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航空发动机是航空器动力装置的主要组成部分,为飞机提供飞行所需动力。航空发动机研制难度高、技术含量高、产业回报高,是衡量一个国家综合科技水平、科技工业基础实力和综合国力的重要标志。大家好,我今天分享的题目是《航空发动机产业现状与趋势》,主要内容包括三个方面:产业基本情况、产业影响因素和未来发展趋势。
航空发动机产业链一般可以分为四层。第一层是OEM,即整机制造商。第二层是发动机的子系统和大部件/单元体的制造商。第三层是发动机的零组件和一些控制系统附件和标准件的提供商,最后是原材料供应商。
OEM中目前全球比较著名的企业包括美国的GE航空、普惠公司以及英国的罗罗公司,这三家在整个世界航空发动机产业上处于龙头地位。普惠以前属于联合技术公司,今年联合技术公司与雷神完成合并后称为雷神技术公司。再加上美国的霍尼韦尔、法国的赛峰和俄罗斯的联合发动机制造集团(UEC),国外主要是这6家具备整机的设计、制造和集成能力。这6家之间组成了一些合资公司,包括由GE和赛峰合资的CFM国际公司,产品是CFM56和Leap-X,用于空客A320、波音737和我国的C919;由普惠、MTU航空发动机和日本航空发动机协会合资的国际发动机公司(IAE),普惠目前占61%的股份,以前罗罗也参股,后来全部卖给了普惠;普惠和GE合资的发动机联盟公司(EA),为空客A380提供GP7200发动机;赛峰和UEC联合成立喷气动力公司(PowerJet),为苏霍伊支线客机提供Sam146发动机,这就是OEM整个的态势。
在第二层的大部件和系统供应商中,包括德国MTU航空发动机公司、日本石川岛播磨重工(IHI)。西班牙的ITP公司2017年被罗罗公司收购,意大利的AVIO航空在2013年被GE收购。GKN航宇原来是做原材料的,在2012年收购了瑞典的沃尔沃航空,具备了后者持有的美国F404、F414生产许可证,2018年GKN航宇又被英国的投资公司梅尔罗斯收购。
第三层零组件供应商,包括日本的三菱重工、川崎重工,韩国三星,还有与普惠同属于雷神技术公司的科林斯航宇系统公司,英国的BAE系统公司,美国的穆格、帕克·汉尼芬、凯旋集团等等,主要做控制系统零部件、管路、阀和一些标准件。
最后第四层的原材料供应商,包括美铝(ALCOA)、精密铸造公司(PCC)、TECT航宇和英国做精密铸造和高温合金的东卡斯特。
在航空发动机的产值方面,涡轮发动机在过去5年的年产值大概在700亿美元上下,2019年因为737MAX停飞等事件受到一些影响。最近5年的年产量在14000台左右,包括涡扇、涡轴、涡桨、辅助动力装置(APU)和一些小涡喷,2019年的产量中涡扇为6300多台,其它类型基本在一、两千台的水平。
未来市场预期方面,航空涡轮发动机未来15年的总产量大概是 23.8万台。其中涡扇占将近一半,涡轴16.5%、涡桨8.8%,APU占比较多为19.3%,涡喷为9.3%占比较少。但在产值方面,因为涡扇发动机单台的价格较高,占到了未来15年1.3万亿美元总产值里的92.9%。涡轴和涡桨都略高于2%,APU虽然数量多,但是因为单台比较便宜,所以占比不到2%,涡喷发动机主要应用于小型无人机只有0.1%,故占比更少。
