航空发动机行业梳理共15页文档
我国航空发动机产业链梳理:设计研发、零部件、运营维修(2021年)
正文目录中国航空发动机产业链:军民融合、功能完备1.产业链全景:从设计研发到维修保障2.设计研发:集中大批研究院所等优质资源3.原材料:镍、钛、钢、铝四足鼎立,复合材料大势所趋3.1.“太空金属”钛合金:宝钛股份收入最高、西部超导毛利高于行业平均3.2.“先进航空发动机的基石”高温合金: 钢研高纳产量最高、业务集中度最高3.3.“非金属发动机”复合材料:中航高科、光威复材两大龙头4.零部件与子系统:锻造、铸造各司其职、控制系统自成一体4.1.叶片、轮盘:上市公司中锻造叶片企业成熟度更高、铸造叶片企业加紧技术攻关4.2.机匣等其他结构件:航发科技其中龙头4.3.控制系统:航空领域内中航机电是龙头、航发细分赛道航发控制做龙头5.整机集成交付:航发动力唯一龙头6.运营维修:“全面聚焦备战打仗”背景下的行业增长新动力中国航空发动机产业链:军民融合、功能完备1. 产业链全景:从设计研发到维修保障经过近几十年的发展,中国国防军工行业已经形成了一条军民融合、功能完备的航空发动机产业链。
产业链主要环节包括:设计研发、加工制造(原材料)、加工制造(零组件)、整机集成交付、运营维修等。
设计研发环节主要由相关研究院所及高校组成。
加工制造(原材料)环节传统上以钢铁金属材料类企业、研究院所为主,近年来部分民营企业也有参与。
加工制造(零组件)环节传统上以航发集团系统内单位为主,但近些年来系统外企业参与这一配套环节的积极性高涨、现如今各类型企业众多。
整机集成交付环节基本由航发集团垄断。
运行维修分军用民用,军用主要由航发集团、军队相关单位提供维修保障;民用主要由各大航司及其与航发OEM 等组建的合资公司提供维修保障。
图27:航空发动机产业链由设计研发、加工制造、运营维修三大环节构成表16:设计研发环节主要由相关研究院所及高校组成,无上市公司环节分类企业/单位名称航发相关主要业务或产品上市公司中国航发沈阳发动机研究所大型涡喷、涡扇航空发动机中国航发四川燃气涡轮研究院航空发动机预先研究、型号研制和大型试验研究基地整机中国航发湖南动力机械研究所中小型航空发动机及直升机传动系统设计中国航发商用航空发动机有限责任公司民用大涵道比涡轮风扇发动机设计中国航发贵阳发动机设计研究所中小推力军用涡喷涡扇发动机研发中国航发北京航空材料研究院金属/非金属材料、材料制备与工艺、材料性能检测/表征子系及评价统设中国科学院金属研究所金属材料、复合材料等计西北有色金属研究院钛及钛合金上海航空测控技术研究所发动机状态监控与故障诊断技术中国航发控制系统研究所航空发动机控制系统及电子控制器/控制软件、军民用柔性联轴中国航空发动机研究院航空发动机发展战略与规划研究、基础与应用技术研究基础研究及关键技术研究西北工业大学北京航空航天大学南京航空航天大学上海交通大学基础研究、关键技术研究哈尔滨工业大学中国科学院工程热物理研究所清华大学表17:整机集成交付环节由航发集团垄断环节分类企业/单位名称航发相关主要业务或产品上市公司中国航发西安航空发动机有限公司关键零部件加工制造、整机装配集成、试验测试中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司关键零部件加工制造、整机装配集成、试验测试航发动力600893.SH中国航发贵州黎阳航空动力有限公司关键零部件加工制造、中小推力航空发动机研发生产修理整机集成交付整机集成中国航发南方工业有限公司中小航空发动机研制生产中国航发成都发动机有限公司关键零部件加工制造、整机装配集成、试验测试航发科技600391.SH 