我國航空發動機產業歷程及中國航發集團

航發命名規則展現軍機“巍峨”、民機“綿延”的追求

按照行業慣例，中國航空發動機按軍民用途分列代號，軍用航發以高山為代號，如目前主力三代（半）戰 機殲 10/11/15/16 配裝的國產三代中推 WS10 系列發動機代號為太行；中國第一臺走完自主設計、試制、試驗、 試飛全過程并應用于二代機殲 7/8 及殲教 9 的 WP14 系列航空發動機代號為昆侖；而依托俄制 RD-33 航空發動 機改型的另一款主力三代中推 WS13 發動機則由時任空軍副司令馬曉天中將定名為“泰山”。民用航空發動機 則以大江為代號，如我國目前自主研制用于配套國產大飛機窄體客機 C919 及寬體客機 C(R)929 的長江系列大 涵道比渦扇航空發動機（按推力級別分為：CJ-1000 及 CJ-2000）及中國航發四川燃氣渦輪研究院曾立項的大 涵道比岷江渦扇發動機。

我國航空發動機研制模式演變：飛發逐漸分離，開啟獨立研制

我國航空工業起步階段（60-80 年代初），航空發動機研制一般隨著配套飛機的立項而啟動。航發作為新研 飛機的部件系統之一，需接受飛機項目的整體資源分配及進度安排，缺少獨立研制，尤其是技術預研的物質及 組織條件。由于航空發動機的完整研發周期及難度均大于同代飛機，“飛發綁定”導致我國早期多款軍用航發 研制經費及周期嚴重壓縮，性能指標距離使用要求差距較大，我國長時間飛機無“發”可用，只能配裝前代航 發或依賴進口，嚴重限制其戰術性能發揮及量產規模。

隨著飛發研制期限錯配導致的我國飛機“心臟病”問題日益顯著，20 世紀 80 年代，國家開始逐步啟動航 發獨立研制工作，“高推預研”及“大小航發兩層次預研”等專項工作接續開展。79 年，三機部（航空工業部 舊稱）組織高推航發預研論證，下達 120 項航發預研課題，80 年代初開展大發動機及小發動機兩層次獨立預先 研究，90 年代將航空發動機核心機作為預研重點，航發開始獨立于飛機型號立項研制。“飛發松綁”給中國軍 用航發發展帶來新生機，直接受益于預研成果，1984 年立項的中國首臺自主研發的中等推力級軍用渦噴發動 機 WP14 已于 2002 年定型，1987 年立項的中等推力級軍用渦扇發動機 WS10 已于 2005 年定型，成為三代/三 代半/四代戰機的主力配發。

航空發動機板塊獨立發展，符合國外先進航空工業體制建設經驗，將帶來我國航發產業鏈的重構升級和航 發型號研制的對標趕超。我國目前三代軍用航發已實現自主可控，四代、五代軍用航發研制進展順利，民用大 涵道比渦扇航發已進入正式工程研制，民用渦軸/渦槳中小航發呈譜系化發展，追平國際先進水平。飛發分離 后我國航空發動機產業將擺脫束縛，發展潛力得到充分釋放。

中國航發集團及其組織架構

研究院所：航發研究所可分為綜合、系統和整機三類，綜合類研究所有負責航空發動機戰略性、前沿性、 基礎性研究的中國航發研究院，系統類研究所有負責航空先進材料和制造工藝研究及工程應用的北京航空材料 研究院，負責航空發動機控制系統研制、集成、測試及服務保障的動控所；整機類研究所則包括我國四大航空 發動機研究所，其中動力所、渦輪院及貴陽所主要從事大中推力等級渦扇渦噴航發研制，在俄系及美系、整機 及核心機領域存在一定的專長和分工，動研所則專注中小型渦軸渦槳渦扇航發研制。

專業廠：獨立設立的專業加工廠主要有兩類，成附件類，包括具有特定獨立功能的泵、閥及傳感器等，產 品存在一定的型號繼承及通用性，如控制系統相關的成附件廠：西控、紅林和北京航科等；專業零部件類，多 為航發系統中重要、共用的基礎性零部件，集中在傳動系統，如進行航發傳動及直升機尾傳動配套的中傳廠、廣泛配套航發主軸軸承的哈軸廠及提供封嚴件的長江廠。

主機廠：除少量零件由研究所（如航材院的單晶葉片、粉末盤等）及專業廠配套外，航發零部件主要由各 主機廠自行生產或社會化采購，主機廠需具有整機單元體部裝、總裝、試車、排故及維修的能力。軍機類主機 廠主要包括 4X0 廠及 331 廠，民用類則多為新組建的單位，主要包括為 C9X9 大飛機提供配套的商發及生產民 用燃氣輪機的燃機公司等。部分直屬單位具有雙重角色，如中國航發東安，其為我國中小渦軸渦槳航發主機廠，同時廣泛為各型航發 配套齒輪傳動系統等專業零部件。

