新時期我國民用航空發動機自主發展戰略研究

尹澤勇 ，秦亞欣 ，李建榕 ，蔡建兵 ，杜輝 ，顏瑾釗 ，朱大明

（1. 中國航空發動機集團有限公司科學技術委員會，北京 100097；2. 中國航空發動機研究院，北京 101304；3. 中國航發湖南動力機械研究所，湖南株洲 412002；4. 中國航發商用航空發動機有限責任公司，上海 200241）

一、前言

當今世界正經歷百年未有之大變局，國際格局加速演變，國際貿易摩擦不斷升級，“逆全球化”風潮驟起，使得國際經濟形勢更為嚴峻。加快構建以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局，是國家應對百年變局、適應新發展階段變化、推動經濟高質量發展的重要部署[1]。

民用航空發動機代表著國家高端制造業的發展水平，是現代工業的科技高地、綜合國力的象征。民用航空發動機是世界航空發動機產業的“支柱”產品類型，占行業總產值的70%～80%。民用航空發動機產業鏈長、覆蓋面廣，具有顯著的輻射效應，對機械、儀表、電子、材料、冶金、化工等上游產業發揮帶動作用，對航空運輸業、通用航空業等產業起到引導作用，可以改善國民經濟各部門資源配置水平并提高溢出效益。民用航空發動機高質量自主發展對促進科技進步、帶動關聯產業升級具有突出價值，是構建“雙循環”新發展格局的重要裝備領域。可以認為，沒有民用航空發動機的自主發展，就沒有獨立、完整、強大的航空發動機產業的自主發展。

我國民用航空發動機行業整體起步較晚，近年來國家投入重大資源來推動產業鏈發展，自主研制的民機產品正進入發展關鍵期[2～6]。新的國際形勢下可預見的全球產業重構，也為我國提升民用航空發動機產業競爭力提供了難得的機遇[7,8]。本文以國家構建“雙循環”新發展格局為指引，聚焦民用航空發動機高質量自主發展課題，把握民用渦扇、渦軸、渦槳發動機等研究對象的基本特征，梳理行業發展環境、市場需求、技術 / 產品發展趨勢，探討自主發展路徑及要素，以期為交通強國、制造強國、航空強國建設研究提供支持和參考。

二、民用航空發動機行業的發展形勢與需求

（一）宏觀形勢

近年來，國際國內形勢發生深刻變化。一是中美大國之間的博弈進入了新常態，國產飛機進口動力禁運風險加大，自主動力研制迫在眉睫，國家已明確要求加快長江系列發動機、大功率渦槳發動機的研制進程；二是黨中央順應時代要求提出構建以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局，對未來我國民用航空發動機的產業發展提供了方向性引領；三是環保要求日漸趨嚴，綠色低碳已成全球發展共識，我國已將其納入生態文明建設整體布局，努力實現碳達峰、碳中和；四是地方政企對民用航空產業支持及投資力度逐漸加大，一批民營企業正積極進入該領域，競爭氛圍將進一步改變民用航空發動機產業的發展空間。

歷史已經證明，關鍵核心技術要不來、買不來、討不來，唯有自主創新發展，把航空發動機關鍵核心技術掌握在自己手中，加速先進民用航空發動機產品研發。同時，著力提升產業鏈、供應鏈韌性和安全水平，進一步構建民用航空發動機雙循環新發展格局，推動民用航空發動機產業快速高質量發展。

（二）市場需求

商用飛機對國產動力的需求十分迫切，在研的C919 干線窄體客機和CR929 寬體客機分別需要13 000千克力級和35 000千克力級的大涵道比渦扇發動機；噴氣支線客機需開展7000千克力級國產動力發展論證和研制；在研的新舟700 渦槳支線飛機動力亟需研制4000千瓦級渦槳發動機；未來先進渦槳支線客機、中型貨運飛機等平臺對5000 千瓦級AEP500渦槳發動機提出了加速研制的需求。

隨著我國低空空域改革取得突破，我國通航市場將迎來爆發，預計未來二十年，國內通航用燃氣渦輪發動機（含渦軸、渦槳和渦扇）總需求量將達到近13 000 臺，總價值將達1300 億元。1000 千瓦級先進民用渦軸發動機AES100 將為“彩虹”大型傾轉旋翼無人機提供動力；國產AG600水陸兩棲飛機要求對渦槳-6發動機進行改進，滿足海上使用要求；AC352直升機即將進入市場，需要加快渦軸-16等發動機產業化發展。同時，隨著航空工業集團等單位民用直升機、無人機的論證和實施，需要加快對應國產通航動力的論證、研制和市場投入進程。

