航空发动机产业链梳理
（1）原材料
1） 钛合金
钛具有密度小、比强度高、导热系数低、低温性能好、耐腐蚀能力强、生物相容性好等突出特点，被广泛应用于航空、 航天、舰船、兵器、生物医疗、化工冶金、海洋工程、体育休闲等领域，被誉为“太空金属”、“海洋金属”、“现 代金属”和“战略金属”。钛合金是以钛为基加入适量其他元素，调整基体相组成和综合物理化学性能而形成的合金。与航空发动机常用的高温合金、钢等金属材料相比，钛合金具有低密度、高比强度、抗疲劳、耐腐蚀、工作温度范围 宽等性能优势，非常适合航空发动机的使用和服役需求。减重对提高在钛合金耐热能力范围内，航空发动机部件多数 选用钛合金材料，集中用于风扇、低压压气机和高压压气机的叶片、盘、整体叶盘、轴颈、盘轴、机匣等关键件或重 要件，以及各类管路、紧固件等。目前，钛合金在先进航空发动机上的用量约占整机重量的 25%~40%，使用温度从 进气口的大气温度到接近 600℃，对减轻发动机结构重量、提高推重比（或功重比）、降低耗油率等起到了关键作用。
2）高温合金：制造先进发动机的基石
3） 复合材料
从发动机所用材料的趋势来看，碳纤维复合材料、陶瓷基复合材料、钛铝化合物、金属基复合材料的用量占比在不断 提升。复合材料的重量轻、强度高等材料特性，很好地契合了航空发动机高推重比、低耗油的发展趋势，用复合材料替代传 统材料，可以起到显著的减重效果。因此，复合材料在航空发动机领域逐渐得到应用，且应用前景广阔。目前航空发 动机上使用最广泛的就是树脂基复合材料、陶瓷基复合材料和金属基复合材料。以陶瓷基复合材料为例，从 2015 年 起，GE 公司开始在 GE9X 上开展包含燃烧室火焰筒内外环第一级高压涡轮外环、第二级涡轮导向器、涡轮转子叶片 的陶瓷基复合材料部件试验，来验证整套热端部件的功能性和耐久性。发动机的陶瓷基复合材料涡轮转子叶片能够实 现叶片减重 2/3，耐温提高 20%，对耗油率改善的贡献率达到 30%；而使用陶瓷基复合材料的燃烧室火焰筒能以更少 的冷却空气量应对更高的温度，改善发动机热效率。
（2）零部件
航空发动机由几大单元体和子系统组成，单元体包括风扇增压级、高压压气机、燃烧室、高低压涡轮、喷管等。单元 体由各种零组件组成。新一代航空发动机总共有 3 万多个零件，涉及 230 多种不同标准的材料。
1）叶片类
叶片是航空发动机关键零部件之一，直接决定发动机性能、安全与寿命。按照叶片的所处部位，叶片可以分为风扇叶片、压气机叶片和涡轮叶片；对于涡扇发动机，压气机叶片根据所在部位 的不同又分为低压压气机叶片和高压压气机叶片。按运动方式的不同，叶片又可以分为转子叶片（工作叶片，简称动 叶）和静子叶片（简称静叶，风扇和压气机的静叶称作整流器叶片，涡轮的静叶称作导向器叶片）。为了完成整流作 用或导向作用，静叶和动叶弯曲方向相反。
2）盘类
航空发动机盘类件绝大部分是精密回转类零件、关重零件，工作条件为高温、高压、高转速的特殊环境，零件材料均 为难加工材料，尺寸及技术条件精度严格，对操作人员的技能水平、设备精度等级、检测方法等要求较高。涡轮盘/压气机盘是航空发动机十分重要的转子部件，盘环件是航空发动机中工作条件最为苛刻、最为重要的部件之 一，承受着复杂的循环热载荷及机械载荷。盘环件受力状态十分复杂，不同部位所受温度、载荷、介质作用都不相同。涡轮盘在四大热端部件中所占重量最大。涡轮盘是航空发动机上的重要转动部件，工作温度不高，一般轮缘为 550-750℃，轮心为 300℃左右，因此盘件径向的热应力大，特别是盘件在正常高速转动时，由于盘件质量重达几十 至几百千克，且带着叶片旋转，要承受极大的离心力作用，在启动与停车过程中又构成周期性的大应力低周疲劳。用 作涡轮盘的高温合金为高强度、高持久蠕变性能的变形高温合金和粉末高温合金。在我国，涡轮盘中变形高温合金 GH4169 合金用量最大、应用范围最广。
3）机匣类
（3）控制系统
航空发动机控制系统就像人的大脑，负责接收各种传感器信号，进行计算处理，再驱动执行机构运动。它控制着发动 机的稳态推力等级、瞬态的状态转换，以及安全保护等一系列活动。
航空发动机控制系统由一系列控制装臵组成，是确保发动机健康、稳定、安全工作，最大限度发挥发动机潜能，保证 飞机正常工作的关键系统。随着航空发动机技术水平的不断提升，燃油与控制系统也由简单到复杂，并由机械液压控 制发展为全权限数字电子控制器（FADEC）。同时发动机控制功能和控制变量的不断增加，导致燃油与控制系统越 来越复杂，研制和维护成本增加。
（4）机械系统
国内外出现的机械系统故障主要包括设计、制造、装配、使用及试验验证等方面。从中国现役发动机的故障统计来看， 机械系统的故障始终居高不下，包含其接触副摩擦磨损易发、零组件数量多等结构特点因素；设计水平偏低、制造水 平跟不上、试验装配手段落后等客观事实；同时国内技术环境重视程度不够、投资力度偏弱、基础和规范建设工作不 到位等均有重要影响。因此，若要有效降低机械系统故障率，要求管理、设计、加工、试验等人员共同努力。国外发 达国家的航空发动机机械系统的技术水平是在其他相关领域（汽车、化工、机床、船舶、钢铁等）的技术水平的基础 上，结合航空发动机的自身特点发展起来的。
（5）总装
航空发动机总装是发动机制造过程中的终端及核心环节。航空发动机整机装配工艺涵盖从所有零件、成附件到各级组件、单元体、主单元体直至整机的全部装配和分解过程， 也包括装配分解过程中的转子零组件平衡、各类检测（试验和测量）、清洗和油封存放等技术活动，所以需要大量的 通用/专用工装夹具、标准/专用设备和厂房设施支撑，也需要相当数量的耗材/品、动力和人力开支。比如，一般成熟民用发动机零件级装配所需的专用工装夹具在 500~1000 件套之间，工艺设备种类大约在 30~50 种之间。因而，航 空发动机整机装配与其他大型高端装备产品一样，作为制造终端环节，具有显著的技术密集型、资金密集型和高素质 劳动密集型特征，相对一般工业产品，比如汽车整车，航空发动机装配质量对人工经验的依赖性要明显大一些。鉴于 航空产品的高安全性需求特征，航空发动机装配制造更加强调装配精度、一致性和可靠性指标，而对于生产效率指标 要求并不严格。
