巨头引领 鏖战正酣

张晋

2018年，对于航空发动机制造商而言是“苦练内功”的一年。与主制造商时不时传出并购重组的抢眼新闻不同，发动机制造商似乎显得更加低调、务实。这一年里，随着飞机交付量不断攀升，发动机制造商也火力全开，不断刷新发动机交付纪录。与此同时，诸多在研发动机项目也取得了实质性突破，一些新概念发动机，如超音速发动机、混合电推进系统、全电发动机等成为航空动力市场的新看点。

2018年，航空动力市场“新面孔”的表现也十分活跃。其中，PD-14发动机获得了俄罗斯国内的适航证，更大推力的PD-35发动机研制也在同步推进。中国在2018年的珠海航展上，首次公开亮相了AEF3500（“长江”2000）宽体客机发动机整机模型，让世界感受到了其进军商用航空动力市场的决心。

订单节节攀升

如果从市场占有率的角度来看，CFM国际公司无疑是目前窄体客机动力市场最成功的企业。从上一代CFM56到如今的LEAP系列发动机，CFM国际公司都获得了巨大的成功。

目前，在全球商用飞机发动机市场中，CFM国际公司约占40%的份额。但是，如果仅看窄体客机市场，这一数字则直线飙升至70%以上。截至2018年年末，LEAP系列发动机的订单已经超过16500架。截至2018年7月，LEAP系列发动机已交付1000多台，为全球80多家运营商的150万次航班提供动力支持，累计飞行260万小时，平均每天要完成11小时的飞行。与CFM56的最新型号相比， LEAP系列发动机的燃油消耗和二氧化碳排放均降低15%。从这个角度来看，LEAP系列发动机与上一代产品相比，其主要指标实现了质的飞跃。

在中国，由于C919大型客机选用了LEAP-1C发动机，使其在中国市场的表现更加引人注目。从1985年至今，中国累计订购并接收了8500台各型CFM国际公司生产的发动机，目前在役的CFM56发动机仍有4500多台。2017年11月，首台LEAP-1A随着A320neo交付中国市场。截至2018年年底，CFM国际公司已向国内的17家用户交付了超过200台LEAP发动机，储备订单达到4000台以上。

对于窄体客机市场的另一家制造商普惠来说，2018年则充满了挑战。作为“改变游戏规则”的一款创新产品，GTF发动机由于采用了先进的齿轮传动技术，其各项性能比上一代产品都有了质的飞跃，但是在运营初期也遇到了不小的麻烦。

过去30年，伴随着发动机技术水平的提高，全球由于发动机故障造成的换发次数约为每年25次，但是A320neo的大客户印度靛蓝航空已接收的32架A320neo所采用的PW1100G发动机从2016年5月到2017年11月却换发了69次，平均每周一次。尽管普惠一直在对高压压气机等进行改进，但问题似乎并没有得到彻底解决。

2018年2月24日～3月12日，印度靛蓝航空发生两起发动机空中停车事故。鉴于这一事故对飞行安全影响较大，欧洲航空安全局（EASA）发布了紧急适航指令。空客在EASA发布指令后决定暂停接收PW1100G发动机。如今，普惠正在与空客积极合作，希望能够尽快解决问题，而对于空客来说，这不仅关系到订单，更关乎其交付进度。

尽管GTF发动机在交付初期遇到的问题还没能得到彻底解决，但客户依然对其未来的发展抱有信心。截至2018年年底，全球已有31家用戶运营着超过300架由GTF发动机提供动力的飞机，累计飞行时间超过150万个小时，节省燃油7500万加仑。

产能稳步提高

截至2018年年底，LEAP系列发动机的储备订单为15000台，面对如此庞大的订单，如何加速交付是亟需解决的问题。为了提升交付速度，CFM国际公司的母公司赛峰集团和通用电气公司已经累计投资了10亿美元用于新建生产线和引进新技术。2018年，LEAP系列发动机的产能从2017年的460台增长至1100台，2019年力争达到2000台。

新技术的采用是产能提升的重要保证。由GE公司制造的LEAP系列发动机的燃油喷嘴是史上首款采用增材制造技术进行批量制造的商用发动机部件。以前，该部件需要由几十个零件经铸造、机加、组装和焊接组合制成，现在由增材制造技术一次成型，大大提升了效率。

