巨頭引領 鏖戰正酣

張晉

2018年，對于航空發動機制造商而言是“苦練內功”的一年。與主制造商時不時傳出并購重組的搶眼新聞不同，發動機制造商似乎顯得更加低調、務實。這一年里，隨著飛機交付量不斷攀升，發動機制造商也火力全開，不斷刷新發動機交付紀錄。與此同時，諸多在研發動機項目也取得了實質性突破，一些新概念發動機，如超音速發動機、混合電推進系統、全電發動機等成為航空動力市場的新看點。

2018年，航空動力市場“新面孔”的表現也十分活躍。其中，PD-14發動機獲得了俄羅斯國內的適航證，更大推力的PD-35發動機研制也在同步推進。中國在2018年的珠海航展上，首次公開亮相了AEF3500（“長江”2000）寬體客機發動機整機模型，讓世界感受到了其進軍商用航空動力市場的決心。

訂單節節攀升

如果從市場占有率的角度來看，CFM國際公司無疑是目前窄體客機動力市場最成功的企業。從上一代CFM56到如今的LEAP系列發動機，CFM國際公司都獲得了巨大的成功。

目前，在全球商用飛機發動機市場中，CFM國際公司約占40%的份額。但是，如果僅看窄體客機市場，這一數字則直線飆升至70%以上。截至2018年年末，LEAP系列發動機的訂單已經超過16500架。截至2018年7月，LEAP系列發動機已交付1000多臺，為全球80多家運營商的150萬次航班提供動力支持，累計飛行260萬小時，平均每天要完成11小時的飛行。與CFM56的最新型號相比， LEAP系列發動機的燃油消耗和二氧化碳排放均降低15%。從這個角度來看，LEAP系列發動機與上一代產品相比，其主要指標實現了質的飛躍。

在中國，由于C919大型客機選用了LEAP-1C發動機，使其在中國市場的表現更加引人注目。從1985年至今，中國累計訂購并接收了8500臺各型CFM國際公司生產的發動機，目前在役的CFM56發動機仍有4500多臺。2017年11月，首臺LEAP-1A隨著A320neo交付中國市場。截至2018年年底，CFM國際公司已向國內的17家用戶交付了超過200臺LEAP發動機，儲備訂單達到4000臺以上。

對于窄體客機市場的另一家制造商普惠來說，2018年則充滿了挑戰。作為“改變游戲規則”的一款創新產品，GTF發動機由于采用了先進的齒輪傳動技術，其各項性能比上一代產品都有了質的飛躍，但是在運營初期也遇到了不小的麻煩。

過去30年，伴隨著發動機技術水平的提高，全球由于發動機故障造成的換發次數約為每年25次，但是A320neo的大客戶印度靛藍航空已接收的32架A320neo所采用的PW1100G發動機從2016年5月到2017年11月卻換發了69次，平均每周一次。盡管普惠一直在對高壓壓氣機等進行改進，但問題似乎并沒有得到徹底解決。

2018年2月24日～3月12日，印度靛藍航空發生兩起發動機空中停車事故。鑒于這一事故對飛行安全影響較大，歐洲航空安全局（EASA）發布了緊急適航指令?？湛驮贓ASA發布指令后決定暫停接收PW1100G發動機。如今，普惠正在與空客積極合作，希望能夠盡快解決問題，而對于空客來說，這不僅關系到訂單，更關乎其交付進度。

盡管GTF發動機在交付初期遇到的問題還沒能得到徹底解決，但客戶依然對其未來的發展抱有信心。截至2018年年底，全球已有31家用戶運營著超過300架由GTF發動機提供動力的飛機，累計飛行時間超過150萬個小時，節省燃油7500萬加侖。

產能穩步提高

截至2018年年底，LEAP系列發動機的儲備訂單為15000臺，面對如此龐大的訂單，如何加速交付是亟需解決的問題。為了提升交付速度，CFM國際公司的母公司賽峰集團和通用電氣公司已經累計投資了10億美元用于新建生產線和引進新技術。2018年，LEAP系列發動機的產能從2017年的460臺增長至1100臺，2019年力爭達到2000臺。