（三）未來應用的新需求

隨著“碳達峰、碳中和”等環保要求的落實，未來碳排放成本必將成為航空公司發動機選型的重要因素，倒逼航空動力制造業加快技術創新步伐，采取有力手段降低發動機的碳排放量。目前，技術創新方向正在從通過提高燃油效率減少碳排放的漸進式改革向開發新的低碳推進技術與新燃料的革命性變革轉變，以期從根本上解決碳排放問題。其中，可持續航空燃料（SAF）、新型混合動力推進技術、氫動力技術等已成為最具代表性的顛覆性技術。

預計窄體客機的新型動力如開式轉子發動機將于2035 年面世；多電發動機技術、混合電推進技術、氫燃料電池技術預計于2025年后逐漸在城市空中運輸和通用飛機上得到商業應用。

三、民用航空發動機的國際發展經驗

以美國、英國、法國為代表，工業強國具有全譜系航空發動機獨立研制能力，能夠獨立研究和發展一流水平的軍用航空發動機；在民用航空發動機市場形成了壟斷地位，在世界航空發動機產業鏈中占據著主導地位。相關國家及優勢企業在民用航空發動機研發、生產制造、產業安全、服務保障等方面具有特色。

（一）把控核心關鍵業務

主制造商是整個民用航空發動機產業中的龍頭，是承擔項目風險和收益較大的企業[9,10]。他們掌握著世界頂尖的民用航空發動機研發技術，具有研制和組織生產發動機整機產品的能力。在市場經濟專業化分工格局下，主制造商負責發動機的市場開發、設計、關鍵制造、總裝、適航取證、銷售以及售后服務，并對產業全環節全過程進行把控。面對日益激烈的市場競爭，民用航空發動機主制造商不斷發展精進自己的核心能力，牢牢把握研究研制等關鍵環節，從而保持產品的市場競爭力，創造贏得更多市場份額和項目的機會。通用電氣公司（GE）與普惠公司（PW）一直積極參與美國航空航天局（NASA）發起的各項先進航空發動機重大研究計劃，依靠政府支持，不斷提升產品研發和技術創新能力。同時，主制造商把控渦輪葉片等核心零部件的研制，從而保證自身的核心競爭力優勢。

（二）聚焦研發核心產品

各大航空發動機企業在業務上都并非全面布局，而是有各自的核心產品和主攻市場。根據自身的能力水平和市場容量選擇適當的時機研制換代產品，并根據市場預期和競爭態勢單獨研發或選擇適宜的合作對象和合作模式，從而不斷補充或擴大自身的業務份額。分析GE 公司從弱到強、從跟隨到引領行業發展的經驗：一是基于對市場的精準把握，采取務實且先進的產品開發策略，始終以產品優異的性能取勝；二是充分繼承和利用其軍機的技術成果，降低產品研制的成本和風險，同時保證產品的技術優勢；三是重視先進核心機技術，以此為基礎系列化發展或派生發展產品譜系，從而快速占領民機市場。GE 公司（含法國斯奈克瑪公司）在窄體客機發動機市場占據70.9%的份額，在寬體客機發動機市場占據53.7%的份額，優勢地位明顯。

（三）保證產業安全穩定

在開放合作的同時，美國、英國、法國等國家都在國內建設了一條甚至多條完整的民用航空發動機產業鏈，能夠覆蓋研發設計、關鍵部件制造、整機裝配、運營、維護的各個環節。立足本國建立產業鏈并把握產業鏈上的關鍵核心環節，有利于降低供應風險，提升產業鏈供應鏈對政治環境、經濟環境的抗風險能力，保證其安全與穩定。在空間上，多國都以主制造商為核心，輻射形成了民用航空發動機特色產業集群[11]。在國際新形勢下，當前航空發動機產業鏈也顯露出內向化的回歸趨勢。

