对近期民用航空发动机发展的认识和反思

中航第一集团公司科技发展部　张　健<br/>　　摘要：本文介绍了世界民用航空发动机的发展状况，分析了发展我国民用航空发动机的必要性，对我国民用航空发动机的发展提出了几点建议。<br/>　　关键词：航空发动机　　民用　　战略 <br/>　　 20世纪30年代末发明的涡轮喷气发动机，由于战争的需求开始主要应用于军用飞机。50年代后期，在军用涡轮喷气发动机上衍生出的低涵道比涡扇发动机，如JT3D等，开始应用于商用飞机。60年代末出现的高涵道比涡扇发动机JT9D是专为宽体客机研制的第一种发动机，由此，民用涡扇发动机走上了一条与军用发动机不同的技术道路。<br/>　　近几十年来，在世界经济一体化和激烈的市场竞争、世界石油价格的起伏波动、全球环境的恶化和保护环境意识的增强，以及跨国公司技术创新能力的提高等环境下，西方几家航空发动机公司的民用发动机业务发展很快，与其相关的生产和服务已占这些公司销售总额的一半以上。一些新技术首先在民用发动机上得到应用，然后向军用发动机转移，从而，民用发动机走上了完全不依赖于军用发动机的发展道路，而且从经济和技术上支持了军用发动机的发展，真正实现了寓军于民。相比而言，军用发动机技术水平与西方差距不大的俄罗斯发动机工业，由于民用发动机发展相对落后，不仅难以守住国内民机市场，而且军用发动机技术发展的势头也受到经济条件的制约。<br/>　　 我国航空发动机行业已走过了近50年的发展历程，但始终将军用发动机的研制作为首要甚至唯一任务。因此，直到今天也没有制定发展我国民用航空发动机的战略决策。是否因为技术资源的短缺和外部市场的可获得性就可以放弃我国步入民用航空发动机市场的战略？在社会主义市场经济条件下，专注于军用发动机的发展是否就能确保发动机行业的成熟和发展？如何发展我国民用航空发动机？这些问题值得我们认真反思。<br/>　　一、世界民用航空发动机的发展状况<br/>　　1.三大发动机公司发展强劲<br/>　　几十年来，世界主要发动机制造商罗-罗公司、通用电气公司和普惠公司，通过加强对新技术的研究与发展、采用低风险的衍生发展战略、注重在各种推力档次上寻找生存空间、以项目为纽带通过股份公司分担风险、在全球寻找分包供应商等等创新措施，形成了有序竞争、虽垄断但不阻碍创新的良好市场环境，有利于世界民用航空发动机的稳定发展。近年来，一种新飞机的上马，大多只有1～2种候选发动机，避免了同一种推力档次几种发动机上马的恶性竞争局面。此外，虽然航空航天业的兼并浪潮一浪高过一浪，但是，在发动机业，除了罗-罗公司兼并艾利逊、通用电气公司欲兼并霍尼韦尔这种以大吃小的合并外，几十年形成的老牌发动机制造商通用电气公司、普惠公司和罗-罗公司公司三足鼎立、垄断世界大部分民用航空发动机市场的局面仍未打破。为了避免两败俱伤，在发动机行业流行的作法是组建项目公司，合资发展一种新发动机。成功的例子有：通用电气公司与斯奈克玛合资组建的CFMI公司、普惠公司与罗-罗公司等五家组成的国际航空发动机公司，以及最近普惠公司与通用电气公司合作开发的GP7000系列发动机等。<br/>　　由于注重以市场为导向，控制技术创新的力度与节奏，几大发动机厂商都保持了销售额和效益的稳定增长。同时，民用发动机的备件供给、维护、修理和大修，以及技术服务已成为公司的主要收入来源和利润增长点。<br/>　　2.高涵道比涡扇发动机仍然具有发展潜力<br/>　　不容争辩的事实是，近十几年来，高涵道比涡扇发动机的市场不断扩展。目前，在30～70座支线客机市场上，涡扇发动机已逐步替代涡浆发动机成为候选动力。新一代先进高涵道比涡扇发动机，如GE90等，不仅燃油消耗率比60年代的民用发动机（如JT8D）降低了30%以上，而且可靠性也提高了一个数量级以上。<br/>　　目前，大量的新技术、新材料和新工艺不断应用于民用涡扇发动机上，而且设计、制造和试验技术不断进步、管理水平不断提高，因此，新发动机的研制周期在不断缩短。一种新发动机从项目启动到取证、投放市场，其周期可以控制在三年以内，与飞机的研制进度相差不大，从而大大改善了快速响应客户对新飞机需求的能力。