航空发动机产业链专题报告：崇山竞秀、动力攀峰

我国航空发动机产业历程及中国航发集团

航发命名规则展现军机“巍峨”、民机“绵延”的追求

按照行业惯例，中国航空发动机按军民用途分列代号，军用航发以高山为代号，如目前主力三代（半）战 机歼 10/11/15/16 配装的国产三代中推 WS10 系列发动机代号为太行；中国第一台走完自主设计、试制、试验、 试飞全过程并应用于二代机歼 7/8 及歼教 9 的 WP14 系列航空发动机代号为昆仑；而依托俄制 RD-33 航空发动 机改型的另一款主力三代中推 WS13 发动机则由时任空军副司令马晓天中将定名为“泰山”。民用航空发动机 则以大江为代号，如我国目前自主研制用于配套国产大飞机窄体客机 C919 及宽体客机 C(R)929 的长江系列大 涵道比涡扇航空发动机（按推力级别分为：CJ-1000 及 CJ-2000）及中国航发四川燃气涡轮研究院曾立项的大 涵道比岷江涡扇发动机。

我国航空发动机研制模式演变：飞发逐渐分离，开启独立研制

我国航空工业起步阶段（60-80 年代初），航空发动机研制一般随着配套飞机的立项而启动。航发作为新研 飞机的部件系统之一，需接受飞机项目的整体资源分配及进度安排，缺少独立研制，尤其是技术预研的物质及 组织条件。由于航空发动机的完整研发周期及难度均大于同代飞机，“飞发绑定”导致我国早期多款军用航发 研制经费及周期严重压缩，性能指标距离使用要求差距较大，我国长时间飞机无“发”可用，只能配装前代航 发或依赖进口，严重限制其战术性能发挥及量产规模。

随着飞发研制期限错配导致的我国飞机“心脏病”问题日益显著，20 世纪 80 年代，国家开始逐步启动航 发独立研制工作，“高推预研”及“大小航发两层次预研”等专项工作接续开展。79 年，三机部（航空工业部 旧称）组织高推航发预研论证，下达 120 项航发预研课题，80 年代初开展大发动机及小发动机两层次独立预先 研究，90 年代将航空发动机核心机作为预研重点，航发开始独立于飞机型号立项研制。“飞发松绑”给中国军 用航发发展带来新生机，直接受益于预研成果，1984 年立项的中国首台自主研发的中等推力级军用涡喷发动 机 WP14 已于 2002 年定型，1987 年立项的中等推力级军用涡扇发动机 WS10 已于 2005 年定型，成为三代/三 代半/四代战机的主力配发。

航空发动机板块独立发展，符合国外先进航空工业体制建设经验，将带来我国航发产业链的重构升级和航 发型号研制的对标赶超。我国目前三代军用航发已实现自主可控，四代、五代军用航发研制进展顺利，民用大 涵道比涡扇航发已进入正式工程研制，民用涡轴/涡桨中小航发呈谱系化发展，追平国际先进水平。飞发分离 后我国航空发动机产业将摆脱束缚，发展潜力得到充分释放。

中国航发集团及其组织架构

研究院所：航发研究所可分为综合、系统和整机三类，综合类研究所有负责航空发动机战略性、前沿性、 基础性研究的中国航发研究院，系统类研究所有负责航空先进材料和制造工艺研究及工程应用的北京航空材料 研究院，负责航空发动机控制系统研制、集成、测试及服务保障的动控所；整机类研究所则包括我国四大航空 发动机研究所，其中动力所、涡轮院及贵阳所主要从事大中推力等级涡扇涡喷航发研制，在俄系及美系、整机 及核心机领域存在一定的专长和分工，动研所则专注中小型涡轴涡桨涡扇航发研制。

专业厂：独立设立的专业加工厂主要有两类，成附件类，包括具有特定独立功能的泵、阀及传感器等，产 品存在一定的型号继承及通用性，如控制系统相关的成附件厂：西控、红林和北京航科等；专业零部件类，多 为航发系统中重要、共用的基础性零部件，集中在传动系统，如进行航发传动及直升机尾传动配套的中传厂、广泛配套航发主轴轴承的哈轴厂及提供封严件的长江厂。

主机厂：除少量零件由研究所（如航材院的单晶叶片、粉末盘等）及专业厂配套外，航发零部件主要由各 主机厂自行生产或社会化采购，主机厂需具有整机单元体部装、总装、试车、排故及维修的能力。军机类主机 厂主要包括 4X0 厂及 331 厂，民用类则多为新组建的单位，主要包括为 C9X9 大飞机提供配套的商发及生产民 用燃气轮机的燃机公司等。部分直属单位具有双重角色，如中国航发东安，其为我国中小涡轴涡桨航发主机厂，同时广泛为各型航发 配套齿轮传动系统等专业零部件。