在未来15年市场份额方面,CFM公司是为波音737和空客A320提供发动机的,飞机的市场非常大,因此其市场份额能占到将近40%;普惠公司的PW1000G齿轮传动涡扇发动机也是 A320的动力选项之一,它的市场份额还在逐步扩大,占到24%;GE公司除了占CFM一半的份额外,15.7%主要是GEnx、GE9X等宽体客机发动机;罗罗公司也主要是宽体机,还有一些公务机,占比大概13%;霍尼韦尔的产品主要用于直升机和公务机等通用飞机,占2.5%;其他公司总计大概占5%左右。这是未来发动机年产值和未来市场的大概情况。
在销售端,商用航空发动机(用于从事定期航线的客机,包括支线和干线客机)在2018年底的市场存量是5.2万多台,其中单通道客机如B737、A320系列的发动机大概占到61%,双通道客机像B787、A350之类的大概为25%,支线客机比如我国ARJ21所用的发动机占14%左右。
在公司份额方面,CFM依然占比较大为44%,GE为23%,罗罗公司12%,IAE大概有12%。普惠由于在双通道飞机发动机上基本没有市场了,所以存量比较少为7%。剩下其他公司有3%。
交付方面,2018年全球商用发动机一共交付了3194台。CFM最多占58%,普惠在年度交付中反弹为14%,罗罗的遄达1000一直在出问题,所以稍微少一点为13%,GE是10%,IAE有4%。
2018年底商用航空发动机的订单存量为2.7万台左右,在未来不到10年可以交付完,其中占比依然是CFM最多,普惠15%,跟交付量基本上比较吻合。还有18%已经确认订单,但是还没有选好发动机,因为有些飞机可能会有两种发动机可供选择。与商用发动机对应的是通用航空,包括公务机、直升机,还有一些用于训练、观光的通用航空器,全球存量大概是44万架,发动机估算有48万台,其中3/4都是活塞,因为活塞小飞机在通用飞机市场存量比较大,其它的像涡扇、涡轴和涡桨大概7%~9%。未来10年通用航空发动机预计共需要7.2万台左右,其中用于公务机的涡扇发动机为23%,用于直升机的涡轴为28%,涡桨会用于一些小公务机或者其他一些通用飞机,占到21%,活塞在数量上并不多27%。
再来看售后服务保障方面。赛峰集团认为在整个发动机全寿命周期市场价值的分布中,前期的研发与试验需要投入资金,在交付并投入使用之后开始回收资金逐步实现收支平衡。而在一型发动机或者一个系列发动机可能长达四五十年的营运周期内,售后服务包括航线维修、大修等收入,会达到整个前期生产费用的4倍左右。但实际上,整个市场存在很多型号都在同时的不断投入市场、不断退出市场的现象,所以这部分的价值量体现的并没有那么明显。
在航空维修(MRO)领域的市场份额中,第一是发动机,第二是机体,第三是部件,第四是航线维修,发动机在整个航空维修领域是占比最大的。根据奥纬咨询(Oliver Wyman)对未来10年商用航空发动机服务保障市场的预测,在2020年到2030年可以保持年均4%的增长率。2020年预计为435亿美元,占到整个航空MRO 市场的48%。到了2030年达到每年652亿美元的产值,依然占到整个航空MRO市场将近一半。
但是从企业的分布看,OEM如GE、罗罗、普惠等就可以修发动机,一些航空公司也有自己的航线维修能力,或者旗下有专门的维修企业,另外还有一些第三方独立的维修企业。在商用发动机MRO里的比例,OEM能占到55%,一半多的维修收入都被OEM拿走了,航空公司约20%,独立的第三方维修企业为25%左右。
