2020年中國航空發(fā)動機行業(yè)發(fā)展概況及市場發(fā)展前景分析：未來20年我國軍民用航發(fā)市場規(guī)模約四萬億[圖]

    航空發(fā)動機：飛機心臟，工業(yè)之花

    航空發(fā)動機是飛機的心臟，被譽為現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”和“工業(yè)之花”。航空發(fā)動機不僅是飛機的動力，也是航空技術發(fā)展的動力，人類在航空領域的每一次重大突破，無不與航空動力技術的進步相關；飛機的需求和發(fā)展又促使發(fā)動機向更高水平邁進，二者相得益彰。航空發(fā)動機行業(yè)的發(fā)展水平是一個國家工業(yè)基礎、科技水平和綜合國力的集中體現(xiàn)，也是國家安全和大國地位的重要戰(zhàn)略保障。作為一種典型技術密集型產(chǎn)品，航空發(fā)動機需要在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和高負載的特殊環(huán)境中長期反復工作，其對設計、加工及制造能力都有極高要求，因此具有研制周期長，技術難度大，耗費資金多等特點。目前雖然許多國家都可以自主研制生產(chǎn)飛機，但具備獨立研制航空發(fā)動機能力并形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的國家卻只有美、俄、英、法、中等少數(shù)幾個。

    我國商用大飛機起步較晚，民用航空動力發(fā)展更為滯后，中短期內(nèi)缺乏投資機會；而軍用航空發(fā)動機正處在快速自主化進程中，故本文側重于研究和分析軍用航空發(fā)動機。

    航空發(fā)動機分類

    自1903年問世至今一百多年以來，航空發(fā)動機經(jīng)歷了兩個主要發(fā)展時期，1903年至1945年為活塞式發(fā)動機統(tǒng)治時期，1945年至今是噴氣式發(fā)動機時代。在噴氣式發(fā)動機時代，航空上廣泛應用的是有壓氣機空氣噴氣式發(fā)動機。在壓氣機空氣噴氣式發(fā)動機中，壓氣機是用燃燒室后的燃氣渦輪來驅(qū)動，因此這類發(fā)動機又稱為燃氣渦輪發(fā)動機。按燃氣發(fā)生器出口燃氣可用能量利用方式的不同，燃氣渦輪發(fā)動機分為渦輪噴氣、渦輪風扇、渦輪螺旋槳、渦輪軸和螺旋槳風扇發(fā)動機。

航空發(fā)動機分類及用途

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航空發(fā)動機性能特點及應用

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    中國航發(fā)產(chǎn)業(yè)趨勢：從不行到行，行業(yè)增速或迎向上

    中國航發(fā)產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)三階段，從測繪仿制到自主研制

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國航空發(fā)動機行業(yè)投資潛力分析及投資前景評估報告》數(shù)據(jù)顯示：60多年來，我國航空發(fā)動機的發(fā)展，經(jīng)歷了從無到有，從測繪仿制到自行研制的過程，目前已經(jīng)有了一定技術積累，在生產(chǎn)上已具有相當大的規(guī)模；在實驗方面，建成了亞洲第一的高空臺及其他研究實驗設備?？傮w來看，我國航空發(fā)動機行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了以下三個階段。

    第一階段：1950-1965年前后，在蘇聯(lián)幫助下仿制自制渦噴。當時，我國根據(jù)蘇聯(lián)BK-1F技術資料仿制出了渦噴5，隨后完成渦噴6研制，并開始著手研制渦噴7和渦噴8發(fā)動機。這一階段我國航空動力行業(yè)快速發(fā)展不斷突破，實現(xiàn)從完全依賴外援技術到開始自助設計研制的轉(zhuǎn)變。

