趙鑫
北京航空航天大學
國內外航空發動機體制和管理模式概述
趙鑫
北京航空航天大學
航空發動機是工業皇冠上的明珠,隨著“航空發動機和燃氣輪機”重大專項啟動,關于先進航空發動機研制的管理模式的探討也越發值得關注。美歐等先進國家的管理模式已經提前我國發展幾十年,探索了各自不同的方式和路徑,對比其發展特點和與我國現階段不同,可以歸納總結經驗,為我國先進航空發動機的研發研制提供有益的指引。
航空發動機;管理模式;體制
航空工業是一個國家的戰略性產業,也是一個國家技術經濟實力和工業化水平的重要標志。世界主要經濟發達國家都具有強大的航空工業。它不僅是這些國家經濟持續發展的一支重要力量,而且是其國防實力的重要支撐[1]。
航空發動機的研制要涉及眾多專業的前沿技術成果,是一種屬于多學科綜合技術的“高科技產品”。目前,在軍用航空發動機領域,只有美、英、法、俄四家可以獨立研制和發展一流水平的發動機;而民用航空發動機市場的技術、資金和產業門檻更高,目前真正具有技術和商業優勢的只有美、英、法三國的四家公司,分別是美國的通用電氣航空集團公司(以下簡稱GE航空)、普惠公司(以下簡寫PW)、英國的羅羅公司(以下簡寫RR)以及法國的斯奈克瑪公司(以下簡寫SNECMA),這四個公司在全世界民用發動機市場的份額接近90%。俄羅斯的航空發動機科研生產機構經過十多年的調整,目前整合成聯合航空發動機制造集團和禮炮航空發動機生產聯合體兩大企業。此外,加拿大、波蘭、日本、烏克蘭、德國等國也有部分中小型噴氣和活塞發動機企業。
美國已經建立了一套分工比較明確、各有側重的航空發動機科研體系。以NASA為代表的政府科研部門主要負責制定國家的民用航空發動機長遠發展目標和研究計劃,代表政府管理民用發動機經費和研究項目;軍方科研機構負責發展、制定軍用發動機長遠發展規劃,代表國家管理軍用發動機經費以及研究和發展項目;大學、國家實驗室/中心和其他科研機構則主要從事研究和探索發展項目,經費由政府、軍方和工業部門提供;發動機制造商則根據國家的軍、民用發動機發展規劃制定企業的發展計劃,利用合同經費和自籌資金進行研發項目。[2]GE航空和PW公司是美國航空的主要發動機制造商。
GE航空研發組織分為全球研發中心和內部研發中心。全球研發中心主要負責包含航空發動機在內的各領域中新技術、新材料等基礎研發,但不涉及具體產品的研發。內部研發中心在全球研發中心研發的基礎上,以市場需求為導向進行應用研發,特別是開展面向客戶的新產品開發。GE航空通過和其它航空發動機公司的合作,打開國際市場,降低研制風險,提高市場份額。此外,GE航空注重把軍用航空發動機領域的優勢逐漸轉化為軍民燃等領域的綜合競爭優勢。
PW公司是美國第二大航空發動機制造公司。在1990年前,研發管理采用“大批量生產”的方式,是典型的按發動機設計專業劃分部門的組織結構。1990年,PW公司啟動了以用戶滿意為核心的Q+(Quality Plus)工程,核心思想是在產品開發過程中建立多層次、跨部門的多學科團隊來完成產品全壽命期內的所有活動。PW公司也非常重視國際合作,通過國際合作來擴大市場份額降低經營風險。
3.1 英國
歐洲航空發動機方面英國是領頭羊。英國政府一直把發展航空發動機作為國家戰略予以持續支持,視其為保持大國地位的核心內容。1982年英國出臺的民用航空法規定,政府可單獨對民用航空發動機啟動資金投入,與企業共擔風險,進行產品研發。英國政府還與歐盟通過設立航空發展研究計劃,支持、鼓勵企業創新發展。英國最大的發動機制造企業就是RR公司。
RR公司不僅是英國航空發動機的支柱,也是歐洲最大的航空發動機供應商。RR公司把研發和創新作為其發展和制勝法寶,持續投入巨資開展創新研發。RR公司的研發大致分兩段。一段是技術成熟度低,稱為研究和技術部分,由RR公司與大學聯合成立的大學技術中心(UTC)承擔;另一段技術成熟度高,稱為開發部分,由分布在世界各地的工程中心(EC)承擔。
3.2 法國
法國也是歐洲航空發動機行業的主力部隊。法國政府一直以來都能充分認識到航空發動機在航空工業和國防中的重要作用,把建設完整而強大的航空工業作為既定政策。具體體現在以下兩個方面:
一是通過國家計劃和軍事計劃,全面促進航空發動機發展。這些預先研究和關鍵技術發展計劃包括AMET,TECH56,LEAP56,EEFAE,SILENCE等,這些計劃為軍、民用發動機獲取技術,趕上先進水平,起到了重要作用。二是直接干預,保護本國的航空工業。
3.3 俄羅斯
俄羅斯的航空科研基本上繼承了前蘇聯的科研體系,這個體系有以下特點。
(1)由不同部門分成四個層次進行航空產品的基礎研究到批生產。第一層是科學院、大學等基礎研究機構承擔型號的基礎研究工作;第二層是專業的航空院校和隸屬政府專業部門的研究院負責開展應用研究或探索性研究;第三層的型號設計和試制工作由航空設計局完成;第四層是型號定型后的批生產和規模生產,這部分工作由發動機生產聯合公司完成。
(2)設計、試制體制特色鮮明。大學、科學院、研究院的科研成果可以由設計室直接運用到型號研制當中,從而保證了最新的研究成果可以不斷地應用到型號設計中。
(3)科研試制和產品生產分線進行。研制新產品的工作以科研單位為主建立,完成產品定型前的所有工作;產品生產則以航空產品主制廠為基礎建立,主要任務是批量生產。
從上述內容可以歸納出想要發展先進航空發動機,管理模式要有如下特點:
(1)得到國家政府、軍方的全方位的支持。
(2)引進和仿制只是初期發展的主要途徑,要加快過渡到自主研制發展的道路,研發和創新才是關鍵所在。
(3)發動機是技術高度密集的行業,研究和發展費用占銷售額的比例比其他工業的高。
(4)大力發展國際合作是民用航空發動機發展的一個潮流。
(5)軍民結合,發展共性技術,建立了軍機、民機和地面燃機均衡發展的發動機工業。
(6)根據發動機研發特點,按技術基礎、預先發展、工程發展不同層面來安排經費,不同層面的承擔主體也不同,產品研發以企業為主體,承擔關鍵技術攻關和產品研發;前沿基礎研究則由政府支持,組織大學、國家實驗室/中心、軍方研究機構等科研單位開展。
[1]張卓,任盈盈,朱會保.世界航空航天工業發展趨勢及啟示[J].航空科學技術,2012,12(2):72-76.
[2]梁琴琴,美國典型航空發動機發展計劃及對技術創新的影響[J].全球科技經濟瞭望,2015,30(7):68-76.
趙鑫,北京航空航天大學,研究方向:科研管理、適航管理。