航空发动机产业链：整机装配核心环节具有高技术壁垒

航空发动机产业链包括研发设计、原材料制备、零部件生产、分系统制造、整机制造及维修保障等环节。

其中，上游包括原材料及零部件生产，其中原材料主要以高温合金、铝合金以及陶瓷基复合材料为主，

零部件生产主要包括叶片、叶盘、叶轮、轴类以及机匣等部位的制备；

中游分系统研发主要为针对发动机的动力控制系统；下游为整机制造及维修保障环节，其中，整机制造是全产业链中技术壁垒最高的环节。

整体来看，航空发动机及衍生产品覆盖全产业链，包括研制、生产、试验、销售、维修保障五大环节，具有行业优势。

航空发动机产业链

航空发动机：高价值、多系统、高壁垒的复杂工程

航空发动机是飞机性能、可靠性及经济性的决定性部件，核心机是航空发动机研制的关键。

据《航空燃气轮机总体结构设计与动力学分析》（洪杰，北京航空航天大学出版社，2014年），

航空发动机主要由风扇、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等部分组成。

发动机工作原理为：从进气装置进入的空气在压气机中被压缩后，进入燃烧室并与喷入的燃油混合燃烧，生成高温高压燃气。

燃气在膨胀过程中驱动涡轮作高速旋转，将部分能量转变为涡轮功。涡轮带动压气机旋转不断吸进空气并进行压缩，使发动机能连续工作。

涡轮发动机中最关键的三个部分高压压气机、燃烧室和高压涡轮被称为核心机。

核心机是发动机中压力最大、温度最高、转速最高的系统，实现了发动机的大部分增压比。

在运行过程中，该部分受到温度、压力和转速方面最苛刻条件的影响，发动机研制过程中发生的80%以上的技术问题均与核心机密切相关。

发动机模块拆分

数据来源：《Engine Maintenance Concepts for Financiers》（Shannon Ackert，2011 年）

更高综合性、更低耗油率、更紧凑的结构及更高的可靠性及耐久性为当前战斗机发动机核心发展方向。

根据《战斗机发动机的研制现状和发展趋势》（林左鸣，2006）、《国外战斗机发动机的发展与研究》（刘永泉，航空工业出版社，2015），

推重比直接影响战斗机的迅速加速与爬升特性、高空作战能力和机动性。战斗机发动机的推重比，

第一代为3.0-4.0；第二代为5.0-6.0；第三代为7.0-8.0，其改进型达到8.0-10.0；第四代为10左右。

战斗机发动机的涡轮进口温度，第一代为1200-1300K；第二代为1400-1500K；第三代为1600-1750K，改进有所提高；

第四代达到1800-2050K。总增压比对不加力工作条件下发动机的效力和耗油率有很大影响。

战斗机发动机总增压比，第三代为25左右，改进型提高到30以上；第四代为26-35。耗油率亦是衡量发动机经济性的重要指标。

其最大加力耗油率呈现增长趋势，而最大推力状态耗油率呈现小幅降低的趋势。

战斗机发动机的最大推力状态耗油率已从1.0-1.2kg/ （daN·h）下降到第4代的0.6 -0.7kg/（daN·h）。

发动机推重比发展趋势

发动机耗油率发展趋势

发动机增压比发展趋势

发动机涡轮进口温度发展趋势

数据来源：《国外战斗机发动机的发展与研究》（刘永泉，航空工业出版社，2015）

战斗机发动机价值占重复性出厂成本的10-20%左右。

根据《关于 F-22A 战斗机经济性问题的启示》（彭宁生，2015），重复性出厂成本包含机体、航电、发动机、工程更改、管理等。

根据美国空军采购预算，F-15战斗机采用F110或F110发动机，价值量占比13%（2021年预算数据）；

F-22战斗机是双发机型，采用F119发动机，因此发动机价值量占比较其他型号略高，达15%（2009年预算数据）；

F-35采用F135发动机，价值量占比12%（2015年预算数据）。

民用飞机发动机价值量占比相较战斗机或较高。

传统上认为机型越小，发动机价值占比越高，机型越大，发动机价值占比越低。

但民用与军用飞机不同，军用飞机成本拆分显示机身和机电系统同样价格昂贵，

主要原因是战斗机隐身需求对工艺和复合材料要求较高，机动性和反应速度需求对机电系统要求较高。

而对于民用飞机来说，其机体和航电系统的性能只需要达到合格标准，反而突显了发动机价值占比较高。

美国典型战斗机发动机占整机价值比

数据来源：美国空军采购预算（2009 年、2015 年、2021 年）

飞机成本组成及定义

F-35B各部分价值量

数据来源：《21st Century Business Model》（Steve Keifer，2014）