当前商用航空发动机MRO的市场份额,美国GE公司最多,占到20%左右,罗罗12%,MTU在维修市场和部件的份额较大为10%,在整个维修企业中占到第三,第4位是普惠。前面是三大OEM外加MTU,再往下是汉莎技术、达美航空。赛峰处在第7位,后面还有法航工业、标准航空,一直到第十名美国航空占比2%。
接下来是全球主要企业在航空发动机业务上的收入情况。美国的GE公司、联合技术公司和霍尼韦尔因为企业业务比较多元化,发动机在其中占比都在20%以内,但是其利润率比较高。相比来说罗罗、赛峰、MTU等几家欧洲企业发动机的业务占比要高一些,都达到或者超过了50%。
对比各公司发动机业务的利润率,GE航空常年维持在20%以上。最近两年普惠的PW1000G和罗罗的遄达1000出了一些故障,需要一些资金去解决故障,甚至需要重新设计,所以利润率稍微低一些。赛峰和霍尼韦尔都维持在20%上下,MTU也是15%的水平,石川岛播磨重工和GKN航宇都在10%左右。整体而言,不包括中国和俄罗斯的话,在前八强企业的发动机业务营收中,最多的GE公司每年在200多亿美元,整机制造商里面最少的霍尼韦尔每年大概在40亿美元左右。大部件供应商中最多的是MTU为49亿美元,最少的GKN航宇在14亿美元左右。
再看营收结构情况。军用和民用的比例方面,目前全球民用航空市场发展比较快,军用是因为国家有需求,企业都会参与本国或者是一些给国外出口的产品的生产。整体上来说,军用和民用都维持在大概1:3甚至1:4的水平。罗罗、赛峰和GKN航宇比较高一点,为29%。GE民用收入比较多,军用只占15%。
销售和服务比例方面,看一下OEM和MRO业务的比例关系。目前除了普惠之外,其他企业大部分都是主要依托服务收入。普惠因为在役发动机数量比较少,所以服务尤其是依托OEM旗下服务的收入比较少,但是同时它在美国的F-22和F-35两型第5代战斗机上都是独家供应,所以普惠产品销售这块本身体量就比较大,可以占到6成的水平。
这其中比较特别的是罗罗公司,它的产品销售和售后服务大概是一半对一半。罗罗公司采用了一种按飞行小时付费的方法,很多发动机销售的时候都是亏钱卖,前几年宽体客机发动机每卖一台亏160万英镑,这两年少一点,大概为120万英镑。在交付给客户之后,签一个10年甚至20年的服务协议,只要发动机飞一个小时,就给罗罗返一定的钱,然后罗罗负责这十几二十年之内基本的一些维护,甚至包括一些大修业务。这样航空公司的启动资金会比较少一些,后期只要运营就会有收入,再把相应的费用返还回来,会稍微减轻初期的压力,对于发动机企业来说也可以有一个长线的收入。但是反过来说,很多航空公司会认为在售后十几二十年内都被捆绑住了,失去了一些议价能力。而且这种方式在疫情期间对罗罗公司也造成了一些影响。
再来对比航空发动机在整个航宇防务领域的运行情况和利润率水平,看看航空发动机在里面的人均产值,这个行业到底能不能挣钱?它到底处于一个什么样的水平?包括波音、空客、洛克希德·马丁等在内的整个航宇防务领域,每年的产值将近7000亿美元,人均产值是35.6万美元,像波音、空客这种整机制造商大概是42万美元左右,而发动机的人均产值是46.8万美元,在整个航宇防务领域是最高的。第二个是人均利润率,整个领域和整机行业都在3.9万美元,而发动机行业是它们的两倍,可以达到人均8万美元以上。第三个是平均利润率,整个领域平均是10.8%,整机行业为9.3%,而发动机行业可以达到17.4%,也是接近于整机行业的两倍。这就体现出来为什么像英国虽然已经不能造飞机整机了,但是还一直在支持罗罗搞发动机。而GE公司每年的利润总额和利润率在整个航宇防务领域都是排名前两位,保持了长期的稳定。
