航空发动机产业报告（19页）

航空发动机是为航空器提供飞行动力的装置，也是航空器的“心脏”，是保证航空器 飞行性能与安全的关键部件。航空发动机的构造与运作原理高度复杂，涉及材料和机械 制造等众多基础科学的交叉融合，典型的涡轮喷气发动机核心部件包括进气道、压气机、 燃烧室、涡轮和尾喷管，零部件多达 3 万多个；运作环境要求高温、高压、高转速而整 体上又要求其重量轻、可靠性高、寿命长等，研发难度极高，因此被誉为“现代工业皇 冠上的明珠”。航空发动机是衡量一个国家科技水平、军事实力以及综合国力的重要标志 之一。 航空发动机分类 人类最早发明的航空发动机是活塞式发动机，从 1903 年发明的第一架飞机到二战 结束，活塞式发动机是当时飞机的主要动力来源。从第二次世界大战结束一直到现在， 由于活塞式发动机的功率和结构已到达设计瓶颈，出于对航空发动机高功率、低重量的 追求，性能更高的航空燃气涡轮发动机逐渐取缔了活塞式发动机，成为航空动力的主导 者。目前主流的航空发动机为涡轮喷气式发动机、涡轮风扇式发动机、涡轮螺旋桨式发 动机、涡轮轴式发动机和螺旋桨风扇发动机，其中使用最广泛的是涡扇发动机；还有两 种无压气机的发动机，冲压喷气式发动机和脉动式发动机，由于用途有限，暂不作讨论。

航空发动机所涉及的学科和技术领域几乎涵盖各个技术领域的尖端技术，是典型的 知识、技术密集的高科技产品，同时附加值极高，可同时带动电子、先进材料、特种加 工、冶金、化工等产业发展，科技溢出效益极强。航空发动机产业同时具备技术门槛高、 高投入、长周期、高回报等特点。 技术门槛高 航空发动机需要在高温、高寒、高速、高压、高转速、高负荷、缺氧、振动等极端 恶劣环境下，到达数千小时的正常工作寿命，这就使得航空发动机的研制对结构力学、 材料学、气体动力学、工程热力学、转子动力学、流体力学、电子学、控制理论等学科 都有极高要求。每一代航空发动机的研发都需要大量经费的投入。据统计，美国在 1950-2000 年间 用在航空涡轮发动机上的研究和开发投入就超过 1000 亿美元。1988-2017 年间，美国对 两个项目 IHPTET（综合高性能涡轮发动机技术）和 VAATE（“通用经济可承受涡轮发 动机）计划投入 87 亿美元。GE 和罗罗等公司每年科研投入就高达 10 亿美元以上。F119 作为典型四代发动机，研发费用就高达 31 亿美元，而在其基础上研发的 F135 发动机， 研发费用更是高达 90 亿美元。 研发周期长 据《航空发动机研制全寿命管理研究及建议》研究，航空发动机的生命周期一般经 历三个阶段，分别是预先研究、工程研制、使用发展，其中，预先研究需要 12 年，工程 研制需要 18 年，预研与研制阶段合计需要 30 年；后续才进入使用发展阶段，并大批量装备。