新技術的采用是產能提升的重要保證。由GE公司制造的LEAP系列發動機的燃油噴嘴是史上首款采用增材制造技術進行批量制造的商用發動機部件。以前，該部件需要由幾十個零件經鑄造、機加、組裝和焊接組合制成，現在由增材制造技術一次成型，大大提升了效率。

2018年年末，首臺PW1200G發動機在日本三菱航空發動機公司完成總裝。根據普惠公司的規劃，PW1200G發動機將設有2條總裝線，另一條位于加拿大米拉貝爾航空中心。接下來，普惠將與三菱航空發動機公司合作，幫助后者盡快獲得美國聯邦航空管理局（FAA）的生產許可證，為后續MRJ系列飛機的交付運營做好準備。

對于普惠來說，另外幾款產品提升產能的關鍵在于提升鈦鋁合金風扇葉片的生產速度。普惠在新加坡新建的發動機葉片生產廠和日本知名的石川島播磨重工業株式會社在經過初期的磨合之后，2018年發動機葉片的交付速度已有所提高。

與此同時，普惠還在繼續布局全球總裝中心網絡，其中包括：康涅狄格州米德爾頓、緬因州北貝里克、佛羅里達州西棕櫚灘、加拿大米拉貝爾、一家由普惠的德國合作伙伴MTU管理的工廠以及一家由普惠的日本合作伙伴MHIAEL管理的工廠。根據普惠的規劃，未來這些廠區都可以根據需要進行GTF發動機的總裝。預計到2020年，GTF的交付量將達到第一個高峰，年交付量將達到1200～1500臺。

突破技術瓶頸

在寬體客機發動機市場，羅羅和GE這兩家寡頭企業盡管有著各自不同的技術發展路線，但雙方始終專注于通過提高熱效率和涵道比來改善傳統大涵道比渦扇發動機的循環效率，持續通過開展循環參數優化、氣動設計改進和部件耐久性設計研究，以提高渦扇發動機的性能，降低燃油消耗。2018年，兩家制造商在新技術的研發上都有了新突破。

2018年，批量生產的遄達7000發動機隨首架A330neo交付葡萄牙TAP航空。同時，遄達XWB-97也隨著A350-1000投入商業運營。

在新產品的研發上，羅羅將工作重點放在了計劃于2020年和2025年服役的Advance和UltranFan項目上，力求鞏固其通過遄達系列發動機樹立的行業領先地位。根據羅羅的規劃，第一階段的研制工作將以遄達XWB發動機為起點，開發和驗證全新負載構架的Advance核心機與發動機，目標是使新發動機的燃油消耗和排放比目前的遄達700發動機降低20%。第二階段則以Advance核心機為基礎，開發和驗證具有顛覆性技術特征的UltranFan發動機。其中，所謂的顛覆性技術主要是指可變槳距CTi復合材料風扇/機匣與驅動風扇的大功率齒輪系統。未來，UltranFan發動機的涵道比將達到15，總增壓比為70，燃油消耗和污染物排放下降25%以上。

2018年7月，羅羅宣布凍結概念設計，以“Advance核心機+復合材料葉片+齒輪箱”為典型特征的UltranFan發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。

對于航空動力市場而言，UltranFan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111kN～444kN）的可擴展設計。這一項目不僅體現了羅羅鞏固寬體客機市場份額的決心，更體現了羅羅想要重新開拓窄體客機市場的雄心。

為了增強研發力量，羅羅還為UltranFan項目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研制等。

2018年4月，羅羅與空客簽訂共同研發協議。預計2020年前后，空客將在羅羅的747飛行平臺上對UltranFan發動機進行整機試飛測試，并以此對進氣道、短艙、吊架、反推裝置等部件進行設計。顯然，這種在飛機體系結構下的合作，對于降低未來飛發不協調的風險、增強潛在客戶的信心方面是很有幫助的。

2018年3月，GE公司正在研制的當今最大的商用飛機發動機GE9X在747-400飛機上完成了首次飛行，飛行時長4個多小時。作為為新一代777X量身定制的產品，GE9X的總增壓比達到了驚人的60以上。由于壓氣機后端和高壓渦輪進氣口的工作溫度已經超過了現有常規材料的極限，GE公司投入巨資研發了第四代粉末合金材料、陶瓷基復合材料火焰筒及一系列先進的冷卻技術。如果進展順利，GE9X將有望在2019年獲得適航證，2020年隨777X一起投入商業運營。