中国航发商用航空发动机有限责任公司民用大涵道比涡轮风扇发动机中国航发哈尔滨东安发动机有限公司轻型航空动力及衍生品中国航发南京轻型航空动力有限公司涡轮轴发动机整机产品表18:加工制造(零组件)环节传统上以航发集团系统内单位为主,近年来系统外企业参与热情高涨环节分类企业/单位名称航发相关主要业务或产品上市公司中航重机股份有限公司高端宇航锻造件毛坯中航重机600765.SH西安安泰叶片技术有限公司压气机叶片、增压级叶片航发动力600893.SH原中航精密铸造科技有限公司(已注销、并入航发动力旗下各主机厂)精铸叶片航发动力600893.SH无锡航亚科技股份有限公司压气机叶片、整体叶盘、盘环件、机匣、整流器等航亚科技688510.SH加工制造(零部件及子系统)西安三角防务股份有限公司发动机盘、特种合金锻件、模锻件三角防务300775.SZ 叶片轮盘山东南山铝业股份有限公司盘、轴等高温合金、钛合金锻件南山铝业600219.SH安徽应流机电股份有限公司高温合金叶片、钛铝叶片、单晶叶片、高温合金母合金应流股份603308.SH万泽实业股份有限公司精铸叶片、粉末盘、高温合金母合金及合金粉末万泽股份000534.SZ 成都航宇超合金技术有限公司单晶涡轮叶片炼石航空000697.SZ 无锡市润和机械有限公司压气机叶片成都航润叶片制造有限责任公司压气机叶片西安三航动力科技有限公司高温合金、钛合金等难加工材料叶轮叶片、压气机叶片德阳钰鑫机械制造有限公司叶片、盘、机匣、外部结构件中国航发北京航空材料研究院铸造铝、钛、高温合金及铸件江苏永瀚特种合金技术有限公司单晶高温合金涡轮叶片及热端部件贵州大东风机械股份有限公司压气机、涡轮叶片贵州安吉航空精密铸造有限责任公司钛、铝、高温合金精密铸件无锡透平叶片有限公司风扇叶片、导向叶片、压气机叶片、涡轮叶片西安西艾航空发动机部件有限责任公司燃烧室组件及相关零部件航发动力600893.SH中国航发航空科技股份有限公司航空发动机及燃气轮机零部件、航空航天轴承航发科技600391.SH四川安德科技有限公司发动机机匣、反推装置等零组件华伍股份300095.SZ 机匣等其他结构件四川明日宇航工业有限责任公司航空发动机和燃气轮机结构件新研股份300159.SZ 贵州航宇科技发展股份有限公司发动机机匣等环形锻件北京安达泰克科技有限公司金属蜂窝、蜂窝封严、金属降噪声衬等哈尔滨广瀚动力技术发展有限公司传动系统中国航发哈尔滨东安发动机有限公司齿轮传动系统、机匣、镁铝合金铸件中国航发动力控制股份有限公司发动机控制系统及衍生产品航发控制000738.SZ 西安晨曦航空科技股份有限公司发动机数字控制系统、发动机喷嘴等晨曦航空300581.SZ 四川海特高新技术股份有限公司航空发动机电子控制器海特高新002023.SZ控制系统广州航新航空科技股份有限公司发动机健康监测系统、健康管理系统航新科技300424.SZ陕西航空电气有限责任公司点火系统中航机电002013.SZ 北京力威尔航空精密机械有限公司民用航空发动机摇臂组件、发动机管接头等零组件北京力威尔航空精密机械有限公司民用航空发动机摇臂组件、发动机管接头等零组件表19:加工制造(原材料)环节以钢铁类企业、材料类研究院所及其下属企业等为主,近年来民企也有参与环节分类企业/单位名称航发相关主要业务或产品上市公司北京钢研高纳科技股份有限公司高温合金材料、铝(镁、钛)轻质合金、高均质超纯净合金钢研高纳300034.SZ抚顺特殊钢股份有限公司高温合金ST 抚钢600399.SH西部金属材料股份有限公司钛及钛合金金属纤维及制品西部材料002149.SZ宝鸡钛业股份有限公司钛及钛合金宝钛股份600456.SH 钢、钛合金及高温合金江苏图南合金股份有限公司高温合金、精密合金、特种不锈钢、高电阻电热合金等图南股份300855.SZ加工制造(原材料)西部超导材料科技股份有限公司高端钛合金、高性能高温合金西部超导688122.SH 沈阳中科三耐新材料股份有限公司高温合金母合金、航空航天用特种精密铸件中科三耐430513.OC 