和风扇）15%，特种钢材13%，发动机高度依赖高性能特种材料。此外，劳动力成本与其他费用各占25%。

图表. 发动机制造成本拆分

资料来源：前瞻产业研究院、海通国际

图表. 高温合金应用部位（红色）

资料来源：新材料在线

3）运营维修

占整体生命成本的50-60%，主要由人工时费、材料费和修理费三大类构成。材料费占重要地位，涵盖寿命限制部件LLP（定期必须更换的关键疲劳件）、流通部件（叶片、导片）及其他部件的更换。

图表. 航空发动机维护成本构成

资料来源：《发动机制造商另辟商机谈航空发动机售后服务和热端部件的典型修理技术》

图表. 航空发动机产业链

资料来源：公开资料、海通国际、乐洵

5.行业背景：关税与产能瓶颈抑制全球航空供给增速

飞机制造业高度全球化，航空产业链工厂主要位于欧、美、中，各国的飞机制造商均从其他两个国家/地区进口航空零部件。20-21年期间受疫情影响，航空产业链受损严重。疫情后在贸易摩擦背景下，美国对欧盟、中国加征关税，位于美国的波音组装厂、空客组装厂成本上升；中国对美国商品加征关税，致空客天津工厂、波音舟山工厂、中国商飞工厂的生产成本上行。24年中国自美国进口飞机零部件占全部零部件进口货值的50%以上。

全球角度，加征关税致使飞机制造商生产成本整体上升，多边进口零部件出现短缺与价格上行，维修周期拉长，可能导致产能恢复速度放缓，加剧航空供应链紧张。国内角度，中金预计25-28年中国民航客运供给（可用座公里，ASK）年均增速约3.1%，远低于10-19年期间15.4%的年复合增速。

图表. 25-28年中国民航客运供给增速预计大幅降低

资料来源：中国民航局、中金公司研究部

图表. 波音、空客主力机型产能情况（单位：架/月）

资料来源：公司公告、中金公司研究部

延迟交付问题严重：受发动机和零部件短缺因素影响，空客与波音的总体产能远未回归至疫情前水平。以A320NEO为例，19年产能为63架/月，24年与25年一季度均为50架/月，空客27年目标为75架/月；B737MAX于18年产能为52架/月，24年仅22架/月，25年一季度回升至30架/月，26年目标为50架/月。

空客：24年交付目标为800架，最终交付766架，未完成目标，但逐步修复，25年交付量或接近疫情前水平。

波音：中国针对美国进口商品关税虽已下调至10%，但引进成本依然会额外增加几百万甚至上千万美元，国内市场进口波音飞机的需求或下降，飞机引进被延迟，甚至部分订单可能被航空公司取消。受安全问题及工人罢工影响，波音24年交付量同比大幅下滑。相较空客，波音的交付不确定性更大，FAA目前仍对波音的产能进行限制，放开限制的时间和程度有待观察，叠加近期印度安全事件等因素。

图表. 2010年-2025年波音与空客商飞交付量

资料来源：IBA、公司公告、中金公司研究部

6.行业背景：国产飞机交付量增长或较温和

国产飞机交付规模的决定因素：中国商飞产能+航空公司需求。商飞产能提升效率较难预测，且受制于关税等因素影响；客户需求角度，C909因支线航空市场规模有限预计提升难度较大，C919干线飞机需求增速预期相对较快。

依据商飞公告，截至24年，C909累计交付157架，C919累计交付16架。但中金数据显示，25年前4个月两款飞机交付量出现同比明显下滑，C909交付6架，同比下行50%，C919交付1架，去年同期为2架。推测下行主因或为市场需求与关税因素。

图表. 商飞年度交付量

资料来源：公司公告、中金公司研究部

后续交付量预测：（1）C909于24年交付35架，受制于直线航空扩张速度与航空公司需求，中金预计25-28年平均交付量或在30架/年，25年或同比收缩，其中10%交付给海外。（2）C919于24年交付12架，同比增速较快，但考虑关税影响，中金预计25-28年交付量在20架/年左右。C919订单规模已超1000架，客户为国航、东航、南航、海南航空、工银租赁、国银租赁等，但目前来看订单至实际飞机的交付仍有较长的过程。