我們還為航空在中國科技界的地位而奮爭時,世界已悄然形成了一個遠比飛機行業更嚴苛、更高度壟斷、更嚴密技術封鎖的全球航空發動機格局。

美英法德日等西方國家通過其寡頭企業,壟斷了世界航空發動機和燃氣輪機(本文暫不涉及燃氣輪機)市場。美英法寡頭企業,包括其合資公司,佔領了世界航空發動機市場的70%,而在新機市場上的價值份額更高達90%。

全世界能造飛機的公司十數家,而獨立的航空發動機供應商只有幾家。

美、俄兩國的航空發動機底蘊深厚,但俄羅斯這隻“老虎”一打盹,就被西方遠遠甩在身後,尤其在民用航空發動機方面,俄羅斯在世界市場幾無份額。

世界大型民用航空發動機

美國通用電氣(GE)

全球航空發動機格局,分析得很全面

美國普拉特·惠特尼(PW)

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英國的羅爾斯·羅伊斯(RR)

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以及這三家公司同法國賽峰集團(Safran)相互間合資成立的:

斯奈克瑪國際CFMI(Safran/GE)

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IAE(RR/PW)

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EA(GE/PW)

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這些企業具有獨立研製航空發動機整機的能力,幾乎控制了全球大型民用航空發動機的核心技術研發、總裝集成、銷售及客戶服務等全產業鏈。

軍用和小型航發領域

法國斯奈克瑪(Snecma)

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美國霍尼韋爾(Honeywell)

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德國MTU

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意大利Avio

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俄羅斯土星

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俄羅斯禮炮公司

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它們具有較完整的生產能力,除了各自領域的整機研發與市場能力外,還是為頂級企業提供大部件和核心機部件的一級供應商。

再下一級的供應商

日本三菱重工

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日本川崎重工

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日本石川島播磨重工

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韓國三星科技公司

以日韓企業為代表的供應商擁有強大的零部件加工製造能力,主要為上一級企業提供發動機零部件產品。

西方國家為長期保持在航發領域的領先和優勢地位,在政府和企業層面,採取了許多措施。在研發投入、項目投資、產業鏈控制、知識產權保護、技術輸出控制等方面,構築了極高的產業門檻,封堵其他國家和企業的發展與追趕,更不要說後來居上。

這就是航空發動機的世界格局。面對這樣一個格局,我們只能從民族大義、國家利益出發,擔起艱難的歷史使命。

如同在大型民機領域,不管多難,我們也要像變現在的A(Airbus)+B(Boeing)兩霸並立為A+B+C(Comac)三極鼎立的新格局那樣,在航發領域,我們也要加入世界航空發動機“強人俱樂部”,讓世界的東方形成一極,從而逐步改變航空發動機世界格局,儘管這個進程將十分漫長。

未來20年軍用發動機需求預測

綜合“產研智庫”和“中商產業研究院”發佈的兩份預測報告,進行必要修正後,未來20年中國軍用航空發動機總需求量22000臺(其中出口軍機需要量1000臺),價值600億美元(約4000億RMB)。年平均1100臺,價值200億RMB。按價值計,新軍機裝備、老軍機維護和直升機各佔80%、5%和15%。

新戰鬥機發動機單價按高低型別均價計算。新機裝備比按1.15、換髮次數按1計算。部分數據作歸整處理。軍機發動機原則上應全部使用國產產品,或至少佔比90%以上。

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F-16

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F-16戰鬥機的F100渦輪發動機

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F-35

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F-35的F-135發動機

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F-22

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F-22的F-119發動機

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殲-10

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殲-10的AL-31發動機

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殲-15

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殲-15的AL-31H發動機特寫

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殲-31

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殲-31的RD-93發動機

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殲-20

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殲-20使用的某型號發動機特寫

未來20年中國客/貨機用發動機需求預測

基於空客和波音兩公司對未來20年中國新增客/貨機數的預測,分別為5363架/8300億美元和6330架/9500億美元。取均值後,按發動機佔飛機價值的30%計,未來20年民用航空發動機市場為2580億美元,發動機整機約5700臺。考慮到國產民用發動機處於成長期,力爭分享20~30%份額,即1100~1700臺,約值500~770億美元。