（四）深耕維修服務市場

在航空發動機經濟全壽命周期內，客戶花費的維護費用占總費用的45%～50%，與采購費用相當，是發動機公司重要的利潤來源。羅爾斯 - 羅伊斯公司通過其服務中心或子公司提供客戶服務[12]，采用地區化經營管理方式，形成了覆蓋全球的區域化服務網絡，曾推出全面維護和機隊維護兩種服務模式。GE 客服體系的運作模式是在集團下設置獨立核算的業務單元，并在此業務單元之下構建全球的服務網絡。GE 航空在2005 年推出了“正好”（On Point）服務方案，客戶可以按照飛行小時或者飛行循環付費，也可以固定維修價格或者以固定的工時價格等方式進行返廠維修，并采取多種靈活的支付方式。普惠公司將自己定位為主承制維修商（OEMRO，主制造商（OEM）+維修商（MRO）），強調其同時具有主制造商的品質和維修業務服務商的靈活性，面向全球客戶推出了全球服務伙伴（GSP）和全球航材解決方案（GMS）兩項發動機維修服務業務。法國斯奈克瑪發動機服務公司（SNECMA）的商用發動機服務部，負責所有CFM56、GE90和GP7200發動機的維修工作。

四、我國民用航空發動機行業的發展現狀與面臨問題

（一）行業發展現狀

1. 技術提升和產品研制進展順利

在國家重大科技專項支持下，航空發動機關鍵技術能力提升進展順利，產品研制取得重大突破。商用的長江系列發動機是典型的大涵道比渦扇發動機，具有低燃油消耗、低排放、低噪聲、高可靠性、長使用壽命、低維護成本的特點，其中CJ-1000A能夠滿足單通道飛機對動力的需求，CJ-2000A能夠滿足雙通道飛機對動力的需求。AEP500 是整機性能達到國際先進水平的民用大功率渦槳發動機，可以滿足未來民用先進渦槳支線客機以及中型貨運飛機等平臺對動力裝置的需求。AES100 渦軸發動機具有高效率、低油耗、長壽命、高可靠性、大功率儲備等特點，能滿足5 到6 噸級雙發直升機和3 到4 噸級單發直升機的動力需求，突破了高效率壓氣機和渦輪部件先進氣動葉型、高品質燃燒室溫度場控制、適航等關鍵技術。在新構型民用航空發動機方面，針對混合電推進系統開展了基于飛機輔助動力裝置或渦軸發動機的燃氣渦輪 / 發電機混電動力布局及氫燃料渦輪機動力的研究工作。

2. 產業能力和適航能力逐步增強

國內民用航空發動機整機研制生產單位主要集中在中國航空發動機集團，負責民用渦扇發動機、渦軸發動機、渦槳發動機和輔助動力裝置的研制生產，自主研發能力也在穩步提升。逐步建立和完善了“主制造商 - 供應商”模式，初步建立了供應商管控體系，形成了市場化的原材料、成附件及部分零組件供應鏈。近幾年，隨著國內通用航空產業的興起，中國科學院工程熱物理研究所、中國航天科工集團三十一研究所，以及很多民營企業也加入到通用航空動力研發的行列中。

對等國際合作的渦軸-16 發動機取得了中國民用航空局（CAAC）型號合格證，是國內首個嚴格按照最新適航規章要求完成符合性驗證的民用航空發動機型號，為國內其他航空產品適航取證工作積累了寶貴的經驗。AES100 渦軸發動機已經進入適航驗證工作，填補了吞冰、防火等適航符合性驗證技術的多項空白，建立和完善了適航體系。以AES100 渦軸發動機為基礎衍生的渦槳、渦扇發動機，地面燃機和混合動力系統正在同步發展，將形成家族化、系列化融合發展的良好局面，促進我國民用航空發動機產業化發展。

（二）面臨的問題

1. 產業體系尚未完全構建

國內目前尚無一型完全自主研制的民用航空發動機走完基礎研究、關鍵技術研究、核心機 / 整機技術驗證、工程研制、適航取證、市場使用及服務保障的全過程，民用航空發動機產業體系尚未完全構建，高效設計制造協同需進一步加強，部分試驗設施仍需建設和補充，供應鏈管理能力需加強，服務保障能力有待建立。

2. 產品市場競爭能力不強

產品參與市場競爭的能力不強，對標國際一流，高可靠性、長壽命、低成本、維護性好、結構簡單、重量輕等市場競爭關鍵要求還未在所有產品研發過程中全面有效貫徹，市場研究和產品營銷缺乏專業化隊伍，市場開拓力度不夠，全面實現國際市場同臺競技和國內國際市場商業成功還有較大差距。

