燃气涡轮发动机是航空发动机中绝对的主流，主要包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机四种。航空发动机起步于活塞式发动机，发展至今的绝对主流是燃气涡轮发动机。以涡轮喷气发动机为基本构型，针对不同的工作场景，发展演化出总体架构有所差别的涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。涡轮喷气发动机主要由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成，涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机则是在三个部件组成的核心机基础上，各自增加风扇/增压级、低压涡轮、动力涡轮等部件。目前多数航空发动机都采用涡轮风扇发动机作为动力源，涡轮轴发动机主要用于直升机发动机。
　　航空发动机的研制难度主要体现在设计之难、先进材料之难、制造之难和试验之难，通过长期的实践摸索，核心机的派生发展成为当前各国发动机系列化发展的主要技术途径。核心机包括了推进系统中温度最高、压力最大、转速最高的组件，其研制成本和周期在航空发动机研制中占比较大，是航空发动机研制主要难点和关键技术最集中的部分，目前“部件-核心机-验证机-型号”的航空发动机研制途径是世界各国普遍采取的方法。航空发动机的诞生过程是一个设计、制造、试验、修改、再制造、再试验的反复迭代过程，试验在航空发动机研制过程中起着举足轻重的作用。为了有效应对航空运输需求的快速增长、能源消耗和环境压力以及新军事变革的需求，航空发动机技术不断持续发展，新构型和新概念将不断推出。
　　航空发动机产业链主要包括发动机主承包商、子系统供应商、小部件及零组件供应商、原材料供应商四个层次，涵盖研发设计、加工制造和运营维护三大环节。航空发动机主承包商是产业链的链长，核心能力定位于设计、工程和系统集成，负责供应链系统的搭建和维护，居于产业链的核心地位。中国航空发动机集团公司（简称“中国航发”）是我国最主要的发动机主承包商，在2016年成立之初就明确了“小核心、大协作，专业化、开放型”的发展模式，经过数十年的发展我国航空发动机产业已形成涉及政府、军方、中国航发、国有企业、民营企业、高校和科研院所等多方主体融合的军民融合产业体系。
　　现代航空发动机结构极为复杂，一般而言，单个民用航空发动机零部件数量接近两万件。按照零部件结构形式的不同，发动机零部件可分为盘类件、轴类件、鼓筒、环形机匣及环形件、箱式机匣和叶片等。高性能航空发动机要求在极有限的自重与工作空间、极恶劣的工作条件下保证长期可靠的工作性能，大量采用了复杂的整体轻量结构，同时大量应用了高性能钛合金、高温合金以及复合材料等难加工材料，对制造技术要求极高。
　　航空发动机长时间工作于高温、高压和高转速的恶劣环境下，对于材料的性能提出了极高的要求。通过总结航空发动机过去的发展历史，可以发现一代新材料引领一代新型发动机，在未来航空发动机性能的提高中，新材料贡献率将达到50%以上。提高涡轮前温度可直接提升航空发动机的综合性能，航空发动机材料的耐高温性能显得尤其重要。目前航空发动机的主要材料包括高温合金、钛合金、复合材料等，为了满足四代战斗机及未来的隐身飞机对发动机的隐身性要求，隐身材料也得到了广泛应用。
　　航空发动机控制系统是航空发动机的大脑。航空发动机控制系统从液压机械控制、液压机械+电子控制，发展到现代的全权限数字电子控制（FADEC），并向智能/分布式控制方向发展。全权限数字电子控制系统（FADEC）是一种以计算机为核心的控制系统，不仅能够实现从发动机起动、运行、停车的整个运行过程的全部控制功能，保证发动机一直保持在最优条件下运行，而且集成了发动机故障诊断属性，及时发现发动机的“病变”
　　重点公司关注：重点推荐航发控制和航宇科技。航发控制是航空发动机控制系统龙头，公司主要产品为航空发动机控制系统及部件，作为国内主要航空发动机控制系统研制生产企业，在军用航空发动机控制系统方面一直保持领先，与国内各发动机主机单位均有密切合作，全面参与了国内所有在役、在研型号的研制生产任务，是航发控制系统唯一上市标的，具有稀缺性。航宇科技是航空发动机环锻件核心供应商，公司参与了我国现役绝大部分军用航空发动机生产任务，承担所有预研、在研军用航空发动机型号研制任务，还是国产大飞机C919长江系列航空发动机环锻件的核心研制生产单位，公司与多家国际主流航空发动机生产商均签订了长期协议，长期协议涉及多个主流航空发动机型号，有望受益于国内和国际市场的双轮驱动。