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A380客機

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安裝在A380原型機上的遄達900

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波音787客機

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安裝在波音787上的瑞達1000

飛機誕生百年有餘,從飛行36米到環球飛行,人類航空技術不斷前進,而動力的不斷進化才使更多飛行方式成為可能,那麼飛機的發動機有多少種呢?今天我們來簡單粗暴的列舉一下,爭取讓你秒懂。

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首先,得到大量應用的航空發動機簡單分類只有兩種,即“活塞式發動機”和“燃氣渦輪發動機”,燃氣渦輪發動機也常被簡單稱為“噴氣發動機”。

活塞式發動機系列

活塞式航空發動機與現在常見的汽車發動機原理一致,依靠燃氣在氣缸內爆燃,推動活塞做工,所有活塞式發動機都依靠此原理。活塞式發動機根據不同的氣缸排列形式分為以下幾種。

1、直列式發動機

直列式發動機與今天的汽車發動機基本一致,氣缸站成一排,縱向安裝在機頭時,明顯比星形發動機纖細不少。但直列式也有缺點,氣缸越多,發動機越長,如果想和星形一樣使用7缸,9缸,那長度簡直不可理喻。於是緊湊的V型發動機出現了,讓氣缸站成兩排。

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▲這種纖細美觀的機頭只有直列發動機或V型發動機才能實現。

2、水平對置發動機

把V型的夾角變成180度,還可以做成水平對置發動機。

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▲水平對置發動機氣缸排列,水平對置發動機具有扭力大震動小的特點,現金很多活塞式發動機的固定翼飛機和直升機在使用這種形式的發動機。

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▲西銳SR20飛機和羅賓遜R22直升機是常見的空中游覽機型,均使用水平對置活塞發動機,經濟可靠。

噴氣式發動機系列

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1、渦輪螺旋槳發動機

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▲渦槳發動機工作原理示意圖

渦輪螺旋槳噴氣發動機,簡稱渦槳發動機。

渦槳發動機的本質類似於渦噴發動機接上一個減速器,並帶動外部的螺旋槳。

渦槳發動機通常用在小型或低速的亞音速飛機上。

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▲國產新舟60支線客機,使用渦槳發動機

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▲國產世界最大水上飛機,蛟龍600同樣使用渦槳發動機

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▲圖-95轟炸機的渦槳發動機

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▲同軸反轉螺旋槳示意圖

戰鬥民族的戰略轟炸機圖-95使用渦槳動力,雙層對轉螺旋槳,把渦扇發動機飛機的速度推到了925公里的高亞音速,是個比較極端的例子,也是目前噪音最大的轟炸機。大多數渦槳發動機飛機速度在800公里以下。

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2、衝壓發動機

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▲(a)渦噴發動機(b)衝壓發動機,可以看到衝壓發動機省去了一系列的壓氣機和渦輪結構,變得更加輕巧,但只有高速下可以正常運轉。

衝壓發動機從工作原理來說和渦噴發動機的一樣的,但實際上由於省去了所有渦輪結構,衝壓發動機又不能歸入燃氣渦輪發動機的範疇。

衝壓發動機去掉了前部的一連串壓氣機結構。因為,飛行器飛得越快,迎面而來的空氣就越快,當達到高超音速時,空氣自然被壓入進氣道,並形成高氣壓。高壓空氣進入燃燒室,混入燃油,劇烈燃燒並向後高速噴出以得到動力,與渦噴發動機原理無異。需要說明的是:衝壓發動機只有在非常高的速度下才可以運行。

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▲目前投入使用的最快的飛機SR-71黑鳥高空高速偵察機

目前成功使用的例子是美國的超高音速偵察機SR-71“黑鳥”,黑鳥可以達到3倍音速,在3倍音速的狀態下,它的發動機內部結構可以通過調整結構,改變為衝壓發動機模式運行。

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