世界航空发动机发展趋势及经验

    世界航空发动机发展上百年来，经历了诸多技术突破和行业变革，从军事到民用，航空发动机的发展取得了长足进步，活塞、涡轮、冲压等发动机相继问世，其中燃气涡轮发动机成为当前应用最广泛的航空发动机。目前，世界主要国家的航空发动机的发展已相当成熟，其发展现状、趋势及发展经验，对我国航空发动机的发展具有重要的参考和借鉴意义。

    行业寡头垄断格局明显

    由于航空发动机的高技术、高投入、长周期、高风险等特点，行业进入门槛很高，全球范围内航空发动机经过多年的发展，已呈现出典型、明显的寡头垄断格局。以大推力商用航空发动机为例，目前主要是美国、英国和法国等国家企业占据垄断地位，军用航空发动机也主要集中在美、英、法、俄、中等国家。世界大型民用航空发动机产业已呈现金字塔式的发展格局，处于塔尖位置的整机制造商包括美国的通用电气公司（GE公司）和普拉特·惠特尼公司（PW公司）、英国的罗尔斯·罗伊斯公司（RR公司）以及这三家公司等相互合资成立的CFM（SNECMA、GE合资）、IAE（RR、PW合资）和EA（GE、PW合资）等公司，这些企业具有独立研制航空发动机整机的能力，几乎控制了全球大型民用飞机发动机的核心技术研发、总装集成、销售及客户服务等全部市场。处于塔尖下面位置的法国Snecma公司、美国霍尼韦尔公司、德国MTU公司、意大利Avio公司以及俄罗斯土星、礼炮公司，其本身也具有较完整的航空发动机生产能力，在各自的技术领域具有很强的实力，但产品多为防务产品或者小型发动机，主要为塔尖位置企业提供大部件和核心机部件，属于行业第二梯队的一级供应商。再下一级的供应商以日本和韩国公司为主，包括日本三菱重工、川崎重工、石川岛播磨重工和韩国三星科技公司等，具有强大的航空发动机零部件加工制造能力，主要为上一级企业提供发动机零部件产品。

    发达国家不断强化并控制技术

    在发达国家垄断航空发动机、掌握核心技术的同时，还对其他国家长期实行技术封锁，抑制或排挤其他国家航空发动机的研制发展。如美国将航空发动机产业作为国防科技战略的核心，一直严格控制本国企业航空发动机技术的转移，不仅对我国实行技术封锁，严格限制相关先进技术、部件产品通过合资并购、专利转让或直接贸易等方式卖给中国，甚至在某些核心技术上也对其欧洲盟友实行禁运。

    这些技术包括核心的宽弦风扇空心叶片（钛合金或复合材料）制造技术、整体叶盘制造及修复技术、单晶空心涡轮叶片的制造技术、浮壁式燃烧室制造技术等。同时，发达国家在人力资源方面也实行看不见的封锁，不仅限制发展中国家人员通过相关途径进入航空发动机核心研制领域，而且限制本国航空发动机研发及技术人才向国外转移，以此长期维护其产业垄断地位。

    由于研制一台新型航空发动机一般需要上万小时的试验，发动机从部件研制到投入使用需十数年，费用高达数十亿美元，发展中国家自行研制新型发动机，需要很大的投入，面临巨大的风险和困难，在发达国家垄断并控制技术转移的情况下，无疑将遏制发展中国家的航空发动机发展。

表1 世界主要航空发动机企业及产品

    另外，发达国家还通过强强合作、不断加强新技术研发等，不断扩大垄断地位和优势。如法国斯奈克玛公司，通过并购不断巩固和提升其在发动机研发设计、零部件制造、发动机总成和维修服务产业链中的地位，甚至涉足发动机试车台的建造业务，占据了发动机产业价值链的高附加值部分。近年来，美、英、法三国航空发动机研发经费占各自GDP的比例分别达0.05%、0.08%和0.06%，通用电气公司、普拉特·惠特尼公司、罗尔斯·罗伊斯公司和斯奈克玛公司每年在航空发动机方面的研发投入达10亿美元左右。

    后发国家追赶步伐不断加快

    近年来，包括我国和印度在内的一些新兴市场国家加快了航空发动机研制步伐。我国已经从最初的仿制改型发展到可以独立设计制造一些航空发动机，在军用航空发动机领域，已有少量航空发动机装备到了国产战斗机上；在民用航空发动机领域，我国从国际化转包分享世界航空发动机市场，与世界航空发动机制造企业建立风险合作关系，开展广泛的零部件外贸转包生产，到中航工业收购著名的小型活塞航空发动机企业——美国大陆航空发动机公司，再到开启航空发动机重大专项，开始组建更高级别且独立的航空发动机公司，我国民用航空发动机的追赶步伐不断加快。

    同时，印度方面，2015年11月，印度启动了一项300亿卢布的航空发动机发展计划Ghatak，继续研制之前已经宣告失败的卡佛里发动机，为印度的首款无人作战飞机\轰炸机提供动力；同年12月，印度斯坦航空有限公司自主设计的国产涡扇发动机HTFE-25成功运行，并开始研制用于军用和民用直升机的涡轴发动机HTSE-1200。

    全球市场需求不断增长

    由于全球航空运输业和通用航空产业的发展，全球航空发动机市场面临巨大的前景。波音预测，未来20年将有价值5.6万亿美元的38050架新飞机交付，其中单通道市场继续成为增长最快和规模最大的部分，在未来20年将需要26730架飞机，大量的新飞机交付将带动民用航空发动机市场不断壮大。

    罗尔斯·罗伊斯公司预测，未来20年全球军用和商用航空发动机市场规模分别为4000亿美元和19000亿美元，平均每年的市场规模为200亿美元和850亿美元，其中一半以上产值来自宽体客机或大型商用喷气飞机。《中国制造2025》则预测，未来十年全球涡扇/涡喷发动机累计需求总量将超7.36万台，总价值超4160亿美元；涡轴发动机累计需求总量超3.4万台，总价值超190亿美元；涡桨发动机累计需求总量超1.6万台，总价值超150亿美元；活塞发动机累计需求总量超3.3万台，占60%以上通飞动力市场，总价值约30亿美元。

    安全环保经济高性能发动机潜力巨大

    从世界航空发动机发展历程来看，以燃气涡轮为基础的喷气发动机目前占据主导地位，并且仍将持续下去。涡轮发动机之所以影响如此持久，主要原因是其技术的不断进步。在军用发动机方面，具有高性能（高推重比等）、高可靠性、长寿命、低油耗、低信号特征、低全寿命期费用等特点的发动机不断满足军机性能提升要求，目前已发展到第五代，第六代也在研发过程当中。

    欧美国家正在实施综合性的先进涡轮发动机技术计划，开发和验证低排放燃烧室、先进加力燃烧室、智能控制系统等部件和技术，为改进和提高推重比、增强可靠性、降低耗油率、减少运行和维护成本，从而研究变循环发动机、多电/全电发动机、智能发动机等新型发动机提供技术基础。

表2 民用航空发动机最新型号介绍