航空发动机制造业务规模最大且利润最高。在营收规模上拥有绝对优势,是目前全球规模最大的航空发动机制造商。通用的拳头产品是各种发动机,以电力设备为发家的起点。在军用发动机上占据不可替代的地位;在民用发动机领域更是一骑绝尘,独占全球55%的市场份额;燃气轮机实力强劲,LM2500是通用的另一个王牌,成为西方国家乃至全球最成功的舰用发动机,装备了至少29个国家的军舰。
航空发动机业务和谱系最为广泛,遍及美国大部分军机和民机。几乎覆盖了美国空军所有三代的战机、轰炸机、攻击机、武装直升机,还覆盖了海军大部分非核动力主力战舰,F404装备在美国舰载机主力F-18系列飞机上,还有大名鼎鼎B2隐身轰炸机上的发动机。唯一的空白是在美军四代机领域,该领域完全没用通用的产品。而全球大半民用客机严重依赖通用发动机,覆盖了商用航空、通用航空,包括中国的ARJ-21和C-919,单台引擎推力最强的GE90是波音“主心骨”777的动力,CF34广泛用于各个型号的支线飞机和公务机,CF6-80C/E是最优越的民用引擎,CT7-8系列是最强大的涡轮轴发动机,牵头研发的CFM56发动机装备了使用广泛的波音737。
美国普惠:以军用为主
普拉特·惠特尼集团以活塞式航空发动机起家,与美国航空工业一起成长,同样是全球最重要的军民用航空发动机设计制造维护商之一。
航空发动机以军用为主。至今仍是美国的主要国防承包商之一,“垄断”着美国军用航发市场。同时,近2.2万台军用发动机在22个国家服役,可以称之为最强军用航发。在军用小涵道比涡扇市场,GE一直被普惠吊打。军用动力产品以F100和F119发动机为代表,是F-22和F-35战机的唯一动力供应商,而未来四代机的主力毫无疑问为F35,这就阻断了通用发动机的这条路。
在商用航空发动机市场具有活力。标志是PW4000,从1984年投入使用,衍生型号推力从52000磅发展到99040磅,使用机型包括空客A300、A310 、A330和波音的747、767、777。虽然在高涵道比民航市场被通用以及CFM国际公司碾压,在民用领域几起几落,但是,随着推出齿轮传动技术,扩张野心在增强。
法国赛峰:小心翼翼的均衡
赛峰最主要业务也是飞机发动机制造。约占集团营业额的60%,主要依靠其与通用在上世纪70年代成立的合资公司。该合资公司推出的CFM56和新一代LEAP系列发动机,订购踊跃,势头良好,在单通道商用发动机领域出尽风头。
赛峰在军用业务上也尝到了国际合作的甜头。旗下斯奈克玛的主营产品M88发动机属于独立自主研制的,用于阵风战机,另一个代表作则是配备幻影2000战机的M53发动机,据说,赛峰通过和罗罗合作美洲虎攻击机,得到了单晶涡轮叶片技术,用于前者;与通用合作,得到了F101发动机核心机的技术,用于后者。
赛峰最多也就是全球航空发动机第四大制造商。与三大巨头的差异和距离明显,更像是个航空发动机分系统提供商。赛峰业务范围甚至比通用都要广。民用、军用发动机都有,含涡扇、涡轴、航空部件,还有火箭发动机业务,各自独立且彼此均衡。发动机产品基本涵盖了各个细分市场,涉及到军用运输机、战斗机、直升机、教练机的动力装置。正是广泛、均衡的特点使得整体业务不突出,缺少独立研发的大推力涡扇发动机一类拳头产品,而独立研制的整机产品屈指可数、乏善可陈。从这个意义上说,把赛峰看作世界一流航空发动机制造商显然是夸大化了,不如说是个闷声发大财的主儿更靠谱。当然,在欧洲有罗罗,美国有通用、普惠的情景下,为法国保持着国家军事工业,用发动机维持着阵风四代机,定位非常清晰。
德国MTU:专攻子系统
德国MTU是航空发动机公司却不是做整机制造的。而是一个地道的航空发动机子系统供应商。虽然经常被称作世界第五大航空发动机公司,但它的业务主要是选择与三巨头等合作,以提供解决方案或入股等方式参与各种国际项目,世界上30%的航空发动机有MTU公司生产的组件。无论在低压涡轮、高压压缩机、涡轮机匣等关键零部件上,还是在制造工艺、修理技术上,都是行业中的佼佼者,为大量商用和军用航空发动机提供着不可或缺的服务。即使普惠在遇到压气机难题时,往往也会去找MTU。
而在商用发动机的维修行业,MTU是MRO(保养、修复和检查)服务的全球最大独立供应商,为多种不同发动机提供修复解决方案。最典型的是,由于为国际航空发动机公司(IAE)在20世纪80年代推出的V2500发动机提供保养和修复服务,成为了空客A320飞机家族发动机的全球最大供应商。截至2019年,V2500发动机已向空客交付了超过7000台,就这一碗饭,MTU吃上二三十年也没有问题。MTU在2019年创下营收和利润新纪录。其中营收为46亿欧元,而MRO收入达到了27亿欧元,主要来自于V2500发动机和GE航空公司的CF34发动机。