　　风险提示：原材料价格波动；新型号列装不及预期；订单交付不及预期；新型号研发不及预期

研究报告全文：你国防军工航空发动机专题报告领先大市-A维持走过70年积累开拓之路迈向加速高质量发展新阶段2023年4月12日行业研究行业专题报告国防军工板块近一年市场表现投资要点燃气涡轮发动机是航空发动机中绝对的主流主要包括涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机四种航空发动机起步于活塞式发动机发展至今的绝对主流是燃气涡轮发动机以涡轮喷气发动机为基本构型针对不同的工作场景发展演化出总体架构有所差别的涡轮风扇发动机涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机涡轮喷气发动机主要由压气机燃烧室和涡轮三大部件组成涡轮风扇发动机涡轮螺旋桨发动资料来源最闻机和涡轮轴发动机则是在三个部件组成的核心机基础上各自增加风扇增压级低压涡轮动力涡轮等部件目前多数航空发动机都采用涡轮风扇发动首选股票评级机作为动力源涡轮轴发动机主要用于直升机发动机000738SZ航发控制买入-A航空发动机的研制难度主要体现在设计之难先进材料之难制造之难688239SH航宇科技增持-A和试验之难通过长期的实践摸索核心机的派生发展成为当前各国发动机系列化发展的主要技术途径核心机包括了推进系统中温度最高压力最大相关报告转速最高的组件其研制成本和周期在航空发动机研制中占比较大是航空山证国防军工国际地缘剧变伊始发动机研制主要难点和关键技术最集中的部分目前部件-核心机-验证机-各国武备加速采购-国防军工2023年度型号的航空发动机研制途径是世界各国普遍采取的方法航空发动机的诞策略20221230生过程是一个设计制造试验修改再制造再试验的反复迭代过程山证国防军工锻造新域新质作战力试验在航空发动机研制过程中起着举足轻重的作用为了有效应对航空运输量内需外贸前景光明军用无人机专题-需求的快速增长能源消耗和环境压力以及新军事变革的需求航空发动机报告2022127技术不断持续发展新构型和新概念将不断推出航空发动机产业链主要包括发动机主承包商子系统供应商小部件及分析师零组件供应商原材料供应商四个层次涵盖研发设计加工制造和运营维骆志伟护三大环节航空发动机主承包商是产业链的链长核心能力定位于设计执业登记编码S0760522050002工程和系统集成负责供应链系统的搭建和维护居于产业链的核心地位邮箱luozhiweisxzqcom中国航空发动机集团公司简称中国航发是我国最主要的发动机主承李通包商在2016年成立之初就明确了小核心大协作专业化开放型执业登记编码S0760521110001的发展模式经过数十年的发展我国航空发动机产业已形成涉及政府军方电话010-83496308中国航发国有企业民营企业高校和科研院所等多方主体融合的军民融合产业体系邮箱litongsxzqcom现代航空发动机结构极为复杂一般而言单个民用航空发动机零部件数量接近两万件按照零部件结构形式的不同发动机零部件可分为盘类件轴类件鼓筒环形机匣及环形件箱式机匣和叶片等高性能航空发动机要求在极有限的自重与工作空间极恶劣的工作条件下保证长期可靠的工作请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明1行业研究行业专题报告性能大量采用了复杂的整体轻量结构同时大量应用了高性能钛合金高温合金以及复合材料等难加工材料对制造技术要求极高航空发动机长时间工作于高温高压和高转速的恶劣环境下对于材料的性能提出了极高的要求通过总结航空发动机过去的发展历史可以发现一代新材料引领一代新型发动机在未来航空发动机性能的提高中新材料贡献率将达到50以上提高涡轮前温度可直接提升航空发动机的综合性能航空发动机材料的耐高温性能显得尤其重要目前航空发动机的主要材料包括高温合金钛合金复合材料等为了满足四代战斗机及未来的隐身飞机对发动机的隐身性要求隐身材料也得到了广泛应用航空发动机控制系统是航空发动机的大脑航空发动机控制系统从液压机械控制液压机械电子控制发展到现代的全权限数字电子控制FADEC并向智能分布式控制方向发展全权限数字电子控制系统FADEC是一种以计算机为核心的控制系统不仅能够实现从发动机起动运行停车