国产民用涡扇发动机受关注

　　6月29日，市民在观看代号为“CJ-1000A”的大涵道比涡扇发动机首台1：2金属模型。当日，中国大型客机发动机项目总承担单位和总设计师单位——中航商用飞机发动机有限责任公司的大型客机发动机金属模型在上海与公众见面，这是大型客机发动机第一阶段方案设计成果的展示和阶段工作完成的重要标志。新华社发

　　星岛环球网消息：美智库“洞察中国”网站9月19日刊文对中国研发大型民用飞机涡扇发动机的前景，及其成功对飞机行业的影响进行了深度分析。

　　值得关注的点

　　环球网引述报道，未来20年内，中国可能需要购买5000架商用飞机和2300架商务飞机；这些飞机大概需要配备16000台民用涡扇发动机，最差的情况也需13000台涡扇发动机。同时，中国军方的大型飞机可能也会需要500-1000台发动机。

　　据《人民日报》报道，中航工业集团旗下的商用航空发动机公司计划在未来五年内每年将投资3亿美元进行喷气式发动机的研发；但这远远少于当前发动机市场的主制造商（罗尔斯罗伊斯、通用电气和普惠公司）的投资，它们2010年的研发支出介于14至20亿美元之间（占它们各自收益的8.3-13%）。商用航空飞机发动机公司较低水平的投入，使之难以赶上当前的主要制造商，可能难以发展具备竞争力的商用（和军用）喷气式发动机制造能力。

　　民用飞机发动机的研发具有重大军事影响，民用飞机使用的大涵道比涡扇发动机，在不经修改或稍微修改的情况下，便可用于装备包括空中加油机、运输机、空中预警机和其他大型军用飞机。美国的重要重型运输机（C-17和C-5）、空中加油机（KC-10和KC135）、预警机和其他飞机（E-3A和P-8A）都可以使用与民用飞机所用发动机基本相同的发动机。

    中国与通用公司等巨头建立的合资公司，可能让中国自己的航空工业大部分难题得到解决。为了遵守出口管制法律中的条款，通用保留了足够的技术。但是事实上，一个崛起的军事大国可能以较低代价获得制造喷气式发动机所需要的技术。它们可以用这些技术研发出可装备空中加油机、预警机、反潜机、运输机和装备先进武器的亚音速轰炸机等关键军事力量投送平台的发动机。而研发出这些军事力量投送平台是中国亟待解决的问题；然而，能够自己制造出配套的发动机将会消除一个重大障碍。

　　大型涡扇发动机性能可靠，足以起飞重达200吨的飞机，并让飞机以800公里的时速穿越陆地和海洋上空，持续航行数千公里；在长期飞行中几乎不出故障和事故。之所以能实现这样的飞行，是因为它们一直得到了大量全球标准、技术和技术人员的支撑。

　　然而，中国已经瞄准这个最具挑战性的商业技术领域。进入这个领域要面临诸多障碍，但是也可能在销售和售后服务方面获得巨额利润；也可以确保中国具备自主制造大型军用飞机的能力，从而消除对外国发动机供应商的依赖。

　　资料图片：6月29日，市民在观看代号为“CJ-1000A”的大涵道比涡扇发动机首台1：2金属模型。新华社发

　　 中国商用喷气式发动机项目的现状

　　媒体报道称，商用飞机发动机公司正投巨资进行新型发动机的研发；并表示准备到2011年底，把商用涡扇发动机研发员工人数增加到500人。这意味着其涡扇发动机部门的员工人数增加超过60%，其中40%的新员工将从国外招募。该公司已经从国外招募了大量员工，并已经在英国举行了招聘会，它还准备到美国延揽人才。