在产业链结构里,发动机跟飞机也有区别。飞机行业像波音、空客等OEM的产值一般占到30%,其中飞机总装大概10%,剩下20%都是他们的附加值。对整个供应链来说,中间这一层是航电、动力等一些大系统供应商,会拿走40%。再往下一些零部件、组件、原材料大概是30%。而在发动机行业,OEM会拿走70%的价值量,很多企业像普惠、波音、GE、罗罗的核心技术全都拿在自己手里。而第二层部件系统供应商,如MTU航空发动机、石川岛播磨重工、GKN航宇等,合计只能到20%左右,一年大概100多亿美元。再往下这些零组件、材料的供应商,每家企业发动机业务的年产值也就是几亿美元,加起来一共10%左右的水平。所以在发动机行业,OEM几乎有着绝对的控制力。
在这样的行业收入规模和收益水平的产业结构下,对产业发展可能产生影响的因素有哪些?大致可以分为三个层次。
第二个是经济形势。我国自行研制的C919客机采用了GE公司的Leap-1C发动机,中美之间发生的贸易摩擦可能会对这个项目造成影响,而美国跟其他很多国家都出现这个问题。还有一个是能源价格,油价降低后,航空公司就没有必要那么着急更换新的飞机,可以在低油价上长期去维持运营,这样发动机更新换代的牵引就没有那么强了。
第三个是重大事件,当前比较明显的就是新冠疫情。实际上像金融风暴、SARS都会产生影响。
第二部分是航空行业的一个传导。这里面又分三个,第一个是政策法规,显示了国际社会或者整个国家对航空业发展的一个预期,比如更低的碳排放、更高的安全性、更便捷的门到门服务等。欧盟发布的《航迹2050》提出到2050年航空业的碳排放要降低75%,这对发动机提出很大的挑战,大家就不得不去研究一些新的技术降低排放。第二个像空域开放,低空空域开放之后,可能一些通用航空、支线或者无人机的需求就会膨胀。对发动机来说,可能会出现一个新的类型、新的市场。航空运输最近出现高速跨洋飞行的需求,当前用B787、A350从美国飞澳大利亚或者飞新西兰可能需要20个小时,时间太长。有几家公司就提出研制超声速公务机,也就需要匹配相应的新型发动机。另外就是国家的应急救援体系建设,我国在2008年汶川地震之后这一点尤为明显,需要建立地面、空中联动的方式,重型直升机等又有了新的需求。
第三个就是飞机研发。在军用方面,现在美国、英国、法国和德国,甚至日本都开始下一代战斗机的研发。与之匹配的发动机技术已经研究了十几年,但因为平台一直没有明确下来,这两年各个国家开始加速之后,发动机技术比较成熟后就可以进入型号阶段,在将来又是比较大的一块收入。在民航方面,737MAX停飞之后对整个单通道客机市场,以及以波音公司为主要用户的CFM公司都会受到影响。反过来说,像普惠供应它的竞争对手A320,完全跟737MAX没关系,这样可能就需要跟着空客提升发动机的产量。
