造出世界級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片 航亞科技是怎樣做到的

2017年5月5日15時(shí)19分，C919中型客機(jī)在上海浦東機(jī)場(chǎng)圓滿首飛。

C919制造自立項(xiàng)以來(lái)，經(jīng)過(guò)10年光陰埋頭苦研后，終于破繭化蝶，突破了國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)生產(chǎn)技術(shù)。

雖然首飛時(shí)，C919國(guó)產(chǎn)化率僅有約60％，但是近幾年難點(diǎn)仍在被不斷突破：2018年9月19日，C919飛機(jī)起落架實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，該部件是飛機(jī)承重最大部件。

預(yù)計(jì)不久的未來(lái)，C919核心部件CJ－1000／2000發(fā)動(dòng)機(jī)也將自產(chǎn)。航亞科技是該發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合研發(fā)企業(yè)之一，主要負(fù)責(zé)研發(fā)、生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)中制造、生產(chǎn)難度最大的壓氣機(jī)葉片。同時(shí)，航亞科技產(chǎn)品還包括飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)眾多部件的制造生產(chǎn)，如機(jī)匣、整體葉盤、渦輪盤等轉(zhuǎn)動(dòng)件及結(jié)構(gòu)件。

航亞科技不僅為C919提供發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，還是全球四大航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠商賽峰、GE航空航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的供應(yīng)商。

隨著航亞科技產(chǎn)品技術(shù)水平提高，以及下游整機(jī)廠商和部件廠商對(duì)航亞科技的認(rèn)識(shí)加深，其營(yíng)收近年來(lái)突飛猛進(jìn)：從2017年的0．98億，增至2019年的2．58億，年均復(fù)合增長(zhǎng)62．50％。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)一直是中國(guó)航空裝備制造痛點(diǎn)，航亞科技何以造出世界級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，并獲得賽峰、GE航空青睞？航亞科技已經(jīng)在海外取得不錯(cuò)的成績(jī)，未來(lái)其高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)能否持續(xù)？

發(fā)動(dòng)機(jī)部件一次成型

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”，被喻為“現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠”，其性能直接決定了飛機(jī)的運(yùn)載能力、航程長(zhǎng)短和可靠性等關(guān)鍵性能，是航空裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心基礎(chǔ)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件的工作環(huán)境極其“惡劣“：需要承受1400～1800攝氏度的高溫環(huán)境，承受速度高達(dá)300m／s、壓力高達(dá)20多倍靜壓的高壓高速氣流沖擊，并保持每秒上千的轉(zhuǎn)速。因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)、加工工藝及制造能力都有極高要求，其制造工藝甚至可以代表一國(guó)工業(yè)技術(shù)的最高水平。

過(guò)去，為了更好的發(fā)展航空制造業(yè)，中國(guó)航空制造企業(yè)以市場(chǎng)換技術(shù)：以貿(mào)易補(bǔ)償市場(chǎng)份額的方式參與全球航空制造分工。

從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，中國(guó)不斷融入國(guó)際航空產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)也逐漸介入到航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)之中。據(jù)《中國(guó)民用航空工業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒2018》，中國(guó)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件總體轉(zhuǎn)包交付金額持續(xù)增長(zhǎng)，從2013年的4．93億美元增長(zhǎng)到至2017年的6．53億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為5．18％。

在空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)中，航亞科技表現(xiàn)耀眼：全球四大航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠商賽峰、GE航空均為其主要客戶。

不僅如此，航亞科技憑借發(fā)動(dòng)機(jī)零部件領(lǐng)域豐富的經(jīng)驗(yàn)，還承擔(dān)了中國(guó)航發(fā)商發(fā)“長(zhǎng)江系列“發(fā)動(dòng)機(jī)，以及多個(gè)高性能國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的研發(fā)及試制加工任務(wù)，如C919發(fā)動(dòng)機(jī)CJ1000和CJ2000的高低壓轉(zhuǎn)子葉片。

