【长知识】航空发动机产业链深度分析

导读：在打造行业巨头的同时，航空发动机行业逐步形成了主承包商-供应商发展模式，任何一家主流发动机公司都只是前台，他们的身后则有一列长长的供应商名单。出于政治和商业的考虑，任何一家主要发动机公司都将大量的生产工作甚至一些零部件/子系统的研发工作转包出去，以此提升合作关系并分担技术及商业风险。

一、航空发动机是航空工业“皇冠上的明珠”

1.1.核心力量：战机之心、强国之魂

空中力量适应“非接触”作战和信息化战争趋势，是现代战场核心。

战斗机更新换代依赖航空发动机性能升级。

1.2.分门别类：种类众多，应用领域不尽相同

按是否需要空气参与，航空发动机分为吸气式和火箭喷气式。

按构造原理，航空发动机分为活塞式、涡轮喷气式和冲压式。

• 发动机性能指标与构造原理密切相关。提升发动机推重比需要提高燃烧温度。

• 涡轮发动机最佳状态飞行速度与构造（尤其是涵道比）有关。

• 耗油率是涡轮发动机重要效率指标，与涵道比成明显负相关关系。

发动机推重比、耗油率和适用速度决定其适用领域。

• 活塞式发动机推重比小、在低速飞行时经济性好，适用于通航领域。

• 涡轮式发动机推力（功率）高，应用范围最广。

1.3.发展历程：从活塞到涡轮，两条主线、四次变革

活塞式发动机在1900s至1940s统治航空动力领域，1950s后逐渐被涡轮喷气式发动机取代。涡轮式发动机发展历经两条主线。一是涡喷发动机的涡扇化，二是飞机螺旋桨和直升机旋翼的喷气化，即涡桨发动机和涡轴发动机的发展。

主线①：涡喷发动机涡扇化克服高耗油率缺陷同时保持高推重比

主线②：螺旋桨和旋翼涡轮化，提高功重比

二战以来，航空发动机经历四次变革。

1.4.“三高一长”：高壁垒、高投入、高回报、长周期

航空发动机壁垒极高，全球仅5国可独立研制。研发难度体现在性能要求高、材料制备难和加工技术复杂。

数字化、精密化、整体化成为航空发动机高端制造趋势。

航空发动机是拿钱“烧”出来的。

与发动机高投入相匹配的是高回报。

高性能航空发动机研发周期有延长趋势。

1.5.现状及趋势：涡扇是研发投入核心，变循环代表未来趋势

全球范围涡扇、涡轴发酵新型号研制仍在开展。目前世界各国仍在发展的航空发动机主要包括涡扇、涡轴发动机，传统的活塞和涡喷发动机已经退出主流研发市场，涡桨发动机除了一些运输机和教练机继续使用以外基本没有其他用途，因此同样少有新型号出现。

①高性能涡扇是当前研发投入核心

②涡轴发动机突出高功率和高空性能

二、以史为鉴：国外航空发动机强国之路

2.1.前提：航空动力，预研先行

对于航空发动机研发而言，预研有以下三点必要性：

• 航空发动机研发周期与配套飞机研发周期不匹配。

• 航空发动机研发投入高、周期长，通过预研可降低研发风险。

• 突破材料、工艺障碍需要预先研究。

美国对航空发动机预先研究投入数百亿美元资金支持。而中国预先研究起步较晚。

此外，我国预研投入比重与美国相差较远。

2.2.路径升级：从仿制改良到自主研发

二战后美国积极引进英德先进技术和产品。美国目前是全球航空发动机领头羊，但在二战爆发之前，航空喷气推进研究最积极的国家是德国和英国，德国轴流式喷气发动机在二战中已达到实战水平，而美国制造的CP-59喷气式飞机甚至无法与螺旋桨飞机相比。二战后美国先从英国引进惠特尔离心式喷气发动机相关技术，后又获得轴流式Goblin发动机，并获得德国技术资料。

2.3.持续动力：政府“调控”下的市场竞争

国际经验表明，合理有序竞争是航空发动机研发持续动力。

市场竞争激励企业不断创新，推动技术路径的多种可能。美国鼓励公司之间自由竞争，不提倡成果共享，促进了多种技术途径的发展。

2.4.加速器：飞发分离，轻装上阵

航空发动机“自立门户”，推进航空发动机超前研制。美欧航空发动机强国发动机与飞机研制基本是分开的，发动机核心机的研发要提前很多。

2.5.另辟蹊径：坚持自主，寻求合作

军用领域坚持使用自研产品。二战结束至今法国主要发展三个系列战斗机发动机，即“阿塔”、M53、M88，虽不及美国同类发动机，但却为法国开辟一方天地，法国政府坚持在军机上使用国产发动机，例如法国、英国、德国曾准备联合研制欧洲战斗机，法国因坚持使用自研M88发动机甘愿退出合作。