    第二階段：1966-1990年，進入獨立發(fā)展階段。20世紀60年代中蘇關系出現(xiàn)問題，我國開始著手完整的自主研制航空發(fā)動機。1965年，為配合我國首架自主研制的主力戰(zhàn)斗機型殲8，我國開始進行渦噴7甲發(fā)動機研制，是我國第一個完整走完設計、試制、零部件加工及整機地面調(diào)試、高空模擬實驗到最后試飛定型的發(fā)動機型號。期間，我國自行設計了渦噴13發(fā)動機，獲得國家科技進步一等獎，并仿制英國羅羅公司的斯貝MK202制造出渦扇9發(fā)動機。

    第三階段：1990年至今，開始了新一代核心機預研計劃，構建核心機體系的整體發(fā)展思路逐步形成，科研系統(tǒng)逐步成熟。2002年，我國自行設計研制的渦噴14發(fā)動機設計定型；2005年，我國自主研制的第三代大推力渦扇10發(fā)動機通過設計定型，這兩種發(fā)動機的研制成功標志著我國在核心機上取得巨大突破，并使我國成為少數(shù)能自主研制航空發(fā)動機的國家之一。

中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展三階段

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    橫向看：中國航發(fā)技術預計落后美國近30年

    美國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)從技術及管理上都較為成熟。管理上，美國一直實行“飛發(fā)分離”、美國政府持續(xù)開展研究計劃，并在航空發(fā)動機研制中強化競爭等措施，技術上，預計中國航空發(fā)動機落后美國30年，發(fā)動機技術水平差距一代以上。

    中國航空發(fā)動機從仿制開始，起步較晚，預計從時間上看落后美國近30年，從代際上看，落后美國一代以上。上世紀80年代美國F15戰(zhàn)機已經(jīng)裝備推重比達到8的F110發(fā)動機，我國同類型的WS10發(fā)動機到2010才投入生產(chǎn)，用于裝備殲11B戰(zhàn)機。WS10中間推力及加力推力略高于F110，質(zhì)量也比F110略輕。美國裝備F22的F119發(fā)動機20世紀90年代就以后投入生產(chǎn)，我國與F119同代際的渦扇-15在2020年后才有望完成研制。

主要三代/四代戰(zhàn)斗機發(fā)動機比較

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主要五代戰(zhàn)斗機發(fā)動機性能參數(shù)比較

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中美軍用航空發(fā)動機發(fā)展對比

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    美國新一代航空發(fā)發(fā)動機研制項目取得重大突破，技術優(yōu)勢或更加明顯。美國新一代航空發(fā)發(fā)動機研制相關技目前已獲重大突破，預計將在2020年之后投入使用，裝備在F35聯(lián)合戰(zhàn)斗機上。美軍下一代“自適應變循環(huán)發(fā)動機”推力高達20噸，處于全球領先水平。

    制約因素逐步消除，追趕歐美確定性強

    2016年航發(fā)集團掛牌成立，標志著我國從管理體制上實現(xiàn)“飛發(fā)分離”；效仿歐美等國實施預研計劃，2016年實施的兩機專項預計投入將超千億元，有效支持我國重點型號航空發(fā)動機、燃氣輪機及高溫材料的研制；《中國制造2025》要求未來10年要突破高推重比、大涵道比等技術，建立自主發(fā)展體系。同時，我國在高溫合金等材料問題上不斷突破。制約我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的體制、經(jīng)費、技術上的制約因素有望逐步消除，我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展有望加速。

我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)制約因素逐步消除

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    “飛發(fā)分離”，優(yōu)化體制機制

    航發(fā)研制舊體系制約我國航空發(fā)動機的發(fā)展。在實現(xiàn)“飛發(fā)分離”模式之前，我國的航空發(fā)動機研發(fā)體制一直仿照前蘇聯(lián)的模式，遵循“飛機型號在先，發(fā)動機型號在后”的順序，這種模式把發(fā)動機視為飛機的附屬品，確定了具體型號的飛機，然后對與該機型配套的發(fā)動機立項，立項之后才能獲得人力和經(jīng)費的支持，從而開展基礎研究和系列測試工作；如果飛機型號下馬，則該飛機型號所對應的發(fā)動機的研制也必須下馬。這樣的模式大大限制了航空發(fā)動機的研制自由，且不利于相關技術的積累和儲備，大大增加了發(fā)動機研制失敗的風險。

