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我国火箭发动机领域高温合金市场需求现状及前景分析

发布时间:2021-10-15  来源:立鼎产业研究网  点击量: 464 

航天发动机主要分为火箭发动机和导弹发动机。导弹尺寸跨度大、种类繁多,大型的洲际导弹和大部分的弹道导弹用到的发动机与火箭发动机结构和原理都一样,主要是固体和液体火箭发动机。巡航导弹、部分防空导弹和高超音速巡航导弹分别会用到小型涡扇发动机或超燃冲压发动机,以提升导弹的射程,这些发动机与飞机用的航空发动机结构和功能类似。

化学火箭发动机是应用最广泛的航天发动机。火箭发动机是利用冲量原理,自带推进剂、不依赖外界空气的喷气发动机。火箭发动机是喷气发动机的一种,将推进剂贮箱或运载工具内的反应物(推进剂)变成高速射流,由于牛顿第三运动定律而产生推力。火箭发动机可用于航天器推进,也可用于导弹等在大气层内飞行。化学火箭发动机是技术最成熟,应用最广泛的发动机。核火箭的原理样机已经研制成功。电火箭已经在空间推进领域有所应用。后两类发动机比冲远高于化学火箭。

航天发动机分类


资料来源:公开资料

火箭发动机的核心部件燃烧室和涡轮泵采用高温合金制造。液体火箭发动机使用常温液态的可贮存推进剂和低温下呈液态的低温推进剂,具有适应性强、能多次起动等特点,能满足不同运载火箭和航天器的要求。固体火箭发动机的推进剂采用分子中含有燃料和氧化剂的有机物胶状固溶体(双基推进剂)或几种推进剂组元的混合物(复合推进剂),直接装在燃烧室内,结构简单、使用方便、能长期贮存处于待发射状态,适用于各种战略和战术导弹。混合推进剂火箭发动机使用较少。火箭发动机的核心部件燃烧室和涡轮泵等的工作温度极高,常用高温合金制造。

化学火箭发动机分类与区别


资料来源:公开资料

我国的液体火箭发动机体系完整。长征二号、长征三号和长征四号系列的主发动机包括 YF-20710KN)、YF-4049KN)常温推进剂火箭发动机,YF-7344KN)、YF-7583KN)低温推进剂火箭发动机,这四种发动机是从 20 世纪 60 年代到 80 年代研发发展而来的,它成功地进行了 300 多次发射,成为过去众多发射成功的坚实基础。我国新一代运载火箭长征五号、长征六号、长征七号等全部采用 90 年代中期研制的 YF-1001200KN 级)、YF-115180KN 级)、YF-77500KN 级)、YF-75D90KN 级)等新一代高性能环保火箭发动机。这四种新型发动机显著提高了我国运载火箭技术基础,丰富了我国运载火箭体系,将为运载火箭的研发做出重要贡献,成为未来我国航天事业的重要基础。

未来,我国的火箭发动机消耗仍然以火箭发射和导弹的消耗为主,近年来,随着商业航天的不断发展,以及包括空间站建设和深空探测为代表的国家大型航天事业发展。我国航天发射会逐渐进入常态化,航天发射次数也将快速增长。另一方面,随着我国实战化训练的不断强化,以导弹为代表的精确制导武器的消耗量也会日渐增多。根据《液体火箭发动机的结构质量》表述,火箭发动机核心部件涡轮泵质量占发动机质量的20~26%,燃烧室质量占发动机质量的1.2~3.3%YF-100火箭发动机单台质量为1.9吨,每枚火箭采用6YF-100火箭发动机,则每枚火箭上高温合金部件质量约为2.88吨。以成材率30%估算,则总共需要高温合金9.6吨,按20万一吨的价格,则总共价值192万元,约占发动机价值的19%。基于以上假设,保守估计每年我国在火箭发动机上将花费超过45亿元。若按高温合金价值占火箭发动机的19%估算,则每年用在火箭发动机上高温合金价值约为8.55亿元。

近五年我国航天发射数量


资料来源:公开资料

我国火箭发动机市场空间测算


来源:2020 中国军力报告

注:武器年用量为存量×消耗率×发动机装配数

 


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