中國航空發動機現狀

　　隨著通用航空行業競爭的不斷加劇，大型通用航空企業間併購整合與資本運作日趨頻繁，國內優秀的通用航空生產企業越來越重視 對行業市場的研究，特別是對企業發展環境和客戶需求趨勢變化的深入研究。以下是對中國航空發動機現狀的分析：

　　發動機性能指標與構造原理密切相關。 上文提到航空發動機核心性能指標包括推重比(功重比)，取決於燃燒溫度(即渦輪前溫)，涵道比影響發動機在不同飛行速度時的推進效率，進而影響耗油率(經濟性指標)。提升發動機推重比需要提高燃燒溫度。 燃燒溫度越高，則燃氣能量密度越高，推力越大。以我國 WS15(「峨眉」)和 WS10(「太行」)為例， WS10 渦輪前溫 1400℃，推重比 8.1， WS15 渦輪前溫 1570℃,推重比提高至 9.2。

　　渦輪發動機最佳狀態飛行速度與構造有關。 低速飛行時，依賴部件(風扇或者螺旋槳)壓縮空氣產生間接反推力的發動機推進效率較高，而在高速飛行時，主要利用噴氣獲得直接反推力的發動機推進效率較高。渦槳、高涵道比渦扇、低涵道比渦扇、渦噴發動機最佳工作效率時的飛行速度分別為 0.4、 0.7、 1 和 1.5 馬赫左右。

　　耗油率是渦輪發動機重要效率指標，與涵道比成明顯負相關關係。由於動力渦輪將燃氣內能基本完全轉化為風扇機械能，排氣速度較小， 因而能量損失較小，推進效率較高，耗油率較低。平均來看，軍用低涵道比渦扇發動機 WS10 和 AL31 耗油率是民用高涵道比渦扇發動機 Trent 和 GE90 系列的 1.5~1.6 倍。

　　發動機推重比、耗油率和適用速度決定其適用領域。 選擇使用何種發動機主要考慮三方面因素，一是需要的推力有多大，即要看推重比; 二是需要考慮經濟性，因此耗油率是重要指標;三是考慮在給定工作狀態下的工作效率。

　　數位化、精密化、 整體化成為航空發動機高端製造趨勢。 現代航空發動機關鍵零件設計正向整體化、精細化方向發展， 藉助數字控制對難加工材料高效切削成為航空發動機製造關鍵技術之一。 例如單晶空心渦輪葉片，既要控制合金晶體連續，又要在其內部設計複雜內腔用於進氣冷卻， 這需要極高超的精密鑄造工藝。

　　航空發動機是拿錢「燒」出來的。 與其說航空發動機是設計出來的，不如說是試驗、 試飛出來的。 很多零部件需要大量、反覆試驗才能最終確定規格和標準，零部件匹配、整機協調更是需要試驗、 試車， 因此需要耗費大量資金投入。很多試驗是破壞性試驗， 例如渦輪盤破裂試驗，做完就需要報廢， 因此研製需要大量資金支持和時間積累。

　　與發動機高投入相匹配的是高回報。 航空發動機技術的高壁壘和高門檻是經濟回報的有力保證，我們應發掘產業鏈溢出效應，支撐航空發動機持續研發。

　　產業鏈附加值遠高於其他製造業。 高涵道比渦扇發動機的產品附加值遠高於汽車、造船、電器等行業， 按照產品單位重量創造的價值來計算， 如果計船舶為 1、那麼汽車為 9、電視機為 50、電子計算機為 300、噴氣式飛機為 800、航空發動機則高達 1400。

　　航空發動機處於寡頭壟斷環境， 製造商可長期享受技術和產業鏈升級帶來巨大價值回報。 發動機研發周期長達 15-20 年， 而在一台成熟的核心機上派生新機，周期只需要 3-5 年。一款核心機研製成功後，企業會充分挖掘其潛力，研究改進機型，世界上經典的核心機均衍生了幾十種改進型，整個產品生命周期可以達到 30-40 年。與之相比，船舶、汽車製造的產品周期僅有 25 年和 10 年左右。

　　高性能航空發動機研發周期有延長趨勢。 航空發動機研發前期投入巨大，需要國家對產業的長期、穩定的投入。目前參照國際經驗，一項新的發動機關鍵技術從開發到應用大約需要 15 至 20 年的時間，並且隨著發動機性能提升，再想繼續獲得推重比更高、壽命更長的發動機，困難也進一步提高，因此代際越高，研發周期越長，第五代發動機研發周期在 15-20年，而第四代發動機在 10~15 年。

　　中國預先研究起步較晚。 我國航空發動機預研開始於 20 世紀 80 年代，而那時國外已經形成成熟預研體系，但此後進行的系列預研項目使我國高性能航空發動機走上「技術預研-核心機-試驗驗證」的高速公路。

　　我國預研投入比重與美國相差較遠。國外航空發動機研發經費占航空科研總經費的 35%， 其中型號(包括型號研發、技術基礎、預先發展和後續工程發展) 與預研費各占科研費 50%;而我國預研經費占航空發動機研發經費比重相對偏低，我國航空發動機研發經費中預研只占25%左右。我國航空發動機研發經費中預研費約占 25%

　　國內航發研發主要由研究院所承擔。 早在 1989 年，航空航天工業部領導對航空動力在航空工業中的地位及其研製規律高瞻遠矚， 提出「振興航空，動力先行，預研更要先行」的方針， 強調預研投入在航空發動機研發過程中的作用至關重要。 全球發動機製造大國研發基本在民營公司中進行，與此不同， 國內發動機預研項目和整機製造商均為國有企業或機構。

　　國內發動機整機製造廠業績與全球成熟廠商差距較大。 從收入上來說，與全球大廠商相比，我國航空發動機整機業務規模相對較小，2016 年 GE 航空業務收入規模達到 1761 億元，而航發動力收入規模為 222 億元，僅為 GE 航空業務的 13%。

　　在發動機的製造上，既可以通過智能製造技術直接提高生產速度，又能使用智能算法優化生產線設計方案以達到最高的效率。中國航空發動機現狀預研起步雖晚，但成效顯著。

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