    世界航空工業(yè)強國如英、美等，均實行“飛發(fā)分離”的研制模式。例如美國的波音公司專注于飛機制造，而發(fā)動機則由通用、普惠或者羅羅等航空發(fā)動機公司進行研制。航空發(fā)動機的研制周期一般比飛機更長，因為在確定具體的發(fā)動機型號之前，需要事先進行長期的基礎研究和預研工作，這種“飛發(fā)分離”研制模式更符合航空發(fā)動機研制生產(chǎn)的客觀規(guī)律。

    “飛發(fā)分離”新體系終于在2016年塵埃落定。2016年3月2日，航發(fā)動力、航發(fā)控制和航發(fā)科技發(fā)布公告確定了中國航空發(fā)動機集團有限公司主要領導的任職，并且確定新成立的“中國航發(fā)”將取代中國航空工業(yè)集團公司成為這三家上市公司的實際控制人。從此，中航工業(yè)集團下屬的中航發(fā)動機控股有限公司等航空發(fā)動機業(yè)務相關企（事）業(yè)單位將從原來的飛機制造體系中分離出來，納入新成立的中國航空發(fā)動機集團有限公司，標志著我國飛機和航空發(fā)動機的研制真正實現(xiàn)了“飛發(fā)分離”。“飛發(fā)分離”利于提高發(fā)動機制造商的靈活性和研發(fā)效率，也有利于兩機專項等預研計劃的開展。

    實施“兩機”專項、《中國制造2025》，政策扶植力度加強

    我國航空發(fā)動機發(fā)展一直落后于歐美發(fā)達國家，其原因是我國航空發(fā)動機基礎研究薄弱、技術儲備不足、試驗設施不全和管理體制落后等。受啟發(fā)于美國的IHPTET計劃和VAATE計劃，我國亟需出臺類似的國家級航空發(fā)動機專項發(fā)展計劃，集中政府和工業(yè)部門的資源并長期給予大量資金扶持，以期改變我國航空發(fā)動機研制的落后現(xiàn)狀，躋身全球航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的競爭舞臺。

    2015年，航空發(fā)動機和燃氣輪機“兩機”項目首次被寫入政府工作報告。隨后，《中國制造2015》規(guī)劃也將航空發(fā)動機作為重點發(fā)展領域。在2016年3月公布的“十三五”規(guī)劃綱要草案中，航空發(fā)動機和燃氣輪機“兩機”項目位列未來五年中國計劃實施的100個重大工程及項目名單之首。“兩機”專項已經(jīng)確立了詳細的工作重點。航空發(fā)動機專項方面，將重點聚焦渦扇、渦噴發(fā)動機領域，同時兼顧有一定市場需求的渦軸、渦槳和活塞等發(fā)動機領域，主要研發(fā)大涵道比大型渦扇發(fā)動機、中小型渦扇發(fā)動機、中小型渦噴發(fā)動機和中大功率渦軸發(fā)動機等重點產(chǎn)品。為了快速有效地推進重點產(chǎn)品的研發(fā)，“兩機”專項將突破“兩機”關鍵技術，推動大型客機發(fā)動機、先進直升機發(fā)動機、重型燃氣輪機等產(chǎn)品研制，初步建立航空發(fā)動機和燃氣輪機自主創(chuàng)新的基礎研究、技術與產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)體系。

中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)獲政策支持

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    《中國制造2025》明確突破發(fā)展航空航天裝備重點領域。由于航空發(fā)動機集中了工業(yè)制造和信息行業(yè)中的高精尖技術，最能體現(xiàn)國家的工業(yè)基礎、科技水平和國防實力，被譽為現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”，可以充當軍民融合和智能制造的典型項目，并對實施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略起到引領作用。2015年5月8日國務院印發(fā)“中國制造2025”計劃，提出十大重點工程，其中排名第三的即為航空航天裝備。計劃要求突破高推重比、先進渦槳(軸)發(fā)動機及大涵道比渦扇發(fā)動機技術，建立發(fā)動機自主發(fā)展工業(yè)體系。作為一個跨度十年的規(guī)劃，被列入重點突破工程的項目，將望獲得后續(xù)系列政策扶持。