在產(chǎn)品研發(fā)階段，航亞科技參與了較多“同步設(shè)計(jì)”項(xiàng)目，不同于“產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)”，后者只需要在成熟工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)不同零部件進(jìn)行工藝驗(yàn)證并產(chǎn)業(yè)化。

“同步設(shè)計(jì)”圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)要求，從零部件的材料、工程制造技術(shù)、性能測(cè)試等方面進(jìn)行同步研發(fā)，也是對(duì)零部件設(shè)計(jì)特性要求、工藝完整性、穩(wěn)定性、可靠性以及成本進(jìn)行驗(yàn)證的過(guò)程。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，同步設(shè)計(jì)更多的是一個(gè)創(chuàng)新、創(chuàng)造的過(guò)程。因此，航亞科技研發(fā)費(fèi)率也遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)可比公司。

數(shù)字化是現(xiàn)代制造業(yè)中的重點(diǎn)，航亞科技在研發(fā)的過(guò)程中對(duì)此尤為重視。

航亞科技建立了一套以數(shù)據(jù)為核心、涵蓋研發(fā)制造全過(guò)程的制造體系。并且基于過(guò)往項(xiàng)目積累的大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)分析，航亞科技不斷優(yōu)化調(diào)整工序，持續(xù)進(jìn)行工藝改進(jìn)迭代。

最終，航亞科技在“精鍛近凈成形”與“精密機(jī)加工”兩大重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域形成了豐富的工程技術(shù)能力。

由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜，并且精度要求高，傳統(tǒng)鍛造無(wú)法一次成型，必須輔以機(jī)加工，但是機(jī)加工勢(shì)必導(dǎo)致原材料浪費(fèi)，并且很大可能對(duì)零部件結(jié)構(gòu)造成損傷。如美國(guó)F－22飛機(jī)中尺寸最大的鈦合金整體加強(qiáng)框，所需毛坯模鍛件重達(dá)2796千克，而實(shí)際成形零件重量不足144千克，材料的利用率不到5％。

“精鍛近凈成形”技術(shù)指鍛造后僅需少量加工或不再加工，就可用作機(jī)械構(gòu)件的成形技術(shù)。該技術(shù)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件制造主流發(fā)展趨勢(shì)之一，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件生產(chǎn)中，均普遍采用該工藝技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件批量化生產(chǎn)。

航亞科技使用“精鍛近凈成形”技術(shù)生產(chǎn)出了其主要產(chǎn)品發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片。壓氣機(jī)葉片的功能是推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作或者導(dǎo)流、分氣使燃燒時(shí)的空氣達(dá)到燃燒所需壓縮比。

在各類葉片中，壓氣機(jī)葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中型面結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、工作環(huán)境最苛刻的零部件之一。其型面復(fù)雜，不同葉片從葉根到葉尖的彎扭角度可能都不同；葉片前后緣的厚度只有0．1～0．2mm，卻對(duì)輪廓度要求極高。

由于壓氣機(jī)葉片制造難度大，所以航亞科技是目前國(guó)際上少數(shù)具備以精鍛技術(shù)實(shí)現(xiàn)壓氣機(jī)葉片量產(chǎn)，并應(yīng)用于國(guó)際主流發(fā)動(dòng)機(jī)的企業(yè)。

經(jīng)中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì)以及業(yè)內(nèi)院士和專家鑒定：航亞科技?jí)簹鈾C(jī)葉片精鍛制造技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

大飛機(jī)C919帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)需求

航空發(fā)動(dòng)機(jī)可分為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。由于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)活體積巨大，產(chǎn)生推力有限，不能真正做到連續(xù)提供動(dòng)力，大大降低了飛行的穩(wěn)定性，只適用于低速飛行。二戰(zhàn)后，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)逐步退出主要航空領(lǐng)域，目前僅有少量小型飛機(jī)采用。

航亞科技產(chǎn)品主要服務(wù)于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，而且是配套于LEAP、CFM56等當(dāng)今國(guó)際主流民用發(fā)動(dòng)機(jī)。