中國航發集團發展戰略及 AEOS 體系

2017 年 7 月 30 日，中國航發集團戰略研討會召開，系統提出集團“12345”戰略體系，即“一個主業”，聚 焦航空發動機及燃氣輪機主業；“兩大市場”，拓展軍用、民用市場；“三大戰略”，實施“創新驅動、質量制勝、 人才強企”發展戰略；“四個堅持”，堅持自主研發、堅持軍民融合、堅持深化改革、堅持強化黨建；“五大工 程”，推進 AEOS 體系、成本工程、瘦身健體、核心能力、“鑄心”工程。中國航發運營管理系統（AEOS）是中國航空發動機集團提出的針對各運營類業務流程建立、運行、控制 和持續改進的一整套管理規范。先期啟動產品研發體系、生產制造體系、供應商管理體系和服務保障體系四個 體系的建設工作。

AEOS 生產制造體系以發動機整機產品按時交付（OTD）為目標，實行均衡生產計劃和管控模式，針對航 發多品種、小批量的特點，建立脈動式裝配線和精益生產單元。按照賽峰公司 CFM56 發動機裝配經驗，融入 精益管理的脈動裝配線，一臺航空發動機裝配時間由原先的 29 天縮短至 10 天。目前，中國航發主要主機廠已 完成裝配脈動裝配線試點改造，預計將會縮短航發整機裝配周期，較少裝配返工及周轉浪費，實現均衡生產， 放量交付。

網上商城按照集團“小核心、大協作、專業化、開放型”科研生產體系的要求，以供應鏈和互聯網融合為 路徑，提供公開、高效、便捷的業務外包商務平臺，加快調整原有產品結構，推動大量非核心制造業務的向外 轉移。同時，關注外委外協配套企業的制造協同和發展，推動航空發動機供應鏈上下游企業實現協同制造、精 益生產。同時，網上商城與核心企業、優質供應商、專業服務商合作，打造專業市場服務，發揮集中采購、聯 合采購優勢，引入優質供應資源與集成服務提供商，推廣專家服務型、平臺服務型采購模式，為企業提供安全、 及時、經濟的一體化采購方案。根據中國航發微信公眾號，中國航發網上商城 2016 年 11 月上線，截止 2017 年底，在線交易金額已突破 70 億元，注冊供應商數量超過 6100 家，其中民口及民營企業超過 70%，累計發布采購需求超過 25000 次，節 省集團直接采購成本累計近 7000 萬元。

航空發動機譜系及我國軍民航發型號現狀

航空發動機直接決定航空裝備水平

航空發動機作為飛機的唯一動力，被稱為飛機的“心臟”。發動機加燃油的重量占戰斗機/轟炸機/運輸機起 飛總重量的 40%-60%，發動機推重比從 2 提高到 8，即可實現戰斗機推重比由 0.4 提高到 1.1，從而實現戰機高 超音速飛行，航空發動機全壽命周期費用占整個飛機的 20%-40%，可以說，航空發動機是飛機性能、可靠性 及成本的決定性因素。

航空發動機的發展階段主要以二戰前后作為分水嶺，前期為活塞式發動機，采用經典的四沖程式內燃機結 構。但由于活塞發動機做功沖程存在時序間隔，且多氣缸結構存在冷卻困難，因此二戰后，大功率活塞發動機 再未有新型號出現，逐漸被可以連續做功的噴氣式發動機取代。目前活塞式發動機主要用于單機功率 370KW 以下的公務機、農林機和無人機等輕型飛機及直升機。隨著無人機應用場景擴展及類型豐富，活塞發動機，尤 其具有較大輸出功率的重油型活塞發動機在中低空中航程無人機上得到運用，如我國出口型無人機主力型號彩 虹 5 就已配裝民營企業安徽航瑞生產的“金鷹”重油發動機。（報告來源：未來智庫）

航空發動機的主要分類及我國軍用航發現狀

噴氣式航空發動機，也稱航空燃氣渦輪發動機，主要由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪及尾噴管組成。從 進氣道整流進入的空氣在壓氣機被壓縮后，進入燃燒室與噴入的燃油混合燃燒，生成高溫高壓燃氣，燃氣在膨 脹過程中驅動渦輪做高速旋轉，將部分能量轉變為渦輪功，帶動壓氣機不斷吸入空氣并進行壓縮，使發動機能 連續工作，其中壓氣機、燃燒室、渦輪組成發動機燃氣發生器（也被稱為發動機核心機），按其出口燃氣可用 能量的利用方式不同，燃氣渦輪發動機分為渦輪噴氣（渦噴，WP）、渦輪風扇（渦扇，WS）、渦輪螺旋槳（渦 槳，WJ）、渦輪軸（渦軸，WZ）及槳扇發動機。

