论文部分内容阅读
2016年，民用航空发动机市场的格局有了很大改变。
这一年，随着新一代窄体客机投入运营，普惠“二十年磨一剑”的GTF发动机正式进入市场，为窄体客机市场开启了一个新的动力时代。
这一年，全球最大的发动机GE9X完成整机首轮地面试验、787梦想飞机首次裝载遄达1000-Ten发动机完成首飞，民用航空发动机技术的发展迈入了新阶段。
这一年，中国航空发动机产业完成了重大重组，中国航空发动机集团蓄势起航，俄罗斯宣布研制PD-35发动机，试图搅动高度垄断的民用航空发动机产业格局。
双雄争霸 烽烟再起
目前，窄体客机动力市场主要由CFM国际公司和普惠发动机公司两家垄断。2016年，LEAP系列发动机订单达到1554台，CFM56系列发动机订单为855台。截至去年底，CFM国际公司的发动机储备订单已超过14000台，以现在的生产速度大约需要8年才能完成这些订单的生产。
普惠GTF发动机虽然在2016年刚刚交付运营，但凭借优异的燃油效率受到客户热捧。目前，其累计订单已经超过7000台。这一成绩对于一款新交付的发动机产品来说是十分惊人的。普惠畅销30年的V2500系列发动机累计交付量也不过7000多台，而GTF发动机在交付运营的第一年，在订单上就已经达到了这样的高度。
面对如此庞大的储备订单，对于两家发动机制造商来说，提高产能成为当下最重要的工作。
2016年，CFM国际公司CFM56系列发动机的交付量在1600台左右。为实现这一产能，CFM国际公司用了近20年时间。然而，由于A320neo和737MAX庞大的储备订单以及空客、波音不断提升产能，使得LEAP系列发动机需要在不到5年的时间里，将年交付量提升至1900台。这无疑是一个巨大的挑战！
2016年，先后完成取证的LEAP-1A/1B发动机的交付量超过100台。根据计划，2017年这两款发动机的交付量要达到500台。2018年，LEAP系列发动机的交付量将跃升至1100台，到2020年要达到2000台。为了实现这一雄伟目标，CFM国际公司在美国印第安纳州拉斐市新建了一个工厂，专门用于LEAP系列发动机总装。
与CFM56相比，新一代LEAP系列发动机采用许多新技术和新材料，这也使得供应链管理的难度更高。为此，CFM国际公司采取了将技术储备等级与生产储备等级并行发展的战略。对诸如复合材料叶片、3D打印的燃料喷嘴等30多个极为复杂的部件，先在公司的精益试验室进行试验，确保未来产能提升计划的顺利实施。
为了提升对供应链的管控能力，CFM国际公司还采用数字化手段对主要供应商的生产情况进行实时跟踪，及时掌握各个环节的生产进度，避免由于个别供应商出现问题导致发动机交付推迟。目前，CFM国际公司正在对2017年第四季度将要实现的生产速度进行试验，该试验涉及从原材料采购到总装的每个环节。
值得一提的是，2016年末LEAP-1C发动机同时被欧洲航空安全局（EASA）和美国联邦航空局（FAA）授予型号合格证，为将来中国商飞C919飞机投入商业运营铺平了道路。
普惠在2016年先后经历了GTF发动机推迟交付和发动机冷转时间过长等问题，导致首批发动机交付时间有所延迟。好在这些问题很快得到解决。2016年，由PW1100G发动机提供动力的A320neo机队数量为26架，累计飞行超过20000小时，由PW1500G提供动力的C系列飞机目前已有3架投入运营。两个机队的发动机签派可靠率超过99%。
如果以上一代V2500发动机作为参考，GTF发动机的初始燃油消耗降低16%。有航空公司用户表示，GTF发动机帮助其在转场过程中获得近18%的燃油效率提升。这对于一款刚刚投入使用的发动机来说，是一个非常了不起的成绩。
在产能提升方面，普惠最大的难题在于如何快速提升钛铝合金风扇叶片的生产速度。该部件的制造工艺极其复杂，2016年曾因风扇叶片未能如期交货，导致普惠未能按计划交付用于庞巴迪C系列飞机的PW1500G发动机和A320neo的PW1100G发动机。
