翼下之王的2019

董幗雄

盡管2019年全球商用飛機市場可謂風云突變，但是全球航空動力市場的表現(xiàn)依舊可以用“平穩(wěn)”二字來形容。從各大制造商公布的訂單數(shù)據(jù)基本可以得出這樣一個結論，那就是窄體客機市場，CFM國際公司依然是當之無愧的“人生贏家”。在寬體客機發(fā)動機市場，GE公司也用實力印證了“發(fā)動機的推力與企業(yè)的創(chuàng)新力成正比”這句話。

窄體機市場：普惠提升明顯

2019年，盡管737MAX停飛對LEAP-1B發(fā)動機的生產(chǎn)造成了負面影響，但是這并不妨礙其訂單數(shù)的增長。憑借著優(yōu)異的運營表現(xiàn)，LEAP系列發(fā)動機在窄體客機市場的競爭優(yōu)勢已經(jīng)越發(fā)明顯。

2019年，CFM國際公司共收到2148臺發(fā)動機確認和承諾訂單，目錄價格超過307億美元，其中包括180臺CFM56發(fā)動機和1968臺LEAP系列發(fā)動機。在交付方面，2019年，盡管受到了737MAX停飛的影響，CFM國際公司仍交付了1736臺LEAP系列發(fā)動機。

LEAP系列發(fā)動機之所以能夠受到市場的熱捧，與其優(yōu)異的燃油效率和極佳的穩(wěn)定性有直接的關系。截至2019年12月末，為三種型號新型窄體客機提供動力的LEAP-1A、LEAP-1B、LEAP-1C發(fā)動機已經(jīng)在全球范圍內(nèi)交付了3000余臺，其中交付中國市場的LEAP-1A發(fā)動機至今保持了空中停車、中斷起飛、備降返航三大安全指標的零紀錄。對于一款新產(chǎn)品來說，這是一個極其漂亮的成績。

目前，全球安裝LEAP系列發(fā)動機的機隊已經(jīng)累計飛行超過600萬飛行小時，其中，中國機隊累計飛行時間超過60萬飛行小時。截至2019年年末，CFM國際公司收到的LEAP系列發(fā)動機確認訂單已經(jīng)超過19000臺，是當之無愧的最為暢銷的窄體飛機發(fā)動機。

同時，在C919項目的帶動下，CFM國際公司與中國市場的聯(lián)系變得更為緊密。2019年，搭載LEAP-1C發(fā)動機的6架C919已經(jīng)全部投入試飛，考慮到未來中國市場LEAP系列發(fā)動機的數(shù)量還將不斷增多，CFM國際公司決定在中國進行LEAP系列發(fā)動機的培訓項目。該培訓項目將在廣漢航空發(fā)動機培訓中心進行，該中心也是CFM國際公司在美國和法國以外開設的第三家培訓中心。根據(jù)計劃，該中心將先進行發(fā)動機航線維護、孔探和葉片打磨方面的培訓，首批參加培訓的公司包括九元航空和山東航空。

除了開設培訓中心之外，2019年CFM國際公司還在中國新設了一個售后維護服務網(wǎng)絡。該維修網(wǎng)絡設在珠海摩天宇航空發(fā)動機維修公司，未來該公司將開展LEAP-1A、LEAP-1B發(fā)動機維護、修理和大修業(yè)務?？梢灶A見，憑借產(chǎn)品本身的優(yōu)越性能和日趨完善的售后體系，LEAP系列發(fā)動機未來在窄體客機市場的領先優(yōu)勢恐怕難以被超越。

對于普惠公司來說，盡管GTF發(fā)動機2019年訂單數(shù)仍然落后于競爭對手，但是經(jīng)過過去幾年的不斷完善，GTF發(fā)動機2019年商業(yè)飛行時間相比2018年增長了3倍，可以說也是一個不錯的成績。

2019年，由GTF發(fā)動機提供動力的飛機機隊規(guī)模較2018年增長了近1倍，包括達美航空、宿務太平洋航空等13家航空公司將GTF系列發(fā)動機投入運營。普惠公司公開的數(shù)據(jù)顯示，截至2019年12月末，全球有超過600架使用GTF發(fā)動機的飛機隨44家航空公司在各地運營，累計飛行超過460萬小時。在訂單數(shù)方面，截至2019年年末，普惠已經(jīng)收到了來自80多家客戶的超過1萬臺訂單，這個數(shù)字超過了普惠在過去25年銷售的所有發(fā)動機總數(shù)。與CFM國際公司的策略類似，隨著越來越多GTF發(fā)動機投入市場，普惠也開始不斷在售后服務市場發(fā)力，旨在延伸產(chǎn)品價值鏈。

