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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。
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”。
中国有望在未来20年内购买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,最少也需要13000台涡扇发动机。未来二十年,中国对商用发动机的需求非常之巨大。除此之外,中国军方还可能需要500-1000台发动机。
此外,如果中国公司掌握了商用喷气式发动机的生产能力,它们便能够最终将安装国产的发动机整机出口。中航工业可能会在自己生产的飞机上使用国产发动机,但中国的航空公司可能面临着更为复杂的情况。面对官方使用国产发动机的要求,中国航空公司难以直接拒绝,但是可能仅限于支线客机。
中国商用发动机的出口至少还需要很多年,但是考虑到一旦中国掌握自主生产能力,它就会成为强大的竞争对手,这是值得深思的。随着中国经济的发展,未来二十年内,中国的商用发动机市场将是世界上增长最快、规模最大的市场之一。
从战略角度考虑,政府和公司可能寻求减少中国对普惠、通用和罗尔斯罗伊斯的依赖。这主要是为了替中国未来的军用空中加油机和空中预警机提供自主生产的发动机。这样就可以不受禁运的困扰,也不用担心价格纠纷等其他问题。只有中国能够实现自主生产所有关键部件,该战略才能真正起到作用。
一个国家能够依靠全球供应链建立强大的商用飞机工业,巴西航空工业公司就是这样的例子。但是,减少对外国的依赖能够在军用飞机生产上取得战略优势。相比之下,消除依赖是不现实的事情。目前,即使美国一些军用发动机也在使用外国的技术。例如,美国的非战斗性军事飞机使用了美法合资公司生产的CFM发动机;即使是战斗机也并非100%国内设计/生产。对中国来说,即使接近有限依赖的水平也是一个非常高的目标。
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。 |
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