中国航发集团发展战略及 AEOS 体系

2017 年 7 月 30 日，中国航发集团战略研讨会召开，系统提出集团“12345”战略体系，即“一个主业”，聚 焦航空发动机及燃气轮机主业；“两大市场”，拓展军用、民用市场；“三大战略”，实施“创新驱动、质量制胜、 人才强企”发展战略；“四个坚持”，坚持自主研发、坚持军民融合、坚持深化改革、坚持强化党建；“五大工 程”，推进 AEOS 体系、成本工程、瘦身健体、核心能力、“铸心”工程。中国航发运营管理系统（AEOS）是中国航空发动机集团提出的针对各运营类业务流程建立、运行、控制 和持续改进的一整套管理规范。先期启动产品研发体系、生产制造体系、供应商管理体系和服务保障体系四个 体系的建设工作。

AEOS 生产制造体系以发动机整机产品按时交付（OTD）为目标，实行均衡生产计划和管控模式，针对航 发多品种、小批量的特点，建立脉动式装配线和精益生产单元。按照赛峰公司 CFM56 发动机装配经验，融入 精益管理的脉动装配线，一台航空发动机装配时间由原先的 29 天缩短至 10 天。目前，中国航发主要主机厂已 完成装配脉动装配线试点改造，预计将会缩短航发整机装配周期，较少装配返工及周转浪费，实现均衡生产， 放量交付。

网上商城按照集团“小核心、大协作、专业化、开放型”科研生产体系的要求，以供应链和互联网融合为 路径，提供公开、高效、便捷的业务外包商务平台，加快调整原有产品结构，推动大量非核心制造业务的向外 转移。同时，关注外委外协配套企业的制造协同和发展，推动航空发动机供应链上下游企业实现协同制造、精 益生产。同时，网上商城与核心企业、优质供应商、专业服务商合作，打造专业市场服务，发挥集中采购、联 合采购优势，引入优质供应资源与集成服务提供商，推广专家服务型、平台服务型采购模式，为企业提供安全、 及时、经济的一体化采购方案。根据中国航发微信公众号，中国航发网上商城 2016 年 11 月上线，截止 2017 年底，在线交易金额已突破 70 亿元，注册供应商数量超过 6100 家，其中民口及民营企业超过 70%，累计发布采购需求超过 25000 次，节 省集团直接采购成本累计近 7000 万元。

航空发动机谱系及我国军民航发型号现状

航空发动机直接决定航空装备水平

航空发动机作为飞机的唯一动力，被称为飞机的“心脏”。发动机加燃油的重量占战斗机/轰炸机/运输机起 飞总重量的 40%-60%，发动机推重比从 2 提高到 8，即可实现战斗机推重比由 0.4 提高到 1.1，从而实现战机高 超音速飞行，航空发动机全寿命周期费用占整个飞机的 20%-40%，可以说，航空发动机是飞机性能、可靠性 及成本的决定性因素。

航空发动机的发展阶段主要以二战前后作为分水岭，前期为活塞式发动机，采用经典的四冲程式内燃机结 构。但由于活塞发动机做功冲程存在时序间隔，且多气缸结构存在冷却困难，因此二战后，大功率活塞发动机 再未有新型号出现，逐渐被可以连续做功的喷气式发动机取代。目前活塞式发动机主要用于单机功率 370KW 以下的公务机、农林机和无人机等轻型飞机及直升机。随着无人机应用场景扩展及类型丰富，活塞发动机，尤 其具有较大输出功率的重油型活塞发动机在中低空中航程无人机上得到运用，如我国出口型无人机主力型号彩 虹 5 就已配装民营企业安徽航瑞生产的“金鹰”重油发动机。（报告来源：未来智库）

航空发动机的主要分类及我国军用航发现状

喷气式航空发动机，也称航空燃气涡轮发动机，主要由进气道、压气机、燃烧室、涡轮及尾喷管组成。从 进气道整流进入的空气在压气机被压缩后，进入燃烧室与喷入的燃油混合燃烧，生成高温高压燃气，燃气在膨 胀过程中驱动涡轮做高速旋转，将部分能量转变为涡轮功，带动压气机不断吸入空气并进行压缩，使发动机能 连续工作，其中压气机、燃烧室、涡轮组成发动机燃气发生器（也被称为发动机核心机），按其出口燃气可用 能量的利用方式不同，燃气涡轮发动机分为涡轮喷气（涡喷，WP）、涡轮风扇（涡扇，WS）、涡轮螺旋桨（涡 桨，WJ）、涡轮轴（涡轴，WZ）及桨扇发动机。

