航空發動機產業鏈包括研發設計、原材料制備、零部件制造、分系統制造、整機裝配、整機試驗和維修保障等環節;我國目前已基本建立了完整的航空發動機研制和生產體系。
1. 整機
軍用發動機研制以航發集團主導,自研太行發動機已量產。軍用發動機方面,太行發動機目前主要用于裝備中國第三代戰斗機,其性能指標與美軍F-16戰機F110發動機相當,這意味著未來太行發動機有可能逐步取代俄制AL-31F,裝備殲-10、殲-11、殲-15、蘇-27等戰機。當前渦扇-10處于量產過程,且質量穩定性提升,適合我國四代、五代機的渦扇-15發動機仍在研制過程中,但距離正式配裝還較為遙遠。我國短期內很難擺脫依賴進口發動機局面,國產發動機競爭力不足的現象將長時間存在。
近年國家持續推進軍民融合項目開展,鼓勵民企參與軍工產品競爭,開始引入市場競爭機制,軍工產品生產逐步與市場接軌。客戶對軍工產品及服務質量提出了更高的要求,這進一步加劇了國內軍工企業與有實力、有資質民企間的競爭。
2. 原材料
根據Global Commercial Aero Turbofan Engine Market數據,鎳合金、鈦合金和特鋼是航空發動機的主要材料,分別占比40%,30%及25%。陶瓷基復合材料等新興材料,因其優良屬性而在未來有著巨大的應用空間。
3. 零部件
航空發動機的主要零部件按其功能可以分為葉片、輪盤、軸、齒輪、鈑金件和機匣等(葉片為發動機重要部件)。零部件按毛坯提供方式可以分為鍛件、鑄件和鈑金件。
4. 葉片
葉片是航空發動機關鍵零件,它的制造量占整機制造量的三分之一左右,是發動機中數量最大的一類零件。航空發動機葉片屬于薄壁易變形零件,如何控制其變形并高效、高質量地加工是目前葉片制造行業研究的重要課題之一。
航空發動機葉片按部件分為風扇葉片、壓氣機葉片和渦輪葉片。按運動方式又分為動葉和靜葉。風扇和壓氣機的靜葉稱作整流器葉片,而渦輪的靜葉稱作導向器葉片,渦輪盤上的動葉就是工作葉片。
金屬材料葉片按工藝類別分,壓氣機葉片主要采用精密鍛造工藝,渦輪葉片主要采用精密鑄造工藝(高壓級單晶、低壓級定向晶)。
5. 動力控制系統
隨著航空發動機技術的不斷進步和性能的不斷提高,燃油與控制系統也由簡單到復雜,并由液壓機械控制發展到全權限數字電子控制(FADEC)。20世紀70年代初,英國開始研制數字式電子控制(FADEC)系統。美國等國家也繼而紛紛進入,美國后來居上,一直處于比較地位。我國從80年代初就進行了FADEC系統的研究工作,已取得了很大的進展。
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