動力市場 誰領風騷

魏君

盡管近年來，商用飛機市場的競爭格局已經發生了新的變化，但在航空動力市場，由于飛機需求量持續增長，行業仍舊處于前所未有的行情高漲時代。僅在今年舉行的巴黎航展上，發動機巨頭GE就在短短的一周時間內斬獲了創紀錄的550億美元訂單，其中不僅包括大賣的LEAP系列發動機，還有其正在研發中的全球最大的GE9X發動機訂單。

當然面對利潤豐厚的市場，也有新的制造商想進入這一領域，分得一杯羹。其中，俄羅斯的表現最為搶眼，在經歷了多輪重磅改革之后，其商用飛機和發動機的研制都取得了顯著的成績。但由于航空發動機產業準入門檻極高，因此短期內寡頭壟斷的局面很難發生改變。

階梯式布局

相比民用飛機制造業，航空發動機產業的研制周期更長，風險也更大，因此在過去百年的發展歷程中，發動機產業鏈中的相關企業相互配合及滲透，已經形成了一個金字塔式的產業結構。這些金字塔中的企業經過多年的發展，在積累了大量的研制數據和經驗的同時，也牢牢掌握了行業的話語權。

其中，GE和羅羅幾乎壟斷了寬體客機發動機市場，普惠和CFM國際公司則占據了窄體客機市場的江山。可以說，這四家企業當之無愧位于行業金字塔的頂層。根據《飛行國際》的統計，2018年全球商用航空發動機存量市場規模為52107臺，較2016年的48609臺新增3498臺。其中，CFM國際公司22934臺、GE公司11718臺、IAE公司6118臺、羅羅公司5920臺和普惠公司3466臺。

從這幾家企業的發展歷程來看，GE、羅羅和普惠的航空發動機業務都開始于第二次世界大戰之前，相關產品和技術在戰爭中獲得了充分的驗證與提升。之后，為了拓展民用市場和優勢互補，這三家企業一方面主導進行新產品的研發，另一方面開始強強合作成立合資企業。其中，CFM國際公司、國際航空發動機公司（IAE）和發動機聯盟公司（EA）知名度最高。從總體來看，這六家企業都具備獨立研制大型民用航空發動機整機的能力，并且都掌握著民用航空發動機研制的諸多核心技術，其中包括結構設計、制造加工、總裝集成等。隨著市場份額的不斷增大，以及發動機產品的特殊性，他們不僅壟斷了各細分市場的產品，也壟斷了利潤最為豐厚的售后服務市場。

在研發上的大量投入是第一梯隊企業能夠基業長青的重要保障。以羅羅公司為例，2012年～2018年間，公司研發投入合計76.65億美元，平均每年超過10億美元。

在金字塔結構的第二梯隊則是法國賽峰集團、美國霍尼韋爾公司、德國MTU公司、俄羅斯聯合發動機制造集團及中國航空發動機集團公司等。這些企業的共同特點是，它們都擁有比較完整的航空發動機研制與生產能力，具備一定的大型部件或核心零部件的制造加工能力，而且在軍用航空發動機和小型民用航空發動機研制領域具有獨特的優勢和一些經典產品。但是在大型商用發動機市場，這些企業暫時還不具備與第一梯隊企業競爭的能力。此外，日本三菱重工、川崎重工、石川島播磨重工和韓國三星等企業也具有較強的航空發動機零部件加工制造能力，主要為其他下游企業提供發動機零部件。其中，日本企業在一些核心零部件生產中的能力不容小覷。

市場的天平

英國《飛行國際》雜志的市場預測顯示，未來20年全球航空市場將交付42800架新的民用飛機和貨機。這意味著到2035年全球市場將交付至少86500臺新發動機，在役發動機的數量也將從現在的6萬臺左右增長至10萬臺左右。在這龐大的增長體量中，用于單通道飛機的中等推力發動機產品將是最大的獲益者。根據《飛行國際》預測，到2035年，中等推力發動機的數量將從28500臺躍升至61000臺，年增長率達到3.9%。