CFM國(guó)際發(fā)動(dòng)機(jī)的核心產(chǎn)品CFM56系列發(fā)動(dòng)機(jī)以及LEAP－X發(fā)動(dòng)機(jī)，這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)在民用客機(jī)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，其市場(chǎng)份額長(zhǎng)期處于市場(chǎng)首位。航亞科技配套LEAP、CFM56系列發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)疑為其未來(lái)鋪好道路。

航亞科技具體產(chǎn)品是發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。葉片制造量占整機(jī)制造量三分之一左右，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片數(shù)量一般在2，000片左右，是發(fā)動(dòng)機(jī)中數(shù)量最多的一類零件。

航亞科技持續(xù)研發(fā)，不斷優(yōu)化各工藝環(huán)節(jié)，技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)品質(zhì)量不僅獲得了賽峰、GE航空等國(guó)際主流航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商最終認(rèn)可，通過(guò)這兩家公司認(rèn)證的產(chǎn)品還在持續(xù)增加，并且陸續(xù)大批量交付，使得航空葉片產(chǎn)品銷量相應(yīng)提升。

因此，航亞科技發(fā)動(dòng)機(jī)葉片收入不斷新高，從2017年的4048．70萬(wàn)元，增長(zhǎng)至2019年的1．51億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)92．96％。

隨著國(guó)產(chǎn)商用發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)逐漸成熟，國(guó)內(nèi)千億級(jí)商用大飛機(jī)配套市場(chǎng)有望進(jìn)一步打開(kāi)。

目前，C919和CR929訂單量分別為1015架和200架，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模約為770至920億元。通常發(fā)動(dòng)機(jī)占民航客機(jī)總價(jià)值的比例為15％～30％，按此比例估算，國(guó)產(chǎn)商用大飛機(jī)將帶來(lái)115．5至276億元的市場(chǎng)空間。而2017年，中國(guó)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件年交付總金額僅為44．93億元。

這意味著，隨著國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)成功，參與中國(guó)自主研制的CJ－1000／2000發(fā)動(dòng)機(jī)的航亞科技，將迎來(lái)非常巨大的市場(chǎng)。

除了發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，航亞科技還主動(dòng)開(kāi)拓其業(yè)務(wù)邊界，不斷攻堅(jiān)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的零部件。

航亞科技通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)需求的分析判斷，以及各類研發(fā)項(xiàng)目為契機(jī)，于2014年進(jìn)入葉盤；2017年進(jìn)入渦輪盤；2019年進(jìn)入機(jī)匣等發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)件及結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域。因此，航亞科技轉(zhuǎn)動(dòng)件及結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域收入近年來(lái)持續(xù)增高，從2017年的723．02萬(wàn)增至2019年的2205．98萬(wàn)，年均復(fù)合增長(zhǎng)74．67％。

航亞科技的野心不限于此，2018年，再次以科研項(xiàng)目為契機(jī)，積極籌備未來(lái)承載航空發(fā)動(dòng)機(jī)組件及單元體業(yè)務(wù)的能力。

過(guò)去，在中國(guó)市場(chǎng)換技術(shù)的大背景下，航亞科技參與發(fā)動(dòng)機(jī)同步設(shè)計(jì)，精研技術(shù)，現(xiàn)今已經(jīng)成為國(guó)際上少數(shù)具備以精鍛技術(shù)實(shí)現(xiàn)壓氣機(jī)葉片量產(chǎn)，并應(yīng)用于國(guó)際主流發(fā)動(dòng)機(jī)的企業(yè)。遙想未來(lái)，大飛機(jī)C919搭載著中國(guó)自主研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)在全球翱翔時(shí)，燃油每一次燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)每一次噴發(fā)帶動(dòng)的2000多個(gè)葉片，都代表著航亞科技極致的技術(shù)，還有其像藍(lán)天一樣廣闊的市場(chǎng)空間。

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