第三部分就是发动机企业的运营。首先是在企业战略方面,包括企业的整个业务布局和营收策略。GE公司前些年金融板块亏损比较厉害,从2018年开始就不断的调整并出售一些业务。这样虽然对航空本身没有影响,但是航空在GE公司整个业务里边的比重会越来越大,而且它又是GE公司下面利润率最高的。所以GE会更加注重利用它的航空产品去提高收入和保证利润。UTC和雷神公司合并为雷神技术公司之后,旗下的普惠公司做航空发动机,科林斯航宇做机载系统,那么加上雷神的一些机电、导弹,整个联合起来后,在航空行业的一级供应商层面话语权和议价能力会非常高。但同时UTC又需要把原来关联度不是很高的电梯和空调业务剥离出去。这样的话对新的雷神技术公司来说,其未来预期又会发生一些变化。
第二方面是技术创新。这个技术可以分为两个层次,第一种是对发动机本身设计原理影响不大的,但是在一些材料制造方面能够提高加工效率、降低使用成本。比如像3D打印,目前像GE公司已经在燃油喷嘴上用了大量的3D打印件。再比如智能制造,像CFM公司目前已经开始做智慧工厂,罗罗公司也开始在这方面做基于大数据的发动机智能运行。还有一种是新概念的推进系统,现在全世界都在研究电动飞机,而因为电池的能量密度不够,在大一些的支线飞机上会需要用混合动力系统。电动和混动系统将来可能会替代现有的涡轮发动机或者是活塞发动机,可能会造成整个发动机行业的大变化。最后可能不叫航空发动机行业而改为航空动力行业。
第三个是企业的具体操作层面,包括产品和售后的服务质量上。目前比较典型的像罗罗公司用于787上的遄达1000,已经三、四年了问题也解决不完,解决一个又有新的蹦出来。这不单是影响了罗罗公司本身产品的销售,而且对基于飞行小时的服务模式也影响很大,飞机一旦停飞之后公司就收不到钱,进而导致更多的客户在订购新飞机的时候不会选择罗罗公司的发动机。GE公司这些年在双通道市场一直比较稳定,因为GEnx发动机的质量比较好,可能后边大家会慢慢选择它的发动机多一些。还有一个就是俄罗斯的 UEC和赛峰合作,给苏霍伊喷气支线客机研制SaM146发动机。在去年的时候因为售后服务网点比较少,故障又多,维修服务保障不及时,导致一些国外用户把飞机和发动机一块都退租了。这对俄罗斯重新进入民用发动机行业是一个比较大的打击。
下面看一下正在发生的和近几年已经发生了的事情会对整个发动机产业有一些怎样的影响,重点是近期的新冠疫情。首先全球确诊病例目前已经将近400万,一旦企业员工发现感染,可能整个厂区都得封闭,没有发现的也会加强防护措施,像GE公司等企业甚至都开始转产做疫情防控设备,实际上导致了发动机产能下降。企业收入下降之后也会做一些降薪裁员。
第二个是在疫情发展之后,整个航空运输行业大幅缩减,全球航班数量下降最多达到80%。尤其像罗罗公司这样依靠飞行小时的,配装的飞机飞行时数减少了将近3/4,导致服务收入严重下降。航班数量下降之后,又会使大概2/3的飞机停飞,航空公司没有收入来源,于是对飞机制造商的订单也会下降。今年前4个月,波音和空客一方面新增订单减少,加之原有订单又取消,整个订单是呈现出下降趋势。
这是从疫情到飞机制造商的传导,再来看航空燃油价格。近一年来油价跌幅非常大,价格低了之后,航空公司就不太愿意更换新飞机。商用飞机整个退役速度会减缓,对于油耗没有那么差的飞机,会选择去延长它的使用寿命,这些飞机就要继续服役。但是反过来,这对发动机会产生一个利好,就是商用飞机退役速度减缓之后,其发动机需要一些延寿和一些新的大修服务。那么这块加起来就是对发动机行业的一个影响。另外在军用业务方面,美国国防部要求在疫情期间,各企业的军用业务不能停,同时军方也加了一些投入,军用发动机研发可能会有一些加速。