的整个运行过程的全部控制功能保证发动机一直保持在最优条件下运行而且集成了发动机故障诊断属性及时发现发动机的病变重点公司关注重点推荐航发控制和航宇科技航发控制是航空发动机控制系统龙头公司主要产品为航空发动机控制系统及部件作为国内主要航空发动机控制系统研制生产企业在军用航空发动机控制系统方面一直保持领先与国内各发动机主机单位均有密切合作全面参与了国内所有在役在研型号的研制生产任务是航发控制系统唯一上市标的具有稀缺性航宇科技是航空发动机环锻件核心供应商公司参与了我国现役绝大部分军用航空发动机生产任务承担所有预研在研军用航空发动机型号研制任务还是国产大飞机C919长江系列航空发动机环锻件的核心研制生产单位公司与多家国际主流航空发动机生产商均签订了长期协议长期协议涉及多个主流航空发动机型号有望受益于国内和国际市场的双轮驱动风险提示原材料价格波动新型号列装不及预期订单交付不及预期新型号研发不及预期请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明2行业研究行业专题报告目录1航空发动机的分类及发展1011涡轮喷气发动机1312涡轮风扇发动机1613涡轮螺旋桨发动机2314涡轮轴发动机2615无人机用航空发动机282核心技术与发展趋势3321航空发动机研制途径-核心机的不断继承和发展3322航空发动机发展趋势35221变循环发动机35222多全电发动机36223齿轮传动37224桨扇发动机37225间冷回热发动机IRA38226高超音速组合发动机39227超音速强预冷发动机403产业链分布4131零部件42311盘类件48312轴类件50313鼓筒50314环形机匣和环形件51315箱体机匣53316叶片5432材料57321高温合金59请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明3行业研究行业专题报告322钛合金61323复合材料64324隐身材料6733控制系统684投资建议7241航发控制7242航宇科技725风险提示74图表目录图1航空发动机分类10图2典型航空活塞式发动机的剖面图10图3四种燃气涡轮发动机简单工作原理图11图4涡轮喷气发动机组成11图5四种燃气涡轮机的结构图11图6通用电气J-79涡轮喷气发动机结构图13图7离心式压气机14图8轴流离心组合式压气机T5314图9双转子与单转子发动机结构对比14图10大涵道比涡轮风扇发动机GE90结构16图11小涵道比加力涡轮风扇发动机TF30-P-10017图12LEAP系列发动机具备优异性能17图13三转子涡轮风扇发动机RB211Trent18图14齿轮传动涡轮风扇发动机PW1100G18请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明4行业研究行业专题报告图15罗罗Dart定轴式涡轮螺旋桨发动机23图16定轴式和自由涡轮式涡轮螺旋桨发动机24图17装备大功率涡轮螺旋桨发动机TP400的AirBusA400M24图18采用并列旁置前输出型式的涡轮轴发动机Arriel26图19动力涡轮输出功率的三种型式27图20活塞涡轴涡桨涡扇涡喷发动机实物图29图21美国F119发动机的核心机红色线框内部分33图22F101核心机的衍生系列化发展34图23发动机吞水试验34图24高空台实验舱34图25自适应变循环发动机结构35图26自适应变循环发动机四种工作模式35图27F120双外涵变循环发动机不同工作模式的结构示意图36图28多电发动机结构示意图36图29采用了动力齿轮箱的UltraFan发动机37图30采用桨扇发动机的运输机安-70及其桨扇发动机D-2738图31间冷回热发动机原理图38图32串联式涡轮冲压组合发动机39图33并联式涡轮冲压组合发动机39图34StrutjetRBCC发动机40图35RBCC发动机不同工作模态40图36弯刀Scimitar发动机结构图40图37佩刀Sabre发动机结构图40请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明5行业研究行业专题报告图38我国航空发动机科研生产体系创新主体构成41图39EJ200零部件示意图42图40航空发动机叶片的工艺流程43图41锻造工艺分类44图42精密锻造和精密铸造发动机零部件44图43可增材制造的发动机零部件45图44整体叶盘电解加工方