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中国制造2025之航空发动机篇

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发表于 2016-4-8 20:48:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
3.2 航空发动机

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。

3.2.1 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。

3.2.2 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。

3.2.3 发展重点

1. 重点产品

(1)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)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)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)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)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。
  
2. 关键零部件

(1)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。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

(5)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。

(6)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。  

(7)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%。

3. 关键共性技术

(1)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。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

(5)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。

(6)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。

3.2.4 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。

3.2.5 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。
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