探究民用航空發(fā)動機創(chuàng)新與開放發(fā)展之道

■ 金偉 / 工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心

民用航空發(fā)動機的創(chuàng)新與開放發(fā)展，是適應(yīng)形勢的未來趨勢。當(dāng)前，我國航空產(chǎn)業(yè)已具備了創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)和條件，形成了開放合作的模式和經(jīng)驗，應(yīng)緊緊抓住有利機會，從創(chuàng)新、開放兩方面入手，加快提升民用航空發(fā)動機技術(shù)創(chuàng)新能力，深化民用航空發(fā)動機開放合作，推進產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

民用航空發(fā)動機創(chuàng)新與開放發(fā)展的形勢及趨勢

航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)對國民經(jīng)濟發(fā)展和科技進步有著巨大的帶動作用，是一個國家綜合國力、工業(yè)基礎(chǔ)和科技水平的集中體現(xiàn)。當(dāng)前，世界民用航空發(fā)動機穩(wěn)步發(fā)展，創(chuàng)新、開放成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

發(fā)達國家壟斷民用航空發(fā)動機市場且持續(xù)推進創(chuàng)新

世界知名的航空發(fā)動機制造商主要集中在美國、英國、法國、德國、日本、俄羅斯等幾個國家，包括GE公司、普惠公司、羅羅公司、賽峰集團，以及這些企業(yè)相互合資或與其他企業(yè)合資成立的公司，例如，CFM國際公司、國際航空發(fā)動機（IAE）公司等，幾乎控制了全球大型民用航空發(fā)動機的核心技術(shù)研發(fā)、整機設(shè)計、總裝集成、銷售及客戶服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈，并且這些企業(yè)還在不斷提高技術(shù)水平，增強競爭力，鞏固其市場地位。在發(fā)動機研發(fā)的高額投入方面，GE航空每年都拿出數(shù)十億美元經(jīng)費，用于航空發(fā)動機先進技術(shù)研發(fā)，約占其營業(yè)額的10%～15%；羅羅公司每年的研發(fā)經(jīng)費也高達10億英鎊。目前，GE公司、羅羅公司、普惠公司都在探索發(fā)動機3D打印技術(shù)，并推進發(fā)動機研制過程智能化，LEAP發(fā)動機中就有3D打印的燃油噴嘴，而GE智慧工廠可實現(xiàn)發(fā)動機生產(chǎn)周期縮短1/4～1/2。

由于掌握著核心技術(shù)，這些企業(yè)得以基于航空發(fā)動機產(chǎn)品進行模式創(chuàng)新，創(chuàng)造價值增值。例如，GE公司此前推出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，以機器為中心，機器聯(lián)網(wǎng)智能化，拓展出數(shù)字孿生和工業(yè)軟件業(yè)務(wù)，GE航空的技術(shù)服務(wù)已占到總產(chǎn)值約2/3；羅羅公司基于對發(fā)動機的維修需求，設(shè)計開發(fā)出基于按飛行小時付費的發(fā)動機維修保障服務(wù)產(chǎn)品——TotalCare，改賣產(chǎn)品為賣服務(wù)，服務(wù)增值成為公司利潤重要來源；普惠公司通過FAST系統(tǒng)掌握發(fā)動機的實時健康數(shù)據(jù)，拓展售后服務(wù)市場，其服務(wù)業(yè)務(wù)占比也達到了40%以上。

創(chuàng)新發(fā)展、開放合作成為當(dāng)前民用航空發(fā)動機發(fā)展主流趨勢

盡管航空發(fā)動機屬于高精尖技術(shù)，歐美國家普遍實施限制措施，但在民用航空發(fā)動機領(lǐng)域，創(chuàng)新發(fā)展趨勢持續(xù)存在，開放合作也逐漸成為共同發(fā)展的主要途徑。由于產(chǎn)品技術(shù)水平高，研制難度大，開發(fā)投入多，研制周期長，單憑一個企業(yè)難以承擔(dān)其中的風(fēng)險和壓力，一些企業(yè)通過尋求對外合作機會，力求突破發(fā)展桎梏。當(dāng)前，全球民用航空發(fā)動機市場也進入了新一輪產(chǎn)品更換周期，企業(yè)在加大研發(fā)創(chuàng)新的同時，也開始尋求與飛機制造、發(fā)動機零部件制造等上下游企業(yè)的合作創(chuàng)新，以搶占市場先機。在民用航空發(fā)動機領(lǐng)域的主制造商-供應(yīng)商模式，成為當(dāng)下主流模式之一；利益共享、風(fēng)險共擔(dān)、技術(shù)互補的聯(lián)合研制開發(fā)模式，也是全球主要航空發(fā)動機企業(yè)普遍采取的競爭策略，典型的如CFM國際公司的成立及其產(chǎn)品對民用發(fā)動機市場的占據(jù)。