我國目前只有部分軍機，主要為二代戰機及早期（殲）轟炸機等，仍在使用渦噴發動機，且正逐漸被渦扇 發動機替代，如新一代轟-6K 即將其配發由前序型號的 WP8 渦噴發動機換裝為低油耗、重量輕的 D-30KP-2 渦 扇發動機，從而具備遠距離奔襲、大區域巡邏、防區外打擊的能力。我國主要渦噴型號航發主要在 20 世紀 90 年代前定型，且目前無重點在研型號。但由于渦噴發動機結構簡單緊湊、機動性能高，目前渦噴發動機微型化 后被較多應用于高速無人機、巡航導彈動力。無人機用動力除主流的航發集團下屬主機廠外，相關民營企業已 取得了相對有人飛行器動力領域更多的型號配套份額，如“云影”查打一體無人機目前就已配裝江西中發天信 研制的 ZF850 渦輪噴氣發動機。

渦扇發動機：渦扇發動機是航空裝備重型化、大航程、經濟性發展的產物。渦扇發動機燃氣發生器出口的 燃氣在低壓渦輪中進一步膨脹做功，用于帶動外涵風扇，使外涵道氣流的噴射速度增大，剩下的可用能量繼續 在噴管中轉變為高速排氣的動能。在燃氣發生器相同的情況下，隨著外涵尺寸的增加，渦扇發動機的外涵空氣 流量更大、尾噴口排氣速度更低，從而發動機的輸出推力更大、推進效率更高、耗油率和噪音更低，但同時也 降低了航空發動機的加減速性能，影響航空器機動性。用于衡量渦扇發動機內外涵氣流量的參數為涵道比（外 /內涵道空氣流量之比）。發動機涵道比增加，外涵空氣噴射提供推力占比持續升高，如涵道比為 5 的渦扇發動 機，外涵道產生的推力占總推力的 80%左右。

我國目前批量裝機的三代航發 WS10 已發展多款改進型號，并已具備四代機劃代特有的推力矢量控制技術。第十二屆中國航展上，裝配國產矢量發動機 WS10B 的殲 10-TVC 型戰機表演了 J-TURN、落葉飄、眼鏡蛇機動 等一系列高機動飛行特技，表明 WS10 型號可調矢量噴管技術已經運用成熟。第十三屆中國航展上，四代機殲 20 配裝國產航發正式亮相，其新型鋸齒邊噴口可提供了更好紅外隱身效果。同時，運 20 總師唐長紅也透露運 20 飛機已配裝兩型國產航發進行試飛，性能優越。另一款三代機 WS13 發動機也已配裝出口型 FC-1 梟龍戰機， 并可能配裝鶻鷹四代戰機進行試飛驗證。在追平國外先進航空動力方面，我國目前兩型以上四代航發在研，擬 配裝 J20 戰機的 WS15 發動機和擬配裝殲 35 艦載機的 WS19 發動機，預計均已進入工程研制，接近設計定型 節點。

渦槳發動機：渦槳發動機可視為驅動氣流幾乎全部在外涵道的渦扇發動機，因此其經濟性能特別突出。渦 槳發動機通過動力渦輪把燃氣發生器出口燃氣中的大部分可用能量轉變為軸功率用以驅動空氣螺旋槳，燃氣中 剩下的小部分可用能（約 10%）在噴管中轉為氣流動能，直接產生推力。由于高溫高壓燃氣充分膨脹用于驅動 動力渦輪，能量利用率高，渦槳發動機耗油率低、起飛推力大。但受螺旋槳性能的限制，飛行速度一般不超過 800km/h。因此，在大型遠程運輸機上，已被渦扇發動機所取代，但在中小型運輸機和通用飛機上仍有廣泛用 途。

由于存在飛行速度上限，在大型戰略運輸機上，渦槳發動機已逐漸為渦扇發動機所取代，如我國最新戰略 運輸機運 20 即采用了四發渦扇發動機構型，但在中小型運輸機，如運 7 和運 8 等，及通用飛行器上仍廣泛用 途。WJ6 是我國 1976 年定型，并經過多次改型，目前仍大量裝用的渦槳航空發動機。我國 2018 年首飛成功的 “大飛機三劍客”之一水陸兩棲飛機 AG600“鯤龍”即配備 4 臺 WJ6 發動機。我國目前主力運輸機運 8、運 9 及基于運輸機平臺的預警機空警 500、600 目前均采用了 WJ6 發動機。目前在研的某新型渦槳型號最大功率預 計超過 5000KW，預計可用于新一代艦載預警機正式配發，與其同功率等級的民用 AEP500 渦槳發動機于 2018 年核心機滿轉速試驗成功，第十二屆及十三屆航展亮相展示。