宝钢特钢有限公司耐蚀合金、钛及钛合金、高温合金、精密合金、特殊不锈钢、特种结构钢等江苏隆达超合金股份有限公司铜镍合金、耐蚀镍基合金、高温合金材料攀钢集团江油长城特殊钢有限公司不锈钢、高温合金、耐蚀合金、精密合金等复合材料中航复合材料有限责任公司高性能复合材料、树脂基复合材料、金属基及陶瓷基(含C/C)复合材料中航高科600862.SH 湖北菲利华石英玻璃股份有限公石英纤维编织产品、复合材料菲利华司300395.SZ 威海光威复合材料股份有限公司碳纤维,碳纤维复合材料,碳纤维加工,碳纤维制品光威复材300699.SZ楚江科技新材料股份有限公司碳纤维复合材料等楚江新材002171.SZ 福建火炬电子科技股份有限公司特种陶瓷、陶瓷基复合材料火炬电子603678.SH南京玻璃纤维研究设计院有限公司树脂、碳纤维、复合材料预制体中材科技002080.SZ中简科技股份有限公司碳纤维、碳纤维织物中简科技300777.SZ苏州赛菲集团有限公司连续碳化硅纤维及其编织制品、陶瓷微纳米粉及纳米陶瓷金属精密构件西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司CMC-SiC 材料航天长征睿特科技有限公司金属、非金属、复合材料等新材料表20:维修服务军用由航发集团、军队相关单位提供;民用由各大航司及其与航发OEM 等组建的合资公司提供环节分类企业/单位名称航发相关主要业务或产品上市公司运营解放军军用飞机发动机航空公司民航客机发动机中国航发贵州航空发动机维修有限公司涡喷发动机修理军用发动机维修中国航发山西航空发动机维修有限责任公司发动机维修、备件制造航发动力600893.SH 中国航发吉林航空发动机维修有限责任公司发动机维修、备件制造中国人民解放军第5701 厂等发动机维修厂军用航发维修广州航新航空科技股份有限公司发动机维修航新科技300424.SZ运营维修四川海特高新技术股份有限公司涡桨、涡轴类中小型航空发动机大修海特高新002023.SZ四川国际航空发动机维修有限公司CFM 系列、Leap 系列发动机维修商用发动机维修珠海保税区摩天宇航空发动机维修有限公司CFM 系列、V2500 发动机维修上海普惠飞机发动机维修有限公司CFM 系列发动机维修厦门新科宇航科技有限公司CFM56 系列发动机维修、飞机维修改装北京飞机维修工程有限公司PW4000、RB211、V2500 等发动机维修厦门太古发动机服务有限公司GE90 发动机维修中国南方航空股份有限公司沈阳维修基地航空器维修(仅限机体、部件、动力装置、特种作业)2. 设计研发:集中大批研究院所等优质资源航空发动机设计研发这一环节中集中了大量优质资源。
2020年航空发动机行业分析报告
2020年航空发动机行业分析报告2020年12月目录一、航空发动机:现代工业“皇冠上的明珠”,核心机是发动机研制关键的一环 (5)1、航空发动机三大特点 (5)2、核心机是发动机研制关键的一环 (7)二、航空发动机产业链包括上游研发设计、中游分系统制造和下游整机制造 (8)1、整机制造 (9)2、叶片锻造及铸造 (10)3、动力控制系统 (13)4、零部件 (13)(1)锻造件 (14)(2)铸造件 (14)(3)钣金件 (15)5、高温合金 (15)6、陶瓷基复合材料及钛合金 (18)三、军用航空发动机市场空间测算 (19)四、相关上市公司简析 (20)1、航发动力 (20)(1)国内航空发动机谱系最全,科研生产能力最强的企业 (20)(2)航发动力将受益于机型列装和国产替代等逻辑,产能释放和产品交付有望走上正轨 (21)(3)未来的看点在于若干型号定型和量产 (21)2、钢研高纳 (22)(1)高温合金龙头企业,航空航天用高温合金产能超千吨 (22)(2)航空发动机是高温合金重要应用领域:先进发动机高温合金重量占比或达到70% (22)(3)航空装备进入快速列装期,航发新增和替代市场空间巨大 (23)航空发动机是当之无愧的工业之巅,核心机是发动机研制关键的一环。