在下一代發動機研制上，GE主要專注于新型核心機的研發。GE一方面通過實施先進渦輪發動機燃氣發生器等研究計劃來發展核心機技術，另一方面積極研發新的復合材料風扇等低壓系統來匹配核心機。

目前，GE正在開展eCore核心機驗證機研究。eCore核心機采用了眾多先進技術，如10級高壓比高壓壓氣機、雙環腔預混旋流（TAPS）燃燒室、全新設計的高壓渦輪及短艙等。

新進者摸索前行

目前，中俄兩國都在為其研制的國產客機研發相應的發動機產品。由于俄羅斯在技術儲備方面要優于中國，因此項目進度也要快一些。

PD-14是俄羅斯近年來第一種自主研制的商用航空發動機。該項目從2015年開始飛行試驗，在經歷了3年多的試驗后，2018年10月，PD-14發動機獲得了俄羅斯局方頒發的型號合格證。俄羅斯伊爾庫特公司表示，首架裝有PD-14發動機的MC-21將在2019年第二季度下線，而配備PD-14發動機的MC-21計劃在2021年完成適航取證。

中國航發為C919大型客機研制的“長江”1000AX發動機的起飛推力約為133kN，耗油率水平與國際新一代窄體客機發動機相當，比上一代發動機降低約15%。2018年3月，“長江”1000AX在上海臨港總裝試車臺完成了全部調試工作，正式從技術驗證階段轉入工程研制階段。

在寬體客機發動機研發上，中俄兩國都采用了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。

2018年，俄羅斯已經完成了PD-35發動機核心機的技術任務書，計劃2019年完成設計草圖，2020年完成核心機的制造和組裝，2022年完成驗證機組裝，2023年完成驗證機試驗，力爭在2025年左右獲得俄羅斯國內的適航證。

中國航發在2018年珠海航展上首次公開亮相了“長江”2000發動機整機模型。這是中國迄今為止研發的推力最大的航空發動機，最大推力可達35噸，與裝配787飛機的GEnx和遄達1000相近。目前，“長江”2000發動機正在進行關鍵技術攻關和技術驗證。由于我國在此之前從未有過研制寬體客機發動機的經驗，因此，“長江”2000要真正從紙面變為現實還有很長的路要走。

創新產品奪人眼球

2018年，動力市場新概念發動機的“惹眼”程度毫不遜色于行業巨頭們正在研制的下一代產品。

2018年10月，GE公司宣布完成了新型民用超音速發動機初步設計。這款名為Affinity的雙軸、雙扇、中涵道比的渦扇發動機是專為速度高達1.4馬赫的三發（超音速）噴氣式飛機Aerion AS2而設計的，其核心技術基于CFM56發動機。GE公司強調，在經過一系列技術改進后，Affinity能讓Aerion AS2飛機滿足5級噪音限制要求。

2018年，羅羅投資了英國先進推動系統企業Reaction發動機公司，并派出技術團隊支持其開發用于超音速和太空飛機的動力裝置SABRE（協同吸氣式火箭引擎）。SABRE包含一個獨特的“預冷”換熱器，能夠在幾分之一秒內將空氣從1000℃冷卻至零度以下。根據計劃，Reaction發動機公司將在2019年開始對換熱器進行高溫測試，2020年對發動機核心機進行地面測試。

在電推進系統方面，2018年6月，賽峰集團開始為貝爾直升機公司研發混合動力分布式推進系統。該推進系統將用于貝爾直升機公司的電動垂直起降（eVTOL）空中出租車項目。該推進系統的地面測試目前已經在賽峰直升機發動機測試中心展開，測試內容包括渦輪發電機、電池和電動機等。

在全電飛機發動機研發上，電動機開發商MagniX公司在2018年對其研制的260千瓦全電發動機原型機進行了首次測試運行。未來，這家公司還計劃將其280千瓦的電動機裝配在賽斯納大篷車（Cessna Caravan）飛行平臺上，以取代目前的PT6A渦扇發動機，飛行測試有望在2019年底之前進行。