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投资专题:航空发动机行业的发展
发布时间:2013-01-10  来源:中国工业网 
大涵道比涡扇发动机刚刚立项开始研制 美国70 年代初投入使用。典型型号:TF39-GE-1A 、JT9D-3
通过引进国产的WZ8 发动机90年代投入使用 70 年代法国海豚直升机的发动机阿赫耶1C 投入使用

    我国原有第一、二代战斗机所用发动机基本是仿制或改装研制生产,近几年来,我国发动机事业在过去50 年的技术积累下取得了较大进展;目前我国第三代战斗机开始装备部队,对应的发动机原来采用的进口俄罗斯产品,但目前研制成功的太行发动机将实现第三代战机的国产化;用于配套高级教练机的岷山发动机、用于配套通用飞机的九寨发动机均在研制中;第四代战斗机已经在研制,还有舰载机等等,相配套的发动机也处于研制之中。

表7 我国主要军机和发动机配套情况
 

 

军机机型 军机制造商 发动机型号 发动机制造商
轰6 西飞 WP8 中航发动机公司
强5 洪都 WP6 中航发动机公司
歼7 系列 中航下属单位 WP7、13 中航发动机公司
歼8 系列 中航下属单位 WP7、13 中航发动机公司
飞豹 西飞 斯贝/ 秦岭 英国RR/中航发动机公司
枭龙 中航下属单位 RD93 俄罗斯
歼10 中航下属单位 AL-31/太行 俄罗斯/中航发动机公司
歼11 中航下属单位 AL-31/太行 俄罗斯/中航发动机公司
运7 西飞 WJ5A-1 中航发动机公司
运8 陕飞 WJ6 中航发动机公司
直8、直11、直9 昌飞/哈飞 WZ 中航发动机公司
JL9 洪都 WS8 中航发动机公司
 
    秦岭发动机是中等推力(6-9 吨)双转子加力式涡轮风扇发动机,是英国斯贝(SPEY)MK202 发动机的国产衍生型,而MK202 发动机曾经给60-70 年代第2 代战斗机—F-4“鬼怪”式战斗机配套。西航集团1975 年12 月通过中国技术进口总公司与英国罗尔斯·罗伊斯公司签订了专利许可权和生产合同进行引进,一开始采购英国材料、附件等进行装配,后来进行材料、附件等国产化,同时吸取了更多的先进技术对其进改进、提升性能,2003 年开始批量生产。

    秦岭发动机主要给西飞集团的飞豹战斗机配套发动机,西航是秦岭发动机的主要部件生产和总装负责单位。飞豹战斗机,西飞80 年代开始研制,1988 年首飞,1994 年开始量产,是我国第一个完全自行研制的超音速歼击轰炸机。该机主要装备海军航空兵,2000 年后其改进型开始装备空军。飞豹战斗机需求较稳定。
昆仑发动机是沈阳发动机设计研究所按照国军标自行研制的第一台具有全部知识产权的中等推力加力涡轮喷气发动机,80 年代开始研制,经过259 项严格考核,2002 年7 月通过国家设计定型,可以满足歼7、歼8 改进型推力增大的需求。昆仑的研制标志着我国的航空发动机从测绘仿制、改进改型跨入了自行研制的新阶段。西航是昆仑发动机的协作单位,主要负责研制高压压气机单元体。

    以昆仑发动机为基础改型研制的中等功率的QD128 燃气轮机,功率等级为120m千瓦,热效率约30%。首台QD128 燃机和发电机组于1999 年3 月开始研制,首台QD128 燃机和发电机组已交付中原油田安装调试。
太行发动机是我国自主研制的大推力涡轮风扇发动机,为了配合歼10 飞机的研制,我国80 年代开始立项研制大推力涡扇发动机,05 年底完成定型审查,目前已部分列装歼10、歼11。太行发动机的总装单位是中航工业下属单位,西航是主要协作单位之一。

    太行发动机的研制成功在中国航空发动机研制历史上是一次重要跨越,使中国跨入了第三代航空发动机研制国家的行列,在自主研制航空发动机方面,实现了从中等推力到大推力的跨越;从涡喷发动机到涡扇发动机的跨越;从第二代发动机到第三代发动机的跨越。由太行发动机衍生的船用燃气轮机还可以作为驱逐舰等大型水面舰只的主动力,为我国海军国产主站装备提供国产动力装置。

表8  各国发动机型号及性能
 

 

发动机型号 AL-31F F110-GE-129 M53-P2 太行 F119-PW-100 太行改进型
研制国家 俄罗斯 美国 法国 中国 美国 中国
配套机型 苏-27 系列 F-16C、F-15C 幻影2000 系列 歼10、歼11 F/A-22  
最大加力推力(daN) 12258 12899 9500 13200 15670 15500
中间推力(daN) 7620 7562        
加力耗油率[kg/(daN.h)] 2   2.12      
中间耗油率[kg/(daN.h)] 0.795 0.7 0.907      
推重比 7.14 7.28 6.56 7.5 10 9.5
空气流量(kg/s) 112 118 94      
总增压比 23.8 32 9.8      
涡轮前温度(k) 1665 1728 1533 1747   1800
 