我国目前只有部分军机，主要为二代战机及早期（歼）轰炸机等，仍在使用涡喷发动机，且正逐渐被涡扇 发动机替代，如新一代轰-6K 即将其配发由前序型号的 WP8 涡喷发动机换装为低油耗、重量轻的 D-30KP-2 涡 扇发动机，从而具备远距离奔袭、大区域巡逻、防区外打击的能力。我国主要涡喷型号航发主要在 20 世纪 90 年代前定型，且目前无重点在研型号。但由于涡喷发动机结构简单紧凑、机动性能高，目前涡喷发动机微型化 后被较多应用于高速无人机、巡航导弹动力。无人机用动力除主流的航发集团下属主机厂外，相关民营企业已 取得了相对有人飞行器动力领域更多的型号配套份额，如“云影”查打一体无人机目前就已配装江西中发天信 研制的 ZF850 涡轮喷气发动机。

涡扇发动机：涡扇发动机是航空装备重型化、大航程、经济性发展的产物。涡扇发动机燃气发生器出口的 燃气在低压涡轮中进一步膨胀做功，用于带动外涵风扇，使外涵道气流的喷射速度增大，剩下的可用能量继续 在喷管中转变为高速排气的动能。在燃气发生器相同的情况下，随着外涵尺寸的增加，涡扇发动机的外涵空气 流量更大、尾喷口排气速度更低，从而发动机的输出推力更大、推进效率更高、耗油率和噪音更低，但同时也 降低了航空发动机的加减速性能，影响航空器机动性。用于衡量涡扇发动机内外涵气流量的参数为涵道比（外 /内涵道空气流量之比）。发动机涵道比增加，外涵空气喷射提供推力占比持续升高，如涵道比为 5 的涡扇发动 机，外涵道产生的推力占总推力的 80%左右。

我国目前批量装机的三代航发 WS10 已发展多款改进型号，并已具备四代机划代特有的推力矢量控制技术。第十二届中国航展上，装配国产矢量发动机 WS10B 的歼 10-TVC 型战机表演了 J-TURN、落叶飘、眼镜蛇机动 等一系列高机动飞行特技，表明 WS10 型号可调矢量喷管技术已经运用成熟。第十三届中国航展上，四代机歼 20 配装国产航发正式亮相，其新型锯齿边喷口可提供了更好红外隐身效果。同时，运 20 总师唐长红也透露运 20 飞机已配装两型国产航发进行试飞，性能优越。另一款三代机 WS13 发动机也已配装出口型 FC-1 枭龙战机， 并可能配装鹘鹰四代战机进行试飞验证。在追平国外先进航空动力方面，我国目前两型以上四代航发在研，拟 配装 J20 战机的 WS15 发动机和拟配装歼 35 舰载机的 WS19 发动机，预计均已进入工程研制，接近设计定型 节点。

涡桨发动机：涡桨发动机可视为驱动气流几乎全部在外涵道的涡扇发动机，因此其经济性能特别突出。涡 桨发动机通过动力涡轮把燃气发生器出口燃气中的大部分可用能量转变为轴功率用以驱动空气螺旋桨，燃气中 剩下的小部分可用能（约 10%）在喷管中转为气流动能，直接产生推力。由于高温高压燃气充分膨胀用于驱动 动力涡轮，能量利用率高，涡桨发动机耗油率低、起飞推力大。但受螺旋桨性能的限制，飞行速度一般不超过 800km/h。因此，在大型远程运输机上，已被涡扇发动机所取代，但在中小型运输机和通用飞机上仍有广泛用 途。

由于存在飞行速度上限，在大型战略运输机上，涡桨发动机已逐渐为涡扇发动机所取代，如我国最新战略 运输机运 20 即采用了四发涡扇发动机构型，但在中小型运输机，如运 7 和运 8 等，及通用飞行器上仍广泛用 途。WJ6 是我国 1976 年定型，并经过多次改型，目前仍大量装用的涡桨航空发动机。我国 2018 年首飞成功的 “大飞机三剑客”之一水陆两栖飞机 AG600“鲲龙”即配备 4 台 WJ6 发动机。我国目前主力运输机运 8、运 9 及基于运输机平台的预警机空警 500、600 目前均采用了 WJ6 发动机。目前在研的某新型涡桨型号最大功率预 计超过 5000KW，预计可用于新一代舰载预警机正式配发，与其同功率等级的民用 AEP500 涡桨发动机于 2018 年核心机满转速试验成功，第十二届及十三届航展亮相展示。