法示意图45图45摩擦焊在航空发动机制造领域的应用46图46喷丸强化47图47应用于涡轮叶片的热障涂层47图48典型的航空发动机盘类件49图49压气机中的整体叶盘49图50CMF-56主要轴类零件50图51V2500发动机增压级和高压压气机中的鼓筒51图52航空发动机的主要环形机匣及环形件52图53不同类型的环形机匣52图54风扇机匣和外涵机匣开始采用复合材料53图55典型焊接机匣壳体及环形件毛坯53图56CFM56附件传动机匣54图57航空发动机叶片54图58风扇叶片的发展55图59宽弦空心叶片三角桁架结构55图60压气机静子叶片55请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明6行业研究行业专题报告图61涡轮工作叶片56图62涡轮叶片采用复杂的内腔结构设计实现内部冷却56图63等轴晶铸造高温合金定向凝固柱晶高温合金单晶高温合金叶片从左至右57图64典型型号航空发动机推重比演进57图65涡轮前温度和冷却技术的演进57图66不同材料的典型比强度-温度适用范围58图67典型航空发动机用材的分布示意58图68Trent800不同部分的工作温度和压强曲线58图69航空发动机热端部件及其零件59图70高温合金在叶片和盘片上应用的发展趋势和对比60图712017-2021年中国高温合金需求与产量61图72航空发动机低温部件及其零件62图73我国高温钛合金的发展63图74TiAl合金在普惠齿轮传动涡扇发动机高压压气机和低压涡轮的潜在应用示意图63图75Genx发动机用TiAl合金铸造低压涡轮叶片63图762021年中国钛加工材在不同领域的应用比例64图77中国钛加工材历年进出口量2003-202164图78航空发动机材料发展趋势65图79树脂基复合材料在发动机冷端部件上的应用66图80高温合金和陶瓷基复合材料耐温能力变化66图81GE9X发动机应用的陶瓷基复合材料部件66图82铝基复合材料用于B777发动机导向流叶片66图83F135锯齿修形喷管67请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明7行业研究行业专题报告图84S弯二维喷管在战斗机发动机上的应用67图85隐身材料在航空发动机上的应用68图86航空发动机全权限控制系统原理图69图87发动机控制复杂性变化趋势69图88航空发动机控制技术发展历程与趋势69图89某涡扇发送机控制系统总体结构框图70图90燃油系统总体方案图71图91未来航空发动机控制技术的重点发展领域71表1不同类型燃气涡轮发动机特点12表2涡轮喷气发动机主要型号15表3涡轮风扇发动机主要型号19表4涡轮螺旋桨发动机主要型号25表5涡轮轴发动机主要型号27表6无人机各种动力装置类型特点28表7不同类型的发动机所适用的无人机30表8配置不同类型动力装置的无人机列表30表9航空燃气涡轮发动机不断涌现的新技术42表10国内主要航空发动机零部件制造公司情况47表11国内主要高温合金上市公司情况61表12国内主要钛合金上市公司情况64表13不同材料的比强度和比模量65表14国内主要航空发动机复合材料上市公司情况66请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明8行业研究行业专题报告表15国内主要隐身材料上市公司情况68表16国内主要航空发动机控制系统上市公司情况71表17重点推荐公司盈利预测及估值73请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明9行业研究行业专题报告1航空发动机的分类及发展航空发动机起步于活塞式发动机发展至今的绝对主流是燃气涡轮发动机活塞式发动机具有油耗低成本低工作可靠等特点在喷气式发动机发明之前的近半个世纪是唯一可用的航空飞行器动力随着飞机飞行速度的不断提升要求发动机功率大大增加从而导致活塞发动机重量和体积的迅速增加同时在接近声速时螺旋桨的效率会急剧下降所以活塞式发动机-螺旋桨组合制约了飞机速度的提升喷气式发动机能以较轻的重量产生很大的推力自20世纪40年代出现后首先用于战斗机上随后用于轰炸机运输机和民航客机上活塞式发动机逐渐退出了航空业的主战场由于活塞发动机具有油耗低结构简单价格便宜等优点在功率小于200kw的小型发动机上仍有一定优势广泛用于初级教练机超轻型飞机小型直升机中低速中低空无人机以及农林用小型飞机上图1