當(dāng)前，全球航空產(chǎn)業(yè)正面臨著安全形勢日益嚴峻、環(huán)保壓力與日俱增、性能要求持續(xù)提高、生產(chǎn)方式不斷變革等挑戰(zhàn)，安全航空、綠色航空、智慧航空已成為全球航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大主題。為應(yīng)對民用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的新形勢、新挑戰(zhàn)，主要企業(yè)紛紛加強合作、分散風(fēng)險，加快共享全球科技智慧、創(chuàng)新資源和市場需求，推動航空產(chǎn)品更新?lián)Q代。在航空發(fā)動機領(lǐng)域，以提高性能和可靠性水平、降低成本，增加推力/功率、降低噪聲，提高燃油效率、降低排放等為主要目標的技術(shù)創(chuàng)新能力不斷提升，新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷取得突破，分布式推進、組合動力、電動發(fā)動機等正不斷出現(xiàn)，如羅羅公司正在研制的超扇（UltraFan）發(fā)動機，油耗和排放比上一代遄達發(fā)動機至少降低25%。

我國產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境為民用航空發(fā)動機開放、創(chuàng)新提供有利條件

一方面，我國產(chǎn)業(yè)政策有利于航空發(fā)動機開放合作、創(chuàng)新發(fā)展。中國高度重視航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展，航空發(fā)動機行業(yè)一直以來沒有實施外商準入限制，即使面對歐美出口限制、貿(mào)易打壓，中國始終堅持自主創(chuàng)新和開放合作相結(jié)合的原則：完善法規(guī)制度，頒布全面實施準入前國民待遇加負面清單管理制度的《外商投資法》；優(yōu)化科研創(chuàng)新環(huán)境，開展項目經(jīng)費使用“包干制”試點，賦予創(chuàng)新團隊和領(lǐng)軍人才更大的人財物支配權(quán)和技術(shù)路線決策權(quán)；加強知識產(chǎn)權(quán)保護，鼓勵基于自愿原則和商業(yè)規(guī)則開展技術(shù)合作，不得強制轉(zhuǎn)讓技術(shù)等。

全球創(chuàng)新指數(shù)中按收入?yún)^(qū)分的創(chuàng)新投入與產(chǎn)出對比情況

另一方面，中國擁有良好的創(chuàng)新生態(tài)、巨大的市場和豐富的資源。據(jù)世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）牽頭發(fā)布的全球創(chuàng)新指數(shù)（GII）顯示，2018年我國創(chuàng)新指數(shù)排名已進入全球前20，創(chuàng)新效率位列第三位，大大高于全球多數(shù)高收入經(jīng)濟體。我國經(jīng)濟發(fā)展、現(xiàn)代化建設(shè)正不斷加快，尤其是空域逐步開放、新時代新發(fā)展理念的貫徹和“一帶一路”的推進，將為航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供廣闊的市場空間，帶來新的重大機遇。據(jù)國際航空運輸協(xié)會（IATA）預(yù)計，在2022年前后，中國將取代美國擁有全球最大的航空市場。未來20年，中國將需要15000～18000臺航空發(fā)動機，價值超過3000億美元，并且隨著新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)的加速融合，中國已在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等方面具備了比較優(yōu)勢。這些市場及優(yōu)勢，加上中國較高的創(chuàng)新活力及越來越多的高質(zhì)量勞動力，將為航空發(fā)動機的技術(shù)創(chuàng)新、開放合作提供有利的環(huán)境和條件。

我國民用航空發(fā)動機創(chuàng)新與開放發(fā)展的現(xiàn)狀分析

中國具有較好的航空產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，已建立起包括研發(fā)、設(shè)計、制造、裝配、試驗、試飛和維修的比較完整的航空制造業(yè)體系，基本具備航空器多譜系及部分發(fā)動機、機載系統(tǒng)設(shè)備等研制生產(chǎn)能力，航空發(fā)動機的產(chǎn)品、技術(shù)、企業(yè)正在起步突破，開放合作保持良好的發(fā)展態(tài)勢。