具体到对企业的影响,罗罗公司3月份的时候,英国的工厂就临时停产,到5月初宣布可能将裁员4000多人,同时暂停分红并对高管降薪。另外跟空客合作的E-Fan X混动飞机验证项目,因为空客公司受疫情期间收入下降的影响终止,罗罗公司表示自己还要继续做地面的验证。GE航空也计划航空部门裁员25%,将近13000人,此前在3月份的时候已经全员降薪10%,最新出来的GE航空在一季度收入下降13%,利润更是下降将近4成,订单也下滑了14%。
普惠公司因为军用业务占比较大,主要是暂停一些非必要的支出、减少投资、推迟加薪、停止招聘。尤其是UTC和雷神合并之后,本身按计划进行人员调整的安排也推迟了。赛峰集团主要还是缩减开支并取消了对股东的分红。这4家OEM在疫情发生到4月份,股价都下降了40%~60%,这对上市公司影响还是比较大的。唯一跟几个OEM不太一样的就是 MTU航空发动机,一季度由于维修服务的需求增长,收入逆势增长了13%,其中维修增长了21%。
现阶段在产业复苏方面的救助措施可以分为三个方面。首先是政府层面,美国国会通过了一个政府援助法案,可以提供700多亿美元的资金,但是目前波音和GE暂时还没有提出要接受援助。第二是美国政府本来在2月份要召开听证会,讨论是否限制Leap-1C发动机向中国出口的问题,但受疫情影响,美国政府并没有把这个限制给做实,实际上现在还是允许出口的。中国对于整个市场来说还是很大的一块蛋糕。第三就是国际航协呼吁调整碳排放的计划,这样的话航空公司、飞机企业和发动机企业,能够维持现有的生产,不至于为了去适应碳排放的要求而增加过多的研发投入,实际上是对企业盈利能力的一个帮扶。
第二个方面是军方的支持,如美国及时向普惠授出一批F135的合同,价格还涨了15%,GE也收到了T64和F110的生产合同。在直升机动力研制方面,一些项目仍按照原定的节奏,甚至有些加快推进。这样的话各个企业能够从军方得到一些研发合同从而保证企业收入的基本盘。
第三个企业自身也开始做一些节流和融资的工作。罗罗公司已经获得一些额外的信贷,证券公司估计罗罗可能还要增发股票。另外波音在去年737MAX停产之后还在继续向CFM公司支付订货的款项,保证发动机企业基本资金的流转。
罗兰贝格公司对疫情持续时间与对航空运输行业的恢复过程进行了三个场景的模拟。如果疫情持续两个月,可能很快到2020年底就会恢复正常的增长水平。如果持续4个月大概会到2021年中期恢复,但是增长速度没那么快。如果说持续6个月,可能整个行业恢复时间较长,增长放缓,称之为“新常态”。我国的疫情持续大概三个多月,目前已经开始逐步恢复,国外的增长趋势至少应该是第二种情况——可能会持续4个月,也就是说可能到2021年左右能够恢复,传导到发动机行业还会有一定的时间。在具体的生产能力方面,预测国际预计发动机产量和产值需要到2022年才能恢复到2019年的水平。估计今年产值会下降1/4左右。随着后面的发展,这个数字还不一定能保住。
疫情过去之后,这些企业未来将向哪几个方向发展?
第一个是调整企业战略。在横向会加强关联业务的多元化,提高抗风险能力,也有助于提升OEM的议价能力。在这方面GE、普惠、霍尼韦尔基本上已经完成了重组。罗罗公司现在发动机的占比高达80%左右,之前也多次讨论跟普惠进行合并的可能,这次经过遄达1000的故障、新冠疫情等叠加之后,财务状况可能会更加恶化,是不是会跟别的企业继续谈重组的问题?