图源:通用电气官网
1. 发动机的格局
现代航空的发展历史并不长,在第一次工业革命孕育下问世、在第二次工业革命培养下成长,而其最基本的推动力就是航空发动机的进步,并且,航空发动机既是航空器的动力,也是整个航空产业的动力。从活塞时代到喷气时代,现代航空飞速发展,燃气涡轮发动机逐渐成为航空动力的主力样式,在可预见的未来尚无其它可以替代的。
当前,全球航空发动机发展基本上仍然保持着多年以前所形成的格局,美俄英法中五国共分天下,其他的发达国家和发展中国家还没有能够跻身的,足见技术门槛是多么高,而这个格局又实则是美一超、俄英法三强、中一弱的态势,这个态势多年以来也没有打破。当然,这里所说的格局主要是指由能制造小涵道比大推力军用发动机的国家构成的,如果再加上民用领域的大涵道比发动机,乌克兰以及加拿大也可以算进去。中国航空发动机事业起步不算晚,而且初期所走过的道路是畅顺的,特别是在涡喷发动机仿制和批产方面所建立的储备较为厚实。而近年来的发展,与自己的过去比较,可谓成果连连,即便是在整体上也是今非昔比,整体上离国外还有较大差距。
2. 美国超强大国
美国目前在全球航空发动机领域是超级强国,算是自成第一梯队,以普惠(PW)和通用(GE)2个公司为代表。
美国技术水平最高的航空发动机当属F-35飞机的F135发动机,在全球也是。不仅仅具有20吨的推力,更重要的是在设计技术和制造工艺上集合了普惠公司以及英国罗罗公司的精华,例如整体式叶盘、健康管理系统、模块化设计,最近,普惠公司宣布在生产中更换3个模块,可将推力释放到21吨级,可省5%的油。
通用公司在军用航发领域稍嫌滞后。最出色的作品是超级大黄蜂飞机的F414-GE-400发动机,同样是推比10一级的中等推力航空发动机。
3. 俄罗斯位居第二
俄罗斯、英国和法国三强应该是属于第二梯队。
俄罗斯在全球航空发动机第二梯队中目前仍然是领先,尽管领先的距离在缩短。去年年底,推出了自己的第四代大推力航空发动机产品,即izdeliye30发动机,已经在苏-57上进行了成功试飞。
俄罗斯的航空发动机发展以礼炮公司和留里卡-土星航空发动机联合体公司为代表。前者有AL31F系列和99M系列发动机,后者有117S以及AL-37FU发动机。应该说俄罗斯基本上是在啃老本,创新乏力,所谓下一代航空发动机主要是在前机型基础上大改而成,但技术和人才2个实力仍然是不可小觑的,连英国和法国都分别在整体上不敌。
4. 英国名列第三
英国航空发动机发展以罗罗(RR)公司为代表。
罗罗公司的EJ200发动机属于中等推力的第四代航空发动机。通过兼并美国艾利逊发动机公司组建的罗罗北美公司,现正在参与美国军用航空发动机研发,在美国空军实验室进行的代号为AETD的第六代航空发动机核心机技术研究中,与通用公司为一组,跟普惠进行竞争。
罗罗公司在美国的F135发动机项目中占有40%研发份额。目前看主要偏向于民用领域,在军用领域已经涉及到的是“鹞”式战斗机、“狂风”战斗机以及直升机上的涡轴发动机,都是自主研发出来的。
5. 法国排第四
法国也是航空产业大国。阵风战机上的M88系列发动机就是法国最新一代的航空发动机,不仅拥有能够独立研发喷气式战斗机的达索集团,在航空发动机领域也拥有一家非常著名的研发企业,这就是斯奈克玛公司。
斯奈克玛公司是一家专注于各种推进系统的研发型高科技公司。其发动机产品涵盖了当今航空航天领域的各个细分市场,涉及到军用运输机、战斗机、直升机、教练机等飞行器的动力装置,最经典型号就是M88型带加力燃烧室的小涵道比军用涡扇发动机,广泛应用于法国达索公司研发的阵风系列战斗机上。
在上个世纪七十年代,斯奈克玛公司与美国通用公司合作,共同投资成立了CFM公司,专注于民用飞机的发动机研发,推出了大涵道民用涡扇发动机LEAP-1系列,后被空客A320neo、波音737MAX和中国C919选中,成为定型配置的发动机动力系统,研发实力非常强大。
6. 国家比较
从技术水平上看,美国领先,不论军用民用都走在最前面;俄、英总体上随后,民用的倒是可与美比肩;法在中小型上与英国有一拼。俄国技术水平主要体现在军用大推力上,但从寿命上看与英法有差距。
从技术储备上看,美最厚,俄、英次之,法再次。
从试验设施上看,美最完善,之后依次为英、俄、法、中。
从制造水平看,美领先,英、法、俄紧随其后。
中国基础应用研究不足,所行经验总结和所创理论成果转化为技术较慢,尽管也有多年的研发基础,短板却太多,在材料、加工设备方面与西方有很大差距,有些甚至不如日本,但在民用转化为军用上做的工作比较多。
前苏联航空发动机水平可同美国相媲美,如今的俄罗斯由于资金的限制,水平逐渐在降低,有专家称已经落后于英国,