中國通用航空中小型發(fā)動機(jī)市場概述

■ 王翔宇 / 中國航發(fā)研究院 張平平 申余兵 / 中國航發(fā)動研所

在建設(shè)民用航空強(qiáng)國以及通用航空產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的新時期，國產(chǎn)中小型發(fā)動機(jī)市場占有率低、型譜不完善的問題依舊存在，盡快打破國外制造商壟斷、實(shí)現(xiàn)通用航空動力的自主發(fā)展時不我待。

全球航空業(yè)至今仍未能徹底走出新冠肺炎疫情的陰霾。憑借著出色的抗疫表現(xiàn)，2021年中國通用航空飛行作業(yè)時間達(dá)到118萬h，同比增長20%，超過了2019年的106萬h，為歷史最高水平。在役通用航空飛機(jī)和發(fā)動機(jī)的數(shù)量將有望分別突破3000架和4000臺，較疫情前機(jī)隊規(guī)模擴(kuò)大8%左右。在“十四五”取得良好開局的同時也必須認(rèn)識到，長期以來我國通用航空市場的巨大需求與通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后的矛盾仍舊突出，與運(yùn)輸航空并稱為“民航兩翼”的通用航空將是后疫情時代實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域民航強(qiáng)國目標(biāo)需要發(fā)力突破的重要戰(zhàn)場，而作為通用航空飛行器的主要動力裝置，中小型發(fā)動機(jī)對于通用航空產(chǎn)業(yè)的支撐作用也將越發(fā)顯現(xiàn)。

中國通用航空市場渦扇發(fā)動機(jī)推力級別分布（2020年）

中國通用航空市場渦扇發(fā)動機(jī)在役型號數(shù)量分布（2020年）

渦扇發(fā)動機(jī)

在通用航空領(lǐng)域，中小型渦扇發(fā)動機(jī)主要用來配裝市場價值相對較高的噴氣公務(wù)機(jī)。根據(jù)睿思譽(yù)（Cirium）公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2021年年初中國在役渦扇發(fā)動機(jī)635臺（不含備發(fā)，下同），為309架噴氣公務(wù)機(jī)提供動力，除三發(fā)的“獵鷹”7X/8X/900外均為雙發(fā)配置。羅羅公司的BR700系列發(fā)動機(jī)占據(jù)了市場份額的30%，該型號起飛推力為65kN左右，對應(yīng)的飛行平臺主要是“灣流”G550/650和“環(huán)球”5000 / 6000等航程在9000km以上、可滿足洲際飛行需求的遠(yuǎn)程大型公務(wù)機(jī)。普惠公司的PW300和GE公司的CF34在役量緊隨其后，前者在“獵鷹”7X/8X、賽斯納680和“灣流”G200等機(jī)型上得到應(yīng)用，而后者70%以上的配裝對象則是以龐巴迪CRJ100 / 200 / 700為代表的支線機(jī)改公務(wù)機(jī)。與歐美市場完全不同的是，那些不需要在擁擠的商業(yè)機(jī)場起降、能夠給客戶提供更多彈性和自由度的輕型公務(wù)機(jī)在國內(nèi)受眾極小，機(jī)隊占比僅為15%左右，這也使得推力范圍在15kN以上的渦扇發(fā)動機(jī)成為了中國噴氣公務(wù)機(jī)動力市場的絕對主體。出現(xiàn)這種情況的主要原因在于國內(nèi)公務(wù)飛行市場處于起步階段，公務(wù)機(jī)以其遠(yuǎn)高于其他通用航空飛機(jī)的購置和運(yùn)營成本被更多地定位成超級富豪個人身份或者大型企業(yè)雄厚實(shí)力的象征，對“面子”而非“里子”的追求使得高端機(jī)型更易受到青睞，特別是新冠肺炎疫情初期一些高凈值客戶空前暴漲的包機(jī)服務(wù)需求一度將這種傾向推到頂點(diǎn)。正是在這種市場環(huán)境下，中國商飛在ARJ21支線飛機(jī)基礎(chǔ)上研發(fā)了最大航程為5500km、12～29座的 CBJ公務(wù)機(jī)，于2021年9月首次亮相珠海航展，如何加快實(shí)現(xiàn)其配裝的CF34發(fā)動機(jī)國產(chǎn)化替代再次引起了業(yè)界的廣泛討論?？紤]到更先進(jìn)更高效的PW1900G發(fā)動機(jī)隨著E190/195-E2飛機(jī)問世以來取得了良好的反響，未來CF34發(fā)動機(jī)的市場空間有被逐漸壓縮的態(tài)勢，與之對標(biāo)的國產(chǎn)公務(wù)機(jī)動力同樣也面臨更加嚴(yán)峻的競爭挑戰(zhàn)。