在纵向对于供应链可能会进一步收缩,减少协调成本。最近几年GE、罗罗的供应商数量持续下降,并鼓励下级的供应商互相合并,OEM也会向一级供应商方向有一些延伸。波音已经开始建立自己的航电部门,还和赛峰合作做APU,将来飞机和发动机都可能对行业的供应链结构调整产生影响,会去收购一些主要的供应商。一种场景是飞机向下辐射,收购一些大系统,比如航电、动力,甚至再往下到一些零部件。第二种是飞机不动,第二层发动机或者是航电、机电往下延伸,实际上UTC和雷神合并已经是一个现成的情况。罗罗也收购了原来的大供应商ITP公司,GE收购了AVIO航空,同时美国特朗普政府提出“让美国再次伟大”,试图让企业制造能力回流,实际上是一个逆全球化的过程,也会在发动机行业有所反应。
目前民用市场受影响比较大,军用业务由于军方投入比较大,企业也会加大军用研发投入以保持基本盘,军民用比例可能会减小。第二个就是销售和服务,罗罗公司这种方式能不能长期持续?或者说在各方的互相角力之下,可能会先保证产品销售端不去亏钱卖产品,减少收入对于按飞行小时收费服务的依赖,从而缩小销售和服务的业务比例。
第二个就是存量市场。商用航空经过前期市场的一些调整和疫情的影响,预计未来一段时间的需求集中在100座级的大支线、200座级的大窄体和300座级的小宽体客机。大支线里像空客收购了庞巴迪的C系列之后重新命名为A220,目前发展势头比较好;大窄体比较明显的像A321,在757原来的市场退役后A321的侵蚀非常大,尤其最近又出了远程型的321XLR,这对于波音是否上马新中型客机(NMA)影响比较大。
罗罗公司目前主打宽体和公务机动力市场,在2011年以后一度放弃了窄体机市场,但现在看来窄体机这么多年来的增长速度一直高于大家的预测。罗罗正在研发“超扇”发动机,采用了齿轮传动结构和可变距风扇,寄希望于借此回到窄体市场。去年的时候罗罗宣布因为研发周期可能赶不上,放弃了新中型客机,但后来波音因为737MAX的问题,NMA的服役时间可能会往后延一些。罗罗又表态说,如果时间赶得上也可以继续参与动力竞标。实际上这对罗罗来说是一次机会,“超扇”相对于上一代发动机来说降低了10~15%的油耗,这是罗罗重新打入市场的一个机会。
在宽体机市场,A380已经加速退役,B747-8的市场也不太多。在客流量下降之后,B777和A350这种大宽体也已经超过很多航线的座级需求了。现在市场上大家比较追捧的B787和A330neo可能是下一步的重点。所以发动机公司也要不断去调整自己的产品线。同时经过这次疫情之后,公务机和直升机应急救援这块需求会增长,这是一个扩大的存量市场。
还有一个是开拓增量市场。很多电动飞机、混动飞机的应用场景都瞄准了城市空运及通用航空,这个预期市场是存在的,但是有两方面的限制。第一个就是政策法规,国外正在做关于电动飞机甚至一些超声速公务机的适航规章。比如我们国家的低空空域开放,开放到多少比例?到什么程度?这就决定了你的运行场景能不能实现。
第二个就是技术,目前电池容量基本上也就维持在两三百瓦时每千克。这样的话飞机的航程太短,能和现在的支线飞机达到同样航程的话,电池容量至少要达到500瓦时每千克,按照现在技术发展的趋势可能要等到2030年以后。在这种情况下,传统的发动机和飞机企业都是去做混动的,用涡轮发动机提供动力或者去发电从而带动电动机。很多新创企业都是做小型的电动飞机,所以它的目标市场更多的是城市空运、短途的空中出租车、通用航空这个层面。
受影响大是转包业务。实际上疫情恢复初期有些国内企业在二三月份开始复工了,但到3月份后国外疫情扩大,很多国外发动机企业停工停产,订单下降。这样的话,出口交付很可能会有较大的下降。
第三个就是对外的一些压力。国内发动机行业对外的受控压力比较小,现今国内疫情基本结束,航空运输市场也正在恢复。全球对于中国应对重大风险能力方面会有一个新的认识。国外的管制会暂时放松一些,前面提到GE公司的Laep-1C发动机对国内就暂时就不受限制。之前提到了逆全球化过程,对于很多外资企业来说,从中国撤离对他们来说,可能只是长期的生产和运输成本会降低,但是对于重新建设以及供应链的质量和周期可能会达不到原来的水平。所以外资、外企的撤离可能会放缓。
在复苏层面有一些建议。第一个是政府要引导,对于尤其是外向型企业遇到困难之后,可能会需要一些融资、贷款,或者出台一些税收优惠政策。同时为了扩大市场容量,要加大空域开放和通用航空的激励力度。
第二个是企业自己也需要主动进行业务转移。国内整个科研生产所受的影响比较小,整个产业链条也逐步完整,外向型企业可以把业务逐渐转移进入国内的供应链体系,有些企业还是有比较强的专业化能力。另外就是加强自身的一些技术研发,强化专业能力,开拓关键零部件制造。还有就是售后维修市场,因为现在传统发动机企业进入发动机维修的实际上很少,主要还是外资和一些航空公司在做维修。国内企业以后可能需要逐步扩大这方面的业务。
第三个就是充分利用社会力量。一个是社会资本,除了传统的国有企业,还有很多的民营企业和一些创新创业型企业,可以利用一些社会资本、人力资源、技术,去开拓新的市场。在这方面可以借鉴像商业航天、新能源汽车等方面的一些融资方式、企业组织、产品定位经验。
作为航空发动机行业怎么实现创新?个人觉得有三个方面,跟技术需求有关系。所有的技术最后我们都要把它变成产品变现。整个行业的未来发展趋势,大的方面可以概括为高效、智能和清洁。每个企业在进入这个行业之后,怎么去找到自己的突破点?在这里面能做什么工作呢?