航空发动机分类图2典型航空活塞式发动机的剖面图资料来源航空发动机-飞机的心脏山西证券研资料来源AeroToolbox山西证券研究所究所燃气涡轮发动机做为航空发动机中绝对的主流主要包括涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机四种它们的工作场景和总体架构有所差别但工作原理相似并且均由涡轮喷气发动机这一基本构型发展而来请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明10行业研究行业专题报告图3四种燃气涡轮发动机简单工作原理图资料来源explainthatstuff山西证券研究所涡轮喷气发动机主要由压气机燃烧室和涡轮三大部件组成其中高压压气机燃烧室和高压涡轮这三大部件组合起来再配以转子支撑结构润滑系统进排气装置等就组成了核心机涡轮风扇发动机是在核心机基础上由低压涡轮机及其带动的风扇共同组成的涡轮螺旋桨发动机是在燃气发生器或核心机后加装动力涡轮动力涡轮的前轴穿过核心机转子通过压气机前的减速器驱动螺旋桨产生向前的推力涡轮轴发动机也是在燃气发生器或核心机后加装动力涡轮动力涡轮的前轴穿过核心机转子通过压气机前的减速器减速后由输出轴输出功率带动旋翼产生升力及推力图4涡轮喷气发动机组成图5四种燃气涡轮机的结构图资料来源航空发动机-飞机的心脏山西证券研资料来源DesignandManufacturingofaMiniature究所TurbojetEngine山西证券研究所请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明11行业研究行业专题报告表1不同类型燃气涡轮发动机特点动力装置类型优点缺点主要应用相比活塞式发动机功率大功重比大中低速飞行的中小型运输机涡轮螺旋桨结构紧凑运转稳定性好振动与噪音小受到螺旋桨效率影响速度不能或对低速性能有严格要求的发动机适用的高度和速度范围大相比涡轮风扇太高飞行高度低巡逻反潜或灭火等类型飞机发动机在低速下效率更高油耗低相比活塞式发动机功率大功重比大重量轻较小的最大截面改善了直升机的直升机旋翼的转速较低需要很涡轮轴发动机直升机气动力性能运转稳定性好振动与噪音重很大的减速齿轮传动系统小相比于涡轮喷气发动机推力大推进效相比涡轮喷气发动机迎风面积涡轮风扇航空发动机主体广泛用于战率高噪声小燃油消耗率低飞行航程大阻力大尤其是在高速飞行发动机斗机大型运输机和客机远易于实现系列化时大多数已被涡轮风扇发动机涡轮喷气相比涡轮风扇发动机结构紧凑推重比低速飞行时油耗较高飞行航程取代小型涡轮喷气发动机仍发动机大响应快高速特性好短应用于中高空高速无人机靶机靶弹巡航导弹等领域资料来源航空发动机山西证券研究所请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明12行业研究行业专题报告11涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机由进气道压气机燃烧室涡轮加力燃烧室尾喷管附件传动装置与附属系统等组成自由流空气首先由进气道引入发动机之后压气机将进入发动机的空气减速增压为燃烧室提供高压空气以提高发动机热力循环的效率在燃烧室里燃料燃烧使气体温度大大增高从燃烧室里流出的具有很高能量的高温高压燃气驱动涡轮高速旋转并产生大的功率由涡轮轴输出机械功最后从涡轮流出的仍有一定能量的燃气在尾喷管中膨胀加速以较大的速度排出发动机从而产生推力对于有加力燃烧室的涡轮喷气发动机涡轮后的气流会在加力燃烧室中再喷入燃油进行补充燃烧以增加燃气流出尾喷管前的能量加大喷气速度从而增加推力图6通用电气J-79涡轮喷气发动机结构图资料来源MTU山西证券研究所按照压气机的类型不同涡轮喷气发动机可以分为离心式涡轮喷气发动机和轴流式涡轮喷气发动机早期涡轮喷气发动机大多为离心式离心式压气机结构简单制造方便坚固耐用工作稳定性高但是离心式发动机单位迎风面积大效率增压比和流通能力不如轴流式压气机推力收到限制所以从20世纪50年代后推力稍大的大中型发动机均采用了轴流式压气机只有小型涡轮螺旋桨和涡轮轴发动机仍采用离心式或者轴流离心组合式压气机请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明13行业研究行业专题报告图7离心式压气机图8轴流离心组合式压气机T53资料来源维基百科山西证券研究所资料来源