　　该公司还在进一步的扩张中；它的网站上刊登的文章称，该公司计划未来5-8年招募3000名员工。一位业内专家就此表示，要想发展国产商用喷气式发动机需要5000-10000名员工，甚至更多的人力。例如，如果把所有资承包商算在内，通用和斯奈克玛公司仅研发CFM56发动机就使用了2000名工程师和5000多名技师。即使这样，电子、子模块等部件仍由外部供应商提供。按照这样的情况，商用航空发动机公司现在的员工人数意味着：（1）其发动机生产难以实现完全自主；（2）它可能会获得大量未经公开的资金支持。2011年6月底，商用航空发动机公司展示了CJ-1000A发动机的1:2模型。该公司还表示，他们已经对发动机原型机的零部件进行了测试，并将会在2011年底公布该发动机整体的设计计划。C919客机有望在2016年投入商用运营。刚开始，它将会使用CFM国Leap-X1C大涵道比涡扇发动机。CFMI公司是美国通用航空和法国斯奈科斯公司按照50-50的投资建立的合资公司，主要生产CFM系列发动机。Leap-X1C系在CFM56-5B和CFM56-7B的基础上研发而来，使用了更多的复合材料，压缩机使用了叶片。10-11:1的涵道比，与空客A320和下一代波音-737使用的CMF56发动机相比，燃料消耗减少了16%；这将使C919装备世界级的先进发动机。Leap-X1C发动机还将用于新型空客A320，据报道也将用于波音737MAX。如果这些能够按照预定计划发展，其他竞争对手不会在发动机硬件上取得优势（尽管他们可能拥有包括发动机维修和全球售后支持在内的许多优势）。

    对我们来说，这表明该公司认为国内的商用喷气式发动机人力资源仍然匮乏。从全球主要发动机公司招募富有经验的人员，而非在国内培养人才将会更有效。中国国内高校未来能否培养出发动机研发设计人才，以及多少掌握关键技术的海归人才回国都值得关注。

　　据报道，中航工业集团旗下的商用航空发动机公司计划在未来五年年均投资3亿美元，进行喷气式发动机的研发；而这个数字却远远少于当前发动机市场的主制造商。一位业内专家告诉我们这可能是因为：（1）商用发动机公司可能实际上没有指定较高的目标（无论在发动机性能还是在国产化程度上）；（2）它享有大量隐性资金补贴；（3）这反映了他们过于乐观；（4）可能是上述因素综合作用，通过设计或必要的过程，该公司很可能最终从国外购买零部件进行最后的组装。如果中国航空发动机具备全球竞争力，三大巨头将会面临来自中国的挑战。

资料图片：“CJ-1000A”的大涵道比涡扇发动机首台1：2金属模型。

　　 商用航空发动机研发成功的必要因素

　　中国需要制定整体的发展战略，这包括为每种飞机设计各自的发动机；或者是作为全面的供应商专注特定类型飞机所需的发动机。

　　从功能的角度讲，以下几方面将是竞争的领域。首先是发动机自身，这包括废气温度临界稳定性；火山灰的阻碍作用，攻击性能的高角度以避免气流紊乱；整个发动机的振动抑制（包括发动机的控制单元；油料管和排放/噪音交换），废气排放/噪音消除非常的复杂，因为规则都可能会随着时间和市场改变。减少二氧化碳的排放非常容易，但是会增加噪音和其他物质的排放。如何优化这些参数，保持平衡是一项重大挑战。

　　即使在技术已经成熟的基础领域，资承包商提供的产品也可能出现严重的系统问题。典型的“低端技术弱点”包括变速箱，起火和VSV系统；发展和组装这些系统会带来重大的设计影响和途径依赖。

　　将发动机组装到飞机上也是一项技术和系统挑战，目标和活动的有效协调非常必要。否则将会出现非常大的问题，可能会导致次优结果。即使发展良好，与流体力学和电子系统有关的决策也能导致意外的结果。这些关键部件的完美融合与保持是又一重要因素。发动机效率很大程度上依靠气流效率，进气口的航空动力布局也能对效率造成重大影响。

　　此外，中国还要满足其他一些标准和要求。

资料图片：“CJ-1000A”的大涵道比涡扇发动机首台1：2金属模型。

　　 中国制造商用发动机所面临的风险

　　中国的发动机制造商受到一系列战略和经济动机的驱动；从商业角度讲，巨大的销售和服务市场将会创造巨大的财富机会。CITI银行估计，售后市场收益可能是销售额的七倍；而且，为发动机提供服务获得的利润要远大于销售发动机获得的利润。以致于专家们惊呼，许多发动机制造商在销售发动机的同时，还在“出售发动机排放的热气”。