我国军用涡轴发动机发展谱系齐全，功率覆盖完整。WZ9（玉龙）为我国首款完全自主研制的先进涡轴 发动机，2013 年获国家科技进步一等奖，配装我国目前主力武装直升机直-10。WZ9 研制成功后，国内自主及 联合国外共同研制多款军民用涡轴发动机型号，设计、制造及试验能力已具规模，涡轴发动机是我国航发为数 不多的研制水平同步配套飞机的领域。我国“军机 20 家族”中先进 10 吨级直 20 即配装新研制的 WZ10 发动 机，最大功率达 2000KW。WZ16 发动机是我国首次与国外以对等合作模式完成研制的军民两用航空产品，已 全面严格按照最新适航规章完成研制和适航审查全过程，于 2021 年 3 月 11 日获颁适航生产许可证。

我国民用航空发动机发展现状:大发在研可期、小发研制顺利

我国民用航空发动机市场中客运飞机动力装置被国外完全垄断，通航动力装置则由国外进口、国内军用航 发衍生及民营企业自研，进口约占到 80%以上。为配套中国商飞的大飞机产品族，我国大涵道比涡扇发动机共 规划了三个产品系列：一是 160 座窄体客机发动机 CJ-1000，配装 C919 大型客机；二是 280 座宽体客机发动机 CJ-2000，配装 CR929 宽体客机；三是 110~130 座的新支线发动机 CJ-500，配装 ARJ21 支线客机的改进型。

2017 年 12 月，大型客机发动机 CJ1000A 型号研制项目在上海通过由工业和信息化部、中国民航局、国防 科工局等部门组织的概念设计评审，标志着我国大型客机动力装置从技术验证全面转入工程研制。根据航空发 动机研制全寿命周期规律，预计 CJ-1000A 发动机 2022 年完成地面试验性能达标，完成工程验证，2024 年开 展科研试飞及型号合格证适航检查，2028 年完成设计定型，取得型号合格证，开始小规模交付，2035 年前完 成生产许可证取证，并实现大规模交付。

民用航空发动机的设计定型、生产过程审查及产品出厂均需由国家民航管理部门依据适航规章进行严格审 定方可进入市场，其中设计定型后颁发型号合格证（TC），生产定型后颁发生产许可证（PC），生产的单台发 动机还需取得单机适航证（AC）。外部适航审查的介入标志着民用航空发动机内部研制进展有效。据商发“心 动商发”公众号披露，2017 年 4 月 28 日商发向中国民用航空适航审定中心(简称适航审定中心)递交 CJ-1000A 型号项目适航工作联系函，标志着型号合格审定第一阶段工作的启动；2018 年 5 月 15 至 16 日，适航审定中心 与商发召开适航审定概念设计阶段项目协调会。按照国家民航局适航审定中心对国产首架支线客机 ARJ-21 适 航审查的节奏，ARJ21 取证是从 2003 年中国民航局受理 ARJ21-700 飞机适航审查申请开始，到 2014 年 12 月 正式获得民航局 TC，前后共耗时 12 年，也可相应预计首次适航审查的国产 CJ-1000A 发动机在 2030 年前设 计定型，取得 TC 证。

我国军用涡轴涡桨发动机的谱系化发展，衍生至民用领域，多款民用涡轴及涡桨发动机研制进展顺利。2021 年 7 月 27 日，中国航发宣布 AES100 发动机双发配装直升机首飞成功。AES100 发动机是我国第一型具有 国际竞争力和完全自主知识产权的 1000kW 级先进民用涡轴发动机，可满足 5~6 吨级双发和 3~4 吨级单发直升 机动力需求，特别针对中国山地高原环境较多这一客观情况，AES100 有较大的设计功率裕度，能满足其在目 前国内最高的民用机场—海拔 4411 米的稻城亚丁机场的使用需求。

2018 年 9 月 28 日，中国航发宣布 AEP500 民用涡桨发动机首台核心机实现转速达标，工作状态稳定。AEP500 是我国自主设计制造的 5000KW 级涡桨发动机，追平国际先进水平，具有耗油率低、寿命长、可靠性 高等技术特点，可满足民用先进涡桨支线客机、中型货运飞机等对动力的需求。