维基百科山西证券研究所轴流式涡轮喷气发动机按发动机转子结构不同又可分为单转子和双转子涡轮喷气发动机单转子涡轮喷气发动机的压气机和涡轮共用一根轴结构简单造价低廉是早期涡轮喷气发动机多采用的结构但是单转子稳定工作的范围窄随着增压比的提高单转子涡轮喷气发动机已经被双转子发动机所取代双转子发动机将压气机和涡轮分为高压和低压两级高压压气机和高压涡轮连接形成高压转子低压压气机和低压涡轮连接形成低压转子低压转子的传动轴从高压转子中穿过两个转子可以以各自最佳的工作转速转动从而具有总增压比高效率高稳定工作范围宽启动功率小加速性好等特点图9双转子与单转子发动机结构对比资料来源pilotfriend网站山西证券研究所涡轮喷气发动机从20世纪40年代中后期开始服役至今已发展到第三代第一代涡轮喷气发动机用于装备亚音速战斗机推重比很小只有2-3均为单转子发动机一部分是离心式发动机一部分是轴流式发动机第二代涡轮喷气发动机主要用于装备第一代超音速战斗机于20世纪50年代中期开始服役推请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明14行业研究行业专题报告重比为4-5多是单转子加力式涡轮喷气发动机结构相对简单性能还较低研制周期较短从方案设计到定型一般不到5年第三代涡轮喷气发动机主要用于装备第二代超音速战斗机于20世纪50年代末60年代初开始主要由苏联发展研制此时美英等西方国家已开始发展使用第一代涡轮风扇发动机这一代涡轮喷气发动机是双转子加力式涡轮喷气发动机性能较高推重比为55-65涡轮喷气发动机发展到第三代已达到巅峰之后世界各国基本转向发展涡轮风扇发动机表2涡轮喷气发动机主要型号推力加力推力质量制造装备国家型号分类推重比装备机型kNkNkg时间英国惠特尔W1单转子离心式534254E-28391937德国BMW-003单转子轴流式783623Me-2621940德国JUMO-004单转子轴流式88719Me-262HO-229Ar-2341940美国I-A单转子离心式556XP-591942英国尼恩RB41单转子离心式2224726315F-9FG-AJPH1944美国I-40J33单转子离心式248153F-80T-331944苏联TR-1单转子轴流式12788515苏-11伊尔-221946美国J47单转子轴流式34145024F-86B-36B-471947米格-15图-14伊尔-28苏联VK-1单转子离心式2658704271947米格-17美国J42单转子离心式222F-9F1948法国阿塔101单转子轴流式1685019神秘超神秘1948苏联AM-3单转子轴流式8575310028图-16图-104米亚-41950美国J57双转子轴流式3876675227929F-100F-101B-521952波音707-120波音720美国JT3C双转子轴流式53415873431953麦道DC8-10苏联R-11双转子轴流式38225635106554雅克-28米格-21苏-151956F-105F-106U-2F-107波音707-220波音美国J75JT4双转子轴流式71511792706445707-320道格拉斯1956DC8-20道格拉斯DC8-30美国J79单转子轴流式444870281644442F-104B-58F-4A-5幼狮1956法国阿塔89单转子轴流式7061582455军旗幻影1956苏联RD-9B单转子轴流式318770846米格-19雅克-251957美国J85单转子轴流式1577222831073T-38T-2CF-51958利尔喷气美国CJ610单转子轴流式1381917362324252829西风19661123HFB320汉莎喷气米格21SMSTMF苏苏联R13-300双转子轴流式4126471132581966-15TTMUM苏-25请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明15行业研究行业专题报告推力加力推力质量制造装备国家型号分类推重比装备机型kNkNkg时间苏联R29-300双转子轴流式814122581880665米格-23米格-27苏-241972奥林帕斯英法双转子轴流式1692338654协和号1973593苏联R27V-300双转子轴流式67661350511雅克-36M雅克-381974资料来源航空发动机图鉴山西证券研究所12涡轮风