具備了創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)和條件

從市場規(guī)模看，我國民用航空運輸市場逐年擴大。據(jù)中國民航局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國航空公司2018年全年共完成運輸總周轉(zhuǎn)量1206.4億噸千米，同比增長11.4%，連續(xù)14年位居世界第二?？焖侔l(fā)展的民航市場，使得航空公司對飛機、發(fā)動機及其維修等服務(wù)需求也大幅增長。2018年，我國共引進運輸飛機426架，機隊規(guī)模達到3615架，同比增長9.7%。不斷增長的航空運輸市場也為航空制造業(yè)提供了支撐。據(jù)《2018中國民用航空工業(yè)年鑒》顯示，我國民用航空發(fā)動機在2017年實現(xiàn)修理產(chǎn)值約67億元，同比增長33.8%；實現(xiàn)零部件產(chǎn)品產(chǎn)值40.8億元，同比增長約30%。

從企業(yè)看，以中國航發(fā)等整機企業(yè)及眾多配套企業(yè)組成的開放融合科研生產(chǎn)模式已經(jīng)形成，中小型航空發(fā)動機制造企業(yè)不斷增多。2016年組建的中國航發(fā)，成為航空發(fā)動機研制主制造商，形成了“小核心、大協(xié)作、專業(yè)化、開放型”的發(fā)展模式，傳統(tǒng)的以產(chǎn)品為中心的組織模式開始向網(wǎng)絡(luò)、開放、協(xié)作的以客戶為中心的組織模式變遷。在小型航空發(fā)動機研制生產(chǎn)方面，更是迅速地出現(xiàn)了一批以應(yīng)流、宗申、鉆石、航瑞、彌勒浩翔等為代表的民營企業(yè)。

2012—2018年我國民航運輸飛機數(shù)量及增速

從產(chǎn)品及技術(shù)看，部分產(chǎn)品正在開展研制，一些關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)取得突破。中國航發(fā)正在推進CJ1000發(fā)動機研制，通過整機系統(tǒng)集成帶動了國內(nèi)外一批企業(yè)、科研機構(gòu)的積極參與，技術(shù)研究取得進展。以成都航宇、無錫透平、萬澤中南等為代表的民營企業(yè)在發(fā)動機材料、葉片等方面取得突破，部分企業(yè)成功進入民用大型渦扇發(fā)動機配套體系。

從產(chǎn)業(yè)布局看，形成了以傳統(tǒng)研制基地為主的航空發(fā)動機研發(fā)生產(chǎn)集聚區(qū)。通過中國航發(fā)研制基地的帶動，形成了以株洲、哈爾濱、上海等為代表的一批民用航空發(fā)動機集聚區(qū)。其中，上海以大型航空發(fā)動機為主，株洲、哈爾濱以中小型及通用航空發(fā)動機為主，這些產(chǎn)業(yè)基地為航空發(fā)動機及相關(guān)零部件的研制提供了豐富的行業(yè)資源及要素條件。

總體上看，隨著中國航空制造業(yè)的發(fā)展，我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)研制能力正不斷提升，已具備了創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)條件和設(shè)施設(shè)備，而且擁有了一批國際化航空專業(yè)人才、先進航空科研機構(gòu)和高校。

形成了多層次多渠道開放合作模式

中國航發(fā)商發(fā)的合作伙伴分布

一方面，建立了航空產(chǎn)業(yè)開放合作機制，與國內(nèi)外先進企業(yè)形成了合作關(guān)系。國家推動航空產(chǎn)業(yè)的開放合作，中國政府部門已先后與英國、俄羅斯、法國、荷蘭等國家和歐盟建立了政府間合作機制，開展了富有成效的合作。以航空企業(yè)、高校、學(xué)會、科研機構(gòu)為主體的多層次交流合作也全面開展，合作形式涵蓋聯(lián)合研制、技術(shù)研究、產(chǎn)品采購、轉(zhuǎn)包生產(chǎn)、投資并購、引進生產(chǎn)和交流培訓(xùn)等多個方面，其中在航空發(fā)動機領(lǐng)域也有體現(xiàn)，例如，我國企業(yè)收購大陸發(fā)動機、鉆石發(fā)動機項目落戶國內(nèi)等。同時，我國航空發(fā)動機企業(yè)通過轉(zhuǎn)包生產(chǎn)，與GE、普惠、羅羅、賽峰等公司建立了合作關(guān)系。中國航發(fā)與國外高校和科研院所建立了8個聯(lián)合技術(shù)中心，同清華大學(xué)等9所國內(nèi)高校開展了戰(zhàn)略合作，并與40余家民營企業(yè)開展了百余項合作。合作機制與關(guān)系的建立，為民用航空發(fā)動機開放創(chuàng)新奠定了堅實的基礎(chǔ)。

