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航空發(fā)動(dòng)機葉片的制造到底難在哪里?


中國航空發(fā)動(dòng)機葉片行業(yè)發(fā)展步伐加快

2020年8月20日,由中國科協(xié)航空發(fā)動(dòng)機產(chǎn)學(xué)聯(lián)合體和棗莊市人民政府聯(lián)合主辦的航空發(fā)動(dòng)機葉片加工技術(shù)與裝備發(fā)展高層論壇在滕州召開(kāi)。與會(huì )專(zhuān)家表示,棗莊市將在北京航空航天大學(xué)和中國航發(fā)集團的支持下,建設高端機床和航空發(fā)動(dòng)機葉片制造基地,進(jìn)而建立高端制造產(chǎn)業(yè)集群。在企業(yè)、高校、政府等機構共同努力下,中國航空發(fā)動(dòng)機葉片行業(yè)發(fā)展步伐加快。此外,中國飛機數量日漸增多,航空發(fā)動(dòng)機葉片作為航空發(fā)動(dòng)機的核心零部件將隨飛機需求量的提升而增加。

航空發(fā)動(dòng)機葉片可起到將蒸汽動(dòng)能轉換為機械能的作用

航空發(fā)動(dòng)機是為航空器提供飛行所需動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機,是一種高度復雜及精密的熱力機械。航空發(fā)動(dòng)機是航空工業(yè)的核心,直接影響飛機的性能、可靠性及經(jīng)濟性,是飛機的核心部件,也是促進(jìn)航空事業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)力。每臺航空發(fā)動(dòng)機的零部件數量在10,000件以上,其中,葉片是航空發(fā)動(dòng)機的核心部件之一,主要起到將蒸汽動(dòng)能轉換為機械能的作用。

各類(lèi)葉片是航空發(fā)動(dòng)機的關(guān)鍵零部件,其價(jià)值約占航空發(fā)動(dòng)機的35%

中國航空發(fā)動(dòng)機葉片行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分為三個(gè)環(huán)節:產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節主體為航空發(fā)動(dòng)機葉片原材料供應商,中游參與者為航空發(fā)動(dòng)機葉片制造商,下游為航空發(fā)動(dòng)機整機制造商。

在原材料方面,由于航空發(fā)動(dòng)機等國防軍工裝備工作環(huán)境苛刻,其葉片零部件需在高溫、高寒等極端條件下正常工作,因此,葉片的原材料需具有高強度、耐高溫、耐腐蝕、低密度等特點(diǎn),滿(mǎn)足條件的原材料主要包括高溫合金、鈦合金、先進(jìn)復合材料等。其中,高溫合金可應用于航空發(fā)動(dòng)機葉片、導向器、渦輪盤(pán)等零部件,在整個(gè)航空發(fā)動(dòng)機領(lǐng)域均處于重要地位。

此外,航空發(fā)動(dòng)機主要由進(jìn)氣道、風(fēng)扇、壓氣機、燃燒室、渦輪以及尾噴管組成,每部分均由眾多零部件組成,其核心的零部件為渦輪盤(pán)、渦輪葉片、渦輪導向器、風(fēng)扇葉片、壓氣機葉片、軸承等,其中各類(lèi)葉片是航空發(fā)動(dòng)機的最關(guān)鍵零部件。

受需求增加驅動(dòng),中國航空發(fā)動(dòng)機葉片行業(yè)市場(chǎng)規模持續擴大

受飛機數量增加與航空發(fā)動(dòng)機研發(fā)資金增多等因素推動(dòng),中國航空發(fā)動(dòng)機葉片行業(yè)加速發(fā)展。2015-2019年期間,中國航空發(fā)動(dòng)機葉片行業(yè)市場(chǎng)規模(按累計收入計)從816.1億元人民幣增長(cháng)至1,064.2億元人民幣,年復合增長(cháng)率為6.9%。未來(lái)5年,中國航空發(fā)動(dòng)機葉片行業(yè)市場(chǎng)規模將保持較高水平的年復合增長(cháng)率繼續增長(cháng)。