扇发动机由高压压气机燃烧室和高压涡轮构成的核心机和由低压涡轮及其所带动的风扇共同组成的发动机就是涡轮风扇发动机自由空气流在风扇中增压后分成两股向后流一股流入核心机并最终由尾喷管流出称为内涵气流一股由核心机机匣和外涵机匣间的环形流道中流出称为外涵气流内外涵两股气流产生的推力之和就是涡轮风扇发动机的推力外涵与内涵空气流量之比称为涵道比这是影响涡轮风扇发动机性能好坏的一个重要循环参数图10大涵道比涡轮风扇发动机GE90结构资料来源SAMCHUI山西证券研究所涡轮风扇发动机中由高压涡轮流出的燃气需要先在低压涡轮中膨胀做功会消耗掉很多能量流出低压涡轮后燃气温度和压强会大大降低因此内涵道中的气流所产生的推力要比涡轮喷气发动机低些但是尾喷管的排气能量损失会小很多同时低压涡轮带动风扇转动压缩外涵道空气喷出也产生一定推力内外涵气流的总推力是比涡轮喷气发动机大的而且能量损失又降低了经济性优于涡轮喷气发动机高涵道比涡轮风扇发动机涵道比为4-9排气速度低推进效率高经济性好适用于大型远程客机和运输请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明16行业研究行业专题报告机但是高涵道比涡轮风扇发动机迎风面积大不适合做超音速飞行一般战斗机用的加力涡轮风扇发动机的涵道比大多小于1图11小涵道比加力涡轮风扇发动机TF30-P-100资料来源维基百科山西证券研究所20世纪60-70年代普惠公司曾凭借JT系列小涵道比涡轮风扇发动机统治了全球民用发动机市场但由于对技术进步估计不足以及70年代全球燃油危机带来的冲击CFMI公司GE航空和赛峰公司合资公司凭借一款更大涵道比从而更省油的全新涡轮风扇发动机-CFM-56挑战了普惠公司的霸主地位并最终在窄体干线客机市场独占鳌头进入21世纪后CFMI公司又研发出LEAP系列涡轮风扇发动机相比CFM-56在燃油消耗和碳排放上均明显减少而且噪音更低是目前主流窄体客机A320neo737MAX以及C919共同的动力选择图12LEAP系列发动机具备优异性能资料来源CFMI山西证券研究所请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明17行业研究行业专题报告两种另辟蹊径的技术升级之路三转子涡轮风扇发动机和齿轮传动涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机中低压涡轮带动风扇和低压压气机一起转动但是风扇和低压压气机的最佳转速差别较大低压压气机的转速被风扇限制不能充分发挥作用为了解决这个问题就出现了罗罗公司的三转子涡轮风扇发动机和普惠公司的齿轮传动涡轮风扇发动机三转子涡轮风扇发动机将高压压气机分为中压高压两个转子分别由中压高压两个涡轮转子带动通过增加一个轴形成高压中压和低压三个涡轮带动的三套系统齿轮传动涡轮风扇发动机通过在风扇和低压压气机之间增加一个齿轮高速减速器使风扇和低压压气机可以工作在各自最佳的转速下解决了二者转速匹配的问题图13三转子涡轮风扇发动机RB211Trent资料来源Pinterest山西证券研究所图14齿轮传动涡轮风扇发动机PW1100G资料来源TheFlyingEngineer山西证券研究所请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明18行业研究行业专题报告涡轮风扇发动机在军用和民用领域的发展目标有所差异军用领域侧重于高推重比民用领域侧重于环境友好军用领域第一代涡轮风扇发动机是20世纪60年代末70年代初发展起来的代表型号有美国的TF30英国的斯贝MK202瑞典的RM8等这一代发动机性能水平较低推重比只有5-6研制周期一般为5-7年第二代涡轮风扇发动机发展于20世纪70年代中后期及80年代用于装备第三代战斗机代表型号有美国的F100F110和F404英德意联合研制的RB199法国的M53-P2俄罗斯的RD-33和AL-31F等这一代发动机性能水平较高推重比达到75-80M53-P2为66不加力耗油率降至06-08kgdaNh可靠性维修性和耐久性高作战适用性强从验证机到原型机研制结束通常要用10年左右时间第三代涡轮风扇发动机是20世纪90年代发展起来的用于装备第四代战斗机代表型号有美国的F119法国的M88-2英德意西联合研制的EJ200等这一代发动机推重比超过10能够为飞机提供超音速巡航能力是目前最为先进的航空发动机由于综合了各种