    2、民用航空发动机:国外企业垄断、国内企业起步

    全球民用航空发动机市场几乎全被国外GE、PW、RR 及SNECMA 等几大巨头或者是这几大巨头设立的一些合资公司所占领。这几大巨头同时也是全球除前苏联体系国家外军用飞机发动机的主要供应商。

表9 主要民用涡扇发动机及其制造商情况
 

 

客机类型 发动机型号 发动机制造商
A320,A340-200/300 CFM56-5 系列 CFM 公司(GE 与SNECMA 的合资公司)
B737-700/800 CFM56-7 系列 CFM 公司(GE 与SNECMA 的合资公司)
B767,B747,MD11,A300,
A310,A330
CF6 系列 GE
CRJ100/200/700 ,
Challenger 601/604 ,
Embraer170/175/190/195,
ARJ21
CF34 系列 GE
B777 GE90 系列 GE
B787,B747,A350 GEnx系列 GE
A380 系列 GP7000 系列 GE-P&W Engine Alliance
A319,A320,A321,MD90 V2500 IAE 公司(PW 、RR 、JAEC 和MTU 合资)
B747-400,B767-300 RB211-524 系列 RR
B757 RB211-535E4B RR
A330 Trent 700 系列 RR
B777 Trent 800 系列 RR
A340-500/600 Trent 500 系列 RR
A380-800 Trent 970 系列 RR
B787 系列 Trent1000 系列  
B747-400,B767-200/300,
MD-11,A300-600
PW4000-94 系列 PW
A330 PW4000-100 系列 PW
B777 PW4000-112 系列 PW
A340-500 PW4500 PW
 
    我国在军用发动机研制领域有了跨越式的进展,但在民用航空发动机领域则几乎是空白,甚至我国的新舟支线飞机以及自主在研的ARJ 支线飞机目前也只能选择国外的发动机进行配套。
 

表10 我国生产的民用支线飞机发动机配置情况
 

 

制造商/机型 发动机配置情况 发动机供应商
西飞/新舟60 双发,PW127J 型涡桨发动机 PW
商飞/ARJ21-700 双发,CF34-10A 涡扇发动机 GE
 
    我国的民用飞机制造(主要是大型商用飞机)以中国商飞为总承单位,以中航工业集团为重要的协作单位,并向全球发包。我国目前尚无大型民用飞机产品,只有少量支线飞机。据悉,我国自主研发的80 吨级的C919 客机计划在2014 年底至2015 年年中首飞,投入市场将在2016 年左右。

    对于民用发动机,中航工业集团下单独设立了中航商发公司。根据商发公司拟定的商用发动机发展规划中初定的时间表,预计第一批国产商用飞机的发动机在2016 年取得适航证,这主要是与国产大飞机时间匹配。商发公司已经与CFM 公司签订了C919 客机项目推进系统协议,明确CFM 公司将是C919 集成推进系统(发动机、短舱、反推装置)的供应商,LEAP-X1C 发动机将是对应的发动机型号,这款发动机同时也为空客A320neo 飞机提供动力。LEAP研发项目目前正在顺利进行,并将按计划于2016 年投入运营。

图2  我国民用航空制造业的基本框架


    在民用航空制造领域,由于航空产品系统性和复杂性,整机供应商和发动机供应商控制着核心的研发和集成环节,在众多的零部件制造环节则是执行着核心的标准在全球范围内广泛采购。目前空客有1,500 多家供应商,分布在27 个国家,波音的60 %以上的零部件也都转包给其他供应商。全球航空制造业全部市场规模约为2,900 亿美元,其中以波音和空客为代表的干线飞机市场规模约为780 亿美元,每年的对外转包生产总额约有290 亿美元,而这其中,日本每年要承担100 亿美元转包生产额,韩国也有超过6 亿美元的转包合同。GE、RR、PW 等发动机制造寡头生产的民用航空发动机每年有70%以上的零部件依靠外部采购。我国航空发动机制造企业在整个民用航空发动机制造链中处于低端环节。


 

图3  航空发动机转包业务发展的不同阶段


     根据DMS(美国防务市场服务公司)的预测,2005-2008 年仅发动机零部件转移生产的产值就达220-250 亿美元,每年年均约60 亿美元,预计未来10 年,世界航空发动机零部件转移生产年均产值将达100 亿美元。

    中国一直是未来也将继续是飞机和发动机的最大买家。虽然中国为国产商用大飞机C919 设立了专门的商业发动机公司,但短期内我国尚无能力研制出能通过适航认证的民用大涵道比涡扇发动机,仅能参与航空发动机转包业务。

    2008 年我国航空发动机零部件外贸转包生产约占全球市场份额的7%,近年来该比例有所上升,目前有近百种关键零部件被国外发动机公司确定为唯一的供应商。
 

关键词: 投资 专题 航空
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