航空行业商用飞机系列之三：航空发动机，工业之花，终将绽放

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1、目录高涵道比涡扇发动机是商用飞机动力的主流之选3美欧巨头垄断万亿级全球商用航发市场6未来20年全球商用航发市场约2.5万亿美元6当前商用喷气式航发市场主要由P&W、RR、GE、Safran及其合资公司垄断6看好我国商用航空发动机发展前景10我国为何要独立研制大涵道比涡扇发动机？10他山之石：美国与法国如何后来居上？12看好我国商用航空发动机的发展前景14投资建议：推荐航发动力15图表图表1:涡轮风扇发动机3图表2:在亚音速飞行时，高涵道比涡扇发动机具有更高的推进效率3图表3:涡扇发动机主要性能指标4图表4:民用涡扇发动机发展历程4图表5:

2、P&WGTF发动机5图表6:Safran开式转子发动机5图表7:NASATeDP解决方案5图表8:未来20年商用航空发动机市场空间：全球6图表9:全球商用喷气机发动机市场存量结构7图表10:窄体干线飞机发动机选型7图表11:宽体干线飞机发动机选型8图表12:全球商用喷气机发动机市场增量结构8图表13:全球主要的商用航空发动机制造商概况9图表14:海外航空发动机核心供应商一览9图表15:CJ1000及CJ2000系列航空发动机研制计划时间表10图表16:CJ1000A的结构图10图表17:GEF101/F110系列型号演进路径11图表18:

3、核心机（又称燃气发生器）的系列化发展11图表19:各代发动机涡轮叶片选用材料发展12图表20:我国商用航空发动机未来20年市场容量估算14图表21:可比公司估值表15高涵道比涡扇发动机是商用飞机动力的主流之选航空发动机是飞机动力装置的主要组成部分，为飞机提供飞行所需动力。现代航空发动机主要有两种：活塞发动机，常用于低速、小型、短程飞机；喷气式发动机，常用于高速、大中型、中远程飞机。其中，涡轮风扇发动机（TurbofanEngine）是燃气涡轮式航空发动机的一种，其首级扇叶面积较涡轮喷气发动机大很多，有部分吸入的空气经由外涵道膨胀而提供推力

4、。流过外涵道与流过内涵道的空气质量流量之比称为涵道比（Bypassratio，BPR）。图表1:涡轮风扇发动机资料来源：中国航空学会动力分会，涡扇发动机将内涵的循环功转换为两个涵道内全部空气的动能，气流流出发动机的平均速度更低、减少了排气的动能损失，因而在亚音速飞行时的推进效率高于涡喷发动机，而且是涵道比越高、推进效率越高。然而，由于高涵道比涡扇发动机迎风面积更大、空气阻力更大，在超音速飞行时低涵道比涡扇发动机推进效率反而更高。基于以上特性，高涵道比涡扇发动机是现代商用飞机的主流之选，仅有部分支线飞机选择涡轮螺旋桨发动机（ATR42/72

5、系列、庞巴迪Q系列、新舟系列）。图表2:在亚音速飞行时，高涵道比涡扇发动机具有更高的推进效率资料来源：Rolls-Royceplc.，注：1马赫（音速）=1,225km/h=761mph；1mph=1.61km/h.推力与推重比是评价涡扇发动机性能的直接指标，单位燃油消耗率是评价发动机经济性的重要指标。提高涵道比（加大风扇直径）、提高总压比（增加增压压气机级数、提高压气机转速、改进叶型设计）、提高燃烧温度（改进涡轮叶片材料与涂层耐高温性能）、降低重量（采用复合材料、采用空心与带芯风扇叶片）有助于提高发动机的推力与推重比、降低耗油率，有助于

6、更好地实现飞行性能与经济性的平衡。这也是目前各大发动机厂商改进衍生型的重要途径。图表3:涡扇发动机主要性能指标关键指标含义推力（thrust）涡喷发动机或涡扇发动机的主要性能参数；发动机推力越大，飞机飞得越快越高、机动性越好，LEAP-1C最大推力约为27,980~30,000lb单位推力发动机推力与进入发动机的空气质量流量之比称为单位推力，是评定发动机循环性能的重要参数单位迎面推力发动机推力与发动机迎风面积之比称为单位迎面推力；单位迎面推力越大，越有利于设计外形好、阻力小的飞机推重比（Thrust-to-weightratio）单位燃

7、油消耗率（TSFC）涵道比（BPR）总压缩比（OPR）发动机推力与发动机质量之比称为发动机推重比；推质比直接影响飞机的最大平飞速度、升限、有效载荷和机动性等性能，是军用歼击机发动机的重要性能参数单位时间内产生1单位推力所消耗的燃油质量称为单位燃油消耗率，简称耗油率；耗油率是决定飞机的航程和续航时间的重要参数，是评定发动机经济性的重要指标，LEAP-1C的TSFC约为0.42lb/lbf/h涡扇发动机外涵道与内涵道空气流量的比值；提高BPR有利于降低TSFC但会降低单位推力，LEAP-1C的BPR为11:1航空发动机压气机出口和进口的静压

8、或总压之比，总压缩比等于各级压缩比之乘积；提高OPR有利于降低TSFC、提高推力，LEAP-1C的OPR为40:1资料来源：《航空发动机原理》（廉筱纯等），CFMInternational，图