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世界航空涡轮发动机:从细分市场看寡头垄断格局

时间:2019-07-30 10:50来源:航空制造网 作者:中国航空

全球最著名运输机的当属美国C-130“大力神”、C-17“环球霸王”和俄罗斯伊尔-76,现役数量分别为889架、274架和182架,其搭载的动力系统分别是罗罗的T56系列、普惠PW2000系列和俄罗斯联合发动机集团下属的索洛维耶夫设计局研制的D-30系列。

美国黑鹰S-70/SH/UH-60是服役数量最多的军用直升机,多达3842架,其动力系统采用了GE公司的T700。此外,俄罗斯的Mi-8中型运输机也在全球范围内大量服役着,其搭载着乌克兰马达西奇的产品。

综述可见,现役军机及其动力系统的制造公司的概况是:

全球主要战机发动机制造企业:(美国)普惠、(美国)通用、(俄罗斯)联合发动机集团和中国航发;

全球主要运输机发动机制造企业:(英国)罗罗、(美国)普惠、(加拿大)普惠、(俄罗斯)联合发动机集团、(乌克兰)马达西奇和中国航发;

全球主要直升机发动机制造厂商:(美国)通用、(俄罗斯)联合发动机集团、(美国)霍尼韦尔、(加拿大)普惠、(英国)罗罗和(法国)赛峰。

4.2 俄罗斯军机动力系统概况

俄罗斯的经济实力相对于美国和中国较弱,但是其空军实战能力却受到世界瞩目,因此存在一些值得我国借鉴和学习的方面。截止2018年底,在两年半的叙利亚反恐战事中,俄罗斯空军累计触动了3.6万架次作战飞行,但仅损失了5架军机。俄战略技术分析中心出版《残酷的天空—当代冲突中的空军》书籍,称赞其空军的实战表现是近20年来全球最成功的。

俄罗斯现役军机4441架,包括军用直升机1505架,攻击机783架和战斗机751架。此外,俄军还装备有多用途飞机523架,例如运输机、侦察机、加油机等。其中,1247架直升机,包括Mi-8/17、Mi-24/35、Ka-27/28/29/52等型号,装备着TV3-117系列涡轴发动机;429架战机,包括Su-27/30/33/34/35等型号,装备着AL-31F系列涡扇发动机;314架运输机及其改装的平台机,包括Il-76/78、Tu-134/154等型号,装备着D-30系列涡扇发动机。

TV3-117系列涡轴发动机:是世界上产量最大的涡轴家族之一,也是世界上最可靠的发动机之一,配装在95%的米系列和卡系列直升机上。为了适应各型直升机的要求,TV3-117系列发动机发展出了20多种改进型,产量超过3万台,累计飞行时间超过1200万小时。

我国军/民用直升机规模及市场增长迅猛,而且拥有极长的边境线,迫切需要装备高性能发动机的直升机。但是,国内的军工涡轴发动机的性能及稳定性相对不足,是我国目前正在大力发展的方向之一。

D-30系列涡扇发动机:最大推力为12.5吨,翻修寿命3000小时左右,主要装配于大中型飞机,包括俄制Il-76/78、Tu-134/154、中国制轰-6系列、运-20系列飞机等。该型号发动机对中国空军有着非常重要的意义。

4.3 军用航空发动机发展趋势

美国企业(PW和GE)的军用航空发动机技术代表着世界最高水平,其发展方向和趋势就是其他国家和地区相关企业的努力方向。结合实际使用情况以及性能的要求,美国和欧洲依据推重比将军用航空发动机分为五代,参加图表19。

 

其中,第五代发动机以美国普惠的F135型号为代表(推重比超过11),已经大批量的列装F-35战斗机。依靠其强大的技术研发能力,美国已经开始第六代航空发动机的设计及研制,预计推重比将达到15以上,而且第七代航空发动机也可能开展了预研。据报道,2018年美国空军采购70架搭载F-135发动机的F-35战斗机,后来又增购了24架,2019年美国空军计划采购77架F-35战斗机,这样到2020年美国空军F-35战斗机数量可能会突破400架,这个数字将会超过F-15成为美国空军第二大战斗机,仅次于F-16,并且按照这个装备速度,F-35将会在2025年之前超过F-16成为美国空军第一大战斗机,也就是说美国空军可能在2025年之前基本上完成从三代战斗机到四代战斗机升级。

世界航空发动机企业之中,普惠公司在军用航空发动机方面的能力尤为突出。它的近11000台军用发动机在22个国家的服役,其中包括:用于F-35的F-135系列,用于F-22的F-119系列,用于F-15和F-16的F100系列,用于C-17的F-117系列等。所以,该公司的军用航空发动机的研制方向很可能就是未来其他国家军用航空发动机的发展方向。

目前,全球现役战机之中,四代半及五代战机占比极低。未来,随着现役军机的退役及新战机的补充,全球范围内的普惠的F-135系列、俄罗斯联合发动机制造集团的AL-41F系列、以及中国的WS-15系列等先进军用航空发动机数量将逐渐增多。 

五、无人机航空发动机市场

自上世纪90年代开始,无人机由于在战争中的出色表现迎来了迅猛的发展,并且呈现出察打一体化和高空长航时的发展趋势。目前,全世界有超过30个国家装备了无人机系统,并在军队中组建了无人机机队。其中,以美国军队装备的无人机型号最为众多,并且其技术也引领着世界的发展方向。具体发动机型号及制造企业参见图表-22。

 

 

无人机采用的动力装置主要包括活塞发动机、涡喷发动机、涡扇发动机、涡桨发动机和涡轴发动机。此外,微型无人机通常使用了电池驱动的电动机。无人机发动机的选择主要与其所要求的性能有关,可参见图表23。例如,活塞发动机适用于低速、中低空的侦察、监视无人机及长航时无人机,飞机起飞质量较轻;涡喷发动机适用于飞行时间较短的中高空、高速侦察机及靶机、无人攻击机, 飞机起飞质量可达2500kg;涡轴发动机适用于垂直起降无人机;涡扇发动机适用于高空长航时的大型无人机,例如美国“全球鹰”RQ-4。

由于历史、技术、使用经验等原因,目前大部分现役无人机均采用活塞发动机,局限性较大。未来,推力更大、耗油率低、高空性能好的涡扇发动机有望在在无人机动力装置中将占有越来越重要的地位。

 

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