先进技术突破多项技术难点这一代发动机从验证机到原型机研制结束要用15年以上研制费用高达十几亿美元民用领域大涵道比涡扇发动机发展至今主要经历了4个阶段即第一阶段总压比为2230涵道比为4250第二阶段总压比为2834涵道比为56第三阶段总压比为3040涵道比为68及世纪交替的第四阶段总压比4050涵道比811表3涡轮风扇发动机主要型号推力加力推力质量制造装国家型号分类推重比涵道比装备机型kNkNkg备时间胜利者轰炸机维克斯英国康威RB80双转子7786216103VC-10波音707-420道格1960拉斯DC8-40波音707波音720麦道美国JT3D双转子755617694361960DC8C-135C-141E-3A苏联D-20P双转子5296146836810图-1241960美国CF700双转子186733019猎鹰20佩刀751960美国TF33双转子75561769436C-141C-135BE-3AB-52H1961斯贝英国双转子507112646071湾流BAE1111962RB163斯贝掠夺者NA39F-4KM英国双转子445912518575011963RB168AMX猎迷反潜巡逻机麦道MD-80道格拉斯美国JT8D双转子856205641DC9波音727-100波音1963737-100200美国TF30双转子80111172183163F-111F-14A-71965苏联NK-8双转子1029210049伊尔-62图-1541966图-134图-154米格-31伊苏联D-30双转子1176726404551966尔-76伊尔-62A-40请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明19行业研究行业专题报告推力加力推力质量制造装国家型号分类推重比涵道比装备机型kNkNkg备时间美国TF39双转子182831875880C-51968道格拉斯DC10空客A300美国CF6双转子2153373458844空客A310波音747波音1968767E-4鹞海鹞战斗机英国飞马双转子9542179668141968AV-8B波音747波音767空客美国JT9D双转子20284014515515A300空客A310道格拉斯1969DC10美洲虎攻击机T-2F-1英法阿杜尔双转子20543082470751972鹰T-45美国TF34双转子41286706462S-3A反潜机A-10A1972苏联NK-144双转子1716235404906图-1441973美国F100双转子791812945170377504F-15F-16X-47B1974美国F101双转子7561369202369201B-1B1976法国M53单转子53983361470578幻影2000幻影40001976苏联D-36三转子6373110658756雅克-42安-72安-7419772139洛克希德L-1011波音747英国RB211-524三转子起飞445251441977波音767推力英德RB199三转子404871179657511狂风1978意FA-18ABCDF-117美国F404双转子53371299573T-7AX-45BCTA-501979LCA波音737NG空客A320neo空客美法CFM56双转子10682187498591979A340KC-135RC-135ERE-6AP-8AE-737苏联AL-31F双转子76212258153081075苏-271980苏联RD-33双转子49428141055787米格-29米格-29K枭龙1981波音747波音767空客美国CF6-80双转子25744300614971981A330C-2苏联NK-321三转子1372245365068514图-1601981美国PW2000双转子1701331152577波音757C-171982苏联D-18T三转子229841005756安-124安-2251982F-16CDF-14BD美国F110118双转子780612461778720761985F-15EEXB-2AU-2S英国Tay双转子551133846318湾流福克1001986美国CF34双转子40997175862ERJ190CRJ700900道1986请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明20