航空发动机涡轮叶片材料的使用与发展方向.docx

目 录 涡轮叶片是航空发动机重要零部件 4 涡轮叶片材料技术不断发展 7 高温合金是制造涡轮叶片的重要材料 7 变形高温合金被用作涡轮叶片材料 10 铸造高温合金逐渐成为主流 10 定向凝固技术使涡轮叶片性能得到提高 11 单晶高温合金发展迅速，获得广泛运用 11 铼被加入高温合金用于涡轮叶片制造 12 CMC 材料有望成为涡轮叶片材料发展方向 14 CMC 材料相较高温合金具有优势 14 CMC 材料已被广泛研究和应用 16 飞机数量预期增长带动航发及涡轮叶片需求 18 相关标的 21 应流股份 21 万泽股份 23 炼石航空 26 风险提示 29 图表目录 图 1：民用客机各部分价值量占比 4 图 2：航空发动机分类 4 图 3：涡扇发动机结构 5 图 4：航空发动机各部件价值量占比 6 图 5：GE 公司 F110 发动机结构 6 图 6：航空发动机中材料的应用 8 图 7：高温合金市场份额（基体元素） 9 图 8：高温合金市场份额（制备工艺） 9 图 9：航空发动机涡轮叶片材料发展历程 10 图 10：等轴晶、定向凝固、单晶高温合金叶片晶体结构对比 12 图 11：各代单晶高温合金中铼用量及使用温度 13 图 12：2016-2022 年全球铼产量 13 图 13：2022 年全球铼产量分布 13 图 14：2016 年至今铼价格 14 图 15：飞机中复合材料的用量 15 图 16：SiCf/SiC 复合材料制造的中心锥 15 图 17：陶瓷基复合材料潜在使用位置 16 图 18：CMC 材料在航空发动机热端部件中的应用 17 图 19：GE9X 发动机中使用 CMC 材料的部件 18 图 20：2021 年中美军机数量对比 18 图 21：2017-2022 年中国军费支出 18 图 22：2017-2022 年中国航空发动机市场规模 20 图 23：2016-2023E 中国航空发动机叶片市场规模 20 图 24：2017-2022 年应流股份主营业务变化 21 图 25：2022 年应流股份主营构成 21 图 26：2017-2023Q1 应流股份营业收入 22 图 27：2017-2023Q1 应流股份归母净利润 22 图 28：2017-2022 年应流股份航空航天新材料及零部件业务营业收入 22 图 29：2019-2022 年万泽股份主营业务变化 23 图 30：2022 年万泽股份主营构成 23 图 31：2019-2023Q1 万泽股份营业收入 24 图 32：2019-2023Q1 万泽股份归母净利润 24 图 33：2018-2022 年万泽股份高温合金业务营业收入 26 图 34：Gardner 产品及应用机型 26 图 35：成都航宇产品 27 图 36：2022 年炼石航空主营构成 27 图 37：2019-2023Q1 炼石航空营业收入 28 图 38：2019-2023Q1 炼石航空归母净利润 28 图 39：全球航空制造业逐步恢复 29 表 1：航空发动机叶片分类 7 表 2：高温合金主要产品及应用领域 9 表 3：各代发动机涡轮叶片材料对比 10 表 4：各代单晶高温合金成分 12 表 5：镍基高温合金和陶瓷基复合材料对比 16 表 6：未来 20 年中国军机需求预测 19 表 7：未来 20 年中国民机需求预测 19 表 8：航空发动机涡轮叶片主要生产企业 21 表 9：万泽股份高温合金技术改造项目 25 涡轮叶片是航空发动机重要零部件 航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，作为飞机的心脏，不仅是飞机飞行的动力，也是促进航空事业发展的推动力，人类航空史上的每一次变革都与航空发动机的技术进步密不可分。因此，航空发动机被称为“工业之花”，也被誉为“工业皇冠上的明珠”。发动机的价值量占整机价值的 20%-30%，飞机机型越大，发动机的价值占比越低。 图 1：民用客机各部分价值量占比 数据来源： ，未来智库 航空发动机可分为三种类型：活塞式发动机、燃气涡轮发动机和冲压发动机。活塞式发动机是最早应用的航空发动机，二战后随着燃气涡轮发动机的发展，活塞式发动机逐步退出主要航空领域，目前仅在功率需求较低的小型低速通用飞机上使用。燃气涡轮发动机是当前应用最广的航空发动机，包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机，都具有压气机、燃烧室和燃气涡轮。其中涡轮风扇发动机产量占比超 50%，是应用最广、最为核心的航空发动机。冲压发动机的特点是无压气机和燃气涡轮，不能自行气动且低速性能不好，仅适用于高速高空飞行。 图 2：航空发动机分类 数据来源： ，前瞻产业研究院 涡扇发动机由风扇、压气机、燃烧室、导向叶片、高压涡轮盘及叶片、低压涡