3. 工業軟件、基礎元器件等對外依存度高

先進航空發動機研制所需的高性能材料、高精度軸承、高性能元器件、高精度機床、工業軟件等基礎薄弱，國產化率低，對外依存度高。特別是航空發動機成附件領域，國內研發能力與適航要求差距較大，已逐漸成為制約民機適航取證的關鍵因素[13]。

4. 供應鏈管理存在較多薄弱環節

我國民用航空發動機供應鏈管理還處于起步階段，存在較多薄弱環節和管理漏洞。一是供應鏈管理體系不健全，管理架構、流程、制度和方法尚未健全；二是供應商管理不到位，實力強、專業化程度高的供應商資源嚴重缺乏，供應商“散、弱”現象明顯；三是供應鏈尚不完整可靠。有些核心、關鍵器材還沒實現完全自主，斷供、遲供現象仍時有發生。

五、我國民用航空發動機自主發展路徑

我國民用航空發動機行業的發展需以支撐交通強國、制造強國、航空強國建設為牽引，把握構建“雙循環”新發展格局的內涵，強化科技創新能力，提升產業鏈、供應鏈的現代化水平；利用國內國際兩個市場，構建自主創新、國際先進的航空發動機產業體系，按照暢通國內循環、拓展國際循環的方式，分階段構建民用航空發動機自主發展新格局。為了實現核心技術掌控、產品譜系合理、市場規模初具、產業體系健全的民用航空發動機自主發展目標，可采取“三步走”：① 2025年前，暢通國內循環，在通航動力方面率先突破；② 2030 年前，由內向外推進，開拓“一帶一路”市場；③ 2035 年前，內外循環互促，深度參與全球市場。上述發展目標的實現，依賴科學的發展路徑。

（一）增強國內大循環內生動力和可靠性

1. 面向未來開展前沿技術探索

把握未來民用航空動力綠色、高效、安全、智慧的發展趨勢，布局混合電推進系統、齒輪傳動發動機、氫能源動力、超聲速及高超聲速動力、槳扇發動機等先期技術開發。同步籌劃相應技術驗證平臺，開展部件級、整機級集成驗證，加快推進技術成熟。

2. 突破關鍵技術加速研制進程

以重點項目和重點產品為牽引，突破制約我國民用航空發動機發展的技術瓶頸，提前策劃并系統解決工程研制項目實施過程中將面臨的關鍵技術難點和研發能力短板，掌握民用航空發動機核心關鍵技術，加快實現民用航空發動機自主保障。

在商用航空動力領域，加快推進CJ-1000、CJ-2000及500千瓦級輔助動力裝置研制，力爭早日配裝國產大飛機運營。在通用航空動力領域，加快推進200千瓦級渦軸發動機及1000千瓦級民用渦軸發動機研制，并基于先進核心機派生發展，分別滿足3到5噸級單發通用飛機、8噸級雙發多用途飛機和大噸位無人貨運飛機，以及5噸級輕型公務機和中高空無人機動力需求。

3. 加強市場研究與營銷能力

將市場研究及營銷工作融入主線，以科學、高效、適用為原則，按照“急用先行”方式，分步建立貫穿產品全生命周期，完整涵蓋市場研究、市場推廣、客戶關系和產品與服務銷售的市場營銷體系。

4. 形成自主適航能力

在產品研制全壽命周期樹立并保持適航觀，構建功能完整、要素齊全、邏輯清晰、架構合理的設計保證系統和制造保證系統，強化適航驗證能力。完善適航審定體系、適航審定能力和適航審定隊伍建設，構建并不斷完善統一完整的民用航空飛行驗證管理體系，補齊飛行驗證短板，實現與航空制造業深度融合發展。

（二）提升產業鏈供應鏈韌性

1. 筑牢主制造商核心競爭力

遵循民用航空發動機研制和運行的內在規律，加快體制機制創新，依托國有企業多年技術及能力基礎，建立起適應民用航空發動機特點的研發生產流程和運行機制，以與國際先進企業同臺競技為目標，優化聚焦核心業務，夯實主制造商核心競爭力。

2. 推動供應鏈補鏈強鏈

持續構建“小核心、大協作、專業化、開放型”的民用航空發動機科研生產體系，不斷優化產業鏈結構，提升產業鏈價值。匯聚全創新鏈和全產業鏈的力量解決“卡脖子”問題，圍繞產業鏈部署創新鏈，圍繞創新鏈布局產業鏈，產生協同效應。