2018年年末，首台PW1200G发动机在日本三菱航空发动机公司完成总装。根据普惠公司的规划，PW1200G发动机将设有2条总装线，另一条位于加拿大米拉贝尔航空中心。接下来，普惠将与三菱航空发动机公司合作，帮助后者尽快获得美国联邦航空管理局（FAA）的生产许可证，为后续MRJ系列飞机的交付运营做好准备。

对于普惠来说，另外几款产品提升产能的关键在于提升钛铝合金风扇叶片的生产速度。普惠在新加坡新建的发动机叶片生产厂和日本知名的石川岛播磨重工业株式会社在经过初期的磨合之后，2018年发动机叶片的交付速度已有所提高。

与此同时，普惠还在继续布局全球总装中心网络，其中包括：康涅狄格州米德尔顿、缅因州北贝里克、佛罗里达州西棕榈滩、加拿大米拉贝尔、一家由普惠的德国合作伙伴MTU管理的工厂以及一家由普惠的日本合作伙伴MHIAEL管理的工厂。根据普惠的规划，未来这些厂区都可以根据需要进行GTF发动机的总装。预计到2020年，GTF的交付量将达到第一个高峰，年交付量将达到1200～1500台。

突破技术瓶颈

在宽体客机发动机市场，罗罗和GE这两家寡头企业尽管有着各自不同的技术发展路线，但双方始终专注于通过提高热效率和涵道比来改善传统大涵道比涡扇发动机的循环效率，持续通过开展循环参数优化、气动设计改进和部件耐久性设计研究，以提高涡扇发动机的性能，降低燃油消耗。2018年，两家制造商在新技术的研发上都有了新突破。

2018年，批量生产的遄达7000发动机随首架A330neo交付葡萄牙TAP航空。同时，遄达XWB-97也随着A350-1000投入商业运营。

在新产品的研发上，罗罗将工作重点放在了计划于2020年和2025年服役的Advance和UltranFan项目上，力求巩固其通过遄达系列发动机树立的行业领先地位。根据罗罗的规划，第一阶段的研制工作将以遄达XWB发动机为起点，开发和验证全新负载构架的Advance核心机与发动机，目标是使新发动机的燃油消耗和排放比目前的遄达700发动机降低20%。第二阶段则以Advance核心机为基础，开发和验证具有颠覆性技术特征的UltranFan发动机。其中，所谓的颠覆性技术主要是指可变桨距CTi复合材料风扇/机匣与驱动风扇的大功率齿轮系统。未来，UltranFan发动机的涵道比将达到15，总增压比为70，燃油消耗和污染物排放下降25%以上。

2018年7月，罗罗宣布冻结概念设计，以“Advance核心机+复合材料叶片+齿轮箱”为典型特征的UltranFan发动机各方面测试结果良好，预计2021年左右完成相关地面试车工作，2025年左右投入市场。

对于航空动力市场而言，UltranFan项目不仅代表了突破性技术和罗罗对于未来的宏伟愿景，更是一个前所未有的覆盖全推力量级（从111kN～444kN）的可扩展设计。这一项目不仅体现了罗罗巩固宽体客机市场份额的决心，更体现了罗罗想要重新开拓窄体客机市场的雄心。

为了增强研发力量，罗罗还为UltranFan项目引入了许多颇具实力的参与者，如与西班牙ITP公司合作开展中压涡轮设计、与GKN公司合作开展中介机匣研制、与利勃海尔公司共同开展齿轮系统研制等。

2018年4月，罗罗与空客签订共同研发协议。预计2020年前后，空客将在罗罗的747飞行平台上对UltranFan发动机进行整机试飞测试，并以此对进气道、短舱、吊架、反推装置等部件进行设计。显然，这种在飞机体系结构下的合作，对于降低未来飞发不协调的风险、增强潜在客户的信心方面是很有帮助的。

2018年3月，GE公司正在研制的当今最大的商用飞机发动机GE9X在747-400飞机上完成了首次飞行，飞行时长4个多小时。作为为新一代777X量身定制的产品，GE9X的总增压比达到了惊人的60以上。由于压气机后端和高压涡轮进气口的工作温度已经超过了现有常规材料的极限，GE公司投入巨资研发了第四代粉末合金材料、陶瓷基复合材料火焰筒及一系列先进的冷却技术。如果进展顺利，GE9X将有望在2019年获得适航证，2020年随777X一起投入商业运营。