航空发动机是当今世界上最复杂的、多学科集成的工程机械系统之一,涉及气动热力学、燃烧学、传热学、结构力学、控制理论等众多领域,是技术密集、知识密集的高科技产品,对基础材料、加工工艺、装配工艺、基础试验等有着苛刻的要求,因而被誉为现代制造业“皇冠上的明珠”。
核心机是发动机的心脏,核心机在发动机的研制成本中占比最大,研制周期(预研阶段)最长。
同时,核心机可以派生出很多不同系列发动机。
航发产业链:上游研发设计、中游分系统制造、下游整机制造。
发动机的整机和系统制造是最关键的一步。
发动机的核心技术及总装集成、客户销售、后续的发动机大修与零部件更换等环节都被整机制造商所控制,整机制造商负责整体设计,承担研发风险,利润也相对最高。
航空发动机行业梳理
17.8
84.2
2.5
12.9
40.9
2.9
16.5
100.0
西部材料子公司西部钛业在2014年通过了中航商发合格供应商资格评 审,航空用钛合金薄板已立项
表6 西部材料财务指标及营收情况
财务指标
2015/9/30 2014/12/31 2013/12/31 2012/12/31
净利润(万元)
-6723.3
净利润(万元)
18420.8
4696.0
2318.9
2049.3
净利润增长率(%)
714.2
102.5
13.2
-20.0
资产负债比率(%)
85.3
85.0
85.1
83.1
基本每股收益(元)
0.2
0.1
0.0
0.0
每股经营现金流量(元)
0.2
1.5
0.3
-0.1
产品构成 (2015H1)
钢铁业
营业收入(万元) 营业利润(万元)
23.78
99.71
26.08
79.93
48.2
0.29
23.85
100
5. 相关上市公司—整机制造
5.5 中航动力
2015年10月14日成发科技、中航动控、中航动力同时发布公告称,中航工业正在制定旗下航空发动机相关企事业单位业务的重组整合, 中航工业预计将不再成为公司的实际控制人。国家设立航空发动机专项公司的可能性较大,这应该为后续发动机专项落地的前奏。中航动 力为整机龙头,也被认为是中航工业发动机整合平台公司。
抚顺特钢是高温合金龙头企业,产能市占率40%;主要客户是西安航 空发动机厂;二期技改项目完成将解除产能瓶颈;公司已经通过中国 航空工业第一集团二方审核,并且通过了罗罗公司的供应商资格
航空发动机及历史简介PPT
应用领域
是目前大型客机和货机的主要动 力装置,也用于一些军用飞机。
其他类型发动机
01
02
03
04
涡桨发动机
通过螺旋桨产生拉力,适用于 低速飞行,常见于一些支线客
机和通用航空飞机。
涡轴发动机
主要用于直升机,通过传动轴 将动力传递给旋翼产生升力。
火箭发动机
利用反作用力原理,将燃料和 氧化剂混合燃烧产生推力,用
更高的推力和燃油效率
期待新一代航空发动机能够提供更大 的推力和更高的燃油效率,以满足未 来航空运输的需求。
更低的排放和噪音
期待航空发动机在环保方面取得更大 突破,实现更低的排放和噪音水平, 减少对环境的影响。
更高的可靠性和安全性
期待航空发动机在设计和制造过程中 更加注重可靠性和安全性,确保飞行 安全。
减轻了发动机重量并提高了耐腐蚀性。
先进制造工艺
03
激光加工、3D打印等先进制造工艺的应用,提高了发动机制造
精度和效率。
控制系统及智能化技术应用
全权限数字电子控制
实现了对发动机各个部件的精确控制,提高了发动机性能和可靠 性。
智能化故障诊断与预测
利用传感器和大数据分析技术,实现了对发动机状态的实时监测和 故障诊断预测,提高了发动机维护性和安全性。
自适应控制
根据飞行条件和任务需求,自动调整发动机工作状态和参数设置, 实现了发动机性能的最优化。
05 航空发动机产业现状与趋 势
全球产业布局及竞争格局
全球航空发动机产业布局
全球航空发动机产业主要集中在美国、英国、法国等少数几个国家,其中美国的 通用电气、普拉特·惠特尼,英国的罗尔斯·罗伊斯等是全球领先的航空发动机制 造商。
“航空发动机”文件文集