　　资料图片：国产C919大型客机展示样机在珠海航展展馆首次揭开神秘“面纱”。

影响和其他工业的发展

　　中国制造国产商用飞机发动机的雄心还受到了国家工业自豪感，以及发展其它工业的驱动。例如，航空发动机衍生出来的汽轮机可作为唯一的发电动力系统；它可用于为舰船提供动力，特别是对航速要求较高的船只。即使系能不高的喷气式发动机也能够为护卫舰、驱逐舰和巡洋舰提供强大的动力。

　　喷气式发动机的生产涉及极其复杂的供应链，当能够制造自己的商用发动机时，商用大飞机公司将在获得充足大型且灵活的供应基地方面面临巨大的挑战。该公司作为商用和军用发动机的潜在制造商，意味着它会尽可能从国内获得零部件。俄罗斯“土星”公司目前为中国提供90%多的发动机零部件，我们认为它很可能采取这样的模式，而非效仿罗罗公司等巨头使用的全球供应链方法。

　　该公司可能在第二或第三阶段实行生产的本土化；实现所有部件生产的国产化需要很长的时间，过程可能会比较曲折。比较容易的方法就是先设计一部分零部件，并把它们装在进口的发动机上试验可靠性；之后再进行更高程度的组装。如果一开始就进行高程度的组装，它可能会面临失败并难以找出导致失败的根本原因。就工业集群制造供应来说，西安、沈阳、成都和上海地区将是主要的地区。确实，即使是三巨头自身也不会使用这样的方法。从技术上讲，这种做法太昂贵，也非常危险。

　　合资公司在这时候就扮演着非常有用的角色；航空业是个数量不多的业务，这就使得经济规模和学习过程非常重要。作为主要的发动机生产商，通用公司每年仅生产数千台发动机。相比之下，主要的汽车制造商如本田，产能为年产25万或更多的车辆。根据经济情况，在美国其产能利用率在60-90%之间。

　　CFM发动机由通用和SNECMA两公司的合资企业生产并非偶然：这分流了风险，并使各自的专长得到互补，加强了金融和市场进入能力。例如，通用在特定领域能力不足，特别是在低端生产商；如果通用想往这方面发展，它的发展效率将会非常低。

　　中国发动机制造商可能会更大程度上利用合资企业，但抱有不同的动机。因为与政府的联系和享受政府的补贴，它在这方面可能受到限制。它们同时发展军民两用技术，能够更好的协调和针对进一步的军用项目；如果单独发展，可能难以获得这样的发展。在自主生产商，它们的方法可能确定中国缺乏的零部件，并与外国公司建立合资企业生产最重要的部件。优先考虑的可能如下：（1）因为出口管制或垄断供应结构，在世界市场上难以买到的零部件；（2）能够为军用项目提供帮助的关键技术。

　　这包括高压风扇技术和气流计算软件；一个例子就是大型风扇，这样的出口并未受到限制。实际上，零部件自主化将会阻碍中国工业基地的生产思维和独立途径。如果某一工厂历史性的生产出了某一部件，并得到官方的支持，它就可能限于这个领域以保护自己的金饭碗。

　　 合资公司和子承包商

　　为了减少高程度组装的风险，该公司可能会效仿三巨头的生产模式。这包括确定5到10个最重要的子模块，从而缩小问题可能发生的领域。这需要80%的国产化生产，以及20%的零部件从外国进口。据报道，中国即将部署的人力和其它资源似乎还并不能实现完全自主生产。

　　资料图片：2009年11月3日，可匹配未来“国字号”大飞机C919的首款国产飞机发动机模型，在上海2009中国国际工业博览会上亮相，这预示着中国正在迈出大飞机心脏国产化研制的重要步伐。该发动机型号SF－A，是一款推力范围为12000至13000公斤力（kgf）的大涵道比涡扇发动机。来源：中新网

知识产权和技术转让带来的挑战

　　外国公司声称，中国公司难以获得逆向工程技术，或者改进他们的发动机技术。例如，CMFI的一位高层在2011年6月向媒体表示，他不认为中国的发动机项目短期内会带来威胁。他还说，“我们不担心在中国的知识产权问题，我们知道如何与他们合作时不转让技术；我们知道如何在和他们交往时保护我们的产权。”这样的声明实际上是为了与中国领导层维持良好的关系，避免无力的竞争。

