航空发动机被发达国家垄断的原因是什么（航空发动机被发达国家垄断的原因是什么意思）

当我们还在中国科技界争夺航空地位的时候，世界已经悄然形成了远比飞机工业更加严格、垄断程度更高、技术封锁更严格的全球航空发动机格局。美、英、法、德、日等西方国家通过寡头企业垄断了世界航空发动机和燃气轮机（本文不涉及燃气轮机）市场。美国、英国和法国寡头，包括他们的合资企业，占据了世界航空发动机市场70%的份额，他们在新飞机市场的价值份额高达90%。世界上有数十家公司能够制造飞机，但独立的航空发动机供应商却只有几家。美俄在航空发动机方面有着深厚的基础，但俄罗斯“老虎”一打盹，就远远落后于西方。尤其是在民航发动机方面，俄罗斯在世界市场上几乎没有份额。世界上最大的民航发动机美国通用电气（GE）

普惠美国(PW)

英国劳斯莱斯(RR)

而这三家公司与法国赛峰集团（Safran）的合资企业：斯奈克玛国际CFMI（Safran/GE）

IAE（RR/PW）

EA（GE/PW）

这些企业具备独立研制航空发动机整机的能力，掌控着全球大型民用航空发动机的核心技术研发、总装集成、销售和客户服务等几乎全产业链。法国斯奈克玛在军用和小型航空发展领域

美国霍尼韦尔

德国MTU

意大利Avio

俄罗斯土星

俄罗斯礼炮连

他们有比较完善的生产能力。除了各自领域的整机研发和市场能力外，他们也是顶级企业大型零部件和核心整机零部件的一级供应商。下一级供应商日本三菱重工

日本川崎重工

日本石川岛播磨重工

韩国三星科技公司的供应商，以日韩企业为代表，拥有较强的零部件加工制造能力，主要向上级企业提供发动机零部件产品。为了长期保持在航空发展领域的领先和优势地位，西方国家在政府和企业层面采取了许多措施。在研发投入、项目投资、产业链控制、知识产权保护、技术输出控制等方面，设立了极高的产业门槛，阻碍了其他国家和企业的发展和追赶，更谈不上后来居上。这就是航空发动机的世界格局。面对这样的形势，我们只能从国家正义和国家利益出发，肩负起艰巨的历史使命。就像在大型民机领域，无论多么困难，都要开创A（空客）+B（波音）两大霸主并肩而立的新格局，成为A+B的三极+ C（商飞）。在航空发展领域，我们也必须加入世界航空发动机的“强人俱乐部”，让世界东方形成一极，从而逐步改变航空发动机的世界格局，虽然这个过程会很长。未来20年军用发动机需求预测是基于“产研智库”和“中商产业研究院”发布的两份预测报告。经过必要修正后，未来20年我国军用航天发动机总需求量为2.2万台（其中出口军用飞机需要（1000台），价值600亿美元（约4000亿人民币）。年平均为1100架，价值200亿元，从价值来看，新军机装备、旧军机维修、直升机分别占80%、5%、15%。新型战斗机发动机单价按平均水平计算高低型号价格，新机装备比按1.15计算，发动机更换数量按1计算，部分数据已合并，军用飞机发动机原则上应全部采用国产，或至少占超过90%。

F-16

F-16战斗机用F100涡轮发动机

F-35

适用于F-35 的F-135 发动机

F-22

F-22 的F-119 发动机

歼10

J-10 AL-31发动机

歼15

J-15的AL-31H发动机特写

歼31

J-31 RD-93发动机

歼20

歼20使用的某型发动机特写。未来20年中国客/货机发动机需求预测是根据空客和波音对未来20年中国新增客/货机数量的预测，分别为5363架/8300亿架美元和6,330 架飞机/9,500 亿美元。取平均值后，假设发动机占飞机价值的30%，未来20年民航发动机市场规模为2580亿美元，整机发动机约5700台。考虑到国内民用发动机正处于成长期，我们力争占有20%到30%的份额，即1100到1700台，价值约50到770亿美元。

A380客机

遄达900 安装在A380 原型机上

波音787 客机

安装在波音787 上的Trenta 1000 飞机诞生于一个多世纪前。从飞行36米到环球飞行，人类航空技术不断进步，动力的不断进化让更多的飞行方式成为可能。那么航空发动机有多少种类型呢？今天我们就简单粗暴的列出来，让你秒懂。

首先，目前得到广泛应用的航空发动机只有两种简单的分类，即“活塞发动机”和“燃气涡轮发动机”。燃气涡轮发动机通常简称为“喷气发动机”。活塞发动机系列活塞航空发动机与当今普通汽车发动机的原理相同。它们依靠气体在气缸内爆炸来推动活塞工作。所有活塞发动机都依赖于这一原理。活塞发动机根据气缸排列方式的不同分为以下几种类型。星型活塞发动机在早期的飞机中，经常采用空气冷却来冷却发动机。说白了，就是直接向气缸吹空气。气缸星形排列，使各气缸散热均匀。