“航空发动机”文件文集目录一、航空发动机的发展前景二、航空发动机变循环三、航空发动机高温材料的研究现状及展望四、航空发动机整机振动控制技术分析五、航空发动机先进控制概念和高稳定性发动机控制系统研制六、航空发动机叶片轮盘系统振动特性及多场耦合力学特性研究航空发动机的发展前景随着全球航空业的快速发展,航空发动机作为飞机的核心部件,其性能和技术的不断提升已成为推动航空业不断进步的关键因素。
本文将从航空发动机的发展历程、未来趋势等方面探讨航空发动机的发展前景。
航空发动机的发展可以追溯到19世纪末期,当时航空发动机还处于萌芽阶段,功率和效率都很低。
随着科技的不断进步,航空发动机的技术得到了迅速发展,经历了活塞发动机、涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机等不同阶段。
活塞发动机是早期航空发动机的一种,其工作原理是利用汽缸中燃料的燃烧产生高压气体推动活塞运动,从而转化为飞机的动力。
然而,随着飞行速度的不断提高,活塞发动机的功率和效率逐渐无法满足需求,逐渐被更先进的涡轮喷气发动机所取代。
涡轮喷气发动机是一种将空气吸入后,通过高温高压的燃烧室将其加速到超音速状态,然后通过喷嘴高速喷出产生推力的发动机。
这种发动机具有较高的推进效率和速度,但同时也存在着噪音大、燃料消耗高等问题。
为了解决涡轮喷气发动机的不足,人们发明了涡轮风扇发动机。
这种发动机在涡轮喷气发动机的基础上增加了风扇,既增加了推力,又降低了噪音和燃料消耗。
目前,大部分民用飞机所使用的发动机都是涡轮风扇发动机。
随着科技的不断发展,航空发动机的未来发展将更加注重环保、节能和安全。
以下是一些可能的未来趋势:未来的航空发动机将会朝着更高推力和更低油耗的方向发展。
通过优化设计和新材料的应用,发动机的效率和性能将得到进一步提升,从而降低飞机的油耗和排放。
智能化技术将在航空发动机中得到广泛应用,例如通过传感器和计算机控制系统对发动机的工作状态进行实时监控和调整,以提高发动机的可靠性和使用寿命。
航空发动机行业研究:从产品衍变看行业发展精选版
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一、航空发动机发展历史在第二次世界大战中,各类型飞机装载的发动机均是活塞式发动机。
这种发动机工作时只输出功率,不能直接产生推进飞机前进的推力或拉力,因此需采用螺旋桨作为推进器,螺旋桨由发动机带转后在桨叶上产生推进飞机前进的拉力。
活塞式发动机与螺旋桨组成的飞机动力装置在二战期间获得了极大的发展,成为战斗机、轰炸机和运输机的动力系统。
但是,该动力系统限制了飞机飞行速度的再次提高,主要是因为推进飞机前进的推进功率与飞机飞行速度的三次方成正比。
当飞机速度增大后,维持飞行动力所需的大功率活塞式发动机无法实现。
其次,当飞机飞行速度增大后,空气作用在桨叶叶尖处的相对速度快速提高,超出声速很多,导致能量损失激增,使桨叶的效率大幅度降低。
采用活塞式发动机作动力的飞机,飞行速度受到了严格的限制,不可能接近声速,更不可能达到声速或者超过声速。
因此,二战期间,较为先进的飞机飞行速度也仅有 750~800km/h。
在二战后期,部分国家已经开始研制涡喷发动机,但实际用于飞机却是在二十世纪四十年代末期。
由于涡喷发动机具有活塞式发动机无法比拟的优点,快速改变了航空工业的发展方向,飞机性能得到了大幅提升。
首先,涡喷发动机本身既是热机又是推进器,直接产生推进飞机前进的推力,而不像活塞式发动机需要用限制飞机飞行速度的螺旋桨作推进器。
其次,作为这两种发动机工质的空气,流进涡喷发动机的流量比活塞式发动机多几十倍甚至更多。
最后,在活塞式发动机中,曲轴每转二转,单个气缸才能完成吸气、压缩、混合气燃烧、膨胀做功和排气的一个循环;在涡喷发动机中,这五个过程是同时进行的,即只要启动,涡喷发动机就不断地做功产生推力。