普惠公司近期表示，经过前期生产磨合之后，目前GTF发动机风扇叶片的生产速度和质量正在稳步提高。此外，公司还计划在密歇根州兰辛市的工厂附近再新建一家工厂，进一步提高风扇叶片的生产速度。
除了在美国本土新建和扩建工厂，普惠在亚洲也使出了浑身解数。2016年2月，普惠在新加坡新建成的发动机叶片厂正式投产。该工厂将为GTF生产风扇叶片和一些关键零部件，这也是普惠在全球的第二大风扇叶片制造厂。此外，日本知名的石川岛播磨重工业株式会社也是GTF发动机风扇叶片的重要供应商。未来，这两家工厂也将继续提高产能，以满足GTF发动机的产能提升需求。
根据普惠公司的计划，2017年其将交付400台GTF发动机。2018～2020年间，GTF的交付量将达到第一个高峰，预计将交付1200～1500台。
更大、更强、更省油
尽管2016年全球宽体客机的订单有所下滑，但这并没有阻挡发动机制造商加速研制下一代宽体客机发动机的步伐。
目前，全球大型/中大型涡扇发动机市场基本被罗罗公司和GE公司所垄断，两家公司合计订单约占全球市场97%的份额。随着波音和空客在宽体客机市场的竞争日益激烈，飞机制造商和发动机制造商也在一定程度上形成了联盟。
与过去一个机型搭配多款发动机不同，现在一些新型号的飞机往往只选择一款发动机为其配套。在新一代宽体客机中，除了787-10有GEnx-1B76和遄达1000-76两款发动机可供选择之外，其余机型都只装配一款发动机。因此，新型号飞机的订单往往可以直观地反映出发动机的订单情况。 在新一代宽体客机中，A350-900的订单最多。截至2016年11月，A350-900的储备订单为599架。紧随其后的是波音777-9，但其订单量不足A350-900的一半。这也使得罗罗公司的遄达XWB-84发动机订单目前已经超过1000臺，高于GE公司为777-8和777-9提供动力的GE9X发动机。
为了抢占未来市场的制高点，GE正在加速研制GE9X发动机。作为目前最大的商用飞机发动机，GE9X的风扇直径约3.4米，推力45吨，核心机增压比高达27，是GE公司迄今为止研发的增压比最高的核心机。
随着核心机增压比的提高，GE9X发动机的总增压比达到60以上，这使得压气机后端和高压涡轮进口工作温度超出常规材料的承受范围。为此，GE发展了第四代粉末合金材料、陶瓷基复合材料（CMC）火焰筒与涡轮以及更先进的冷却技术。这些新技术和新材料将使GE9X相比GE90-115B降低10%的油耗。2016年10月，GE完成了首台完整GE9X发动机首轮地面测试，预计2018年将完成取证， 2020年随波音777X飞机交付用户。
2016年，罗罗公司遄达系列发动机在民用航空市场表现不俗，先后获得来自越南航空、海湾航空、全日空航空、东方航空等多家航空公司的发动机订单，为空客A350XWB、A330和波音787提供动力。罗罗为空客A330neo研制的遄达7000发动机完成总装，即将进入飞行测试阶段。作为一款采用遄达XWB发动机核心机，吸收了遄达1000、遄达XWB和遄达700发动机技术和经验后推出的一款产品，遄达7000的发动机涵道比从5提高到10，总压比从36提高至50，燃油效率提高近10%。预计这款发动机将在2017年第一季度取得适航证，与A350-900neo的首飞基本同步。
2016年，罗罗在中国市场开拓方面也有不俗的表现。东航和南航先后订购了价值15亿美元和7亿美元的遄达700发动机。目前，遄达系列发动机约20%的客户来自中国。未来，随着A350和787飞机在中国市场占有率逐步提升，罗罗还将斩获更多的订单。为此，罗罗在北京设立了专门的客户服务中心，以便更好地为中国客户服务。
重组促成新格局
2016年，中国航空发动机集团在北京挂牌成立。这对于中国航空发动机产业来说，是一件划时代的大事。未来，中国航空发动机的发展将彻底摆脱对飞机型号的依附。随着更多发动机项目上马，未来国产飞机将拥有更多的动力选择。