星形发动机示意图

星形发动机和螺旋桨星形发动机从1903年就开始应用于飞机上。星形发动机的一个缺点是气缸越多，功率越大，直径也越大，所以飞机只能更厚……这意味着更大拖。所以后来出现了直列发动机和V型发动机。

这是高功率星形发动机的一个例子。嗯，非常非常

直列式发动机原理图直列式发动机直列式发动机与当今的汽车发动机基本相同。气缸排成一排，纵向安装在机头上时，明显比星形发动机细长得多。但内联类型也有缺点。气缸越多，发动机就越长。如果要像星型那样用7个、9个气缸的话，长度根本不合理。于是紧凑型V形发动机出现了，使气缸可以排成两排。

这种修长漂亮的鼻子只有直列发动机或者V型发动机才能实现。 V型发动机

从正面看，V型发动机的气缸排列成字母V的形状，因此，V型发动机的气缸数量可以增加一倍，而长度不会增加太多。水平对置发动机将V形的角度改为180度，也可以做成水平对置发动机。

发动机气缸排列为水平对置，水平对置发动机具有扭矩大、振动小的特点。许多活塞发动机固定翼飞机和直升机都采用这种形式的发动机。

西锐SR20飞机和罗宾逊R22直升机是常见的航游机型，均采用水平对置活塞发动机，经济可靠。喷气发动机系列涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机是利用气体爆燃膨胀，然后直接向后喷射做功的发动机。

涡轮喷气发动机示意图。涡喷发动机简称涡轮喷气发动机，有着悠久的历史。 1937年，世界上第一台涡轮喷气发动机开始运行。当启动涡轮喷气发动机时，发动机转子需要旋转到可操作的速度。涡轮喷气发动机的前压缩机压缩空气。然后压缩空气在燃烧室中被点燃。气体向后喷射，同时推动涡轮旋转。涡轮机的转轴与前面的压缩机相连，可以连续不断地周而复始地运转。

涡轮喷气发动机连续运转状态

1970年，通用电气的J85-GE-17A涡轮喷气发动机

能够达到3倍音速的米格25战斗机也采用了涡轮喷气发动机。当涡喷发动机连续运转时，很容易发现涡扇发动机和涡喷发动机的区别。涡轮喷气发动机只有一个空气通道，技术上称为“导管”，而涡扇发动机有两个空气通道。也就是说，涡喷发动机是单涵道发动机，而涡扇发动机是双涵道发动机。

涡扇发动机分为内导管和外导管。内导管的原理与简单的涡轮喷气发动机相同，称为核心发动机。核心机驱动前部的一个大风扇，将气流向后推动，再加上外部整流罩行驶管道。

发动机运转时，外旁通管内的空气流量与内旁通管内的空气流量之比称为旁通比。规则是涵道比越大，越省油，越经济。高涵道比发动机在亚音速时具有非常好的能量效率，因此广泛应用于客机、运输机等。

客机和公务机普遍采用大涵道比涡扇发动机

战斗机使用的低涵道比涡扇发动机不仅可以节省燃油，而且可以在高速时提供更大的动力。高涵道比发动机的主要推力并非来自向后喷射的高温气体，而是来自高速的外部旁通管道。大多数现代战斗机都使用涡轮风扇发动机向后喷射空气。但为了追求高空超音速性能，采用低涵道比的发动机。涡轮螺旋桨发动机

涡轮螺旋桨发动机工作原理示意图。涡轮螺旋桨喷气发动机，简称涡轮螺旋桨发动机。涡轮螺旋桨发动机的本质类似于连接减速器并驱动外部螺旋桨的涡轮喷气发动机。涡轮螺旋桨发动机通常用于小型或低速亚音速飞机。

国产新舟60支线客机，采用涡轮螺旋桨发动机

全球最大的国产水上飞机蛟龙600也采用涡轮螺旋桨发动机

Tu-95轰炸机涡轮螺旋桨发动机

同轴反向旋转螺旋桨示意图。战斗民族的图95战略轰炸机采用涡轮螺旋桨动力和双层反转螺旋桨，将涡扇发动机飞机的速度推至925公里的高亚音速。是一个比较极端的例子，也是目前噪音最大的轰炸机。大多数涡轮螺旋桨飞机的速度都在800公里以下。螺旋桨风扇发动机涡轮螺旋桨发动机的燃油效率通常高于涡扇发动机，但并不完美。原因之一是涡轮螺旋桨发动机多了一个减速器，也就是传动齿轮。传动齿轮的存在首先增加了发动机的重量，其次造成了一定的动力损失。为此，出现了一种不需要传动齿轮的发动机，这就是螺旋桨风扇发动机。螺旋桨风扇发动机也可以理解为没有外部导管的涡轮风扇发动机。