由于这些原因,涡喷发动机做功能力及效率远远大于活塞发动机,其产生的巨大推力能使得飞机克服高速飞行时的极大阻力达到更高速度,使飞行速度在较短的时间内接近声速,超过声速,甚至达到声速的数倍。
航空发动机行业专题研究报告
航空发动机行业专题研究报告航空发动机的演变及国内产业格局报告综述:航空发动机是飞机核心部件,约占飞机整机价值量的 20%~30%,其设计研发水平、制造工艺直接影响飞机的性能及可靠性。
当前航空发动机主要包括涡喷、涡扇、涡桨、涡轴发动机,其中涡扇发动机凭借高效率低油耗,成为当前大多数客机及军机的主要动力类型。
航空发动机全生命周期主要经历研发、制造、维护三个阶段,目前我国已具备航空发动机完整的产业链,其中原材料配套主要以大型钢厂、研究院所等传统国企为主;零部件制造主要以航发集团为主,部分民参军企业共同参与;军民用航发整机生产由航发集团主导。
航空发动机是飞行器核心部件。
航空发动机是飞机核心部件,约占飞机整机价值量的20%~30%。
作为飞机动力的直接来源,其设计、研发、制造、工艺等均需要精尖的科学技术水平,直接影响飞机的性能、可靠性及经济性,其发展水平更是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。
按照工作原理不同,航空发动机可以分为活塞式和喷气式,早期飞机几乎全部使用活塞式,但由于功率限制,只适用于低速飞行,20 世纪 40 年代以来,喷气式开始成为飞机的主要动力。
喷气式按有无压气机又主要分为涡轮发动机和冲压发动机,涡轮发动机是目前最核心的航空发动机。
涡扇发动机高效率低油耗,是当前主流应用类型。
航空用燃气涡轮发动机主要包括涡喷、涡扇、涡桨、涡轴发动机,不同的设计速度与油耗特性差异决定了各自应用场景:涡喷发动机高速度高油耗,已逐步被涡扇发动机替代,主要用于部分尚未退役的军用二代战机;涡扇发动机由于其高速度、中等油耗的特点,是现在大多数客机及军机的主要动力类型;涡桨发动机油耗低、推力较大,但飞行速度受限,多用于低速运输机、轻型飞机及加油机等;涡轴发动机功率大、易于起动,主要用作直升机的动力。
我国已具备完整的航空发动机产业链。
航空发动机全生命周期主要经历研发、制造、维护三个阶段,三者的价值量比例分别为 10%、40%、50%。
我国航空发动机零部件与子系统产业链梳理(2021年)
零部件与子系统:锻造、铸造各司其职、控制系统自成一体航空发动机由部件和子系统组成,部件包括风扇增压级、压气机、燃烧室、高低压涡轮等;子系统包括控制系统、空气系统、机械系统、短舱系统等。
除控制系统自成一体外,其余各部件系统的零组件按照加工成型的方式均可以分为锻件、铸件、钣金件等几种,其中又以锻件、铸件占据主要地位。
近些年来,3D打印增材制造、复合材料特殊工艺等也逐渐开始使用,但目前占比尚较小。
表27:锻造、铸造是涡轮风扇发动机两大主要加工工艺部件及子系统零组件常用材料典型加工工艺风扇增压级风扇叶片钛合金、复合材料扩散连接/超塑成形增压级叶片钛合金锻造机匣铝合金、钛合金等锻造风扇轴高强度钢等锻造封严环不锈钢等钣金压气机叶片、轮盘钛合金、高温合金锻造机匣钛合金、不锈钢等锻造燃烧室机匣高温合金锻造火焰筒高温合金锻造部分高温区域零件高温合金、粉末材料等铸造高低压涡轮叶片高温合金、单晶材料等铸造涡轮盘粉末材料锻造机匣高温合金锻造锻造通过对金属施加压力使其产生塑性变形从而达到所需要的形状,这个过程可以消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,且锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件,因此在无特殊需求的情况下多采用锻造的方式进行加工。
铸造通过直接浇铸液态金属到事先准备好的模具中、待金属冷却后去除模具的方式得到所需形状,其优点在于可以生产形状复杂的零件,尤其是复杂内腔的毛坯。