過去兩年，普惠每年MRO進場業(yè)務量均以翻倍的速度增長，如今公司已經(jīng)在全球建立了8家售后服務中心，為GTF發(fā)動機提供支持。但需要指出的是，普惠目前在中國市場還未設立相關的維修中心，這或許與中國市場目前裝載GTF發(fā)動機的飛機數(shù)量還不多有關。數(shù)據(jù)顯示，截至2019年年末，中國市場有8家運營商運營了70多架由GTF發(fā)動機提供動力的飛機。但普惠也表示，未來隨著中國市場裝載GTF發(fā)動機的飛機數(shù)量增多，公司將會作出適時的調(diào)整。

在培訓方面，普惠在北京設立的培訓中心已經(jīng)開始提供GTF發(fā)動機培訓課程，虛擬現(xiàn)實等數(shù)字化技術已經(jīng)開始在培訓中心使用，而北京培訓中心也是普惠全球三大培訓中心之一。由于采用了大量的創(chuàng)新技術，GTF發(fā)動機在2016年投入市場之后的兩三年時間里，遇到了不少大大小小的問題，但經(jīng)過3年多的磨合，2019年GTF發(fā)動機的穩(wěn)定性有了明顯的提升，這也意味著，未來在窄體客機動力市場，普惠和CFM之間的競爭或?qū)⒏蛹ち摇?/p>

寬體機市場：雙雄穩(wěn)中求進

在寬體客機發(fā)動機市場，恐怕短期內(nèi)還沒有企業(yè)能夠撼動GE和羅羅的市場地位。需要指出的是，相比過去幾年，如今全球航空運輸市場對于寬體客機的需求已經(jīng)有所減少，這也在一定程度上影響了寬體客機發(fā)動機的銷售。但總體來說，無論是在役的產(chǎn)品，還是正在研制中的新一代產(chǎn)品，穩(wěn)中求進可以說是寬體客機動力市場的顯著特點。

2019年，羅羅共交付了510臺寬體客機發(fā)動機，創(chuàng)造了新的交付紀錄。然而，盡管如此，2019年羅羅營業(yè)虧損仍然高達8.52億英鎊（約11億美元）。這主要是由于其支出了14億英鎊用于遄達1000發(fā)動機的葉片修復工作。如果去除這部分支出的話，2019年羅羅核心業(yè)務基礎利潤增長了25%。2020年2月，羅羅公司表示目前已經(jīng)基本解決了長期困擾公司的發(fā)動機葉片耐久性問題，新的一年公司的盈利水平將大幅增長。

目前，在新寬體客機發(fā)動機訂單中，羅羅的市場份額要優(yōu)于GE，截至2019年年末，遄達XWB系列發(fā)動機的累計訂單達到了1800多臺，是迄今為止銷售最快的寬體客機發(fā)動機。為了加快交付進度，目前羅羅正在英國德比和德國達勒維茨的工廠同時進行總裝，保證每天交付一臺遄達XWB發(fā)動機。

除了商用飛機市場之外，羅羅在公務航空市場也有不錯的表現(xiàn)。2019年羅羅推出了其珍珠發(fā)動機家族的最新產(chǎn)品——珍珠700，該款發(fā)動機將裝配灣流最新的G700公務機。截至2019年年末，羅羅為全球超過3200架公務機提供動力。

2018年，羅羅推出了珍珠系列發(fā)動機，這也是羅羅過去十年間推出的第七款新型民用發(fā)動機。珍珠700發(fā)動機采用了Advance2核心機和全新低壓系統(tǒng)，比上一代產(chǎn)品的燃油效率和推力分別提高5%、12%，能夠幫助G700公務機以接近音速的速度飛行。

此外，2019年羅羅珍珠15發(fā)動機裝載龐巴迪最新公務機環(huán)球5500和環(huán)球6500取得了加拿大交通部適航證。與上一代BR710發(fā)動機相比，珍珠15具備相同的短艙外廓，但是動力更強勁，達到了1.5萬磅。2019年，羅羅向龐巴迪交付了首批量產(chǎn)的珍珠15發(fā)動機。

2019年，GE航空集團以強勁增長的業(yè)績迎來了百年慶，截至年末，未交付訂單總量達2700億美元，同時在全球擁有超過6.4萬臺商用和軍用發(fā)動機的總裝機量。

2019年，GE公司最吸引眼球的莫過于在研的GE9X發(fā)動機。2020年1月25日，以兩臺GE9X發(fā)動機為動力的777X在位于華盛頓州埃弗雷特的佩恩機場起飛，順利完成首飛。為了保證首飛順利進行，GE研發(fā)團隊在位于加州維克多維爾市的747空中試車臺上對GE9X發(fā)動機進行了72次飛行測試，共計超過400飛行小時。