3. 加速產業集群形成與發展

結合國家區域重大戰略、區域協調發展戰略，依托高質量發展區域的資源稟賦和民用航空發動機產業基礎，培育一批能夠持續穩定合作的民用航空發動機戰略供應商，并逐步發展為風險共擔、利益共享的戰略合作伙伴，加快推進產業集聚和發展，進一步建設現代化產業體系。

4. 培育和激發人才隊伍活力

當前國內航空發動機研發隊伍還存在較大的技術人才缺口，通過型號項目的自主培養和海外人才引進并舉，形成一支技術過硬、思想過硬的行業領軍人才及各層次人才隊伍。

（三）形成雙循環發展格局

1. 開展多種形式的國際合作

堅持合作共贏的原則，根據不同類型民用航空動力的不同發展基礎，有區別地開展技術合作與交流、產品研制和產業化合作；創新合作形式、密切伙伴關系，打造“你中有我、我中有你”的深度合作模式，匯聚全球優質資源，為提升民用航空發動機產品的國際競爭力提供有力支撐。

2. 開拓海外市場

立足產業發展的需求，分步推進海外研發、生產、服務能力建設。積極開拓民用航空發動機海外市場，基于產品特性，分析、定位細分市場，充分考慮區域文化、客戶偏好等制定差異化產品營銷策略。推動先進國產民用航空發動機先在國內市場應用，積累使用經驗，建立“安全、可靠、耐用、經濟”的國產航空發動機品牌，并適時將有競爭力的產品推向“一帶一路”國家及歐洲國際市場。

六、發展建議

（一）統籌布局未來綠色動力研發

全力踐行國家“雙碳”戰略，搶占未來國際先進民用航空動力市場先機，統籌實施綠色航空動力發展重大科技專項。成立專門領導小組、論證專家組，制定實施方案，布局未來綠色航空動力設計技術、制造技術、材料技術、試驗技術的發展重點及發展路線，加快推進未來綠色動力研發工作，使我國在航空動力裝備綠色發展領域搶占未來科技制高點，實現從“跟跑”到“領跑”的轉變。

（二）構建飛發協調機制

民用航空發動機和飛機一體化協同發展，有利于集成資源、相互促進、共同發展，是突破戰略瓶頸、實現自主創新、增強國家民用航空產品實力及競爭力的重大戰略措施。建議充分發揮新型舉國體制優勢，飛機方與發動機方共同成立聯合工作組，同心同力、協調規劃，實現市場需求、方案分析、技術開發、產品研制、使用與保障等各階段全流程一體化發展，為雙循環格局下航空產業自主發展保駕護航。

（三）加快形成多元支持模式

充分利用中央財政現有的資金渠道統籌支持民用航空發動機技術創新發展，建立經費保障長效機制，強化資金績效管理，提高資金使用效能。對于有意愿且有能力的企業自主發展性能先進、經濟性好的先進民用航空發動機產品，在確有自主知識產權和國際市場競爭力的前提下，采取適當后補助方式予以支持。發揮政府投資基金作用，吸引地方、社會資本及力量等參與先進民用航空發動機產業鏈建設，優先支持符合條件的民用航空發動機企業通過資本市場融資。鼓勵地方出臺配套政策，引導、要求企業采購國產發動機和應用國產材料及成附件。

（四）加強政策引導和支持

支持相關地區制定民用航空產業建設相關政策，優先保障民用航空發動機重點企業、重大項目的工業用地和總部用地，加快人才配套住房建設。鼓勵民用航空發動機產業鏈上相關企業申報國家專項，支持配套企業聯合主制造商開展產品研發攻關，合力推進科技企業加快科創板等資本市場上市步伐。加快研究通用航空發展政策，有序推進低空空域資源安全高效利用。

利益沖突聲明

本文作者在此聲明彼此之間不存在任何利益沖突或財務沖突。

Received date:January 4, 2023;Revised date:March 10, 2023

Corresponding author:Qin Yaxin is a senior engineer from the Aero Engine Academy of China. Her major research field is aero-engine development strategy. E-mail: 13401041640@163.com

Funding project:Chinese Academy of Engineering projects “Research on the Independent Development Strategy of Civil Aero Engine under Dual Circulation Pattern” (2021-XZ-43) and “Research on the Development Strategy of China’s Aero Engine Technology, Products and Industries” (2017-ZD-11)