当前,涡轮前温度已经上升至 1800℃附近,但涡轮叶片所用材料即便是耐温最高的单晶高温合金,其耐温也仅有 1200℃左右,之间 600℃的温差只能通过叶片表面热障涂层以及叶片内部复杂的空心冷却结构来弥补。
这使得涡轮叶片的内腔冷却结构越来越复杂,只能通过铸造的方式来加工。
因为涡轮叶片所使用单晶高温合金等材料的昂贵、以及精密铸造工艺的复杂性,使得涡轮叶片单价极高,一片叶片成本可达 40万元。
一台发动机中涡轮叶片论数目较压气机叶片显著偏少,但论总价值,铸造涡轮叶片却较远高于锻造产生的压气机叶片。
航空发动机总资料
第一章概论航空发动机可以分为活塞式发动机(小型发动机、直升飞机)和空气喷气发动机两大类型。
P3空气喷气发动机中又可分为带压气机的燃气涡轮发动机和不带压气机的冲压喷气发动机(构造简单,推力大,适合高速飞行。
不能在静止状态及低速性能不好,适用于靶弹和巡航导弹)。
涡轮发动机包括:涡轮喷气发动机WP,涡轮螺旋桨发动机WJ,涡轮风扇发动机WS,涡轮轴发动机WZ,涡轮桨扇发动机JS。
在航空器上应用还有火箭发动机(燃料消耗率大,早期超声速实验飞机上用过,也曾在某些飞机上用作短时间的加速器)、脉冲喷气发动机(用于低速靶机和航模飞机)和航空电动机(适用于高空长航时的轻型飞机)。
P4燃气涡轮发动机是由进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等主要部件组成。
由压气机、燃烧室和驱动压气机的涡轮这三个部件组成的燃气发生器,它不断输出具有一定可用能量的燃气。
涡桨发动机的螺桨、涡扇发动机的风扇和涡轴发动机的旋翼,它们的驱动力都来自燃气发生器。
按燃气发生器出口燃气可用能量的利用方式不同,对燃气涡轮发动机进行分类:将燃气发生器获得的机械能全部自己用就是涡轮喷气发动机;将燃气发生器获得的机械能85%~90%用来带动螺旋桨,就是涡桨发动机;将获得的机械能的90%以上转换为轴功率输出,就是涡轮轴发动机;将小于50%的机械能输出带动风扇,就是小涵道比涡扇发动机(涵道比1:1);将大于80%的机械能输出带动风扇,就是大涵道比涡轮风扇发动机(涵道比大于4:1)。
P5航空燃气涡轮发动机的主要性能参数:1.推力,我国用国际单位制N或dan,1daN=10N,美国和欧洲采用英制磅(Pd),1Pd=0.4536Kg,俄罗斯/苏联采用工程制用Kg,1Kg=9.8N;2.推重比(功重比),推重比是推力重量比的简称,即发动机在海平面静止条件下最大推力与发动机重力之比,是无量纲单位。
对活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机则用功重比(功率重量比的简称)表示,即发动机在海平面静止状态下的功率与发动机重力之比,KW/daN;3.耗油率,对于产生推力、的喷气发动机,表示1daN推力每小时所消耗的燃油量单位Kg/(daN·h),对于活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机来说,它表示1KW功率每小时所消耗的燃油量单位Kg/(kw·h);4.增压比,压气机出口总压与进口总压之比,飞速较高增压比较低,低耗油率增压比较高;5.涡轮前燃气温度,是第一级涡轮导向器进口截面处燃气的总温,也有发动机用涡轮转子进口截面处总温表示,发动机技术水平高低的重要标志之一;6.涵道比,是涡扇发动机外涵道和内涵道的空气质量流量之比,又称流量比。
航空发动机原理与构造知识点总结
航空发动机原理1 概论航空动力装置的功能是为航空器提供动力,推进航空器前进,所以航空动力装置也称为航空推进系统。
它主要包括航空发动机,以及为保证其正常工作所必需的系统和附件,如燃油系统、滑油系统、起动系统和防火系统等,通常简称为航空发动机。
1.1航空燃气涡轮发动机的基本类型目前航空燃气涡轮发动机有五种基本类型:涡轮喷气发动机、涡轮螺桨发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机和供垂直/短距离飞机用的发动机。
