军工行业：世界航空涡轮发动机，从产品衍变看行业发展-20190214-中航证券-27页_3mb

世界航空涡轮发动机发展与行业分析总结

核心内容概述

航空涡轮发动机是航空产业发展的核心动力来源，其发展历程、技术进步和衍变类型对军用和民用航空器的性能提升起到了关键作用。本文围绕涡轮发动机的发展历程、技术原理、性能要求、衍变类型、结构特点及未来发展方向，探讨了航空发动机产业的技术演进与投资前景。

主要观点

1. 航空发动机发展历史

   • 活塞式发动机在二战期间主导航空动力系统，但因速度限制逐渐被取代。
   • 涡喷发动机在二战后迅速发展，成为航空器动力系统的核心。
   • 随着技术进步，涡轮风扇、涡轮螺旋桨、涡轮轴发动机等衍生类型逐步出现，满足不同用途的航空器需求。

2. 航空发动机技术发展趋势

   • 涡轮前燃气温度的不断提高是航空发动机发展的核心目标。
   • 可变循环喷气发动机、3D打印技术、新型材料和先进控制系统等技术正在推动航空发动机向更高效、更可靠的方向发展。
   • 未来发动机将更加注重热效率、涵道比优化、低油耗、高推重比、高寿命和良好的维护性。

3. 航空发动机性能要求

   • 推重比、燃油消耗率、稳定可靠性及使用成本是航空发动机设计的核心指标。
   • 推重比是衡量战斗机机动性的关键，而燃油经济性则对民用发动机更为重要。

4. 航空发动机衍变类型

   • 加力式涡喷发动机：适用于战斗机，提高推重比和机动性。
   • 涡轮风扇发动机：提高燃油经济性，广泛应用于民航和军用运输机。
   • 涡轮螺旋桨发动机：适用于低空低速飞行器，具有较好的经济性。
   • 涡轮轴发动机：用于直升机，具有体积小、重量轻、效率高等特点。
   • 可变循环喷气发动机：适应不同飞行速度，提高推进效率和燃油经济性。

关键信息

行业概况

• 航空发动机产业具有高技术、高投入、长周期、高风险的特点，形成寡头垄断格局。
• “两机”专项推动我国航空发动机产业快速发展，目标是突破关键技术，优化产业体系。

技术发展

• 涡轮前温度从1950年代的1100K提升至21世纪初的1950K甚至2000K。
• 涡轮叶片材料从实心叶片发展到单晶高温合金，再到陶瓷基复合材料，不断适应更高的温度和应力。
• 冷却技术包括对流冷却、气膜冷却、冲击冷却和发汗冷却等，以延长叶片寿命。

发动机结构

• 发动机主要由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管等组成，部分军用发动机包含加力燃烧室。
• 涡轮叶片结构复杂，包含叶冠、叶身、缘板、叶根等部分，具有良好的气动特性和热力性能。

未来发展方向

• 高推重比、高可靠性、高安全性、低使用成本是未来航空发动机发展的主要方向。
• 推动发动机循环参数优化、气动设计改进、新材料应用、控制系统升级及3D打印技术应用。
• 变循环发动机、齿轮传动涡扇发动机、分布式控制系统等新技术逐步成熟，将对航空产业产生深远影响。

投资分析

行业投资评级

• 行业投资评级：增持（预计未来六个月行业增长高于中国国民经济增长）。

基础数据

• 军工指数（2019.1.29）：940.15
• 军工指数涨跌幅：11.81%
• 上证指数：2719.70
• 深证成指：8098.98
• 沪深300：3402.14
• 创业板指：1361.94

风险提示

• 军、民用航空发动机项目研制缓慢，可能低于产业发展预期。
• 股市有风险，入市须谨慎。

结论

航空发动机是航空产业发展的核心，其技术进步直接推动了航空器性能的提升。随着“两机”专项的推进，我国航空发动机产业正迎来重要发展机遇。未来航空发动机将向更高推重比、更低油耗、更长寿命、更优维护性方向发展，技术的不断突破将带来新的投资机会。然而，航空发动机研发周期长、风险高，需持续关注技术进展与产业政策变化。