我國軍用渦軸發動機發展譜系齊全，功率覆蓋完整。WZ9（玉龍）為我國首款完全自主研制的先進渦軸 發動機，2013 年獲國家科技進步一等獎，配裝我國目前主力武裝直升機直-10。WZ9 研制成功后，國內自主及 聯合國外共同研制多款軍民用渦軸發動機型號，設計、制造及試驗能力已具規模，渦軸發動機是我國航發為數 不多的研制水平同步配套飛機的領域。我國“軍機 20 家族”中先進 10 噸級直 20 即配裝新研制的 WZ10 發動 機，最大功率達 2000KW。WZ16 發動機是我國首次與國外以對等合作模式完成研制的軍民兩用航空產品，已 全面嚴格按照最新適航規章完成研制和適航審查全過程，于 2021 年 3 月 11 日獲頒適航生產許可證。

我國民用航空發動機發展現狀:大發在研可期、小發研制順利

我國民用航空發動機市場中客運飛機動力裝置被國外完全壟斷，通航動力裝置則由國外進口、國內軍用航 發衍生及民營企業自研，進口約占到 80%以上。為配套中國商飛的大飛機產品族，我國大涵道比渦扇發動機共 規劃了三個產品系列：一是 160 座窄體客機發動機 CJ-1000，配裝 C919 大型客機；二是 280 座寬體客機發動機 CJ-2000，配裝 CR929 寬體客機；三是 110~130 座的新支線發動機 CJ-500，配裝 ARJ21 支線客機的改進型。

2017 年 12 月，大型客機發動機 CJ1000A 型號研制項目在上海通過由工業和信息化部、中國民航局、國防 科工局等部門組織的概念設計評審，標志著我國大型客機動力裝置從技術驗證全面轉入工程研制。根據航空發 動機研制全壽命周期規律，預計 CJ-1000A 發動機 2022 年完成地面試驗性能達標，完成工程驗證，2024 年開 展科研試飛及型號合格證適航檢查，2028 年完成設計定型，取得型號合格證，開始小規模交付，2035 年前完 成生產許可證取證，并實現大規模交付。

民用航空發動機的設計定型、生產過程審查及產品出廠均需由國家民航管理部門依據適航規章進行嚴格審 定方可進入市場，其中設計定型后頒發型號合格證（TC），生產定型后頒發生產許可證（PC），生產的單臺發 動機還需取得單機適航證（AC）。外部適航審查的介入標志著民用航空發動機內部研制進展有效。據商發“心 動商發”公眾號披露，2017 年 4 月 28 日商發向中國民用航空適航審定中心(簡稱適航審定中心)遞交 CJ-1000A 型號項目適航工作聯系函，標志著型號合格審定第一階段工作的啟動；2018 年 5 月 15 至 16 日，適航審定中心 與商發召開適航審定概念設計階段項目協調會。按照國家民航局適航審定中心對國產首架支線客機 ARJ-21 適 航審查的節奏，ARJ21 取證是從 2003 年中國民航局受理 ARJ21-700 飛機適航審查申請開始，到 2014 年 12 月 正式獲得民航局 TC，前后共耗時 12 年，也可相應預計首次適航審查的國產 CJ-1000A 發動機在 2030 年前設 計定型，取得 TC 證。

我國軍用渦軸渦槳發動機的譜系化發展，衍生至民用領域，多款民用渦軸及渦槳發動機研制進展順利。2021 年 7 月 27 日，中國航發宣布 AES100 發動機雙發配裝直升機首飛成功。AES100 發動機是我國第一型具有 國際競爭力和完全自主知識產權的 1000kW 級先進民用渦軸發動機，可滿足 5~6 噸級雙發和 3~4 噸級單發直升 機動力需求，特別針對中國山地高原環境較多這一客觀情況，AES100 有較大的設計功率裕度，能滿足其在目 前國內最高的民用機場—海拔 4411 米的稻城亞丁機場的使用需求。

2018 年 9 月 28 日，中國航發宣布 AEP500 民用渦槳發動機首臺核心機實現轉速達標，工作狀態穩定。AEP500 是我國自主設計制造的 5000KW 級渦槳發動機，追平國際先進水平，具有耗油率低、壽命長、可靠性 高等技術特點，可滿足民用先進渦槳支線客機、中型貨運飛機等對動力的需求。