航空发动机全寿命周期：研制、批产及大修

航空发动机是航空装备发展的主要瓶颈

航空发动机是飞机性能、可靠性和成本的决定性因素，发动机加燃油的重量占战斗机/轰炸机/运输机起飞 总重量的 40-60%，其寿命期费用占整个飞机的 20-40%。特别是涡轮喷气发动机发明以后，推进技术的进展更 是突飞猛进，使飞机的性能和任务能力取得了重大突破。战斗机发动机本身的推重比从 3 提高到 8，在保持发 动机重量占飞机总重量百分比一定的条件下，使战斗机飞机推重比由 0.3 提高到 1.1-1.2。

发动机的升级换代决定战机的作战性能先进程度，一代动力、一代航空。由于人和飞机能承受过载的限制， 飞机推重比没必要超过 1.2，发动机推力的提升可以继续用于提高军机的有效载荷上限。喷气式运输机的燃油 效率决定其可投送运输航程，目前已改善 60%，其 3/4 是由发动机耗油率提升所贡献。新的发动机技术为飞机 提供新的任务能力，如带加力小涵道比涡扇发动机的采用，使军用飞机突破声障并直逼 3 倍声速，旅客机实现 2 倍声速的巡航飞行；旋转喷管发动机和升力发动机使垂直起落飞机成为可能；大推力的高涵道比涡扇发动机 开创了巨型远程科技的新时代；矢量喷管为战机提供直接力控制，从而使战机具有过失速超机动性；很高的涡 轮前燃气温度使战斗机能不开加力进行超声速巡航，大幅增加航程和提高突防能力；目前在研的涡轮-冲压组 合动力装置将使各种高超音速飞行器成为可能。

配套航空发动机的研制进度是整个飞机研制进度的决定性因素。当一种新飞机处于概念研究阶段时，发动 机应处于演示/验证阶段，飞机试飞时必须有一台相当成熟的发动机与之配套，在地面要积累 2000-4000 小时 的试验时间。因此，航空事业发达的国家都认为先进的发动机技术对保持军事和商业竞争优势发挥着重要作用， 将优先发展发动机技术作为国策，制定了长远的、高投入的发动机技术发展计划，并严禁向别国转移发动机技 术。从全球航空装备发展历程看，航空发动机一直是航空装备发展的主要瓶颈。

巨额风险及收益共存，航发型号衍生扩展其价值寿命

航空发动机研制是一项长周期高风险的工作。按照国外型号研制经验，一款新型发动机一般需要做 10 万 小时零部件试验、4 万小时附件试验、1 万小时整机试验和 3000 小时以上试飞考核；一款新研发动机研制费用 需要 25 亿美元左右，同时为实现性能进步而选择的技术路线可能带来巨大的周期及成本风险，如二十世纪 70 年代，英国航发制造寡头 RR 公司在 RB211 研制中采用当时尚不成熟的复材风扇叶片技术导致型号严重拖期及 两倍超预算，险导致公司破产，最终由英国政府注资挽救。

我国航空发动机研制自“飞发分离、独立发展”后，摆脱了原先航空发动机依托军机型号重复性立项、断 续式投入、寿命短期化的问题，逐渐呈现出“一发多配、一发多型、谱系化发展”的格局，在一款航发型号设 计定型后会继续进行型号发展性研究，开发其改型型号，从而扩大其应用领域及经济社会价值。我国第一款走 完自主设计、试制、试验、试飞全过程的中等推力级军用涡喷发动机昆仑 WP14 于 2002 年正式定型后应用于 歼 8 系列军机，由于二代战机逐渐被三代/四代战机取代的大背景，昆仑发动机并未在军机动力领域大放异彩， 但 2000 年基于 WP14 航空发动机改型的 QD128 燃气轮机实现生产，功率达到 11500kW、效率达到 27%，用于 分布式供能、工业发电、应急电源。根据中国航发官网 2018 年披露，已累计销售 5 台套机组，伊拉克米桑油 田发电机组单台累计运行超过 2 万小时。

我国三代战机主力配发太行 WS10 发动机是我国航空动力实现追赶、摆脱进口依赖的重要的里程碑式型号。据公开资料，WS10 型号自 2005 年完成定型后，其已完成多款 WS10X 改型，成功应用于歼 10、歼 11、歼 15 （含舰载）、歼 16 等多系列军机型号，有望成为我国交付数量最多、应用领域最多元化的型号。同时 WS10 型 号也被扩展至其他非航领域，其航改燃机 QD/QC185 可用于分布式发电及舰船动力。（报告来源：未来智库）