这就是螺旋桨风扇发动机加上双螺旋桨反向旋转的原理。由于螺旋桨风扇发动机的螺旋桨与发动机转速相同，因此螺旋桨风扇的螺旋桨转速远高于涡轮螺旋桨发动机，带来更大的动力和更高的燃油经济性。同时，由于转速大幅提升，螺旋桨风扇发动机的噪音也非常可怕。一般不用于要求舒适、安静的客机上。目前基本上只供军用运输机使用。

螺旋桨式风扇发动机的螺旋桨直接安装在发动机中心的主轴上。因此，螺旋桨转速与发动机转速相同，噪音也很大。

螺旋桨风扇发动机的后部也有螺旋桨。

螺旋桨风扇发动机的后部也有螺旋桨。涡轮轴发动机涡轮轴发动机，顾名思义，利用轴来传递动力。这种发动机一般适用于不需要直接提供空气推力的飞机，例如直升机。

直升机的传动原理其实非常复杂，但是这张简单的原理图让大家更容易理解涡轴发动机是如何使用的。直升机的涡轴发动机将发动机的动力通过传动轴传递给主旋翼，然后主旋翼旋转提供升力。因此，这与一般活塞发动机的输出类似。许多坦克和军舰也使用涡轮轴发动机。与普通柴油机和汽油机相比，涡轮轴发动机重量更轻，动力更强劲，使其成为非常好的动力源。

阿帕奇直升机机身后部的两根方管是其两台涡轮轴发动机。冲压发动机

(a) 涡轮喷气发动机(b) 冲压喷气发动机。可见，冲压发动机取消了一系列压气机和涡轮结构，变得更轻，但只能在高速下正常运转。冲压发动机的工作原理与涡轮喷气发动机相同，但实际上，由于省略了所有涡轮结构，所以冲压发动机不能归类为燃气涡轮发动机。冲压喷气发动机的前部没有一系列压气机结构。因为飞机飞得越快，迎面而来的空气就越快。当达到高超音速时，空气自然被迫进入进气道并形成高气压。高压空气进入燃烧室，与燃料混合，剧烈燃烧并高速向后喷射以获得动力，与涡轮喷气发动机的原理相同。需要明确的是：冲压喷气发动机只能以非常高的速度运行。

目前使用的速度最快的飞机是SR-71黑鸟高空高速侦察机。目前成功使用的例子是美国超音速侦察机SR-71“黑鸟”。黑鸟可以达到音速的3倍。在这种状态下，可以通过调整结构来改变其发动机的内部结构，使其以冲压发动机模式运行。现代工业皇冠上的明珠

航空发动机和地面燃气轮机被誉为现代工业的“皇冠”，是国家综合实力的重要标志之一。要提高航空发动机的性能，就必须提高其关键部件——涡轮叶片的性能。汽轮机叶片因其位于温度最高、受力最复杂、环境最恶劣的部位，被列为第一关键零部件，被誉为“皇冠上的明珠”。涡轮叶片又称动叶片，是涡轮发动机中工作条件最恶劣的部件，也是最重要的旋转部件。先进航空发动机进气温度达到1380，推力达到226KN。涡轮叶片承受空气动力和离心力。叶片部分承受140MPa左右的拉应力；叶片根部承受的平均应力为280~560MPa。相应的叶片本体承受温度为650~980，叶片根部约为760。未来发动机叶片的铸造工艺将直接决定发动机的性能，也是一个国家航空工业水平的重要标志。

除了高温条件外，热端叶片的工作环境还处于高压、高负载、高振动、高腐蚀的极端状态。因此，要求叶片具有极高的综合性能，这就要求叶片采用特殊的合金材料（高温合金），采用特殊的制造工艺（精密铸造加定向凝固）打造特殊的基体结构（单晶结构） ），以最大程度地满足需求。复杂单晶空心涡轮叶片已成为当前高推重比发动机的核心技术。正是先进单晶合金材料的研究和使用以及双壁超级风冷单晶叶片制造技术的出现，使单晶制备技术成为当今世界最先进的技术。先进的军用和商用航空发动机发挥着关键作用。目前，单晶叶片不仅已安装在所有先进航空发动机上，而且也越来越多地应用于重型燃气轮机。涡轮叶片制造技术涡轮叶片的发展经历了细晶强化、定向凝固和单晶铸造三个阶段。半个多世纪以来，涡轮叶片的耐温能力从20世纪40年代的750提高到1990年代的1500左右，再到现在的2000左右。与定向凝固叶片相比，镍基高温合金单晶叶片可提高工作温度25至50。从工作效率的角度来看，每升高25相当于使叶片的工作寿命增加三倍之多。应该说，这一巨大成就是叶片合金、铸造工艺、叶片设计加工、表面涂层联合开发的共同贡献。