航空發動機全壽命周期：研制、批產及大修

航空發動機是航空裝備發展的主要瓶頸

航空發動機是飛機性能、可靠性和成本的決定性因素，發動機加燃油的重量占戰斗機/轟炸機/運輸機起飛 總重量的 40-60%，其壽命期費用占整個飛機的 20-40%。特別是渦輪噴氣發動機發明以后，推進技術的進展更 是突飛猛進，使飛機的性能和任務能力取得了重大突破。戰斗機發動機本身的推重比從 3 提高到 8，在保持發 動機重量占飛機總重量百分比一定的條件下，使戰斗機飛機推重比由 0.3 提高到 1.1-1.2。

發動機的升級換代決定戰機的作戰性能先進程度，一代動力、一代航空。由于人和飛機能承受過載的限制， 飛機推重比沒必要超過 1.2，發動機推力的提升可以繼續用于提高軍機的有效載荷上限。噴氣式運輸機的燃油 效率決定其可投送運輸航程，目前已改善 60%，其 3/4 是由發動機耗油率提升所貢獻。新的發動機技術為飛機 提供新的任務能力，如帶加力小涵道比渦扇發動機的采用，使軍用飛機突破聲障并直逼 3 倍聲速，旅客機實現 2 倍聲速的巡航飛行；旋轉噴管發動機和升力發動機使垂直起落飛機成為可能；大推力的高涵道比渦扇發動機 開創了巨型遠程科技的新時代；矢量噴管為戰機提供直接力控制，從而使戰機具有過失速超機動性；很高的渦 輪前燃氣溫度使戰斗機能不開加力進行超聲速巡航，大幅增加航程和提高突防能力；目前在研的渦輪-沖壓組 合動力裝置將使各種高超音速飛行器成為可能。

配套航空發動機的研制進度是整個飛機研制進度的決定性因素。當一種新飛機處于概念研究階段時，發動 機應處于演示/驗證階段，飛機試飛時必須有一臺相當成熟的發動機與之配套，在地面要積累 2000-4000 小時 的試驗時間。因此，航空事業發達的國家都認為先進的發動機技術對保持軍事和商業競爭優勢發揮著重要作用， 將優先發展發動機技術作為國策，制定了長遠的、高投入的發動機技術發展計劃，并嚴禁向別國轉移發動機技 術。從全球航空裝備發展歷程看，航空發動機一直是航空裝備發展的主要瓶頸。

巨額風險及收益共存，航發型號衍生擴展其價值壽命

航空發動機研制是一項長周期高風險的工作。按照國外型號研制經驗，一款新型發動機一般需要做 10 萬 小時零部件試驗、4 萬小時附件試驗、1 萬小時整機試驗和 3000 小時以上試飛考核；一款新研發動機研制費用 需要 25 億美元左右，同時為實現性能進步而選擇的技術路線可能帶來巨大的周期及成本風險，如二十世紀 70 年代，英國航發制造寡頭 RR 公司在 RB211 研制中采用當時尚不成熟的復材風扇葉片技術導致型號嚴重拖期及 兩倍超預算，險導致公司破產，最終由英國政府注資挽救。

我國航空發動機研制自“飛發分離、獨立發展”后，擺脫了原先航空發動機依托軍機型號重復性立項、斷 續式投入、壽命短期化的問題，逐漸呈現出“一發多配、一發多型、譜系化發展”的格局，在一款航發型號設 計定型后會繼續進行型號發展性研究，開發其改型型號，從而擴大其應用領域及經濟社會價值。我國第一款走 完自主設計、試制、試驗、試飛全過程的中等推力級軍用渦噴發動機昆侖 WP14 于 2002 年正式定型后應用于 殲 8 系列軍機，由于二代戰機逐漸被三代/四代戰機取代的大背景，昆侖發動機并未在軍機動力領域大放異彩， 但 2000 年基于 WP14 航空發動機改型的 QD128 燃氣輪機實現生產，功率達到 11500kW、效率達到 27%，用于 分布式供能、工業發電、應急電源。根據中國航發官網 2018 年披露，已累計銷售 5 臺套機組，伊拉克米桑油 田發電機組單臺累計運行超過 2 萬小時。

我國三代戰機主力配發太行 WS10 發動機是我國航空動力實現追趕、擺脫進口依賴的重要的里程碑式型號。據公開資料，WS10 型號自 2005 年完成定型后，其已完成多款 WS10X 改型，成功應用于殲 10、殲 11、殲 15 （含艦載）、殲 16 等多系列軍機型號，有望成為我國交付數量最多、應用領域最多元化的型號。同時 WS10 型 號也被擴展至其他非航領域，其航改燃機 QD/QC185 可用于分布式發電及艦船動力。（報告來源：未來智庫）

