【航空零部件加工】軍用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)主要公司梳理
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2年前 (2023-07-01)
軍用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈:
飛機(jī)可分為飛機(jī)機(jī)體、發(fā)動(dòng)機(jī)及機(jī)載設(shè)備三大部分。按照產(chǎn)業(yè)鏈上中下游一般可以分為:機(jī)體制造、分系統(tǒng)和整機(jī)部裝總裝三大主要環(huán)節(jié),中上游的研制生產(chǎn)主要為了配套下游主機(jī)廠。從原材料到零部件、零組件,再到機(jī)身零部件、發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、航電系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)、總裝集成。
航空發(fā)動(dòng)機(jī):
全球范圍內(nèi)僅有聯(lián)合國(guó)5大常任理事國(guó)能夠獨(dú)立研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)并形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模,而商用發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)上具有技術(shù)和商業(yè)優(yōu)勢(shì)的只有美英兩國(guó),呈現(xiàn)高度壟斷的態(tài)勢(shì)。
航發(fā)動(dòng)力作為航發(fā)集團(tuán)旗下航空動(dòng)力裝置唯一上市平臺(tái),是國(guó)內(nèi)唯一能夠研制渦噴、渦扇、渦軸、渦槳、活塞等全譜系軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的企業(yè)。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)原材料:
航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用的原材料主要有鈦合金、高溫合金,鈦合金主要用在發(fā)動(dòng)機(jī)冷端部件,高溫合金主要用在熱端部件及壓氣機(jī)后面級(jí)溫度較高的部分。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)原材料:高溫合金
國(guó)內(nèi)高溫合金生產(chǎn)商主要為特鋼企業(yè)、科研院所及其下屬企業(yè)和民企。其中,特鋼企業(yè)的代表?yè)犴樚劁摳邷睾辖鹉戤a(chǎn)量可達(dá)5000噸,其航空航天用高溫合金在國(guó)內(nèi)市占率高達(dá)80%以上??蒲性核捌湎聦倨髽I(yè)代表鋼研高納擁有年生產(chǎn)超千噸的航空航天用高溫合金母合金以及高溫合金精鑄件的生產(chǎn)能力。民企代表圖南股份是國(guó)內(nèi)少數(shù)能同時(shí)批量生產(chǎn)變形高溫合金、鑄造高溫合金(母合金、精密鑄件)產(chǎn)品的企業(yè)之一,掌握高溫合金材料超純凈熔煉等核心技術(shù)。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)原材料:鈦合金
我國(guó)的鈦加工產(chǎn)業(yè)整體呈現(xiàn)低端產(chǎn)能過剩、高端產(chǎn)能不足的局面。在我國(guó)的“鈦谷”寶雞,存在著大小共計(jì)400家鈦合金材加工廠商,其中,軍用高端鈦材市場(chǎng)參與者主要為寶鈦股份(全譜系)、西部超導(dǎo)(棒材、絲材)和西部材料(板材、管材)三家。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)新材料:復(fù)合材料
要持續(xù)提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能如高推重比、低耗油等,則必須在新材料、新工藝應(yīng)用、新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面取得更多更大突破,對(duì)于推重比15~20的發(fā)動(dòng)機(jī),新材料、新工藝及相應(yīng)新結(jié)構(gòu)對(duì)提高推重比的貢獻(xiàn)將達(dá)50~70%。
以CMC為例,根據(jù)《航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析》,在2000年左右,CMC材料僅占發(fā)動(dòng)機(jī)總重量的0.8%,而這一比例在2015年被提高至7.1%,且根據(jù)GE官方預(yù)測(cè),未來10年航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)對(duì)CMC的需求將遞增10倍,因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料的應(yīng)用不容小覷。
(1)陶瓷基復(fù)合材料(CMC):
陶瓷基復(fù)合材料兼顧了金屬的高韌性、可塑性和陶瓷的高熔點(diǎn)、耐腐蝕和耐磨損等特性,它的密度約為耐高溫鎳合金的 1/4~1/3,鎢基合金的 1/10~1/9,可以大大減輕發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量,降低油耗的同時(shí)提高推重比,是未來發(fā)動(dòng)機(jī)熱端結(jié)構(gòu)的首選材料。