另一方面，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的開放合作不斷推進。自20世紀80年代起，開放合作已成為中國航空制造業(yè)發(fā)展的重要途徑。我國的大飛機、發(fā)動機研制，都是在全球化采購選擇產(chǎn)業(yè)鏈上與國內(nèi)外優(yōu)秀供應(yīng)商進行協(xié)作配套，目前已有來自16個國家的69家供應(yīng)商有意承擔(dān)中國航發(fā)商用發(fā)動機的系統(tǒng)及單元體、關(guān)鍵零部件設(shè)計、制造和試驗工作。同時，中國企業(yè)也廣泛參與國外企業(yè)的航空制造項目，通過航空交流合作平臺，發(fā)展出惠及雙方的航空科研成果。例如，大型鈦合金航空發(fā)動機機匣精密鑄造技術(shù)（COLTS）已被應(yīng)用到LEAP發(fā)動機的機匣研制中。

發(fā)展仍存在亟待解決的問題

我國民用航空發(fā)動機發(fā)展最為突出的問題是技術(shù)基礎(chǔ)薄弱、競爭力不足，民用飛機所采用的發(fā)動機主要是國外品牌，在發(fā)動機共性基礎(chǔ)、預(yù)先研究及高可靠性長壽命設(shè)計技術(shù)、適航技術(shù)、工程化應(yīng)用等方面仍需突破，關(guān)鍵零部件、高溫材料、精密電子元器件等研制能力還不足，在面對國外技術(shù)封鎖、貿(mào)易摩擦及激烈競爭的形勢下，亟須加強技術(shù)創(chuàng)新，加快產(chǎn)品研制和產(chǎn)業(yè)化。在開放合作方面，新的研發(fā)模式仍有待市場驗證，同時也面臨合作技術(shù)成熟度低、轉(zhuǎn)包生產(chǎn)所占比重高、短期內(nèi)難以有效改善等困境。此外，缺乏專業(yè)人才是我國航空發(fā)動機面臨的一個重要短板。

我國飛機型號所采用的發(fā)動機情況

推動民用航空發(fā)動機創(chuàng)新與開放發(fā)展的思考體會

加快民用航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，需要從創(chuàng)新、開放兩方面入手，加快提升航空發(fā)動機技術(shù)創(chuàng)新能力，進一步推進國際交流合作。

中國航空產(chǎn)業(yè)國際合作歷程

聚焦關(guān)鍵領(lǐng)域，加快提升技術(shù)創(chuàng)新能力

一是以企業(yè)為主體，加大對技術(shù)研發(fā)投入支持力度。產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力、核心競爭力，最直接的體現(xiàn)是企業(yè)，企業(yè)創(chuàng)新能力主要體現(xiàn)在技術(shù)水平、知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造應(yīng)用與擴散能力等，只有掌握了關(guān)鍵核心技術(shù)才有利于創(chuàng)造價值增值。因此，推動航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，關(guān)鍵是要突出企業(yè)創(chuàng)新的主體地位，加大研發(fā)投入，加強技術(shù)研究并加強信息化建設(shè)，充分利用5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新效率和效益。

二是以市場需求為牽引，加快關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新?，F(xiàn)代企業(yè)的創(chuàng)新模式、創(chuàng)新路徑多種多樣，有以商業(yè)創(chuàng)新為主的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，有以技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新為主的高技術(shù)制造企業(yè)，也有創(chuàng)新供應(yīng)鏈、進行集成創(chuàng)新的企業(yè)。對于當(dāng)前航空發(fā)動機來說，重要的是圍繞安全性、可靠性、油耗、減排、經(jīng)濟性等指標，以市場需求為牽引、以客戶為中心進行實質(zhì)性的技術(shù)創(chuàng)新，充分聚焦關(guān)鍵領(lǐng)域，注重預(yù)先研發(fā)，掌握核心技術(shù)，提高競爭能力。

民用航空發(fā)動機各層級合作特點及風(fēng)險

三是以政策為推動，加快產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新。創(chuàng)新的成功離不開良性運轉(zhuǎn)的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，其中政府扮演著生態(tài)建設(shè)的關(guān)鍵角色。航空發(fā)動機的創(chuàng)新發(fā)展，政府應(yīng)有明確的支持及持續(xù)的投入，還應(yīng)有對待高技術(shù)創(chuàng)新寬容失敗的態(tài)度，應(yīng)提供透明的商業(yè)規(guī)則、公平競爭的市場秩序，完善的科技成果轉(zhuǎn)化機制，嚴格的知識產(chǎn)權(quán)和專利保護制度，充足的人力資本投資和人才供給，健全的金融、管理、技術(shù)等中介服務(wù)體系，以及崇尚實體經(jīng)濟創(chuàng)新的文化氛圍。通過政府的環(huán)境、平臺搭建，形成以發(fā)動機制造企業(yè)為主的產(chǎn)學(xué)研用的協(xié)同創(chuàng)新體系，與科研單位協(xié)同，破解創(chuàng)新與轉(zhuǎn)化“死亡之谷”；與配套企業(yè)協(xié)同，解決發(fā)動機零部件多、協(xié)同開發(fā)難的問題；與政府和用戶協(xié)同，滿足市場、產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。