　　CFMI告诉记者，他们已经与中航工业签署了一份谅解备忘录，“讨论在上海建立最终生产线和测试工厂的可能性，但是还没有敲定”。工作组表示，这仍是为了发展具有竞争力的商业模式。但要考虑到许多问题，我们还没有最终确定最终生产线会落户哪里？我们仍然在选择我们的供应商，所以谈论中国会生产什么零部件还为时尚早。

　　文章称，我们怀疑这个过程持续如此之长的一个原因是发动机制造商想要在中国采取“美墨联营工厂模式”；即在自己知识产权能够得到最大限度保护的地方，生产关键部件并运输到中国进行组装。空客先进的天津组装线是国内目前最现代化的外国飞机厂商组装线，空客在德国汉堡生产零部件，之后把所有部件运到天津进行最后总装。这种情况下，在中国的组装并未受到成本的困扰。在中国拥有首屈一指的制造工厂可以确保在中国的销售，同时也扩大了产能。

　　中国的汽车产业也有类似的经历；与外国公司建立合资企业，仅得到很少的技术转让或仅得到发达国家市场上过时的技术。这可能仍会发生在中国商飞和外国发动机合作伙伴身上，因为中国正努力避免成为二级市场，转让过时技术都能获得巨大利润。汽车部件的例子为如何保护产权提供了一个很好的范例；目前，通过多种手段的技术转让，许多中国合资企业正在国内零部件市场上进行激烈的竞争；在研发等领域对外国供应商也构成了威胁。

    军用发动机和民用发动机的区别

　　这就是为什么全球只有少数可靠的发动机制造商。这是个充满困难的产业，基本上就是零容错。中国在军民两个领域都在取得进展，但是它们之间存在着巨大的差异。军用发动机主要面临工程挑战，这对中国力量来说非常关键。

　　相比之下，民用发动机需要工程研发；设计成本控制，全球支持；剩余价值保证，FSS/EASA颁证；全球管理和产权协调，以及保证使用的知识产权是合法的。

　　售后服务，24小时的服务非常必要；在一些情况下只能保证12小时服务。这些准则必须得到保证，或者客户将会就是否购买发动机进行考虑。在西雅图建立大型货栈，使得WA极大增强了空客的备用零部件在美国的供应，也帮助其进一步拓展市场。

　　发动机的安全必须得到保证。例如，满足这些要求对发动机的性能和售后服务都有很高的要求，难以边实践边学习。这就需要响应式管理，及全球资源和服务网络的建立，包括能够讲英语的技术过硬的人员，以确保全球实时产品服务，确保客户的安全和信心。完全的国产发动机需要500-1000人进行不间断的客户支持，子模块的各种技术需要大量各方面的专家在任何时间发布。鉴于此，与承包商良好的实时协作与购买备用零部件和售后服务成本相比，发动机自身相对便宜。

　　剩余价值保证了制造商在固定时间内弥补期望价格与实际市场价值的差异，这对确保销售非常重要。许多客户在购买发动机时都有这样的要求，可能要求所有中国发动机也都这样，至少在开始是这样。这一般会持续2-5年，为了确保对自己产品的信心，中国发动机制造商除了提供一般的保证外，还应提供更多的东西。

　　中国航空发动机供应商已经具备的一个优势就是：资金支持。政府和国有企业在获得授权之后，能够获得巨大的资源，并且在针对具体客户提供相应的资金支持方面有丰富的经验。一个比较复杂的因素是货币价格，美元仍然是全球货币，而中国要想使发动机国产化，它还缺乏对汇率上的控制。随着人民币的进一步升值，这对出口非常不利；虽然可能不会超过在正常上给予发动机发展的优惠，但却会加重生产成本。

　　在设计发动机时，要控制生产成本和在全球范围内提供可靠技术和维修支持非常必要；而这恰恰是中国的弱项，可能阻碍其在全球市场的竞争力。对军事应用来说，性能比成本更重要。对民用来说，如果发动机水平足够，整个寿命周期中的总体成本远比性能的提高重要得多。

　　民用发动机的售价远远不及整个寿命周期中飞行和维护所耗费的成本；航空产业中，主要的航空公司每年要把数十亿美元用在购买燃料上。中国产品将面临非常不同的考量，如果他们以低价出售，但无法证明自己产品的高可靠性和低使用成本，则可能难以被接受。