我國(guó)陶瓷基復(fù)合材料的研究起步較晚,產(chǎn)業(yè)化水平較低,與美國(guó)、法國(guó)等西方先進(jìn)國(guó)家尚存在較大差距。我國(guó)在2006年自主攻克了CMC的批量制造技術(shù),但由于國(guó)內(nèi)無(wú)法大批量生產(chǎn)高性能碳化硅(SiC)纖維,只能用碳纖維代替,導(dǎo)致CMC的應(yīng)用被制約。目前國(guó)內(nèi)能夠供應(yīng)CMC材料的只有少數(shù)幾家公司。
(2)樹脂基復(fù)合材料:
與傳統(tǒng)的鈦合金葉片相比,使用樹脂基復(fù)合材料可以將葉片數(shù)量減少約50%,減輕重量約66%,提高效率,減低噪聲和振動(dòng)。樹脂基復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維有碳纖維、玻璃纖維、芳綸等,航空發(fā)動(dòng)機(jī)則主要使用性能更加優(yōu)異的碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。
樹脂基復(fù)合材料生產(chǎn)過程中,預(yù)浸料是生產(chǎn)中至關(guān)重要的原材料,我國(guó)航空用預(yù)浸料基本被中航高科下的中航復(fù)材所壟斷。我國(guó)航空航天用碳纖維主要為高性能小絲束碳纖維,目前可以穩(wěn)定供應(yīng)批產(chǎn)裝備的主要是光威復(fù)材和中簡(jiǎn)科技。
(3)隱身材料:
目前國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)企業(yè)能夠進(jìn)行高性能、實(shí)戰(zhàn)化隱身材料的研制生產(chǎn)。其中華秦科技是國(guó)內(nèi)唯一能夠全面覆蓋常溫、中溫和高溫隱身材料設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)的企業(yè),在中高溫隱身材料領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,產(chǎn)品在多軍種、多型號(hào)裝備實(shí)現(xiàn)裝機(jī)應(yīng)用,我國(guó)從事隱身材料先相關(guān)產(chǎn)品的企業(yè)還包括光啟技術(shù)、佳馳電子等。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件:
根據(jù)結(jié)構(gòu)形式,可以將航空發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械部件分為:葉片類、盤類、軸類、機(jī)匣類、鈑金、齒輪、軸承等部件,根據(jù)各部件材料,可以將其分為鈦合金部件、高溫鋼合金部件、復(fù)合材料部件,根據(jù)各部件毛坯制備方式,可以將其分為鑄造件、鍛造件、鈑金件等。
(1)鑄造件:
航空發(fā)動(dòng)機(jī)精密鑄造的產(chǎn)品主要是:渦輪葉片、機(jī)匣等熱端部件。
(2)鍛造件:
鍛造件是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的主要組成部分,按照產(chǎn)品類型可分為鍛造葉片、環(huán)形鍛件和盤軸類鍛件等三大類。其中,鍛造葉片主要為風(fēng)扇/壓氣機(jī)葉片,環(huán)形鍛件主要為各部位機(jī)匣,盤軸類鍛件主要為渦輪/壓氣機(jī)盤。
國(guó)內(nèi)航空鍛件制造企業(yè)主要包括國(guó)有大型軍工企業(yè)或其下屬科研院所和民營(yíng)軍品生產(chǎn)企業(yè)。其中,中航重機(jī)是行業(yè)龍頭,旗下子公司陜西宏遠(yuǎn)和貴州安大,專門從事航空鍛造業(yè)務(wù)。陜西宏遠(yuǎn)以機(jī)身的大型模鍛件為主,貴州安大以航空發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)鍛件為主。此外,隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)廠實(shí)行“小核心,大協(xié)作”的生產(chǎn)制造模式,國(guó)內(nèi)以航宇科技、航亞科技、派克新材、無(wú)錫透平、三角防務(wù)等為代表的民營(yíng)優(yōu)秀供應(yīng)商紛紛涌現(xiàn),不斷成為國(guó)內(nèi)外主流航空發(fā)動(dòng)機(jī)鍛件的重要供應(yīng)商。
(3)鈑金件:
鈑金件是將金屬薄板(6mm以下)通過手工或模具沖壓使其產(chǎn)生塑性變形,形成所希望的形狀和尺寸,并可進(jìn)一步通過焊接或少量的機(jī)械加工形成更復(fù)雜的零件,具有重量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)電、成本低、大規(guī)模量產(chǎn)性能好等特點(diǎn)。目前鈑金件主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的火焰筒、噴管等部位。