航空發動機研制：技術成熟度逐漸提升，定型決定放量

美國第 4 代發動機的研究和發展是完全按照全壽命管理理念和方法進行的，基于技術成熟度提升的發動機 研制及發展路徑為：基礎研究→部件技術研究→核心機→技術驗證機→工程驗證機→原型機。配裝世界首款四 代戰機 F-22 的 F119 航空發動機，其部件技術研究始于 20 世紀 70 年代中期，1980 年開始核心機研制，1983 年 開始技術驗證機研制，1986 年開始驗證機研制。F119 發動機工程研制從 1991 年開始，于 1999 年實現設計定 型，于 2002 年 7 月獲得初步使用批準，于 2005 年 12 月配裝 F-22 飛機具備初始作戰能力。F119 發動機研究和 發展全周期長達 30 年，其中發動機工程研制周期也有 15 年。

部件技術研究：部件技術研究是運用基礎研究獲得的技術成果，以工程應用為目標，開展部件或系統的設 計、制造和試驗驗證，為開展核心機、技術驗證機以及發動機工程研制提供技術儲備。部件技術研究不僅關注 先進部件的氣動性能，也要研究和驗證部件的結構完整性，但一般只涉及部件或系統自身特性的評價，不涉及 部件之間的相互影響。以渦扇航空發動機為例，航空發動機可分解為風扇、低壓壓氣機、高壓壓氣機、燃燒室、 高壓渦輪、低壓渦輪等六大單元體及控制監視、機械傳動、外部管路及加力尾噴、引氣放氣等系統，在確定的 航空發動機總體打樣、接口關系、性能匹配基礎上，各單元體及系統需開發部件試驗件，進行結構、性能及功 能驗證。而部件試驗驗證則需在其配套的下屬零部件完成相應的驗證后方可整體開展。由于航空發動機研制按照“先局部、再整體”的驗證順序，整體驗證成本及周期非常高昂和漫長，因此一 般航空發動機用新材料、新工藝需從部件技術設計階段就引入，全流程參與“零件、組件、部件”的逐級驗證 過程，并最終完成整機試車考核，因此航空發動機關鍵零部件涉及的原材料及特種加工在部件技術設計階段驗 證后，一般不會再進行調整。

核心機及技術驗證機：核心機及技術驗證機技術開發階段是以實現新型發動機綜合或單項技術特征為目標， 開展部件和系統技術集成研究和試驗驗證，研究部件之間的相互影響和匹配性，初步驗證部件和系統的可靠性 和耐久性，以減少新技術進入工程應用的風險。該階段通常包括括核心機、技術驗證機的設計和試制，并在試 驗器、地面試車臺以及模擬高空條件下開展試驗驗證。技術驗證機可以采用區別于最終產品的部分設備、零件 進行串換件裝機測試，如用鈦合金空心風扇葉片代替加工難度更大的金屬邊強化的復材風扇葉片，以實現復雜 系統并行研發，避免部分研發緩慢拖累整體研制進程。

經過核心機及技術驗證機驗證各部件系統匹配有效后，新型號航空發動機即被認為具備技術可行性，航空 發動機即可轉入正式工程研制階段。工程研制階段的主要任務是根據主要作戰使用性能指標，研制滿足裝備使 用要求的發動機產品。工程驗證機：與技術驗證機相比，工程驗證機與最終航發產品更為接近，原技術驗證機中替代的部分設備、 零件需更換為正式工程零件。針對發動機型號的作戰使用性能要求，通過驗證機的設計、試制、試驗等工作， 將發動機型號研制準備采用的新技術進行集成，驗證發動機部件在整機環境下、整機在模擬真實環境下的可行 性，進一步驗證新技術、新工藝、新結構的成熟度和可用性，減少發動機進入原型機研制的技術、成本和進度 風險，并為確定原型機設計方案奠定基礎。工程驗證機研制是發動機原型機研制的重要準備階段。

設計定型是在發動機開始小批領先使用前，開展一系列零部件、系統和整機地面試驗、發動機高空臺試驗 和定型試飛。主要任務包括關鍵零部件結構完整性試驗、重要成附件試驗、環境和吞咽試驗、發動機外部特征 和燃油試驗、發動機首翻期壽命持久試車和高空臺試驗，并在整個飛行包線內進行定型試飛，開展可靠性、維 修性、測試性、安全性和壽命評估，給出是否可以設計定型、開始小批領先使用的結論。生產定型階段是在發動機投入大批量生產前，為促進發動機使用成熟，開展小批領先使用，同步開展發動 機全壽命試車，并對發動機的質量穩定性和批量生產條件進行全面考核。主要任務包括開展小批領先使用考核 發動機作戰使用性能和部隊適用性，做好發動機外場使用技術服務保障和排故攻關工作，開展發動機全壽命試 車和試修理、高空臺試驗（如設計定型技術狀態有變化），進一步考核發動機可靠性、維修性和保障性并進行 全壽命評估，給出是否可以大批量裝備使用的結論。