在下一代发动机研制上，GE主要专注于新型核心机的研发。GE一方面通过实施先进涡轮发动机燃气发生器等研究计划来发展核心机技术，另一方面积极研发新的复合材料风扇等低压系统来匹配核心机。

目前，GE正在开展eCore核心机验证机研究。eCore核心机采用了众多先进技术，如10级高压比高压压气机、双环腔预混旋流（TAPS）燃烧室、全新设计的高压涡轮及短舱等。

新进者摸索前行

目前，中俄两国都在为其研制的国产客机研发相应的发动机产品。由于俄罗斯在技术储备方面要优于中国，因此项目进度也要快一些。

PD-14是俄罗斯近年来第一种自主研制的商用航空发动机。该项目从2015年开始飞行试验，在经历了3年多的试验后，2018年10月，PD-14发动机获得了俄罗斯局方颁发的型号合格证。俄罗斯伊尔库特公司表示，首架装有PD-14发动机的MC-21将在2019年第二季度下线，而配备PD-14发动机的MC-21计划在2021年完成适航取证。

中国航发为C919大型客机研制的“长江”1000AX发动机的起飞推力约为133kN，耗油率水平与国际新一代窄体客机发动机相当，比上一代发动机降低约15%。2018年3月，“长江”1000AX在上海临港总装试车台完成了全部调试工作，正式从技术验证阶段转入工程研制阶段。

在宽体客机发动机研发上，中俄两国都采用了通过放大和加级的方式来实现推力增长。这也是目前世界上主流的研制方法，有助于缩短研制周期，降低技术风险，减少研发成本。

2018年，俄罗斯已经完成了PD-35发动机核心机的技术任务书，计划2019年完成设计草图，2020年完成核心机的制造和组装，2022年完成验证机组装，2023年完成验证机试验，力争在2025年左右获得俄罗斯国内的适航证。

中国航发在2018年珠海航展上首次公开亮相了“长江”2000发动机整机模型。这是中国迄今为止研发的推力最大的航空发动机，最大推力可达35吨，与装配787飞机的GEnx和遄达1000相近。目前，“长江”2000发动机正在进行关键技术攻关和技术验证。由于我国在此之前从未有过研制宽体客机发动机的经验，因此，“长江”2000要真正从纸面变为现实还有很长的路要走。

创新产品夺人眼球

2018年，動力市场新概念发动机的“惹眼”程度毫不逊色于行业巨头们正在研制的下一代产品。

2018年10月，GE公司宣布完成了新型民用超音速发动机初步设计。这款名为Affinity的双轴、双扇、中涵道比的涡扇发动机是专为速度高达1.4马赫的三发（超音速）喷气式飞机Aerion AS2而设计的，其核心技术基于CFM56发动机。GE公司强调，在经过一系列技术改进后，Affinity能让Aerion AS2飞机满足5级噪音限制要求。

2018年，罗罗投资了英国先进推动系统企业Reaction发动机公司，并派出技术团队支持其开发用于超音速和太空飞机的动力装置SABRE（协同吸气式火箭引擎）。SABRE包含一个独特的“预冷”换热器，能够在几分之一秒内将空气从1000℃冷却至零度以下。根据计划，Reaction发动机公司将在2019年开始对换热器进行高温测试，2020年对发动机核心机进行地面测试。

在电推进系统方面，2018年6月，赛峰集团开始为贝尔直升机公司研发混合动力分布式推进系统。该推进系统将用于贝尔直升机公司的电动垂直起降（eVTOL）空中出租车项目。该推进系统的地面测试目前已经在赛峰直升机发动机测试中心展开，测试内容包括涡轮发电机、电池和电动机等。

在全电飞机发动机研发上，电动机开发商MagniX公司在2018年对其研制的260千瓦全电发动机原型机进行了首次测试运行。未来，这家公司还计划将其280千瓦的电动机装配在赛斯纳大篷车（Cessna Caravan）飞行平台上，以取代目前的PT6A涡扇发动机，飞行测试有望在2019年底之前进行。