目前國(guó)內(nèi)從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈑金件制備的上市公司主要包括航發(fā)動(dòng)力及航發(fā)科技。航發(fā)科技轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)經(jīng)過三十余年的發(fā)展,已形成機(jī)匣、葉片、鈑金、軸類產(chǎn)品專業(yè)制造平臺(tái),與國(guó)際兩機(jī)巨頭建立長(zhǎng)期穩(wěn)定合作關(guān)系;航發(fā)動(dòng)力旗下黎明公司、南方公司2019年出口轉(zhuǎn)包產(chǎn)品中鈑金出口量分別達(dá)到5347、63947件。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工:
我國(guó)從事航發(fā)零部件機(jī)加工企業(yè)主要以航發(fā)集團(tuán)旗下單位為主。由于航發(fā)零部件對(duì)于加工精度要求極高,目前參與單位主要包括航發(fā)動(dòng)力、航發(fā)科技、愛樂達(dá)等。
航天發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng):
發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)將飛行員的控制指令準(zhǔn)確傳達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的精確控制,保證發(fā)動(dòng)機(jī)安全、可靠、穩(wěn)定的工作,并獲得最佳性能,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)以及飛機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。航發(fā)控制系統(tǒng)主要由電子控制器、燃油泵、燃油控制器、限制器、執(zhí)行元件、測(cè)量元件、燃油噴嘴和控制閥門等部件構(gòu)成。
主要公司:航發(fā)控制
航發(fā)控制主要從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中關(guān)鍵機(jī)械液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研制生產(chǎn),是執(zhí)行指令信號(hào)的關(guān)鍵硬件,軟硬件相輔相成密不可分,共同構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。除航發(fā)集團(tuán)外,部分民營(yíng)企業(yè)如晨曦航空、海特高新等也試圖進(jìn)入搶占市場(chǎng)份額。
航天發(fā)動(dòng)機(jī)維修:
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是典型的消耗性武器裝備,全生命周期約進(jìn)行四次大修。隨著航發(fā)翻修次數(shù)增長(zhǎng),其修理難度越來越大,修理經(jīng)濟(jì)性變差,第五次大修成本較前四次大修成本平均值提高35%,修理費(fèi)效比明顯降低。
目前國(guó)內(nèi)軍用航發(fā)維修市場(chǎng)參與者主要包括航發(fā)動(dòng)力以及部隊(duì)修理廠5719等,航發(fā)動(dòng)力憑借技術(shù)實(shí)力、產(chǎn)品認(rèn)知等多方面優(yōu)勢(shì)未來有望占據(jù)主導(dǎo)地位。
航電系統(tǒng):飛行器大腦
航電系統(tǒng)是飛機(jī)上所有電子系統(tǒng)的總和,技術(shù)水平的高低影響著戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)性能,是飛機(jī)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息獲取、傳輸、處理和應(yīng)用的核心系統(tǒng)。隨著第三代、第四代戰(zhàn)斗機(jī)的不斷研發(fā),未來綜合航電系統(tǒng)將成為戰(zhàn)斗機(jī)獲勝的關(guān)鍵,屬于綜合性強(qiáng)、難度大、技術(shù)門檻高的研發(fā)行業(yè)、我國(guó)航電系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)被中航工業(yè)集團(tuán)下屬的中航電子及615、618所壟斷。
機(jī)電系統(tǒng):系統(tǒng)細(xì)分繁雜,中航機(jī)電壟斷
機(jī)電系統(tǒng)是機(jī)載系統(tǒng)的重要組成部分,被稱作飛機(jī)的“肌體”,占飛機(jī)總成本的15%(機(jī)載設(shè)備占總成本的30%-40%),是執(zhí)行飛行保障功能的飛機(jī)系統(tǒng)總稱,主要作用是用于實(shí)現(xiàn)飛機(jī)機(jī)械電力保障功能。是提升戰(zhàn)機(jī)整體作戰(zhàn)性能和安全所必須的關(guān)鍵功能系統(tǒng)。
下游整機(jī):
在整機(jī)生產(chǎn)行業(yè),中國(guó)飛機(jī)制造廠分布呈現(xiàn)集團(tuán)化、規(guī)?;?、主體化、分類化的特點(diǎn)。整機(jī)廠大都屬于航空工業(yè)集團(tuán),包括成飛(戰(zhàn)斗機(jī))、沈飛(戰(zhàn)斗機(jī))、西飛(運(yùn)輸機(jī)/轟炸機(jī))主流整機(jī)廠,以及哈飛/昌飛(直升機(jī))、洪都/貴飛(教練機(jī))等新一代主機(jī)廠,共同促進(jìn)我國(guó)軍機(jī)整機(jī)的制造。
以下是表格總結(jié):
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