航空发动机研制：技术成熟度逐渐提升，定型决定放量

美国第 4 代发动机的研究和发展是完全按照全寿命管理理念和方法进行的，基于技术成熟度提升的发动机 研制及发展路径为：基础研究→部件技术研究→核心机→技术验证机→工程验证机→原型机。配装世界首款四 代战机 F-22 的 F119 航空发动机，其部件技术研究始于 20 世纪 70 年代中期，1980 年开始核心机研制，1983 年 开始技术验证机研制，1986 年开始验证机研制。F119 发动机工程研制从 1991 年开始，于 1999 年实现设计定 型，于 2002 年 7 月获得初步使用批准，于 2005 年 12 月配装 F-22 飞机具备初始作战能力。F119 发动机研究和 发展全周期长达 30 年，其中发动机工程研制周期也有 15 年。

部件技术研究：部件技术研究是运用基础研究获得的技术成果，以工程应用为目标，开展部件或系统的设 计、制造和试验验证，为开展核心机、技术验证机以及发动机工程研制提供技术储备。部件技术研究不仅关注 先进部件的气动性能，也要研究和验证部件的结构完整性，但一般只涉及部件或系统自身特性的评价，不涉及 部件之间的相互影响。以涡扇航空发动机为例，航空发动机可分解为风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、 高压涡轮、低压涡轮等六大单元体及控制监视、机械传动、外部管路及加力尾喷、引气放气等系统，在确定的 航空发动机总体打样、接口关系、性能匹配基础上，各单元体及系统需开发部件试验件，进行结构、性能及功 能验证。而部件试验验证则需在其配套的下属零部件完成相应的验证后方可整体开展。由于航空发动机研制按照“先局部、再整体”的验证顺序，整体验证成本及周期非常高昂和漫长，因此一 般航空发动机用新材料、新工艺需从部件技术设计阶段就引入，全流程参与“零件、组件、部件”的逐级验证 过程，并最终完成整机试车考核，因此航空发动机关键零部件涉及的原材料及特种加工在部件技术设计阶段验 证后，一般不会再进行调整。

核心机及技术验证机：核心机及技术验证机技术开发阶段是以实现新型发动机综合或单项技术特征为目标， 开展部件和系统技术集成研究和试验验证，研究部件之间的相互影响和匹配性，初步验证部件和系统的可靠性 和耐久性，以减少新技术进入工程应用的风险。该阶段通常包括括核心机、技术验证机的设计和试制，并在试 验器、地面试车台以及模拟高空条件下开展试验验证。技术验证机可以采用区别于最终产品的部分设备、零件 进行串换件装机测试，如用钛合金空心风扇叶片代替加工难度更大的金属边强化的复材风扇叶片，以实现复杂 系统并行研发，避免部分研发缓慢拖累整体研制进程。

经过核心机及技术验证机验证各部件系统匹配有效后，新型号航空发动机即被认为具备技术可行性，航空 发动机即可转入正式工程研制阶段。工程研制阶段的主要任务是根据主要作战使用性能指标，研制满足装备使 用要求的发动机产品。工程验证机：与技术验证机相比，工程验证机与最终航发产品更为接近，原技术验证机中替代的部分设备、 零件需更换为正式工程零件。针对发动机型号的作战使用性能要求，通过验证机的设计、试制、试验等工作， 将发动机型号研制准备采用的新技术进行集成，验证发动机部件在整机环境下、整机在模拟真实环境下的可行 性，进一步验证新技术、新工艺、新结构的成熟度和可用性，减少发动机进入原型机研制的技术、成本和进度 风险，并为确定原型机设计方案奠定基础。工程验证机研制是发动机原型机研制的重要准备阶段。

设计定型是在发动机开始小批领先使用前，开展一系列零部件、系统和整机地面试验、发动机高空台试验 和定型试飞。主要任务包括关键零部件结构完整性试验、重要成附件试验、环境和吞咽试验、发动机外部特征 和燃油试验、发动机首翻期寿命持久试车和高空台试验，并在整个飞行包线内进行定型试飞，开展可靠性、维 修性、测试性、安全性和寿命评估，给出是否可以设计定型、开始小批领先使用的结论。生产定型阶段是在发动机投入大批量生产前，为促进发动机使用成熟，开展小批领先使用，同步开展发动 机全寿命试车，并对发动机的质量稳定性和批量生产条件进行全面考核。主要任务包括开展小批领先使用考核 发动机作战使用性能和部队适用性，做好发动机外场使用技术服务保障和排故攻关工作，开展发动机全寿命试 车和试修理、高空台试验（如设计定型技术状态有变化），进一步考核发动机可靠性、维修性和保障性并进行 全寿命评估，给出是否可以大批量装备使用的结论。