首先是“高效”,一个是要创新研发模式。现在传统企业地理上分布比较散,层级也比较多,互相协作起来比较复杂,流程长。比如说商业航天,一个企业都在一起,研发、制造、试验都在一块,在研发过程中运用系统工程思想就可以迭代的很快,加速整个设计和验证的迭代循环。第二个就是创新产品功能。比如大的像超声速的公务机,甚至是高超声速飞机,小的像一些工业级的无人机,包括被进口产品占领的市场,可以实现一个国产替代,扩大它的使用范围。除此之外就是利用一些新材料、新工艺。比如像3D打印、复合材料,还有一些高效的加工工艺,能够降低整个生产和使用成本。
下一个方向是“智能”。对于现在的航空和航空发动机行业,大家都有一个智能的共识,但是具体做什么工作能够提高智能化水平?可能会有各个不同角度的理解。第一个就是发动机的智能控制。国外已经开始做变循环发动机、自适应发动机,好几个国家的下一代战斗机都提到要具备变循环功能。第二个就是智能制造,发动机的制造过程中可以更多的利用人工智能,利用一些虚拟现实技术,构建智慧工厂,提高整个工厂的智能化水平,提高设备、人员的资源利用率。第三个就是智能运行。发动机在研制和生产过程中可以建立每台发动机的数字孪生体和数字线索,投入使用后,利用海量的大数据建成1:1的模型,随时监控发动机的健康状况,提前预警或者做一些智能的判断甚至修复。
第三个方向就是“清洁”,包括生产和使用过程中降低对环境的压力等等。各个国家、各个企业也都在尝试很多探索性的工作。第一个就是传统涡轮发动机需要强化减排和降噪的功能,比如普惠公司的PW1000G齿轮传动涡扇发动机,罗罗的“超扇”用的也是齿轮传动,它的油耗相比上一代可能会降低25%。
第二个是复合循环,包括很多年前提出的间冷回热和定容燃烧等一些新的循环方式,在现在的大环境下会逐渐向实用化去迈进。再一个就是低碳能源,包括生物燃料和替代燃料,生物燃料在全生命周期基本上可以实现零碳排放。替代燃料还可以用一些化学合成燃料,低温的氢燃料或者甲烷,燃烧的产物主要是水,这样就可以实现清洁排放。
第三个是航空电推进。这可能将来会完全替代掉传统的涡轮发动机,在使用阶段不产生碳排放。但它受电池能量密度的影响,需要一些高能的电池技术。在电池能量密度达到足够高之前,可以探索一些混合动力,将涡轮发动机和电动机通过并联或者串联的方式组合起来。预计在2030年之前,混合动力飞机就可以投入使用。这是目前航空发动机行业对创新方面的一些需求。