無論從各方的市場預測還是“實打實”的訂單數來看，CFM國際公司已經穩坐窄體客機市場第一的寶座。11年前，在沒有任何飛機項目啟動的前提下，CFM國際公司在CFM56發動機的基礎上，啟動了LEAP-X發動機項目。大約18個月后，LEAP系列發動機被中國商飛公司選中，成為C919大型客機的動力裝置。一年后，LEAP系列發動機被空客選中，成為A320neo的可選發動機。2011年，又成為737MAX系列飛機的唯一動力裝置。在三大型號的支持下，LEAP系列發動機的訂單如雪片般飄來。

統計顯示，近3年隨著新一代窄體客機的陸續交付，LEAP系列發動機的市場占有率逐年走高：2016年其市場占有率為41.93%，2017年增至43.12%，2018年達到了44.01%。在今年的巴黎航展上，LEAP系列發動機的風頭甚至蓋過了空客這樣的主制造商。航展期間，CFM國際公司斬獲了價值400億美元的LEAP系列發動機訂單。因此，目前對于CFM國際公司來說，如何加快交付速度是它們的首要問題。

因此，近年來CFM國際公司在不斷對生產線進行重建和擴充。在雙源策略的指導下，公司不斷加快從CFM56到LEAP系列發動機的過渡。2018年，LEAP系列發動機的產量首次超越CFM56發動機。面對5位數的儲備訂單，CFM國際公司未來還將繼續提升產能，預計到2020年，現有的LEAP系列發動機產能將實現翻番。而根據《飛行國際》預測，未來20年，CFM國際公司的發動機產品市場保有量將達到43000臺，因此產能還將繼續提高。

對于窄體客機市場另一個重要角色普惠公司來說，盡管GTF發動機的推出實現了窄體客機市場的大逆轉。但由于齒輪傳動技術在運營初期仍有一些小問題，因此其市場占有率相比LEAP系列發動機仍有不小的差距。根據《飛行國際》的統計，從2016年到2018年的三年間，普惠GTF發動機的市場占有率有所下滑，從3919臺下降至3466臺，占有率從2016年的8.06%降至2018年的6.65%。

但是在產能提升方面，普惠已經有了明顯突破。曾經，鈦鋁合金風扇葉片的生產提速一直是困擾普惠的難題，如今這個問題隨著新的發動機葉片生產廠的建立喝石川島播磨重工業株式會社的加入已經得到了解決，GTF發動機鈦鋁合金風扇葉片的生產速度已有明顯提升。預計在2020年之前，GTF的交付量將達到第一個高峰，年交付量將達到 1200～1500臺。

寬體客機市場，GE和羅羅這對老對手依舊難分伯仲，兩家企業幾乎壟斷了寬體客機發動機市場。或許是由于市場占有率的焦灼不下，雙方都在研發新產品上投入了大量的精力。

GE目前正在研制的GE9X發動機，不僅是公司迄今為止研制的最大的一款商用飛機發動機，同時也是航空史最大的一款商用飛機發動機。這款產品擁有全球最大的復合材料前風扇機匣，直徑高達134英寸，最大推力達到10萬磅。GE9X采用了第4代碳纖維復合材料風扇葉片技術，實現16片高效風扇葉片。新一代的11級高壓壓氣機幫助GE9X達到了27：1的壓縮比。

與上一代GE90-115B發動機相比，GE9X燃油效率將提高10%。目前，GE已經與8家客戶簽訂了超過700臺GE9X發動機訂單，其中包括最近的一筆訂單來自英國航空，訂單價值超過60億美元。

從2018年3月開始，GE9X發動機已陸續被安裝在GE 747飛行試驗臺上完成了一系列的測試飛行，驗證其在各種海拔高度和飛行條件下的性能表現。根據計劃，GE9X將在今年完成適航取證工作，2020年左右投入市場。

羅羅方面，遄達1000TEN、遄達XWB-97和遄達7000三款大推力發動機已經在越來越多的新一代寬體客機上得以應用。因此羅羅也有了更多精力投入下一代產品的研發。

目前，羅羅已經完成了對Advance3驗證機的全功率試車，這標志著羅羅UltranFan發動機的研發又邁出了重要的一步。同時在UltranFan發動機齒輪箱功能測試中，新的動力齒輪箱功率達到7萬馬力，創下業界新紀錄。根據規劃，包括Advance核心機和高功率齒輪箱等在內的一系列先進技術將使UltranFan發動機的燃油效率較第一代遄達發動機提高25%。