我国民用航空发动机市场早已完全开放和国际化，但几乎所有民航飞机的发动机都依赖进口。据预测，未来20年全球民用航空发动机的市场需求价值约为1.6万亿美元。其中，中国市场的需求就将超过5000亿美元。
与巨大市场需求形成鲜明对比的是，中国航空发动机研制水平与国际先进水平相比还有很大的差距，航空发动机已经成为制约中国航空产业健康发展的“心病”，打破欧美发动机产品的市场垄断迫在眉睫。
中国航空发动机集团的成立，将有助于我国现有发动机生产、研发资源的整合，集中力量攻克关键技术，以国家意志调动全国的资源和力量，尽快形成完整产业链，提升行业的整体水平。
与中国一样，俄罗斯近年来也对航空发动机产业进行了大刀阔斧的整合。通过整合，俄罗斯航空发动机产业打破了原有的体制框架，成立了一体化的联合发动机公司（ODK）。新公司将设计局、主机厂和部件生产商整合在一起，使得俄罗斯航空发动机产业重新步入正轨。
从目前情况来看，未来将要用于MC-21飞机的PD-14发动机于2015年开始了第一阶段试验。2016年12月，俄罗斯宣布开始第二阶段试验，试验内容包括在伊尔-76LL飞行试验平台上开展试飞。
PD-14发动机有8级压气机和2级涡轮，涵道比8.5，推力达到14吨。俄罗斯在这款被寄予厚望的国产发动机上采用了多项新材料和新工艺。例如，全俄航空材料研究院为PD-14研制了20多种新材料，包括发动机及其短舱使用的复合材料、钛合金发动机叶片等；巴拉诺夫中央航空发动机研究院为PD-14研发了16项新技术，包括具有先进冷却系统的高压涡轮单晶叶片、采用陶瓷基涂层的热端部件、空心低压涡轮叶片等。
2016年7月，俄罗斯宣布启动更大级别的PD-35发动机研制，这款发动机未来将为中俄远程宽体客机提供动力。PD-35将在PD-14的基础上，通过放大和加级的方式来实现推力增长。这也是目前世界主流的研制方法，有助于缩短研制周期，降低技术风险，减少研发成本。俄罗斯有关方面预计，PD-35的研制将耗时10年左右，投入28亿美元。
展望2017，发动机产业会给民航业带来哪些质的飞跃，让我们拭目以待吧！
这一年，随着新一代窄体客机投入运营，普惠“二十年磨一剑”的GTF发动机正式进入市场，为窄体客机市场开启了一个新的动力时代。
这一年，全球最大的发动机GE9X完成整机首轮地面试验、787梦想飞机首次裝载遄达1000-Ten发动机完成首飞，民用航空发动机技术的发展迈入了新阶段。
这一年，中国航空发动机产业完成了重大重组，中国航空发动机集团蓄势起航，俄罗斯宣布研制PD-35发动机，试图搅动高度垄断的民用航空发动机产业格局。
双雄争霸 烽烟再起
目前，窄体客机动力市场主要由CFM国际公司和普惠发动机公司两家垄断。2016年，LEAP系列发动机订单达到1554台，CFM56系列发动机订单为855台。截至去年底，CFM国际公司的发动机储备订单已超过14000台，以现在的生产速度大约需要8年才能完成这些订单的生产。
普惠GTF发动机虽然在2016年刚刚交付运营，但凭借优异的燃油效率受到客户热捧。目前，其累计订单已经超过7000台。这一成绩对于一款新交付的发动机产品来说是十分惊人的。普惠畅销30年的V2500系列发动机累计交付量也不过7000多台，而GTF发动机在交付运营的第一年，在订单上就已经达到了这样的高度。
面对如此庞大的储备订单，对于两家发动机制造商来说，提高产能成为当下最重要的工作。
2016年，CFM国际公司CFM56系列发动机的交付量在1600台左右。为实现这一产能，CFM国际公司用了近20年时间。然而，由于A320neo和737MAX庞大的储备订单以及空客、波音不断提升产能，使得LEAP系列发动机需要在不到5年的时间里，将年交付量提升至1900台。这无疑是一个巨大的挑战！
2016年，先后完成取证的LEAP-1A/1B发动机的交付量超过100台。根据计划，2017年这两款发动机的交付量要达到500台。2018年，LEAP系列发动机的交付量将跃升至1100台，到2020年要达到2000台。为了实现这一雄伟目标，CFM国际公司在美国印第安纳州拉斐市新建了一个工厂，专门用于LEAP系列发动机总装。