航空發動機批產：技術成熟度對供應起量及單機成本影響巨大

航空發動機是飛機空中飛行的唯一動力，具有極高的可靠性要求，因此新型航發的設計制造過程需要較長 的技術成熟期，通過大量的地面及飛行試驗，逐漸小批量先鋒試用，迭代發現并解決問題后，才具備設計定型 及批量交付條件。新型航發單機交付周期長、成本較高，主要由以下原因導致：

零件制造環節：新型航發一般會選用一定的新結構、新材料、新工藝（三新）來實現性能提升，三新需要 較大的工藝使用及驗證成本，包括新工裝設備投入、初始較高廢品損失、專項檢測使用費用等，因此，新型航 發研制初期，零件制造成本會有較大增加；部、組件裝配環節：與制造過程類似，新型航發裝配需要配備新的工裝器具，需要反復的試裝試配，裝配 過程會發現航發結構設計問題并協調解決，因此新機裝配時間一般比批產航發長 40-60%，人力成本及制造費 用更大；

試車排故環節：航空發動機需經歷“工廠試車+檢驗試車”兩次驗證合格后方可出廠交付。新型航發由于 設計尚不可靠或者制造不成熟等原因，易出現更多的試驗異常或故障，需要重新分解、檢查、排故、再裝、再 試，發現并解決問題的過程可能迭代多次，直接導致新型航發的出廠單機成本遠高于批產，且具有較大的不可 測性；外場服役環節：在新型航發交付外場服役過程中仍會暴露一定的質量問題，按照“舉一反三”要求，外場 發生的質量問題會以技術通報形式要求主機廠對未交付產品進行整改貫徹，涉及到的分解、復裝及整改成本較大。

航空發動機大修：專業維修廠卡位占優，熱端部件需求較大

航空發動機作為飛機的唯一動力，其可靠性對飛機飛行安全具有決定性影響。根據美國空軍災難性事故統 計，1995 年，美國空軍有 38%的災難性事故是由于發動機的故障造成，其中 F-16 戰斗機由于發動機故障造成 7 次災難性事故，占其總災難性事故的 77.7%。上世紀我國原航空工業部質量司曾統計，1952 年至 1983 年，空 軍戰機因產品設計和制造等質量問題共發生的等級事故中，發動機質量占 48.3%，在一等事故中，發動機質量 問題約占 38%。因此，在各國的軍用航空裝備維保體系中，航空發動機的定時及視情維修養護工作量占比都 非常大。隨著我國航空發動機研制水平的提升，航發故障率呈現明顯下降，但航空發動機狀態的維修養護，以 使其持續適航，仍為航發全壽命周期中的重要工作，也是航發全壽命周期成本中的重要組成部分。

根據統計，航空發動機使用階段的維修養護費用約占全壽命周期成本的 45-50%，與航空發動機本身的價 值量接近。航發熱端轉動件主要在高溫重載條件下服役，其使用壽命約為冷端部件的 1/3 左右，因此維修更換 的零部件以熱端轉動件為主，占比約 70%。

軍用航發修理分為三個層級：基層級、中繼級及基地級。基層級維修指由直接使用航空裝備的單位對裝備 進行的維修，主要包括日常維修保養、周期性檢測、定期檢修、一般性改裝、結構小修及輕度戰傷搶修；中繼 級指航空兵師等修理機構對航空裝備進行的維修，主要包括機體結構中修，機載設備、機件的中修、大修，部 分零配件的修配制造，較大的改裝和戰傷搶修；涉及到中繼無法滿足的裝備深度修理，如發動機排故過程復雜 或分解修理程度較大的，則返回專業大修廠或主機廠進行基地級維修。

航空發動機維修過程中涉及到較多的故障零部件恢復。長期以來，為保證修后可靠性，航發行業針對故障 件傾向于“換”，而不是“修”，這導致航發維修成本中換件成本居高不下，占比超過一半。而由于軍用航發使用環境極為惡劣，翻修期一般只有數百小時，葉片等關鍵件報廢量極大。因此，發 展航空關鍵零件修復再生技術成為航發維修的重點發展方向，目前主流工藝就是激光熔覆等金屬增材制造技術。（報告來源：未來智庫）

航空發動機全壽命周期價值分拆

軍機裝備質與量差距明顯，航發換代上量需求明確且在加速

中美目前主戰軍機裝備從數量及組成上存在明顯差距，美軍機種數量大都雙倍以上于我國，按亞太地區部 署過半軍事能力的預期，我國目前在較多機型上還不足以對美國取得戰略均勢，尤其遠程投送的運輸機及現代 化作戰需求的特種飛機，中國軍機數量明顯偏少，屬于明顯的戰略短板，規模上量需求強烈。軍機代際組成是 其作戰能力的重要體現，以中美間數量差距最小的戰斗機為例，美國已經實現戰斗機換代，形成三代機及三代 半為主體，四代機為骨干的戰機結構調整，而我國目前二代機數量近半，先進三/四代戰機占比明顯不足，甚 至落后于俄羅斯，軍機換代需求明顯。