新手的表現

作為衡量一個國家工業水平的最高標準，目前擁有航空發動機生產能力的國家屈指可數。但如今，中國和俄羅斯這兩個世界大國正在努力躋身這個“高級俱樂部”。

我國航空發動機產業從仿制起步，但一直以來在民用航空動力市場一直未能形成核心競爭力。盡管在小型發動機領域與法國等西方先進國家進行過一些國際合作和轉包生產項目，但是在大型商用飛機發動機的研發上卻沒有太多的積累。

直到2016年，中國航空發動機集團在北京掛牌成立，此舉被業界看作徹底改變了長期以來我國民用航空發動機的研發模式。未來，我國民用航空發動機的發展將擺脫對飛機型號的依賴，發動機項目正式脫離飛機的母體，開始尋求獨立發展。

就在中國航空發動機集團成立后不久，國家制造強國建設戰略咨詢委員會編制出臺了《中國制造2025》重點領域技術路線圖，其中對國產航空發動機發展制定了詳細的時間表。

該報告提出，未來10年，國內干線客機對于大型渦扇發動機的需求將超過6000臺，總價值超過500億美元，而低空空域的開放也將進一步刺激通用飛機對渦軸、活塞發動機的需求。

根據規劃，2020年CJ-1000A發動機將完成型號研制，2025年投入商業運營。此外，1000kgf級渦扇、1000kW級渦軸發動機完成論證和型號研制，活塞發動機實現產業化。最終目標是力爭在2025年前后，中國航空發動機產業進入世界第一梯隊。

目前，規劃所涉及的項目中，中法合作的渦軸16發動機已經獲得實質性進展。而未來裝配C919大型客機的中國心——CJ-1000AX驗證機也已經在上海完成整機試制、裝配和發動機點火試驗，核心機最高轉速達到6600rpm。但也有不少業內專家指出，航空發動機研制是一項大型復雜的系統工程。一般情況下，研制一款全新的發動機需要15～20年。此外，航空發動機不只是設計出來的，也是試驗和試飛出來的，適航取證工作的難度絕不亞于飛機的取證。我國不僅在這方面經驗十分有限，進行試驗驗證的設施和工具也亟需補充和完善。

鑒于我國是第一次自主研制具有國際先進水平的大型商用航空發動機，在項目管理、基礎技術積累以及試驗驗證等方面都嚴重缺乏經驗，因此在研制過程中必然會遭遇很多困難和挑戰。尤其值得一提的是，國內現有的試驗驗證設施和試驗技術能力還無法滿足大型商用航空發動機的研制需求，這已經成為制約我國商用航空發動機產業快速發展的關鍵因素。如何通過引進國際一流資源，建設具有國際競爭力的商用航空發動機試驗驗證體系將是未來我國商用航空發動機產業能否健康發展的關鍵。

由于具備雄厚的技術基礎，俄羅斯在大型商用飛機發動機的研發上步伐更快。目前，其裝配國產MC-21飛機的PD-14發動機已經投入市場。這款產品對于俄羅斯航空發動機產業來說具有十分特殊的意義。它意味著在停滯了20多年后，俄羅斯民用航空發動機產業再次步入正軌，同時也讓俄羅斯國內對歷經10年重組后的航空發動機產業重燃信心。目前，俄羅斯還在加緊研制更大推力、可用于寬體客機的PD-35發動機。PD-35的研制思路是在PD-14的基礎上，通過放大和加級的方式來實現推力增長。這也是目前世界上主流的研制方法，有助于縮短研制周期，降低技術風險，減少研發成本。有關方面預計，PD-35的研制將耗時10年左右，研發投入高達28億美元。

但是對于俄羅斯來說，或許研制本身并不是最大的挑戰，其商用航空發動機需要面臨的最大挑戰是適航認證和市場認可。盡管近10年來，無論是在飛機項目還是發動機項目，俄羅斯都在積極融入西方適航認證體系，PD-14發動機不僅申請了俄羅斯本國的適航證，還同時向EASA和FAA提交了適航審查申請。但眾所周知，適航審查既是航空產品安全的保證，同時也是一道無形的技術壁壘。因此從這個角度來看，對于任何想要躋身這一領域的國家來說都不會是一帆風順的。