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​航空发动机原材料成本情况简析

来源:      2022-1-10 8:59:32      点击:

    航空发动机成本中原材料占比最高,其中主要使用的是高温合金和钛合金两种材料。按照航发制造成本拆分,现代航空发动机制造成本(不含控制系统)主要由两部分组成:
    原材料成本和劳动力成本,占比分别在 40%-60%、25%-35%。航空发动机原材料以高温合金和钛合金为主,二者成本约占原材料的 65%,占发动机的 33%。除高温合金和钛合金材料外,新兴的陶瓷基复合材料正逐步扩大在原材料中的占比份额,成为航空发动机中的新型材料。
    钛合金因其优异性能成为飞机机体结构和发动机的重要原材料, 在国外先进军机的用量稳定在 20% 以上,我国航空航天用钛合金起步虽晚但发展潜力大。钛合金具有高强度、耐高温、耐疲劳、耐腐蚀和低密度等优点,能有效降低飞机重量,减少对机体疲劳和腐蚀相关检查的工作量。

    在航空发动机领域,钛合金是重要的原材料之一,主要应用在压气机盘、机匣、压气机叶片、鼓筒、高压压气机转子等部件。在欧美先进军机中,钛合金用量稳定在 20% 以上,其中美国 F-22 战斗钛合金用量高达 41%,我国当前新型战机歼-20 和歼-31 钛合金用量也分别达到 20% 和 25%。2020 年我国钛加工材在航空航天领域的应用比例仅为 18.14%,与世界先进水平还有一定差距。未来,新机购置叠加飞机换发需求,将带动我国航空用钛合金需求进一步提升。
     基于先进发动机对原材料耐高温性的要求,钛合金材料的研制将朝着热稳定性更强的钛基复合材料方向发展。目前,我国已定型量产的钛合金材料的工作温度普遍在 600℃ 以下。其中,500℃ 左右工作温度的 TC11 是目前我国航空发动机上用量最大的钛合金,大量应用于 WP-13/14、 WS-11 等第二代航空发动机的高压压气机叶片和盘。在研的钛合金材料以钛基复合材料为主,最高工作温度预计可达 800℃。其中,TiAI 和 SiC/Ti 复合材料将是新一代高推重比航空发动机用的两种关键结构材料。