作為目前全球在研的最大推力發(fā)動機，GE9X發(fā)動機擁有直徑134英寸的最大尺寸前風扇、復合材料風扇機匣和16片第四代碳纖維復合材料風扇葉片。其頗具“個性”的技術特點包括：壓比達到27‥1的新一代高效高壓壓氣機、第三代低排放TAPS III燃燒室、3D打印零部件以及應用于燃燒室和渦輪的輕質(zhì)且耐久的陶瓷基復合材料。

2013年，GE開始GE9X發(fā)動機的設計與測試工作，截至2020年1月，GE9X發(fā)動機已經(jīng)完成了超過4100小時的地面和空中測試以及6500次發(fā)動機循環(huán)。GE公司表示，目前GE9X的各項取證測試即將全部完成，預計在2020年上半年完成適航取證。盡管這一取證時間比GE早前計劃的已經(jīng)有所推遲，但是由于777X的研制也出現(xiàn)了延期，所以并不會對777X的交付產(chǎn)生影響。

截至2020年1月，GE已經(jīng)生產(chǎn)了8臺GE9X發(fā)動機以及兩臺備用發(fā)動機用于支持777X的測試項目，其中3架飛機的發(fā)動機已經(jīng)順利交付，剩余的發(fā)動機會在2020年2月底前全部交付波音。

除了新產(chǎn)品的研發(fā)之外，GE在役的GEnx、GE90等產(chǎn)品在2019年的市場表現(xiàn)可圈可點，無論是巴黎航展還是迪拜航展，這兩款產(chǎn)品都給GE帶來了可觀的訂單。其中，尤為值得一提的是GEnx。2004年，GE推出這款產(chǎn)品，至今已經(jīng)超過15年。截至2019年年末，GEnx發(fā)動機累計銷售超過2500臺，是GE歷史上銷售最快的寬體客機發(fā)動機。

目前，有超過1700臺GEnx發(fā)動機為60家航空公司的787飛機和747-8飛機提供動力。作為全球第一款同時采用碳纖維復合材料前風扇機匣和風扇葉片的民用航空發(fā)動機，GEnx風扇單元體重量更輕、更耐腐蝕、航線維護需求更少、可靠性更高。

2013年，GEnx發(fā)動機進入中國市場，目前該型號發(fā)動機為國內(nèi)超過90%以上的787飛機提供動力。構型的成熟穩(wěn)定使其比競爭對手的產(chǎn)品擁有更好的運營表現(xiàn)。也正因為如此，GE在著手為GEnx尋求新的機遇。GE公開表示，公司將積極參與中俄遠程寬體客機CR929的招標工作，而公司認為GEnx是一款十分合適的產(chǎn)品。

新技術研發(fā)不停步

2019年，無論是GE還是羅羅，對于大涵道比發(fā)動機的競爭已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向下一代產(chǎn)品，并且在研發(fā)和驗證方面都取得了重大突破。

其中，羅羅將下一代產(chǎn)品的研發(fā)重點放在了計劃于2020年和2025年服役的Advance和UltraFan項目上，力求鞏固其通過遄達系列發(fā)動機樹立的行業(yè)領先地位。

在羅羅下一代產(chǎn)品研發(fā)中，鈦合金空心風扇葉片是其核心技術之一。羅羅耗時多年才最終研發(fā)出穩(wěn)定的、能滿足精度要求的生產(chǎn)工藝，并最終形成了非常輕巧但極其堅固的設計。2019年末，羅羅正式發(fā)布了風扇制造的工藝。

2018年，羅羅凍結了UltraFan發(fā)動機的構型，并宣布將和空客一起研發(fā)這款發(fā)動機。2019年，該款發(fā)動機的核心設計之一“動力齒輪箱”已在德國完成臺架實驗，輸出效率達到7萬馬力，這是該項目的一個重要里程碑。同時，以“Advance核心機+復合材料葉片+齒輪箱”為典型特征的UltraFan發(fā)動機各方面測試結果良好，預計2021年左右完成相關地面試車工作，2025年左右投入市場。

為了保障UltraFan發(fā)動機的研制，羅羅同步開展了一些關鍵技術驗證工作。首先是大功率齒輪減速器，羅羅在德國建立了獨立的減速器試驗平臺，用于評估變速箱內(nèi)部的載荷情況，設計功率可達到7.5萬千瓦。同時，可用于UltraFan發(fā)動機的新型核心機正隨Advance 3發(fā)動機驗證機開展地面試驗。Advance 3發(fā)動機驗證機是在核心機上加裝遄達XWB發(fā)動機的風扇系統(tǒng)和遄達1000發(fā)動機的低壓渦輪構成的，目前已經(jīng)運行到近90%的核心機功率。