中國航空發(fā)動(dòng)機葉片行業(yè)市場(chǎng)規模增長(cháng)主要受到以下因素驅動(dòng):

(1)軍用飛機換裝需求迫切:中國戰斗機、運輸機等軍用飛機數量和質(zhì)量均與美國存在差距,機型更新和升級換代的需求迫切。隨著(zhù)中國空軍裝備具備更新?lián)Q代的基礎,中國軍用飛機換裝時(shí)代逐步來(lái)臨,航空發(fā)動(dòng)機葉片行業(yè)受此驅動(dòng)將加速發(fā)展;

(2)民航客機需求量增加:中國經(jīng)濟的快速發(fā)展,促使居民人均可支配收入提高,居民有條件在出行中選擇售價(jià)較高但用時(shí)短、體驗佳的航空工具,促進(jìn)客機需求量進(jìn)一步增加。因此,航空發(fā)動(dòng)機葉片作為航空發(fā)動(dòng)機的核心零部件將隨著(zhù)飛機數量需求的提升而增加;

(3)資本投入增加:資金密集型的航空發(fā)動(dòng)機行業(yè)離不開(kāi)巨額資金的投入,中國國防預算的增加與“兩機專(zhuān)項”的資金投入,將加快中國航空發(fā)動(dòng)機的研發(fā)進(jìn)程,葉片受此驅動(dòng)也將得到快速發(fā)展。


渦輪葉片將持續變革

隨著(zhù)飛機設計指標持續提升,航空發(fā)行機需向大推力、高推重比、低油耗等方向發(fā)展,其中,提高渦輪前進(jìn)口溫度是提高發(fā)動(dòng)機推重比的關(guān)鍵途徑之一。因此,為滿(mǎn)足航空發(fā)動(dòng)機的新要求,渦輪葉片將持續進(jìn)行變革。

深度見(jiàn)解:下游需求量提升,航空發(fā)動(dòng)機葉片將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)代

渦輪葉片的制造難度高,而歐美企業(yè)飛機制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早,掌握較為先進(jìn)的技術(shù),因此現階段全球渦輪葉片行業(yè)仍以歐美企業(yè)為主。全球航空發(fā)動(dòng)機葉片市場(chǎng)中,PCC、Arconic是獨立的渦輪葉片供應商,憑借豐富的經(jīng)驗與先進(jìn)的渦輪葉片技術(shù)占據行業(yè)主導地位,而GE Aviation、Rolls-Royce等航空發(fā)動(dòng)機巨頭憑借完善的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢,且擁有獨立的渦輪葉片工廠(chǎng),也在葉片行業(yè)中占據一定的市場(chǎng)份額。

 

在中國方面,中國飛機制造企業(yè)發(fā)展相對較晚,且中國的航空發(fā)動(dòng)機是由仿制逐步走向自主研發(fā)的,因而其技術(shù)與歐美企業(yè)仍存在差距。但隨著(zhù)“飛發(fā)分離”、“兩機專(zhuān)項”等相關(guān)政策的實(shí)施,中國航空發(fā)動(dòng)機行業(yè)將迎來(lái)新的發(fā)展機遇。加之中國軍用飛機換裝需求提升與民航運輸業(yè)的蓬勃發(fā)展,促使中國飛機數量增加,航空發(fā)動(dòng)機將隨之增多,因此作為航空發(fā)動(dòng)機重要部件的葉片也將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)代。


本文援引于報告《2020年中國航空發(fā)動(dòng)機葉片行業(yè)概覽》,首發(fā)于頭豹科技創(chuàng )新網(wǎng)(www.leadleo.com)。文中內容源于網(wǎng)絡(luò ),不代表本公司觀(guān)點(diǎn)。

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