与CFM56相比，新一代LEAP系列发动机采用许多新技术和新材料，这也使得供应链管理的难度更高。为此，CFM国际公司采取了将技术储备等级与生产储备等级并行发展的战略。对诸如复合材料叶片、3D打印的燃料喷嘴等30多个极为复杂的部件，先在公司的精益试验室进行试验，确保未来产能提升计划的顺利实施。
为了提升对供应链的管控能力，CFM国际公司还采用数字化手段对主要供应商的生产情况进行实时跟踪，及时掌握各个环节的生产进度，避免由于个别供应商出现问题导致发动机交付推迟。目前，CFM国际公司正在对2017年第四季度将要实现的生产速度进行试验，该试验涉及从原材料采购到总装的每个环节。
值得一提的是，2016年末LEAP-1C发动机同时被欧洲航空安全局（EASA）和美国联邦航空局（FAA）授予型号合格证，为将来中国商飞C919飞机投入商业运营铺平了道路。
普惠在2016年先后经历了GTF发动机推迟交付和发动机冷转时间过长等问题，导致首批发动机交付时间有所延迟。好在这些问题很快得到解决。2016年，由PW1100G发动机提供动力的A320neo机队数量为26架，累计飞行超过20000小时，由PW1500G提供动力的C系列飞机目前已有3架投入运营。两个机队的发动机签派可靠率超过99%。
如果以上一代V2500发动机作为参考，GTF发动机的初始燃油消耗降低16%。有航空公司用户表示，GTF发动机帮助其在转场过程中获得近18%的燃油效率提升。这对于一款刚刚投入使用的发动机来说，是一个非常了不起的成绩。
在产能提升方面，普惠最大的难题在于如何快速提升钛铝合金风扇叶片的生产速度。该部件的制造工艺极其复杂，2016年曾因风扇叶片未能如期交货，导致普惠未能按计划交付用于庞巴迪C系列飞机的PW1500G发动机和A320neo的PW1100G发动机。
普惠公司近期表示，经过前期生产磨合之后，目前GTF发动机风扇叶片的生产速度和质量正在稳步提高。此外，公司还计划在密歇根州兰辛市的工厂附近再新建一家工厂，进一步提高风扇叶片的生产速度。
除了在美国本土新建和扩建工厂，普惠在亚洲也使出了浑身解数。2016年2月，普惠在新加坡新建成的发动机叶片厂正式投产。该工厂将为GTF生产风扇叶片和一些关键零部件，这也是普惠在全球的第二大风扇叶片制造厂。此外，日本知名的石川岛播磨重工业株式会社也是GTF发动机风扇叶片的重要供应商。未来，这两家工厂也将继续提高产能，以满足GTF发动机的产能提升需求。
根据普惠公司的计划，2017年其将交付400台GTF发动机。2018～2020年间，GTF的交付量将达到第一个高峰，预计将交付1200～1500台。
更大、更强、更省油
尽管2016年全球宽体客机的订单有所下滑，但这并没有阻挡发动机制造商加速研制下一代宽体客机发动机的步伐。
目前，全球大型/中大型涡扇发动机市场基本被罗罗公司和GE公司所垄断，两家公司合计订单约占全球市场97%的份额。随着波音和空客在宽体客机市场的竞争日益激烈，飞机制造商和发动机制造商也在一定程度上形成了联盟。
与过去一个机型搭配多款发动机不同，现在一些新型号的飞机往往只选择一款发动机为其配套。在新一代宽体客机中，除了787-10有GEnx-1B76和遄达1000-76两款发动机可供选择之外，其余机型都只装配一款发动机。因此，新型号飞机的订单往往可以直观地反映出发动机的订单情况。 在新一代宽体客机中，A350-900的订单最多。截至2016年11月，A350-900的储备订单为599架。紧随其后的是波音777-9，但其订单量不足A350-900的一半。这也使得罗罗公司的遄达XWB-84发动机订单目前已经超过1000臺，高于GE公司为777-8和777-9提供动力的GE9X发动机。
为了抢占未来市场的制高点，GE正在加速研制GE9X发动机。作为目前最大的商用飞机发动机，GE9X的风扇直径约3.4米，推力45吨，核心机增压比高达27，是GE公司迄今为止研发的增压比最高的核心机。