深化開放合作，拓展合作渠道及廣度

一是發(fā)揮“小核心、大協(xié)作”模式優(yōu)勢，加快開放合作向縱深發(fā)展。根據(jù)我國民用航空發(fā)動機現(xiàn)有的研制能力和技術(shù)水平，主動融入全球創(chuàng)新合作網(wǎng)絡(luò)，依托產(chǎn)品研發(fā)需求，選準合作對象，拓寬合作渠道。從企業(yè)層面看，依托所建立的合作關(guān)系，尋求維持并提升現(xiàn)有合作水平，同時注重加強質(zhì)量控制和供應(yīng)鏈管理，提高合作水平和發(fā)展質(zhì)量；從高校及科研機構(gòu)層面，加強與航空發(fā)動機先進國家科研機構(gòu)的學(xué)術(shù)交流，推動聯(lián)合人才培養(yǎng)，共同探索航空發(fā)動機前沿技術(shù)，突破共性技術(shù)瓶頸。

二是發(fā)揮政策環(huán)境及市場優(yōu)勢，推動航空發(fā)動機開放融合發(fā)展。充分發(fā)揮我國持續(xù)擴大開放的政策優(yōu)勢以及我國巨大的航空市場優(yōu)勢，依托我國大飛機的發(fā)展，與全球主要航空發(fā)動機企業(yè)建立深層次的供應(yīng)合作關(guān)系。充分了解航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)鏈各層級的特點及合作風(fēng)險，根據(jù)不同合作對象有的放矢采取相適應(yīng)的策略，加強風(fēng)險評估，通過與先進國家、企業(yè)共享資源、技術(shù)、市場和設(shè)備設(shè)施等，共同應(yīng)對挑戰(zhàn)。根據(jù)航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)特點，加快融合，基于融合來深化國際合作，拓展航空渠道、深度和廣度，推動形成開放融合發(fā)展的新格局。

突出人才根本，培養(yǎng)專業(yè)隊伍和企業(yè)家

無論是航空發(fā)動機的技術(shù)創(chuàng)新還是開放合作，人才的發(fā)展都是根本。先進的航空發(fā)動機設(shè)計，離不開一支全球化的、有技術(shù)實力的項目管理和工程技術(shù)人員隊伍。世界級企業(yè)的突出特點也是擁有一批戰(zhàn)略性科學(xué)家和拔尖創(chuàng)新的工程科技人才、研發(fā)與創(chuàng)新管理隊伍。因此，航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的開放、創(chuàng)新，重要的是以企業(yè)為主體，培育一支優(yōu)秀的人才隊伍，應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，加快適應(yīng)新技術(shù)新趨勢新形勢的人才培訓(xùn)，系統(tǒng)化培養(yǎng)專業(yè)人才。積極引入一批具有技術(shù)實力和市場化能力的人才團隊，學(xué)習(xí)現(xiàn)代先進航空發(fā)動機研制管理模式，了解掌握不同類型技術(shù)和伙伴的合作方式、管理模式、風(fēng)險控制策略、成本收益分享模式等。同時，企業(yè)家是技術(shù)創(chuàng)新、開放合作的主力，應(yīng)大力倡導(dǎo)“科學(xué)家+冒險家”的企業(yè)家文化，鼓勵企業(yè)家遵循科學(xué)規(guī)律下的大膽冒險、專業(yè)探索，營造寬松、寬容的創(chuàng)新合作氛圍。

結(jié)束語

民用航空發(fā)動機的創(chuàng)新與開放發(fā)展，意義重大，前景可期，但任重而道遠，已超出航空發(fā)動機及其產(chǎn)業(yè)本身范疇，需要全社會形成崇尚實體經(jīng)濟創(chuàng)新的文化氛圍，形成合作共贏的共識生態(tài)，才能從根本上解決航空發(fā)動機發(fā)展所面臨的技術(shù)、產(chǎn)品、人才等方面的問題，推動航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。