航空发动机叶片行业报告（37页）

行业报告下载 2019年10月15日 07:33 管理员

叶片是涡扇发动机的核心部件，占据发动机制造 30%以上的工作量。涡扇发动机大量应用钛合金、高温合金等高强度金属材料，极大地提高了发动机的综合性能；其中，涡扇发动机的各类叶片（包括风扇叶片、压气机叶片、涡轮叶片）所处恶劣，由高强度金属材料加工而成，且结构日趋复杂，制造难度较大，是涡扇发动机制造的瓶颈。各类叶片的制造占据整个发动机制造 30%以上的工作量。风扇/压气机叶片属于冷端部件，多使用钛合金材料，复合材料用量在不断加大。从涡扇发动机的结构上来看，风扇叶片、压气机叶片虽然功能不同，但均位于燃烧室的前端，工作环境温度较低，属于冷端部件。风扇叶片、压气机低压级叶片已逐步从钛合金空心叶片向复合材料叶片转变，其中民用大涵道比涡扇发动机已大量使用树脂基复合材料叶片；压气机高压级叶片直径远小于风扇叶片和压气机低压级叶片，更靠近燃烧室，主要使用钛合金或高温合金实心叶片，利用精密锻造和精密加工的方式制造。

涡轮叶片属于热端部件，使用高温合金等材料，通过精密铸造加工而成，难度非常大。对于涡扇发动机，涡轮进口温度每提高 100 摄氏度，发动机的推重比能提高 10%，涡轮叶片位于燃烧室之后，完成由燃气化学能到转子机械能的转化，属于热端部件，直接关系涡扇发动机的性能。涡轮叶片的高温耐性要求很高，在高温的条件下，也要有足够的韧性和抗疲劳的性能，故涡轮叶片制造材料为高温合金，并普遍采用精密铸造方式进行加工。涡轮叶片是涡扇发动机中制造难度和制造成本最高的叶片。相较于风扇叶片和压气机叶片，涡轮叶片的特点主要表现在原材料要求高、制造工艺难度大、成本高。 • 原材料：相较于风扇叶片和压气机叶片所用的钛合金材料或者复合材料，涡轮叶片所用的高温合金材料冶炼难度更高，所需的部分金属资源（例如铼矿）储存量更少，且大量资源被欧美国家所掌控。 • 制造工艺：高温合金使用精密铸造进行加工，在关键设备定向炉中进行定向凝固是加工的关键，使用定向凝固的方式可大幅度地提高定向叶片的性能。历经多年发展，叶片制造工艺从等轴晶到定向柱晶和定向单晶，不仅在晶粒结构控制上取得了很大进展，铸造性能也有了较大提高，已经能够生产薄壁和具有复杂冷却结构的涡轮叶片。在经过精密铸造后，还需对叶片进行数控加工和表面处理。 • 成本：涡轮叶片前期投入较大，中国航发在贵安新区的高温合金涡轮叶片生产基地项目计划总投资26.2亿元，年产量70万片；在制造环节，提高良品率的难度较大，生产叶片的成本较高。

叶片占发动机价值的35%，涡轮叶片在发动机叶片中的价值占比超过60%。以在单通道客机上用量较大的CFM56系列发动机为例，叶片包含“风扇叶片—三级低压压气机叶片—九级高压压气机叶片—高压涡轮叶片—四级低压涡轮叶片”，在发动机中的价值占比在35%左右。风扇叶片由于叶片半径较大，单价虽高，但用量少；高压压气机叶片采用精锻制造，成本相对较低，在百元至千元级，低压压气机叶片半径较大，且为空心叶片，成本在万元级；涡轮叶片单价高（高压涡轮叶片价格在 10万元/片以上），用量大，在叶片组中的价值占比在60%以上。

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