此外，值得一提的是，UltraFan項目不僅代表了突破性技術和羅羅對于未來的宏偉愿景，更是一個前所未有的覆蓋全推力量級（從111千?！?44千牛）的可擴展設計。這一項目不僅體現(xiàn)了羅羅鞏固寬體客機市場份額的決心，更體現(xiàn)了羅羅想要重回窄體客機市場的雄心。

為了增強研發(fā)力量，羅羅除了與空客進行合作之外，還引入了許多頗具實力的參與者，如與西班牙ITP公司合作開展中壓渦輪設計、與GKN公司合作開展中介機匣研制、與利勃海爾公司共同開展齒輪系統(tǒng)研制等。

根據(jù)羅羅的規(guī)劃，2020年左右，空客將在747飛行平臺上對UltraFan發(fā)動機進行整機試飛測試，并根據(jù)試驗結果對進氣道、短艙、吊架、反推裝置等部件進行調(diào)整。顯然，這種在飛機體系架構下的合作，對于降低未來飛發(fā)不協(xié)調(diào)的風險、增強潛在客戶的信心方面是很有幫助的。

中俄：奮力追趕

作為衡量一個國家工業(yè)水平的最高標準，目前擁有航空發(fā)動機生產(chǎn)能力的國家屈指可數(shù)。多年來，中國和俄羅斯正在努力躋身于這個“高級俱樂部”。

中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)從仿制起步，在民用航空動力市場一直未能形成核心競爭力。在小型發(fā)動機領域，近年來通過與法國等西方先進國家進行國際合作，取得了一定的成績。2019年，中法合作研制的渦軸-16發(fā)動機獲得中國民航局頒發(fā)的型號合格證，證明其設計制造達到了《民用航空適航規(guī)定（CCAR-33）》的安全水平，為該型發(fā)動機進入市場及保障AC352直升機安全投入運營奠定了基礎。

此外，中國航發(fā)正在全力推進5000千瓦民用渦槳發(fā)動機AEP500的設計研發(fā)工作。與國外相比，我國渦槳發(fā)動機研制起步晚、型號少、功率覆蓋不全，已經(jīng)定型的型號只有500千瓦級的渦槳-9、2000千瓦級的渦槳-5和3500千瓦級的渦槳-6等三個系列，無法滿足客貨運飛機、特種作業(yè)飛機等平臺的需求。在此背景下，AEP500發(fā)動機的研制被提上了日程。2019年北京航展上，中國航發(fā)展出了AEP500核心機的技術驗證機。根據(jù)計劃，該驗證機將在2023年左右開始測試工作。

在大型商用飛機發(fā)動機研發(fā)上，中國航發(fā)已規(guī)劃了三個產(chǎn)品系列，分別是未來可裝配C919大型客機的“長江”1000、可裝配寬體客機的“長江”2000和可裝配ARJ21改進型的“長江”500。需要指出的是，航空發(fā)動機研制是一項大型復雜的系統(tǒng)工程。一般情況下，研制一款全新的發(fā)動機需要15～20年。此外，航空發(fā)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。我國在這方面不僅經(jīng)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。與此同時，國內(nèi)現(xiàn)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(fā)動機的研制需求，這已經(jīng)成為制約我國商用航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的關鍵因素。

由于具備雄厚的技術基礎，俄羅斯在大型商用飛機發(fā)動機的研發(fā)上步伐更快，但商業(yè)運營經(jīng)驗不足、產(chǎn)品穩(wěn)定性不夠是其面臨的主要問題。俄羅斯土星發(fā)動機公司和法國賽峰集團聯(lián)合研制的SaM146發(fā)動機由于可靠性差，已經(jīng)直接導致了SSJ100飛機的停場時間大幅拉長，導致一些用戶取消了飛機訂單。

用于干線飛機MC-21的PD-14發(fā)動機已經(jīng)用于飛機的取證試驗，但可靠性同樣存疑。同時，俄羅斯還在加緊研制更大推力、可用于寬體客機的PD-35發(fā)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(xiàn)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(fā)成本。預計PD-35的研制將耗時10年左右，研發(fā)投入高達28億美元。

2019年，西方國家對俄羅斯商用飛機項目進行了制裁，復合材料、關鍵部件等遭受了西方國家“斷供”，這也使得俄羅斯更加鉚足了勁加快自主研發(fā)的進度。但客觀來說，盡管俄羅斯已經(jīng)有了PD-14發(fā)動機的研制經(jīng)驗，但這并不意味著PD-35的研制會一帆風順，尤其是在適航取證方面。眾所周知，適航審查既是航空產(chǎn)品安全的保證，同時也是一道無形的技術壁壘。從這個角度來看，對于任何想要躋身于這一領域的國家來說都不會是一帆風順的。