同时，在降低噪声和氮氧化物排放方面也能够满足严格的环保标准。<br/>　　即使这样，常规高涵道比涡扇发动机的潜力仍未挖尽。通过进一步改善热效率和推进效率，可以在原有基础上降低燃油消耗率10%以上；通过改进设计，采用新材料和新工艺，可以较大幅度减少零件数量，降低研制和维护成本；通过采用数值仿真技术、并行工程管理技术、综合一体化的设计、加工和试验技术，可以进一步减少研制阶段的试验工作量和试验用发动机数量，从而进一步缩短发动机研制周期和降低全寿命费用；通过各种改进改型，在保持较高比例通用性的基础上，尽可能地衍生出推力范围更宽的发动机系列，比如，"遄达"系列和CFM56系列发动机等，从而可获得更高的投入产出率和市场占有率；通过全球资源优化配置，寻求低成本的零部件制造供货商、高水平的研发力量和多渠道的融资战略，还可实现低成本、低风险扩张，获取进入它国市场优先权。将研制成功的航空发动机衍生成船舶或工业用燃机也是一种非常有效的低成本扩张途经。<br/>　　常规高涵道比涡扇发动机在21世纪上半叶仍然将控制民用航空动力市场。一些新型的发动机概念，如齿轮传动涡扇发动机、有涵道或无涵道浆扇发动机等，将会逐步为市场所接受。<br/>　　3.民用涡扇发动机市场为三大发动机公司所垄断的局面短期不会改变<br/>　　航空发动机市场上有英国罗-罗、美国通用电气和普惠三大老牌发动机制造商，而100座以上民用飞机市场上只存在波音和空客两大巨头，出现了飞机制造商少于发动机制造商的新格局。市场容量有限引起的激烈竞争迫使三大发动机公司设法寻求新的突破点，以免陷于被动。目前的动向表现为：向小推力发动机业务延伸，如罗-罗公司兼并艾利逊公司，将合资企业宝马·罗-罗公司公司变成独资企业，通用电气公司欲兼并霍尼韦尔公司，都是这一战略的体现；组成战略联盟，优势互补，如罗-罗公司与斯奈克玛公司在欧洲军用运输机A400M的动力装备及未来军用发动机技术项目上开展合作，通用电气公司与普惠公司合作研制大推力涡扇发动机GP7000系列，罗-罗公司与通用电气公司共同发展F120发动机等等，都是对手结盟的例子。由此看来，发动机行业这种互相结盟的模式将会有利于三巨头形成三分天下的平衡格局。目前，法国的斯奈克玛公司仍然在夹缝中求生存，日本和德国目前似无意独立或以我为主研制民用发动机，而是更多地以小伙伴的身份参与项目开发，俄罗斯虽然具备独立研制高涵道比民用发动机的能力，但是由于市场约束，其生存空间逐渐将被封杀。如果不出现重大的变化，世界民用发动机市场为罗-罗公司、通用电气公司和普惠公司三巨头垄断的局面短期内不会改变。面对这种现实，我们要做好充分的准备，抓住机遇，迎接挑战。 <br/>　　二、对发展我国民用航空发动机的必要性的认识<br/>　　我国航空发动机行业是计划经济条件下以备战为目标建立起来的。重复建设、保持充足的后备资源是当时国际国内政治军事形势的要求。改革开放20多年来，我国的国防科技工业并没有向社会主义市场经济体制方向调整和改革，机制不活、重复建设严重的局面没有从根本上触动。即使现在，整个国防工业仍然定位于国有独资企业，这将影响国防工业进入市场的改革过程，弱化增量资源结构调整的作用。我国航空发动机行业直到现在仍未摆脱机制僵化、低水平重复建设严重、产品与设备老化、技术进步乏力、人才流失加剧的困境。解决问题的主线应是结构调整和机制转换。发展民用发动机将是解决问题的有效途径，这样做可以使行业逐渐摆脱长期依赖军品按计划定货的被动局面，不仅可以获得新的经济增长点，还可以盘活固化在军品生产上的资源，促进资产的流动和提高产出。近年来，我国有的发动机企业通过零部件转包生产，确实激活了企业"求发展、求转制、求升级"的穴位，燃起了摆脱困境、走向振兴的希望。<br/>　　民用发动机的发展带来了新的商机、新的机制和新的动力，促进了企业的进步和管理升级，直接改善了军用发动机的研制和生产环境。我国已经加入WTO,国有企业面临建立新机制和参与国际竞争的双重任务。我国国家综合国力的快速增长也将国家安全和全球战略提升到前所未有的高度。