随着核心机增压比的提高，GE9X发动机的总增压比达到60以上，这使得压气机后端和高压涡轮进口工作温度超出常规材料的承受范围。为此，GE发展了第四代粉末合金材料、陶瓷基复合材料（CMC）火焰筒与涡轮以及更先进的冷却技术。这些新技术和新材料将使GE9X相比GE90-115B降低10%的油耗。2016年10月，GE完成了首台完整GE9X发动机首轮地面测试，预计2018年将完成取证， 2020年随波音777X飞机交付用户。
2016年，罗罗公司遄达系列发动机在民用航空市场表现不俗，先后获得来自越南航空、海湾航空、全日空航空、东方航空等多家航空公司的发动机订单，为空客A350XWB、A330和波音787提供动力。罗罗为空客A330neo研制的遄达7000发动机完成总装，即将进入飞行测试阶段。作为一款采用遄达XWB发动机核心机，吸收了遄达1000、遄达XWB和遄达700发动机技术和经验后推出的一款产品，遄达7000的发动机涵道比从5提高到10，总压比从36提高至50，燃油效率提高近10%。预计这款发动机将在2017年第一季度取得适航证，与A350-900neo的首飞基本同步。
2016年，罗罗在中国市场开拓方面也有不俗的表现。东航和南航先后订购了价值15亿美元和7亿美元的遄达700发动机。目前，遄达系列发动机约20%的客户来自中国。未来，随着A350和787飞机在中国市场占有率逐步提升，罗罗还将斩获更多的订单。为此，罗罗在北京设立了专门的客户服务中心，以便更好地为中国客户服务。
重组促成新格局
2016年，中国航空发动机集团在北京挂牌成立。这对于中国航空发动机产业来说，是一件划时代的大事。未来，中国航空发动机的发展将彻底摆脱对飞机型号的依附。随着更多发动机项目上马，未来国产飞机将拥有更多的动力选择。
我国民用航空发动机市场早已完全开放和国际化，但几乎所有民航飞机的发动机都依赖进口。据预测，未来20年全球民用航空发动机的市场需求价值约为1.6万亿美元。其中，中国市场的需求就将超过5000亿美元。
与巨大市场需求形成鲜明对比的是，中国航空发动机研制水平与国际先进水平相比还有很大的差距，航空发动机已经成为制约中国航空产业健康发展的“心病”，打破欧美发动机产品的市场垄断迫在眉睫。
中国航空发动机集团的成立，将有助于我国现有发动机生产、研发资源的整合，集中力量攻克关键技术，以国家意志调动全国的资源和力量，尽快形成完整产业链，提升行业的整体水平。
与中国一样，俄罗斯近年来也对航空发动机产业进行了大刀阔斧的整合。通过整合，俄罗斯航空发动机产业打破了原有的体制框架，成立了一体化的联合发动机公司（ODK）。新公司将设计局、主机厂和部件生产商整合在一起，使得俄罗斯航空发动机产业重新步入正轨。
从目前情况来看，未来将要用于MC-21飞机的PD-14发动机于2015年开始了第一阶段试验。2016年12月，俄罗斯宣布开始第二阶段试验，试验内容包括在伊尔-76LL飞行试验平台上开展试飞。
PD-14发动机有8级压气机和2级涡轮，涵道比8.5，推力达到14吨。俄罗斯在这款被寄予厚望的国产发动机上采用了多项新材料和新工艺。例如，全俄航空材料研究院为PD-14研制了20多种新材料，包括发动机及其短舱使用的复合材料、钛合金发动机叶片等；巴拉诺夫中央航空发动机研究院为PD-14研发了16项新技术，包括具有先进冷却系统的高压涡轮单晶叶片、采用陶瓷基涂层的热端部件、空心低压涡轮叶片等。
2016年7月，俄罗斯宣布启动更大级别的PD-35发动机研制，这款发动机未来将为中俄远程宽体客机提供动力。PD-35将在PD-14的基础上，通过放大和加级的方式来实现推力增长。这也是目前世界主流的研制方法，有助于缩短研制周期，降低技术风险，减少研发成本。俄罗斯有关方面预计，PD-35的研制将耗时10年左右，投入28亿美元。
展望2017，发动机产业会给民航业带来哪些质的飞跃，让我们拭目以待吧！