三、全球制造大协作，核心领域壁垒高

航空发动机生命周期需要经历设计研发、定型生产和维护保障阶段。航空发动机产业链包括上游的高端材料制备和零部件生产、中游的单元体和主装配件制造，以及下游的整机设计、制造和维修保障等业务。

3.1.整机设计制造为本，高端材料制备为纲

航空发动机产业链较长，整机组装领域集聚度高。

3.2.航发整机制造和高温材料领域国内外差距较大

3.2.1.整机制造：涡喷成熟，涡扇仍有差距

我国涡喷发动机研发制造体系成熟。

高性能涡扇发动机寿命和可靠性与国外仍有差距，但逐步开始取得突破。但我国尚无法完整制造民用涡扇发动机。

我国在高性能涡扇发动机领域获得一定突破，航空动力国产化进程有望加速。

国外航空发动机整机制造商体系完整，业务规模远高于国内企业。而国内航发研发主要由研究院所承担，其发动机整机制造厂业绩与全球成熟厂商差距较大。

3.1.2寿命短扼制国产发动机脉，高温材料亟待突破 

高温合金起步晚、发展快，国内仍供不应求。

国外垄断市场并封锁技术，国内尚未形成规模化产能。

四、中国航空发动机：弯道超车，迎头赶上

4.1.从“依葫芦画瓢”到完全自主研发

我国逐渐从仿制改造到完全自主研发。

4.2.中国航发集团挂牌，集中力量打造“中国心”

航空发动机产业资源整合，加速航发国产化进程。2016年8月，中国航发集团（简称中国航发）在北京挂牌成立，原隶属于中航工业集团的发动机类资产并入中国航发。

4.3.“两机专项”全面启动，千亿资金即将落地

“两机专项”将全面启动，到2020年投资有望突破千亿。2016年11月，工信部张苗圩在全国工业和信息化创新大会上介绍，十三五期间，我国将全面启动两机专项，详细的工作重点已经确立。“两机专项”为航空发动机的发展带来了巨大的政策红利。

4.4.期待良好激励机制

国内发动机研制尚未形成竞争格局，与美国市场竞争相比，集团下属公司间竞标机制激励有限。

五、军机民机齐放量，催生航发万亿市场

5.1.军用航空发动机：2017-2026年市场空间450亿美元

5.1.1.三大驱动因素：军机扩充、进口替代、军费偏向海空军

国内军机市场广阔，航空发动机需求旺盛。截至当前，我国各种在产、在研飞机型号有十种以上，全面匹配美国，并在发动机层面形成了与美国相当的国内需求。

但总体上看，我国空军力量不足，与美国存在代际差距。

5.1.2.2017-2026年军用航空发动机市场空间将达450亿美元

• 战斗机：1）总量扩充：我们预计未来10年我国战斗机数量将以每年增加100架的速度增长，到2026年列装总数达到2500架左右。2）结构升级：我们预计到2026年，四代机占比60%（1500架），五代机占比10%（250架），其余战机占比30%（750架）。

• 运输机：我们判断，运20作为我国首款大型战略运输机，并作为特种作战飞机改装平台，未来列装比例将有大幅提升。我们预计，到2026年我国运输机与战斗机比例将提升至0.2，数量将达到500架。

• 军用直升机：我们预计未来10年，我国陆军万人直升机装备量将达到20架左右，加上少量海军和空军直升机，到2026年直升机保有量将达到2000架左右。

• 教练机：我们预计未来教练机配置比例达到0.4，因此测算到2026年教练机数量将增至1000架。

空间测算：根据我们的预测，未来10 年中国各类军用飞机采购需求约6000架，需要14950余台发动机，总价值约450亿美元。

5.2.民用航空发动机：未来20年市场空间约3000亿美元

5.2.1.国产大飞机成功首飞，亟待民用发动机国产化

相比军机，民用市场更庞大，但国际竞争更激烈。和军机市场不同，民机市场是充分竞争的国际市场，竞争相对激烈。

我国民航机队规模和运载量增长迅速。

5.2.2.未来20年我国民用航空发动机市场空间约3000亿美元

2017年9月19日，中国商飞公司发布2017-2036年民用飞机市场预测年报，预计未来20年，中国航空公司将接收8575架新机，市场价值约12104亿美元。根据前瞻产业研究院报告，航空发动机的制造成本占整机制造的25%左右。因此我们测算，未来20年，我国航空发动机潜在市空间达到3000亿美元左右。

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来源：毅军凸起

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