因此，要发展我国民用发动机，不能只局限于学技术、学管理，而应着眼于引进一种新的机遇和资源，站在国家安全的高度寻求行业振兴的突破口，顺应全球一体化的发展趋势，建立与国际接轨的现代企业制度。 <br/>　　三、对我国航空民用发动机发展战略的几点建议<br/>　　1.要研究民用发动机发展的总体战略<br/>　　我国发动机行业在民用发动机产品开发方面几乎是空白，因此，对其有过高的期望是不现实的，但也不能低估我们的潜在资源和良好的机遇。当务之急是认真研究发展战略和总体构想，寻找突破口和创新点。不能再局限于转包生产，而应该发挥我们的研制优势，参与国际民用发动机项目的风险投资和市场开发，从做"小伙伴"起，走出迈向国际市场的坚定步伐。我国将开发喷气支线客机，中等推力的涡扇发动机将是开发存量资源的较佳突破口。<br/>　　2.要系统地筹划民用发动机的预研计划<br/>　　"全面规划、明确目标、分步实施、梯次展开"，是开展民用发动机技术预研应遵循的指导思想。在预研中，对民机特有的关键技术，如风扇、低污染燃烧室、降噪技术、短舱和反推力装置等要集中力量攻关。<br/>　　3.在国际合作上要寻求主动，形成多层次模式<br/>　　转包加工只是起点，应通过兴建若干高水平零部件加工中心，改善管理，提高质量，优化服务，逐渐成为主要或唯一转包商。<br/>　　我国的预研基础和人力资源是开展技术合作的优势，应加大对外开放的力度，拓展技术合作的领域，将国内预研计划向国际倾斜，增强技术合作的信任度和平等度，提高对方的积极性。<br/>　　有限度的合资是引进外资和获得稳定订货的有效途径，参与项目开发是对我们技术、经济和管理实力的考验，即使只有1%的合作伙伴也是质的进展。在这一方面，最大的困难是克服陈旧的思想观念。<br/>　　民用发动机维护、修理和大修以及技术服务是一个巨大的市场，国内航空制造业具有比较优势，应有策略地进入这一市场。我国民航业的改革将带来良好的机遇。<br/>　　民用发动机的发展需要高额的资金支持，融资的作用非常大。通用电气公司和罗-罗公司都已涉足融资租赁业，我们应关注这一陌生的领域，逐渐学会开发金融资本的巨大潜力。中航第一集团公司科技发展部　张　健<br/>　　摘要：本文介绍了世界民用航空发动机的发展状况，分析了发展我国民用航空发动机的必要性，对我国民用航空发动机的发展提出了几点建议。<br/>　　关键词：航空发动机　　民用　　战略 <br/>　　 20世纪30年代末发明的涡轮喷气发动机，由于战争的需求开始主要应用于军用飞机。50年代后期，在军用涡轮喷气发动机上衍生出的低涵道比涡扇发动机，如JT3D等，开始应用于商用飞机。60年代末出现的高涵道比涡扇发动机JT9D是专为宽体客机研制的第一种发动机，由此，民用涡扇发动机走上了一条与军用发动机不同的技术道路。<br/>　　近几十年来，在世界经济一体化和激烈的市场竞争、世界石油价格的起伏波动、全球环境的恶化和保护环境意识的增强，以及跨国公司技术创新能力的提高等环境下，西方几家航空发动机公司的民用发动机业务发展很快，与其相关的生产和服务已占这些公司销售总额的一半以上。一些新技术首先在民用发动机上得到应用，然后向军用发动机转移，从而，民用发动机走上了完全不依赖于军用发动机的发展道路，而且从经济和技术上支持了军用发动机的发展，真正实现了寓军于民。相比而言，军用发动机技术水平与西方差距不大的俄罗斯发动机工业，由于民用发动机发展相对落后，不仅难以守住国内民机市场，而且军用发动机技术发展的势头也受到经济条件的制约。<br/>　　 我国航空发动机行业已走过了近50年的发展历程，但始终将军用发动机的研制作为首要甚至唯一任务。因此，直到今天也没有制定发展我国民用航空发动机的战略决策。是否因为技术资源的短缺和外部市场的可获得性就可以放弃我国步入民用航空发动机市场的战略？在社会主义市场经济条件下，专注于军用发动机的发展是否就能确保发动机行业的成熟和发展？如何发展我国民用航空发动机？这些问题值得我们认真反思。<br/>　　一、世界民用航空发动机的发展状况<br/>　　1.