航空发动机批产：技术成熟度对供应起量及单机成本影响巨大

航空发动机是飞机空中飞行的唯一动力，具有极高的可靠性要求，因此新型航发的设计制造过程需要较长 的技术成熟期，通过大量的地面及飞行试验，逐渐小批量先锋试用，迭代发现并解决问题后，才具备设计定型 及批量交付条件。新型航发单机交付周期长、成本较高，主要由以下原因导致：

零件制造环节：新型航发一般会选用一定的新结构、新材料、新工艺（三新）来实现性能提升，三新需要 较大的工艺使用及验证成本，包括新工装设备投入、初始较高废品损失、专项检测使用费用等，因此，新型航 发研制初期，零件制造成本会有较大增加；部、组件装配环节：与制造过程类似，新型航发装配需要配备新的工装器具，需要反复的试装试配，装配 过程会发现航发结构设计问题并协调解决，因此新机装配时间一般比批产航发长 40-60%，人力成本及制造费 用更大；

试车排故环节：航空发动机需经历“工厂试车+检验试车”两次验证合格后方可出厂交付。新型航发由于 设计尚不可靠或者制造不成熟等原因，易出现更多的试验异常或故障，需要重新分解、检查、排故、再装、再 试，发现并解决问题的过程可能迭代多次，直接导致新型航发的出厂单机成本远高于批产，且具有较大的不可 测性；外场服役环节：在新型航发交付外场服役过程中仍会暴露一定的质量问题，按照“举一反三”要求，外场 发生的质量问题会以技术通报形式要求主机厂对未交付产品进行整改贯彻，涉及到的分解、复装及整改成本较大。

航空发动机大修：专业维修厂卡位占优，热端部件需求较大

航空发动机作为飞机的唯一动力，其可靠性对飞机飞行安全具有决定性影响。根据美国空军灾难性事故统 计，1995 年，美国空军有 38%的灾难性事故是由于发动机的故障造成，其中 F-16 战斗机由于发动机故障造成 7 次灾难性事故，占其总灾难性事故的 77.7%。上世纪我国原航空工业部质量司曾统计，1952 年至 1983 年，空 军战机因产品设计和制造等质量问题共发生的等级事故中，发动机质量占 48.3%，在一等事故中，发动机质量 问题约占 38%。因此，在各国的军用航空装备维保体系中，航空发动机的定时及视情维修养护工作量占比都 非常大。随着我国航空发动机研制水平的提升，航发故障率呈现明显下降，但航空发动机状态的维修养护，以 使其持续适航，仍为航发全寿命周期中的重要工作，也是航发全寿命周期成本中的重要组成部分。

根据统计，航空发动机使用阶段的维修养护费用约占全寿命周期成本的 45-50%，与航空发动机本身的价 值量接近。航发热端转动件主要在高温重载条件下服役，其使用寿命约为冷端部件的 1/3 左右，因此维修更换 的零部件以热端转动件为主，占比约 70%。

军用航发修理分为三个层级：基层级、中继级及基地级。基层级维修指由直接使用航空装备的单位对装备 进行的维修，主要包括日常维修保养、周期性检测、定期检修、一般性改装、结构小修及轻度战伤抢修；中继 级指航空兵师等修理机构对航空装备进行的维修，主要包括机体结构中修，机载设备、机件的中修、大修，部 分零配件的修配制造，较大的改装和战伤抢修；涉及到中继无法满足的装备深度修理，如发动机排故过程复杂 或分解修理程度较大的，则返回专业大修厂或主机厂进行基地级维修。

航空发动机维修过程中涉及到较多的故障零部件恢复。长期以来，为保证修后可靠性，航发行业针对故障 件倾向于“换”，而不是“修”，这导致航发维修成本中换件成本居高不下，占比超过一半。而由于军用航发使用环境极为恶劣，翻修期一般只有数百小时，叶片等关键件报废量极大。因此，发 展航空关键零件修复再生技术成为航发维修的重点发展方向，目前主流工艺就是激光熔覆等金属增材制造技术。（报告来源：未来智库）

航空发动机全寿命周期价值分拆

军机装备质与量差距明显，航发换代上量需求明确且在加速

中美目前主战军机装备从数量及组成上存在明显差距，美军机种数量大都双倍以上于我国，按亚太地区部 署过半军事能力的预期，我国目前在较多机型上还不足以对美国取得战略均势，尤其远程投送的运输机及现代 化作战需求的特种飞机，中国军机数量明显偏少，属于明显的战略短板，规模上量需求强烈。军机代际组成是 其作战能力的重要体现，以中美间数量差距最小的战斗机为例，美国已经实现战斗机换代，形成三代机及三代 半为主体，四代机为骨干的战机结构调整，而我国目前二代机数量近半，先进三/四代战机占比明显不足，甚 至落后于俄罗斯，军机换代需求明显。