　　目前还不清楚，多少商飞的领导真正意识到获得全球适航证和提高发动机效率的难度。中国公司必须证明它们有能力在设计、获取证书、销售、售后服务和其他售后支持方面取得良好的效果。

　　另一个区别是中国的军用发动机项目对该国生产战机的能力具有积极影响，可使之自主生产五代机，只需达到美国上世纪九十年代的技术水平（类似于F-22战机上使用的普惠F119发动机）。如果期望再低些，实现能够量产性能的稳定，水平达到上世纪八十年代水平的普惠F100或通用的F110，就能够使中国大规模自主生产歼-10、歼-11和歼-15等战机，这将是重大的战略升级。

　　对于军用飞机来说，这是非常关键的，需要细致的努力提高性能。其他因素可能进行补偿，例如：发动机的维修和寿命限制可以通过购买更多的发动机来弥补。对于一个发展中国家来说，这非常实用，但不适用于充满竞争发达市场的民用发动机。

　　考虑到这些，如果国产发动机难以迅速达到CMF56或新型Leap-X发动机的性能和效率，中国国内航空公司的CEO们可能会支持使用外国生产的发动机。另一方面，北京一直希望商飞能够成为世界级的支线客机和大型客机生产商。

    研发和维修挑战

　　军用涡扇发动机的研发必须在没有外国帮助的情况下独立进行，特别是这对一个刚刚涉足该领域的国家而言（至少是在现今的商用领域）。相比之下，在民用发动机方面，低压部件能够从合资企业及外国工业商提供的子模块中有所收获。而在军事领域，这些几乎是不可能的事情。

　　中国军用发动机的客户主要是解放军，另外可能向那些难以影响其生产的友好国家进行小规模出口。因此，最大的挑战就是工程本身。相比之下，民用涡扇发动机面临着复杂的苛刻要求，有些问题可能是在数千次飞行之后出现的。工程不是最主要的挑战，售后服务和知识产权管理才是最大的考验。所有国内和国外的客户都希望高效率和安全性；而要想得到FAA/EASA颁发的适航证，在失误方面的完全透明是非常必要的；即使商飞的C919也不可能例外。发动机常常需要维修，维修和支持需要先进的工程和零部件。工程和设计链管理，特别是供应链管理是非常困难的。技术合作伙伴和子模块交付提供了良好的机会，但是这又会引发复杂的承包和知识产权问题。

    取证

　　民用发动机必须在各大市场通过必要的取证过程。作为顶级供应商，一个公司的发动机必须获得FAA和JAA颁发的合格证书；而这是非常难进入和立足的市场。航空责任险的提供商促使航空公司向管理部门施压，要求满足这些极度复杂但有效的标准，这对在极端恶劣环境中确保安全是非常重要的。

　　难以满足这些看似苛刻的标准，低端制造商在市场准入方面受到了限制。使用俄制发动机的飞机难以向国际顶级航空公司出售，而向北美、欧洲和日本市场出售飞机利润非常之大。

　　就质量和程序而言，满足FAA/EASA的标准非常必要；这就需要具有系统性、透明性和维持日常的可监测性。FAA的相关检查手册达到数千页之多，它用于保证如何跟踪发动机工程的变化，任何变化必须得到授权。而如何控制质量，如何提交文档和如何处理，需求包括一份详述如何记录不同型号发动机数量的英语文档。

　　如果FAA/EASA的标准进行了修订，就需要耗费精力修改大量的文档，以及数千页的其它内容。每一个螺钉、螺栓、铆钉等零件都必须得到合格证书，还可能要为新的螺钉等零件撰写设计和证书相关文书。这些标准涵盖飞机设计和生产的所有方面，不仅仅是发动机。即使是不工作的部分，最细微的失败被忽略都可能引发重大后果，更不要说重要的推进系统了。一架飞机甚至一款机型所有飞机的命运都将视缺陷的性质而定，一个很好的例子就是波音737-800和空客因使用Koito座椅而引发的事件。

　　当他们发现日本公司伪造了防火和力度测试结果之后（来自32个航空公司的1000架飞机上的15万个座椅），使用这些座椅的飞机被推迟了交付；波音和空客立即选择了替代供应商并替换了座椅。除此之外，一些航空公司目前正与Koito一起致力于让落后的座椅得到合格证书。在满足标准方面，即使花再多的钱也在所不惜。

