国产航空发动机被什么卡脖子 中国在4000亿元规模的短舱领域尚属空白

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20 韦婷 • 2019-06-26 19:00:47  来源:前瞻产业研究院 E3457G0

短舱是在飞机上安放发动机的舱室,主要工作是固定发动机,优化发动机气流,保护发动机免受外部损害。目前,新一代大涵道比航空发动机短舱,主要由航空业顶级制造商美国古德里奇提供,而我国在这一重要领域尚属空白。据测算,未来20年中国民用大中型的航空发动机市场空间将超过1.6万亿元,而占航空发动机1/4左右成本的短舱,预计未来市场空间约4000亿元。

航空发动机作为飞机的核心,为飞机提供动力,其技术难度极高,尤其是在军用发动机方面,是三、四代机的核心装备。而发动机短舱则是确保核心能够正常运转的保护罩,是飞机飞行的关键设备,涉及飞机性能、操作安全性、系统可靠性、重量、成本和环保等相关的关键航空技术。

短舱是在飞机上安放发动机的舱室,俗称“房子”,模样类似整流罩,主要由发动机进气道、整流罩、内部固定装置、反推装置和尾喷口组成,起整流、降噪、保护和为安装发动机部分附件提供平台的作用。

集成技术复杂

短舱是一套极为复杂的集成系统,从开发到生产和供应都需要长时间的积累,而且短舱越大技术难度越高。短舱需要在多重限制的极端环境(高温、高压、高速)下实现降噪、除冰、调节内外温差、防火防雷击、支撑发动机与机翼连接吊架之间的负载、刹车(借助反推装置)、美化飞机等多项功能,而这些功能则由短舱内的进气道、整流罩、反推装置和尾喷口来完成。

图表1:航空器短舱内各组件作用

被国外厂商垄断

短舱作为发动机核心设备,其重要性不言而喻。但世界上能研制民用大涵道比发动机的仅有3家公司,分别是美国通用电气(GE)、普拉特·惠尼集团公司(Pratt & Whitney Group)和英国的罗尔斯·罗伊斯(Rolls-Royce)。而能独立研制高推力大涵道比涡扇发动机短舱的公司仅有2家。一个是航空顶级制造商美国古德里奇(GoodRich),其产品运用于波音878和空客A350/A320neo等;另一个是奈赛公司(Nexcelle),由美国通用和法国赛峰合资,向波音737、A330等飞机的推进系统提供短舱。

此外,赛峰集团旗下赛峰短舱公司是世界领先的飞机发动机短舱制造商,负责设计、制造和支持飞机发动机短舱,是目前世界上唯一参与所有细分市场的短舱制造商,中国市场上超过1/4的民用飞机采用了赛峰短舱公司的产品。我国在这一重要领域尚属空白。

图表2:航空发动机及短舱主要供应商

新型发动机短舱性能与维修失衡

发动机短舱并不仅仅是一个简单的气动套筒,其功能还包括利用反推装置快速减速、在发动机发生故障后控制爆炸碎片、引气、降噪及防冰。对于民用航空发动机短舱制造商来说,短舱的安全性是最重要的,但是在发动机短舱设计时必须要权衡产品性能、制造可行性以及维修性三方面因素。通常,系统的集成在某种程度上就会有牺牲产品的可维修性。

特别是复合材料、增材制造等材料和技术的使用,虽然对发动机短舱的性能、工艺方面有很大的帮助,但是也增加了短舱的维修难度。此外,短舱通常会受到长期的热变形、飞鸟或地面设备的影响产生损伤,其复合材料常会出现脱胶或分层,而铝制零件会易于腐蚀,而且这两种材料都可能产生裂缝、磕伤、撕裂和凹痕。当损伤发生时,航空公司更愿意选择进行在翼维修,因为当前短舱的尺寸越来越大,其运输成本也越来越高。

图表3:新型航空发动机性能与维修失衡方面

未来市场规模约4000亿

虽然我国能够自主研发军用发动机,但在民用航空发动机领域则几乎空白。目前全球民用航空发动机市场基本被CFM、UTC、GE、RR等少数几家龙头企业垄断,我国民用航空发动机主要被普惠、GE和罗尔斯•罗伊斯三大厂商垄断。而且,中国市场正日益正成为这些厂商的最重要的营收来源。据测算,未来20年中国需要新增民航大中型飞机超过6300架以上,潜在民用航空发动机新增需求超过1.3万台,民用大中型的航空发动机市场空间将超过1.6万亿元。而发动机短舱成本约占全部发动机的1/4左右,因此预计未来短舱的市场空间约4000亿元。

图表4:未来20年中国民用发动机市场规模(单位:架、台、亿元)

以上数据分析均来自前瞻产业研究院发布的《中国航空发动机行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

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