涡轮喷气发动机简称涡喷发动机(WP)。
从结构上讲,它由压气机、燃烧室、燃气涡轮和尾喷管四个主要部件组成(见图1-1),其特点是:涡轮只带动压气机压缩空气,发动机的全部推力来自高速喷出的燃起流所产生的反作用力。
涡轮喷气发动机经济性差高温、高速燃气由尾喷管排出,能量损失大,因此经济性差。
图1-1 涡轮喷气发动机涡轮螺桨发动机简称涡桨发动机(WJ)。
在这类发动机中,涡轮除带动压气机供给发动机所需的空气外,还带动螺桨,产生飞机前进的拉力。
由尾喷管喷出的燃起流所产生的推力只占飞机前进力的很少一部分(10%)。
从结构上讲,这类发动机还多一个部件——减速器。
涡轮风扇发动机简称涡扇发动机(WS),又称内外涵发动机。
它是介于涡喷和涡桨之间的一种发动机。
它由两个同心圆筒的内涵道和外涵道组成,在内涵道中装有涡喷发动机的部件——压气机、燃烧室和涡轮,在外涵道中装有由内涵转子带动的风扇(见图1-2)。
发动机的推力是内、外涵道气流反作用力的总和。
- 2 -外、内涵道空气流量之比称为流量比,又称涵道比。
涡扇发动机的优点是,推力大了,排出的能量小了,耗油率低。
图 1-2 涡轮风扇发动机若在涡桨发动机中,发动机输出轴不带动螺桨,而用来输出功率,例如带动直升机的旋翼、舰艇的推进器、或地面的发电机和油泵等,则这种燃气涡轮发动机称为涡轮轴发动机,简称涡轴发动机(WZ)。
1.2 航空燃气涡轮发动机性能指标涡轮发动机和涡扇发动机都是将燃气发生器的可用功用于增加流过发动机气流的动能并产生反作用推力。
航空发动机行业概述
一、航空发动机行业概述航空发动机是指为航空器提供飞行所需动力的发动机。
航空发动机是飞机的心脏,它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性,是飞机的核心部件。
航空发动机的研制对结构力学、材料学、气体动力学、工程热力学、转子动力学、流体力学、电子学、控制理论等学科都有极高要求,世界上具备独立研制航空发动机能力的国家只有美、俄、英、法、中等少数几个。
独立研制发动机是一个国家成为航空强国的重要标志。
航空发动机可以分为活塞式和喷气式两大类。
其中,活塞式是飞机或直升机最早采用的动力形式,到第二次世界大战结束时发展到巅峰状态。
但是活塞式飞机不能超越音速,随着人们对飞机性能要求的不断提高,喷气式发动机产生了,这也为飞机突破“音障”提供了可能。
目前主流的发动机是燃气涡轮发动机。
图表:航空发动机的分类二、我国航空发动机行业现状1.航空发动机行业仍处朝阳期由于基础工业和材料技术的落后,加上制度性的桎梏,中国的航空发动机行业发展相对落后,即便是代表了中国航空发动机最高水平的“太行”发动机,其技术水平也仅仅相当于西方70年代末的航空发动机水平。
航空发动机作为飞机的“心脏”,其技术水平的落后,直接影响中国空军战斗机的作战能力,甚至作为中国21世纪主力歼击机机型歼-10目前所使用的发动机都是依靠从俄罗斯进口,发展航空工业,提高航空发动机技术水平已经迫不及待。
建立强大的航空工业同样也是确立大国地位的必然选择,2006年大型飞机项目列入《国家中长期科学和发展规划纲要》的重大专项,2007年国务院常务会议于批准了大型飞机研制重大科技专项正式立项,2008年11月按照国家战略决策中国航空工业也完成了历史性的重组整合,所有这一切都从国家战略上明确了中长期重点发展航空工业的方针,也充分体现了国家的意志和决心,航空工业的战略地位已经确立,作为航空工业的核心和最大的短板的航空发动机行业将借航空工业的东风,迎来其快速发展的朝阳期。
2、中国航空发动机研制提速中国从俄罗斯购进两种发动机:价值350万美元的AL-31(配备苏-27/30、歼-11、歼-10)和价值25.万美元的RD-93(一种米格-29战机所用RD-33发动机的升级版本),RD-93用于中巴联合研制的类似美国F-16级别的JF-17战机。