『装备』2025航空发动机技术路线图
摘要
航空发动机产业对国民经济和科技发展至关重要，预计未来全球需求庞大。中国设定了明确的发展目标，致力于研发重点产品、关键零部件和共性技术。大涵道比大型涡扇发动机等为重点研发对象，同时关注先进风扇系统、高压压气机等关键部件。共性技术包括先进设计、压缩系统、燃烧室技术等。应用示范工程涵盖集成验证、先进材料制造等。为确保产业发展，需加强顶层规划、市场培育、技术创新平台构建及人才建设。
正文
航空发动机产业是指涡扇/涡喷发动机、涡轴/涡桨发动机和传动系统以及航空活塞发动机的集研发、生产、维修保障服务的一体化产业集群。航空发动机产业链长，覆盖面广，对国民经济和科技发展有着巨大带动作用。
本文选自《中国制造2025》重点领域技术路线图，该路线图是由国家制造强国建设战略咨询委员会组织编制。
需求
需求
未来十年全球涡扇/涡喷发动机累计需求总量将超7.36万台，总价值超4160亿美元；涡轴发动机累计需求总量超3.4万台，总价值超190亿美元；涡桨发动机累计需求总量超1.6万台，总价值超150亿美元；活塞发动机累计需求总量超3.3万台，占60%以上通飞动力市场，总价值约30亿美元。同时，国内干线客机对大型涡扇发动机的市场累计需求总量超6000台，总价值超500亿美元，而低空空域的开放也将进一步刺 激通用飞机对涡轴、活塞等发动机的需求量。
目标
目标
2020年， CJ-1000A完成型号研制；1000kgf级涡扇、1000kW级涡轴等完成论证和型号研制；航空活塞发动机实现产业化；部分产品开始抢占国内飞机市场，开拓售后服务市场，进一步扩大中国航空发动机产业。
2025年， CJ-1000A商业服役；1000kgf级涡扇、1000kW级涡轴等重点产品完成适航取证；5000kW级涡桨等完成型号研制。实现自主研制的首型先进大型民用涡扇发动机在国内商业服役，使中国航空发动机产业进入世界第一梯队。
发展重点
发展重点
1
【重点产品】大涵道比大型涡扇发动机
CJ-1000A涡扇发动机，用于国产干线客机C919。
宽体客机涡扇发动机，用于中俄联合研制的宽体客机。
2
【重点产品】中/小型涡扇/涡喷发动机
7000-11000kgf级齿轮传动涡扇发动机，用于喷气支线飞机。
5000kgf级涡扇发动机，用于喷气支线飞机或公务机。
1000kgf级小型涡扇发动机，用于7-8座轻型公务机。
3
【重点产品】中/大功率涡轴发动机
1000kW级涡轴发动机，用于新型5吨级直升机。
8000kW级大功率涡轴发动机，保障未来重型直升机需求。
4
【重点产品】大功率涡桨发动机
5000kW级涡桨发动机，用于未来涡桨支线客机及中小型运输机。
5
【重点产品】航空活塞发动机
200kW航空活塞发动机，重油、航空生物燃料等安全低碳燃料，功重比大于3，耗油率不大于235g/kWh，直联输出活塞发动机，用于轻型通用飞机和无人机。
6
【关键零部件】先进大涵道比风扇系统
宽弦弯掠设计的钛合金/树脂基复合材料风扇和复合材料风扇机匣，涵道比>8，级压比达到1.6。
7
【关键零部件】先进高级压比高压压气机
级数9-11、压比>20的多级轴流式高压压气机。
8
【关键零部件】先进低污染燃烧室
出口温度>1700K，满足国际民航组织CAEP/8的COx、UHC、NOx和烟排放要求。
9
【关键零部件】单晶/陶瓷基复合材料高压涡轮叶片
单晶/陶瓷基复合材料，耐温能力>1700K，效率>0.91，2级总膨胀比>4.8。
10
【关键零部件】先进健康管理系统
含状态监视、故障诊断与处理、故障预测和寿命管理，能显著提高任务安全性和可靠性，并降低寿命周期成本。
11
【关键零部件】先进高性能长寿命传动系统
含长寿命重载轴承、高功率减速器和高转速传动系统，转速>20000rpm，轴承TBO>5000小时，最大传递功率>3000kW，减速器最大功率>15000kW。
12
【关键零部件】先进全权限数字电子控制系统
飞行/推进综合主动控制，耐温能力>220℃，系统成本降低50%-60%。
13
【关键共性技术】先进总体设计及验证技术
含先进航空动力总体设计与集成验证技术，飞发一体化设计与验证技术等。
14
【关键共性技术】高效高稳定裕度压缩系统技术
含低噪声大尺寸风扇/增压级技术，轴流/离心/组合压气机技术，高速螺旋桨/桨扇系统技术等。
15
【关键共性技术】高性能、低排放燃烧室技术
含高热容环形/回流燃烧室技术，陶瓷基复合材料燃烧室技术，低排放组织燃烧技术、长寿命火焰筒技术等。
16
【关键共性技术】高负荷、高效率、长寿命涡轮技术
含单晶/陶瓷基复合材料涡轮叶片技术，无导叶对转涡轮技术，变转速动力/低压涡轮技术等。
17
【关键共性技术】先进航空发动机设计/试验/综合维护保障技术
含先进信息化技术，以及设计/试验/制造/维护保障一体化平台技术等。
18
【关键共性技术】航空发动机关键件再制造技术
含涡轮叶片、涡轮盘等关键件再制造、无损检测、涂层恢复技术，再制造/设计制造共用技术等。
应用示范工程
应用示范工程
1. 航空发动机集成验证技术应用示范工程
形成航空发动机整机试验体系，建设整机地面试验台、高空试验台、飞行试验台等共性平台，以应用于航空发动机集成验证示范。
2. 航空发动机先进材料与制造应用示范工程
形成先进材料与制造研发体系，建设钛合金、高温合金、先进复合材料等的绿色制造、精确制造和智能制造的研发与验证体系，推广在航空发动机行业的应用，以满足研制周期和经济可承受性需求。
3. 商用航空发动机运营示范工程
开展商用航空发动机适航取证和运营示范，不断提升产品性能和安全性，提高航空发动机市场竞争力，以满足航空公司和乘客的需求。
4. 航空发动机智能化生产线示范工程
运用数字化、信息化、智能化技术升级发动机生产线，实现设计、制造数字化交互协同，建成典型航空发动机产品的智能化生产线，具备敏捷制造和柔性制造能力，满足航空发动机快速研发和智能生产的需求。
5.航空发动机关键件再制造示范工程
利用先进的表面工程等再制造技术，实施航空发动机涡轮叶片、涡轮盘等关键件再制造，建立航空发动机再制造与设计制造的反哺互动机制，研发攻关发动机再制造关键专用装备。
战略支撑与保障
战略支撑与保障
1. 加强航空发动机发展顶层规划，尽快实施航空发动机重大专项，为航空发动机产业战略升级奠定基础。
2. 加大国家战略性新兴产业来培育航空发动机市场，通过适航当局的适航取证和国际适航双边协议，为国产航空发动机参与国际竞争创造条件。
3. 构建航空发动机智慧创新平台，建成智能化的产品设计/制造/试验/服务保障一体化平台，促进发动机产业发展。
4. 加强航空发动机适航能力和人才队伍的建设，提高适航审定和验证能力，增加适航审定机构和人才队伍，满足民用航空发动机产业发展需求。
5. 加强航空基础技术投入和基础工业建设，强化材料制造等通用/基础技术工程化应用开发，推进航空发动机自主创新发展。
来源：航空微读、军鹰资讯