    軍費增速回升、“兩機”專項實施，保障經(jīng)費支出

    2018年我國軍費預算總額達到11069.51億元人民幣，同比增長8.1%。軍費預算增速結束近三年的下行開始回升，預計未來隨著國防與軍隊改革的持續(xù)推進，軍費使用也有望優(yōu)化，用于武器裝備采購及研究支持的經(jīng)費將快于整體軍費增長。美國航空發(fā)動機的研發(fā)費用（包括型號研制和改進、改型）約占整個航空工業(yè)研發(fā)經(jīng)費的25%，未來我國航空發(fā)動機研發(fā)費用也有望達到相應水平。

近年中國軍費開支情況

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    隨著航空發(fā)動機和燃氣輪機重大工程的正式立項，與之配套的專項資金業(yè)呼之欲出。專項資金預期1000億元，加上社會配套資金，總的資金預期將達2000億元。這將有效支持我國2-3款航空發(fā)動機的研制。

    市場空間：未來20年我國軍民用航發(fā)市場規(guī)模約四萬億

    未來隨著全球軍民航機隊規(guī)模的增加及老機型的更新?lián)Q代，將有效帶動全球航空發(fā)動機市場增長。我們綜合考慮備件及更新維護、維修需求，認為未來20年我國軍用航空發(fā)動機市場空間約2.2萬億元。當前，我國主要軍機架數(shù)約占全球數(shù)量的10%，隨著我國軍機加速列裝，未來比例有望增至15%，則全球軍用航發(fā)市場空間約為中國的7倍左右，達到14萬億元。預計未來20年我國民用大中型客機的航空發(fā)動機市場空間約2萬億元，考慮到未來中國新增民機是全球規(guī)模的12%左右，全球民用中大型客機發(fā)動機市場規(guī)模約16萬億元。

    預計我國軍用航空發(fā)動機市場空間約2.2萬億元

    當前我國軍機架數(shù)總量僅約為美國的1/5左右，且隨著我軍軍費預算增速的回升，裝備建設將加快推進，武器裝備采購投入增速將有望維持10%-15%水平，且三代以下機型占有相當高比重。我們預計，到2038年我國軍用航空發(fā)動機市場空間約8800億元。當前我國部分重點裝備出口約占內(nèi)部需求的6%。隨著我國軍機性能的不斷提升，預計到2038年我國軍機出口占比也望達到國內(nèi)需求的6%左右。加上軍貿(mào)出口，2038年我國軍用航空發(fā)動機市場空間約1.1萬億元。航空運營維修市場基本與整機價值相當，加上運營維修，預計我國軍用航空發(fā)動機市場空間約2.2萬億元。

我國軍用航空發(fā)動機市場空間測算

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    預計戰(zhàn)機發(fā)動機需求空間5500億元

    假設未來20年，我軍戰(zhàn)機數(shù)量達到美軍70%的水平，戰(zhàn)機的結構占比基本與美軍相當，并按戰(zhàn)機全生命周期更換一次發(fā)動機，裝備比2：1，發(fā)動機價值占飛機整機價值的25%左右計算，則到2038年戰(zhàn)機發(fā)動機需求空間將達到5500億元。假設1：十九大對我國國防和軍隊現(xiàn)代化作出戰(zhàn)略安排，指出到2035年基本實現(xiàn)國防和軍隊現(xiàn)代化，假設未來20年我國二代機全部被替換，五代戰(zhàn)機比例達到美國同期水平；假設2：近年來美國提出“重返亞太”“戰(zhàn)略重心東移”“亞太再平衡”等概念，美海軍多次強調(diào)要將60%以上的兵力部署到太平洋，假設未來20年我國戰(zhàn)機數(shù)量達到美軍數(shù)量的70%水平，略強于美軍在太平洋60%的部署。假設3：美國近3年戰(zhàn)機規(guī)模復合增速約1.6%，伴隨著美國軍事進入擴張周期，未來美軍四、五代戰(zhàn)機將以2%的增速增長，且四、五代機各替換402架三代機各一半。