发动机全寿命周期成本分拆

按照一型航空发动机型号全寿命周期费用分拆，不考虑新建试验设备及通用性保障条件，航发型号设计阶 段费用占比约 8-12%，其中试验发动机制造费用占比最高，达到 45-55%；航发型号生产制造阶段费用占比约 40-45%，主要为航发零部件制造及装配试车费用；运营阶段占航发型号全寿命周期费用占比最高，达到 45- 50%，其中涉及生产制造的零部件更新占比达 50%左右。

基于装备升级上量的军用航发整机交付及维修市场需求测算

我国军机主要机种有战斗机、运输机、轰炸机、特种飞机、直升机及教练机等，其中轰炸机主要承担中远 程投弹任务，飞机结构类似于运输机；特种飞机，包括预警机、侦察机、空中加油机、导航校验飞机及指挥通 信飞机等，也主要以运输机为机载平台；而教练机主要为歼教及直升机教练机为主，因此将我国军机按战斗机 类、运输机类及直升机类分类，按批产交付及维修部分，测算未来 5 年及 10 年的军用航发整机交付市场为 2532 亿及 5321 亿元，维修市场为 974 亿及 2136 亿元。测算过程以五年分阶段开展，主要假设有：

1、增量假设：我国军机更新换代及规模上量体现为二代战机逐渐被替换，三代战机逐渐成为主体，四代 战机发展为骨干力量。经对比中美间军机数量及结构差异，我们预计未来 5 年及 10 年，我国军机涉及老旧机 型替换及规模补充，新入列 2640 及 4355 架。

2、配发假设：假设我国战斗机全部配装涡扇发动机，运输机配装涡桨和涡扇发动机各占一半，直升机全 部配装涡轴发动机。同时，假设存量战机中中轻载型占比较大，新增战机重载型比例提高，配发比例更高；

3、维修占比假设：根据航发全寿命周期费用分布，维修价值量约占配套采购成本 50%；

4、备件占比假设：军机外场使用需要采购一定的航发备件以作紧急更换，假设未来 5 年采购备件比（备 件占当期装机需求比例）为 0.3，未来 5-10 年，随着航发可靠性增长，采购备件比为 0.2；

通用航发及商用大飞机航发市场需求测算

2021 年我国通用航空发展得到政策面的极大支持。湖南、湖北、黑龙江、安徽、海南等省份均出台通用 航空发展规划及支持方案，其中湖南成为全国首个全域低空开放试点省份，通用航空迎来发展机遇期。通用航 发领域，除中航航发下属南方、东安、轻动等国家主力队伍外，还有宗申航发、应流航空、上海尚实、安徽航 瑞、中发天信等相关企业，均通过并购或自研的路径进行通航动力布局。根据中国航空工业发展研究中心预测，2018 年至 2028 年，中国市场对通用航空发动机总需求量为 18410 台，总量约 780 亿元，预计 2021-2031 年市场空间增长 50%。根据《我国通用航空发动机发展思考》统计，国 内通用航空飞机配发中，中国航发各主机厂涡轴发动机占比 2.4%，涡桨发动机占比 0.8%，涡扇发动机占比几 乎为 0。假设未来 10 年，中国航发各主机厂综合市场份额达到 10%，则可享受通用航空动力市场份额约 117 亿元。

配套中国商飞 C919 及 C929 商用大飞机的长江型号大涵道比涡扇发动机（CJ-1000 及 CJ-2000）正处于研 制阶段，由于商用大涵道比航空发动机技术水平、可靠性要求及运营标准非常高，预计未来 10 年内仍主要以 工程研制、适航取证及小批试用为主。以美国通用电气 GE 公司研制的曾获世界最大推力纪录的商用航空发动 机 GE90 型号为例，GE90 发动机于 1990 年正式提出，92 年首次进行核心机试验，93 年进行全尺寸发动机整机 试验，95 年获 FAA 发动机适航证，并于同年投入使用，GE90 发动机的研制费用约 12-30 亿美元。鉴于我国首 次研制商用大涵道比航空发动机，所需的试验件数量、研制周期及研制成本均倍于 GE90，预计两型商用大涵 道比航空发动机研制费用达到 GE90 研制总费用的 2-3 倍，约 350 亿元。