發動機全壽命周期成本分拆

按照一型航空發動機型號全壽命周期費用分拆，不考慮新建試驗設備及通用性保障條件，航發型號設計階 段費用占比約 8-12%，其中試驗發動機制造費用占比最高，達到 45-55%；航發型號生產制造階段費用占比約 40-45%，主要為航發零部件制造及裝配試車費用；運營階段占航發型號全壽命周期費用占比最高，達到 45- 50%，其中涉及生產制造的零部件更新占比達 50%左右。

基于裝備升級上量的軍用航發整機交付及維修市場需求測算

我國軍機主要機種有戰斗機、運輸機、轟炸機、特種飛機、直升機及教練機等，其中轟炸機主要承擔中遠 程投彈任務，飛機結構類似于運輸機；特種飛機，包括預警機、偵察機、空中加油機、導航校驗飛機及指揮通 信飛機等，也主要以運輸機為機載平臺；而教練機主要為殲教及直升機教練機為主，因此將我國軍機按戰斗機 類、運輸機類及直升機類分類，按批產交付及維修部分，測算未來 5 年及 10 年的軍用航發整機交付市場為 2532 億及 5321 億元，維修市場為 974 億及 2136 億元。測算過程以五年分階段開展，主要假設有：

1、增量假設：我國軍機更新換代及規模上量體現為二代戰機逐漸被替換，三代戰機逐漸成為主體，四代 戰機發展為骨干力量。經對比中美間軍機數量及結構差異，我們預計未來 5 年及 10 年，我國軍機涉及老舊機 型替換及規模補充，新入列 2640 及 4355 架。

2、配發假設：假設我國戰斗機全部配裝渦扇發動機，運輸機配裝渦槳和渦扇發動機各占一半，直升機全 部配裝渦軸發動機。同時，假設存量戰機中中輕載型占比較大，新增戰機重載型比例提高，配發比例更高；

3、維修占比假設：根據航發全壽命周期費用分布，維修價值量約占配套采購成本 50%；

4、備件占比假設：軍機外場使用需要采購一定的航發備件以作緊急更換，假設未來 5 年采購備件比（備 件占當期裝機需求比例）為 0.3，未來 5-10 年，隨著航發可靠性增長，采購備件比為 0.2；

通用航發及商用大飛機航發市場需求測算

2021 年我國通用航空發展得到政策面的極大支持。湖南、湖北、黑龍江、安徽、海南等省份均出臺通用 航空發展規劃及支持方案，其中湖南成為全國首個全域低空開放試點省份，通用航空迎來發展機遇期。通用航 發領域，除中航航發下屬南方、東安、輕動等國家主力隊伍外，還有宗申航發、應流航空、上海尚實、安徽航 瑞、中發天信等相關企業，均通過并購或自研的路徑進行通航動力布局。根據中國航空工業發展研究中心預測，2018 年至 2028 年，中國市場對通用航空發動機總需求量為 18410 臺，總量約 780 億元，預計 2021-2031 年市場空間增長 50%。根據《我國通用航空發動機發展思考》統計，國 內通用航空飛機配發中，中國航發各主機廠渦軸發動機占比 2.4%，渦槳發動機占比 0.8%，渦扇發動機占比幾 乎為 0。假設未來 10 年，中國航發各主機廠綜合市場份額達到 10%，則可享受通用航空動力市場份額約 117 億元。

配套中國商飛 C919 及 C929 商用大飛機的長江型號大涵道比渦扇發動機（CJ-1000 及 CJ-2000）正處于研 制階段，由于商用大涵道比航空發動機技術水平、可靠性要求及運營標準非常高，預計未來 10 年內仍主要以 工程研制、適航取證及小批試用為主。以美國通用電氣 GE 公司研制的曾獲世界最大推力紀錄的商用航空發動 機 GE90 型號為例，GE90 發動機于 1990 年正式提出，92 年首次進行核心機試驗，93 年進行全尺寸發動機整機 試驗，95 年獲 FAA 發動機適航證，并于同年投入使用，GE90 發動機的研制費用約 12-30 億美元。鑒于我國首 次研制商用大涵道比航空發動機，所需的試驗件數量、研制周期及研制成本均倍于 GE90，預計兩型商用大涵 道比航空發動機研制費用達到 GE90 研制總費用的 2-3 倍，約 350 億元。