三大发动机公司发展强劲<br/>　　几十年来，世界主要发动机制造商罗-罗公司、通用电气公司和普惠公司，通过加强对新技术的研究与发展、采用低风险的衍生发展战略、注重在各种推力档次上寻找生存空间、以项目为纽带通过股份公司分担风险、在全球寻找分包供应商等等创新措施，形成了有序竞争、虽垄断但不阻碍创新的良好市场环境，有利于世界民用航空发动机的稳定发展。近年来，一种新飞机的上马，大多只有1～2种候选发动机，避免了同一种推力档次几种发动机上马的恶性竞争局面。此外，虽然航空航天业的兼并浪潮一浪高过一浪，但是，在发动机业，除了罗-罗公司兼并艾利逊、通用电气公司欲兼并霍尼韦尔这种以大吃小的合并外，几十年形成的老牌发动机制造商通用电气公司、普惠公司和罗-罗公司公司三足鼎立、垄断世界大部分民用航空发动机市场的局面仍未打破。为了避免两败俱伤，在发动机行业流行的作法是组建项目公司，合资发展一种新发动机。成功的例子有：通用电气公司与斯奈克玛合资组建的CFMI公司、普惠公司与罗-罗公司等五家组成的国际航空发动机公司，以及最近普惠公司与通用电气公司合作开发的GP7000系列发动机等。<br/>　　由于注重以市场为导向，控制技术创新的力度与节奏，几大发动机厂商都保持了销售额和效益的稳定增长。同时，民用发动机的备件供给、维护、修理和大修，以及技术服务已成为公司的主要收入来源和利润增长点。<br/>　　2.高涵道比涡扇发动机仍然具有发展潜力<br/>　　不容争辩的事实是，近十几年来，高涵道比涡扇发动机的市场不断扩展。目前，在30～70座支线客机市场上，涡扇发动机已逐步替代涡浆发动机成为候选动力。新一代先进高涵道比涡扇发动机，如GE90等，不仅燃油消耗率比60年代的民用发动机（如JT8D）降低了30%以上，而且可靠性也提高了一个数量级以上。<br/>　　目前，大量的新技术、新材料和新工艺不断应用于民用涡扇发动机上，而且设计、制造和试验技术不断进步、管理水平不断提高，因此，新发动机的研制周期在不断缩短。一种新发动机从项目启动到取证、投放市场，其周期可以控制在三年以内，与飞机的研制进度相差不大，从而大大改善了快速响应客户对新飞机需求的能力。同时，在降低噪声和氮氧化物排放方面也能够满足严格的环保标准。<br/>　　即使这样，常规高涵道比涡扇发动机的潜力仍未挖尽。通过进一步改善热效率和推进效率，可以在原有基础上降低燃油消耗率10%以上；通过改进设计，采用新材料和新工艺，可以较大幅度减少零件数量，降低研制和维护成本；通过采用数值仿真技术、并行工程管理技术、综合一体化的设计、加工和试验技术，可以进一步减少研制阶段的试验工作量和试验用发动机数量，从而进一步缩短发动机研制周期和降低全寿命费用；通过各种改进改型，在保持较高比例通用性的基础上，尽可能地衍生出推力范围更宽的发动机系列，比如，"遄达"系列和CFM56系列发动机等，从而可获得更高的投入产出率和市场占有率；通过全球资源优化配置，寻求低成本的零部件制造供货商、高水平的研发力量和多渠道的融资战略，还可实现低成本、低风险扩张，获取进入它国市场优先权。将研制成功的航空发动机衍生成船舶或工业用燃机也是一种非常有效的低成本扩张途经。<br/>　　常规高涵道比涡扇发动机在21世纪上半叶仍然将控制民用航空动力市场。一些新型的发动机概念，如齿轮传动涡扇发动机、有涵道或无涵道浆扇发动机等，将会逐步为市场所接受。<br/>　　3.民用涡扇发动机市场为三大发动机公司所垄断的局面短期不会改变<br/>　　航空发动机市场上有英国罗-罗、美国通用电气和普惠三大老牌发动机制造商，而100座以上民用飞机市场上只存在波音和空客两大巨头，出现了飞机制造商少于发动机制造商的新格局。市场容量有限引起的激烈竞争迫使三大发动机公司设法寻求新的突破点，以免陷于被动。目前的动向表现为：向小推力发动机业务延伸，如罗-罗公司兼并艾利逊公司，将合资企业宝马·罗-罗公司公司变成独资企业，通用电气公司欲兼并霍尼韦尔公司，都是这一战略的体现；组成战略联盟，优势互补，如罗-罗公司与斯奈克玛公司在欧洲军用运输机A400M的动力装备及未来军用发动机技术项目上开展合作，通用电气公司与普惠公司合作研制大推力涡扇发动机GP7000系列，罗-罗公司与通用电气公司共同发展F120发动机等等，都是对手结盟的例子。