按照上述假設條件，中國戰(zhàn)機需求空間測算（單位：架）

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    預計軍用大飛機發(fā)動機市場空間2400億元

    運-20標準載重量為60噸，屬于戰(zhàn)略戰(zhàn)術運輸機。按美國的配置比例，戰(zhàn)略戰(zhàn)術運輸機占大型運輸機總運輸量的48.9%，接近一半。假設我國運-20負責運輸?shù)谋壤嘉磥泶笮瓦\輸機運輸量的50%，同時假設我國裝甲師和機步師的重量占美國同等編制的70%左右，則一次性運輸一個裝甲師或機步師需要運20的數(shù)量在200架左右。同時，運-20可以作為空中加油機、預警機、電子戰(zhàn)飛機等特種作戰(zhàn)飛機的載體，綜合來看預計未來20年潛在需求量約為400架，由此帶動的發(fā)動機市場空間約2400億元。

不同情境假設下我國戰(zhàn)略投送用途大運需求量預測

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    特種飛機方面，目前中國軍用特種飛機國產(chǎn)化率較低，其中大型特種飛機平臺對外依賴較大，加油機數(shù)量嚴重不足。隨著大型加油機與預警機的國產(chǎn)化工作的穩(wěn)步推進，以及我國空軍現(xiàn)代化戰(zhàn)斗機比例的提升與活動半徑的擴大，我們預計，未來20年我國大型加油機、預警機數(shù)量將達到美軍的70%左右，則大型加油機約180架，預警機約110架左右，其中大型預警機約20架（基本與預警機數(shù)量保持同比例增長）。

美俄加油機與預警機列裝概況（架）

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    預計主要型號直升機發(fā)動機未來市場空間1000億元

    對標美、俄等國，我國直升機數(shù)量缺口較大，從結構上來看，美俄中型多用途直升機占比近年來不斷提升?？紤]到冷戰(zhàn)結束以來各國直升機換代速度放緩，預計未來20年，直-20數(shù)量將達到美國的同類型號數(shù)量的30%左右，達到1000架，直-10、直-11數(shù)量達到美國的50%，直-19、直-18等基本可達與美軍同等數(shù)量水平。綜合來看，預計未來20年，我國主要直升機需求量約2000架，在考慮備件的情況下，假設每架直升機發(fā)動機價值0.5億元，由此帶來發(fā)動機市場空間約1000億元。

我國軍用直升機需求空間測算

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    預計我國民用大中型客機航空發(fā)動機市場空間約2萬億，通用航空發(fā)動機市場近千億

    未來20年民用大中型的航空發(fā)動機市場空間超過2萬億元。未來20年中國需要新增民航大中型飛機超過6300架以上，潛在民用航空發(fā)動機新增需求超過1.4萬臺，加上更新、維修、保養(yǎng)等業(yè)務的市場價值，民用航空發(fā)動機市場空間合計有望超過2.0萬億元。

未來20年我國民用大中型飛機航空發(fā)動機新增市場空間測算

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    未來20年我國通航用航空發(fā)動機市場規(guī)模有望接近1000億元。低空空域放開將有望打開我國通用航空發(fā)展的瓶頸，拉動中小型航空發(fā)動機需求。2016年5月17日，國務院發(fā)布《關于促進通用航空業(yè)發(fā)展的指導意見》，計劃到2020年，通用航空器達到5000架以上，當前不足3000架。近年來我國通用航空器增速維持10%以上，我們預計未來20年，中國通用航空器有望達到20000架，按平均1臺發(fā)動機人民幣200-500萬元測算，未來20年通航發(fā)動機市場規(guī)模將在1000億元左右。