轴流式压气机,是压气机的重要产品类型,主要由转子、静子(整流器)组成,转子对空气做功,空气进入转子后沿轴向运动。轴流式压气机具有结构紧凑、体积小的特点,因此可以制备多级轴流式压气机,其增压效率高,适用于大流量场景中,在1MW及以上燃气涡轮发动机中应用普及率高。
单级轴流式压气机由一排转子与一排静子组成,由于增压比小,实际应用较少。通常情况下,下游应用一般采用由多排转子与多排静子组成的多级轴流式压气机,这类压气机增压比高、加压速度快、工作效率高,叠加体积小的优点,在燃气涡轮发动机中应用广泛。
与离心式压气机相比,轴流式压气机的特点在于:对迎风面积要求较小,单位迎风面积内空气流量大;在一定范围内,空气流量越大加压效率越高;体积小的同时重量较轻;适用于大流量、高增压比场景中,可制造大型发动机。高端多级轴流式压气机是涡扇发动机的核心部件,其性能优劣直接影响涡扇发动机性能。
燃气涡轮发动机是主流航空发动机,在燃气涡轮发动机细分产品中,涡扇发动机应用比例最高。涡扇发动机具有推力大、航程远、油耗低、噪声低等优点,可广泛应用于军用与民用飞机制造中。在全球航空发动机市场中,涡扇发动机产量占比达到45%,而价值占比则达到90%。由此可见,在全球航空工业中,涡扇发动机地位极为重要,利好轴流式压气机行业发展。
根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2027年中国轴流式压气机行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,在全球范围内,领先的轴流式压气机生产商主要是美国GE公司、美国普•惠公司、英国罗尔斯-罗伊斯公司等。我国军用飞机产品更新迭代速度加快、民用大飞机已经进入商业化阶段,预计2021-2025年间,我国航空发动机市场规模将达到8000亿元。我国歼-20、C919等代表性飞机均采用涡扇发动机,对轴流式压气机需求旺盛。
轴流式压气机研制难度大,特别是多级轴流式高压压气机,其级间匹配、性能优化难度高。随着航空发动机推重比不断提升,其指标要求还在不断提高,设计难度日益增大,需要边更改边实验进行长时间研发,这对企业的综合实力要求高。现阶段,多级轴流式高压压气机仍是航空发动机研发的技术瓶颈之一。
例如,美国GE公司为E3航空发动机研制的轴流式高压压气机,历时3年经过4轮设计迭代与大量试验才达到要求。新思界
行业分析人士表示,与美国相比,我国航空发动机研发实力弱,军用涡扇发动机自主制造能力相对较强,而民用涡扇发动机基本依靠进口。轴流式压气机作为涡扇发动机的关键组成部分之一,我国自主设计、研发、制造需求迫切。