现代航空发动机涡轮前的温度大大升高。 F119发动机涡轮前的温度高达1900~2050K。传统工艺铸造的涡轮叶片根本无法承受如此高的温度，甚至可能被熔化而无法有效工作。单晶涡轮叶片成功解决了推重比10级发动机涡轮叶片的耐高温问题。单晶涡轮叶片优异的耐高温性能主要取决于整个叶片只有一颗晶体，从而省去了等轴晶和定向晶叶片多晶。该结构导致晶界之间的高温性能缺陷。单晶叶片凝固缺陷单晶涡轮叶片是目前所有航空发动机零部件中制造工序最多、周期最长、合格率最低、国外封锁和垄断最严格的发动机零部件。单晶涡轮叶片的制造流程包括型芯压制、型芯修整、型芯烧结、型芯检查、型芯与外模匹配、蜡模注射、蜡模X射线检查、蜡模壁厚检测、蜡模修整，蜡模组合、引晶系统及浇冒口组合、涂层除砂、型壳烘干、型壳脱蜡、型壳烘烤、叶片铸造、单晶凝固、清型型壳吹砂、初检、荧光检验、除芯、打磨、弦线宽度测量、叶片X射线检查、X射线胶片检查、轮廓检查、叶片精加工、叶片壁厚检测、最终检查等制造过程。此外，涡轮叶片精密铸造模具的设计和制造工作也必须完成。隶属于联合发动机公司（UEC）的“乌法发动机工业协会（JSC）”正在这里制造飞机发动机的涡轮叶片。

在这里，瓷土被加工并破碎成碎片，以制造涡轮叶片的内芯。

这是加工前的瓷土。

工人们正在对成型的油泥模型一一进行检查和修改。这些完成的粘土模型将首先被烧结成熔融石英陶瓷芯。

涡轮喷气发动机需要空心涡轮叶片。只有高品质的陶瓷型芯才是失蜡铸造最好的型芯材料。它们在铸造金属时可以保持稳定，并且在铸件冷却后可以通过化学过程轻松溶解。在叶片中留下所需的空气通道。

这是一个等待加工的瓷土模型。涡轮叶片可以通过在外面包裹蜂蜡并进行失蜡铸造来获得。瓷土模型可以制成横截面很小，并且在加工过程中变形很小。

所有在这里工作的人都是女性。只有细心、有耐心的女性才能处理好这里单调、枯燥的工作，尤其需要认真负责的态度。

这些粘土模型实际上是叶片中的空气通道。当发动机运转时，空气通过它们来冷却涡轮叶片并保持稳定运行。

工人们正在准备浇注接头。

这些接口将配备两到四个刀片，这将提高浇注熔融金属时的效率。

工人们正在用蜂蜡包裹陶瓷型芯，从而在铸模中形成型腔。

工人们将蜂蜡刀片安装到铸造接头上。

蜂蜡叶包裹在陶瓷芯上。厚实的结构是由金属流道在铸造时制成的，叶片实际上非常小。

叶片经过精加工，使熔融金属充满型腔，而不会造成铸孔。

加工好的铸造模型。

这里有很多类似的型号，生产不同规格的涡轮叶片。

下一步是将这些铸造模型包裹在瓷土中以制作陶瓷模具。

工人们将铸模安装在旋转机器上。

使用机械手旋转液体中的粘土，使其均匀覆盖模型的任何部分。

只有这样才算合格。

然后将其放入特制的风箱中，表面喷上瓷土，形成厚厚的外壳。

操作机器的工人。

等待加工的铸造模型。

这是用粘土包裹后的铸造模型。

空气干燥在这里进行。

精密铸造车间。

铸造图案就在这里铸造。

首先，需要加热将包裹在铸造模型外部的瓷土烧成陶瓷模具。

同时，内部的蜂蜡被排出，形成铸造型腔。

工人取出铸造模具。

然后用特殊的合金溶液铸造这些模具。

每种范例都需要特殊的熔炉进行处理。

这是大型部件的原型生产。

温度很高。

最后，生产出来的叶片还需要经过X射线检查。

每个叶片必须从多个角度进行检查，以防止出现任何缺陷。

X 射线照片显示叶子内部的空洞。

工作人员正在检查X光照片。

整个涡轮叶片的生产工艺非常复杂，完全超越了珠宝制造业，而这只是“工业皇冠上的钻石”——航空发动机制造的一小部分。一口气看完的朋友都是真正热爱制造的朋友！