由此看来，发动机行业这种互相结盟的模式将会有利于三巨头形成三分天下的平衡格局。目前，法国的斯奈克玛公司仍然在夹缝中求生存，日本和德国目前似无意独立或以我为主研制民用发动机，而是更多地以小伙伴的身份参与项目开发，俄罗斯虽然具备独立研制高涵道比民用发动机的能力，但是由于市场约束，其生存空间逐渐将被封杀。如果不出现重大的变化，世界民用发动机市场为罗-罗公司、通用电气公司和普惠公司三巨头垄断的局面短期内不会改变。面对这种现实，我们要做好充分的准备，抓住机遇，迎接挑战。 <br/>　　二、对发展我国民用航空发动机的必要性的认识<br/>　　我国航空发动机行业是计划经济条件下以备战为目标建立起来的。重复建设、保持充足的后备资源是当时国际国内政治军事形势的要求。改革开放20多年来，我国的国防科技工业并没有向社会主义市场经济体制方向调整和改革，机制不活、重复建设严重的局面没有从根本上触动。即使现在，整个国防工业仍然定位于国有独资企业，这将影响国防工业进入市场的改革过程，弱化增量资源结构调整的作用。我国航空发动机行业直到现在仍未摆脱机制僵化、低水平重复建设严重、产品与设备老化、技术进步乏力、人才流失加剧的困境。解决问题的主线应是结构调整和机制转换。发展民用发动机将是解决问题的有效途径，这样做可以使行业逐渐摆脱长期依赖军品按计划定货的被动局面，不仅可以获得新的经济增长点，还可以盘活固化在军品生产上的资源，促进资产的流动和提高产出。近年来，我国有的发动机企业通过零部件转包生产，确实激活了企业"求发展、求转制、求升级"的穴位，燃起了摆脱困境、走向振兴的希望。<br/>　　民用发动机的发展带来了新的商机、新的机制和新的动力，促进了企业的进步和管理升级，直接改善了军用发动机的研制和生产环境。我国已经加入WTO,国有企业面临建立新机制和参与国际竞争的双重任务。我国国家综合国力的快速增长也将国家安全和全球战略提升到前所未有的高度。因此，要发展我国民用发动机，不能只局限于学技术、学管理，而应着眼于引进一种新的机遇和资源，站在国家安全的高度寻求行业振兴的突破口，顺应全球一体化的发展趋势，建立与国际接轨的现代企业制度。 <br/>　　三、对我国航空民用发动机发展战略的几点建议<br/>　　1.要研究民用发动机发展的总体战略<br/>　　我国发动机行业在民用发动机产品开发方面几乎是空白，因此，对其有过高的期望是不现实的，但也不能低估我们的潜在资源和良好的机遇。当务之急是认真研究发展战略和总体构想，寻找突破口和创新点。不能再局限于转包生产，而应该发挥我们的研制优势，参与国际民用发动机项目的风险投资和市场开发，从做"小伙伴"起，走出迈向国际市场的坚定步伐。我国将开发喷气支线客机，中等推力的涡扇发动机将是开发存量资源的较佳突破口。<br/>　　2.要系统地筹划民用发动机的预研计划<br/>　　"全面规划、明确目标、分步实施、梯次展开"，是开展民用发动机技术预研应遵循的指导思想。在预研中，对民机特有的关键技术，如风扇、低污染燃烧室、降噪技术、短舱和反推力装置等要集中力量攻关。<br/>　　3.在国际合作上要寻求主动，形成多层次模式<br/>　　转包加工只是起点，应通过兴建若干高水平零部件加工中心，改善管理，提高质量，优化服务，逐渐成为主要或唯一转包商。<br/>　　我国的预研基础和人力资源是开展技术合作的优势，应加大对外开放的力度，拓展技术合作的领域，将国内预研计划向国际倾斜，增强技术合作的信任度和平等度，提高对方的积极性。<br/>　　有限度的合资是引进外资和获得稳定订货的有效途径，参与项目开发是对我们技术、经济和管理实力的考验，即使只有1%的合作伙伴也是质的进展。在这一方面，最大的困难是克服陈旧的思想观念。<br/>　　民用发动机维护、修理和大修以及技术服务是一个巨大的市场，国内航空制造业具有比较优势，应有策略地进入这一市场。我国民航业的改革将带来良好的机遇。<br/>　　民用发动机的发展需要高额的资金支持，融资的作用非常大。通用电气公司和罗-罗公司都已涉足融资租赁业，我们应关注这一陌生的领域，逐渐学会开发金融资本的巨大潜力。