　　得到FAA颁发的证书对设计进程具有相当大的影响，中国在发展自己的航空发动机和飞机时，如何解决这些需求仍然是个问题。现在，中国正在努力改变发展方式，以符合FAA的标准。这是中国可以承受的，因为该飞机主要作为小规模非盈利的测试项目，或者类似垫脚石。但是，中国对商飞的C919具有很高的期望，希望它是能够取代波音和空客的一个尝试。

　　与WTO条款和其他国际准则不同，安全和商业利益使得北京难以轻易满足标准。中国正在C919项目上投资数十亿美元，希望能够获得成功。相应的，中国正在向外国合资企业合作伙伴咨询，使其可以在发展的早期就引入FAA标准。但是，可能需要中国制造商在生产方面满足苛刻的标准。

　　FAA/EASA标准要求没有缺陷，这与最高安全条例和联邦法律相一致。这也使得人们好奇，中国如何在未来得到任何外国授权技术的情况下处理不规律的发展。可以想象，这需要在设计和测试过程中采用逆向工程；因此会增加大量成本，加深项目的复杂性。

    军民融合的可能性

　　在许多国家，同一组织和公司会涉足军民两个发动机产业；而且军用项目实际上可以补贴民用项目，这非常关键。因为新一代民用发动机，如CMF56需要50亿美元的资金支持，用于进行研发、测试和取证。日本曾试图发展以民用发动机为中心的项目，但并未获成功；缺乏军事补贴就是其失利的一大原因。

　　民用发动机研发能够促进军用发动机的研发，民用航空发动机公司更容易获得国外设计、管理软件、项目管理工具、系统平行重要道路、测试单元设计、管理过程等资源，这些可以在一定形式上转为军用。

　　或许最显著的是，民用大涵道比涡扇发动机在不经修改或稍微改动的情况下，可用于装备包括空中加油机、运输机、空中预警机和其他大型军用飞机。美国的主要重型运输机（C-17和C-5）、空中加油机（KC-10和KC135）、预警机和其他飞机（E-3A和P-8A）都可以配备与民用飞机所用发动机基本相同的发动机。例如，CMF56系列发动机可以装备波音737和空客A320单通道飞机。一些军用飞机如KC135空中加油机、E-3A预警机和P-8A反潜巡逻机（自身是经过修改的B737-800装上737-900改进的更大机翼，能够携带更多的燃料，更厚的铝制外壳能够更好抵抗海域环境）。洛克希德马丁公司的C5-M超级军用运输机使用了CF6发动机，类似的，PW2000涡扇发动机装备了波音757和伊尔-96飞机。该发动机是F117上使用的PW100发动机的研发基础，美国飞机运输主力C-17运输机也使用了同一发动机。

    大型发动机生产的战略影响

　　中国与通用航空公司等主要发动机制造商建立的合资公司可能促使其航空工业在技术发展上取得重大突破，为了遵守出口管制法律中的条款，通用航空保留了足够的技术。但是事实上，一个崛起的军事大国可能会以较低的成本获得制造喷气式发动机所需要的技术，并利用这些技术研发出可以装备关键军事力量投送平台的发动机；然而，这可能会破坏地区稳定的局势。

　　尽管技术转让已经成为造成损失的根源，但获得短期利益的重要性已经超过长期利益。而且欧洲、日本和美国军事开支可能长期内保持紧缩，这使得主要发动机制造商的战略担忧不断增加；同时，可能会使它们通过加大拓展中国市场的力度来获取收益。

　　研发出空中加油机、预警机、反潜机、运输机和装备先进武器的亚音速轰炸机等关键军事力量投送平台是中国亟待解决的问题。然而，能够自己制造出配套的发动机将会消除一个重大障碍。

　　通用性能够抵消影响，非常值得关注。中国的发动机越普遍，向非中国用户出售就越是个问题。如果中国禁止向美国出售能够装备军用大飞机的发动机，情况会是怎样？即便解放军的需求还不明确，中国在较长时间内不会禁止向美国出口发动机，它如何说服国外航空公司购买中国制造的发动机？如果中美关系持续恶化，航空公司难以获得中国的售后支持，情况又会怎样？在非中国设计的飞机上安装中国制造的发动机将会出现怎样的情况？