中國通用航空市場渦槳發(fā)動機(jī)在役數(shù)量分布（2020年）

渦槳發(fā)動機(jī)

截至2021年年初，中國在役中小型民用渦槳發(fā)動機(jī)454臺，97%以上的市場份額均被普惠公司的PT6這一型產(chǎn)品所占據(jù)，覆蓋500～1200kW中等功率范圍，在公務(wù)機(jī)和多用途固定翼飛機(jī)（如航空攝影、農(nóng)林播種、測繪巡查和人工降水）中得到了極為廣泛的應(yīng)用，涉及單發(fā)的賽斯納208、PC-12、AT500/800，以及雙發(fā)的“空中國王”90/350等在內(nèi)的10余個飛行平臺。事實(shí)上，不僅僅是在中國市場一騎絕塵，PT6系列自投入市場至今50多年以來成為了全球應(yīng)用最普遍的渦槳發(fā)動機(jī)，所配裝的飛機(jī)類型比其他任何一種推力/功率級別的發(fā)動機(jī)（包括航空活塞式發(fā)動機(jī)）都多。2022年2月，奧地利鉆石飛機(jī)公司宣布旗下全球首架全碳纖維材料制造的DART-750多用途渦槳飛機(jī)不再選用烏克蘭馬達(dá)西奇公司的動力產(chǎn)品，而是配裝PT6A-25C發(fā)動機(jī)以促進(jìn)其在歐美市場的推廣。4月，法國飛機(jī)制造商大合（Daher）公司展示了其最新一代超高速單發(fā)渦槳飛機(jī)TBM 960，選用PT6系列最新款的PT6E-66XT提供動力，不但從起動到停機(jī)均采用創(chuàng)新的槳發(fā)單桿控制系統(tǒng)、大大降低了飛行員的操作量，而且該發(fā)動機(jī)的可靠性和耐用性也得到進(jìn)一步提升，預(yù)計返廠大修間隔將從3500h增加到5000h。就在普惠加拿大公司將PT6系列的發(fā)展推向新高度之時，由GE公司旗下Avio公司開發(fā)的下一代渦槳發(fā)動機(jī)“催化劑”（Catalyst）也于2021年年底完成首飛，渦槳動力新舊交替的市場格局有可能在未來2～3年內(nèi)出現(xiàn)。

作為過去半個世紀(jì)以來在歐洲自行設(shè)計、開發(fā)和制造的首型渦槳發(fā)動機(jī)，“催化劑”較PT6A的耗油率下降了10%，最大功率提升了20%，在兼容可持續(xù)航空燃料（SAF）的同時具備向軍用領(lǐng)域擴(kuò)展的潛力。相比之下，目前國產(chǎn)通用航空渦槳發(fā)動機(jī)仍以相對老舊的第二代為主，在役數(shù)量少，性能也差強(qiáng)人意，僅為不足10%的國產(chǎn)渦槳固定翼飛機(jī)提供動力。一方面隨著AG600大型水陸兩棲飛機(jī)不斷取得市場新突破，配裝國產(chǎn)渦槳動力的“三防”能力提升和適航取證相關(guān)工作已經(jīng)顯得十分緊迫；另一方面國產(chǎn)渦槳發(fā)動機(jī)功率量級集中在600kW以下和3000kW以上這兩端，缺乏直接對標(biāo)PT6A和“催化劑”的中等功率產(chǎn)品，從某種意義上說這更能代表當(dāng)下通用航空渦槳飛機(jī)（3～5t級單發(fā)或6～10t級雙發(fā)）的主體動力需求。

中國通用航空市場渦軸發(fā)動機(jī)在役數(shù)量分布（2020年）

中國通用航空市場渦軸發(fā)動機(jī)在役型號數(shù)量分布（2020年）

渦軸發(fā)動機(jī)

2021年年初，國內(nèi)在役渦軸直升機(jī)為662架，配裝的渦軸發(fā)動機(jī)為986臺，疫情前二者的年化增長率均在20%左右，接近全球發(fā)展速率的10倍，是我國發(fā)展最為矚目的一個通用航空細(xì)分市場。起飛功率不超過800kW的渦軸發(fā)動機(jī)占據(jù)總量的2/3以上，其中500kW以下的小功率渦軸發(fā)動機(jī)372臺，代表產(chǎn)品主要有配裝貝爾206、貝爾407和恩斯特龍480等輕型單發(fā)直升機(jī)的M250-C發(fā)動機(jī)以及為貝爾427、貝爾429和H135等輕型雙發(fā)直升機(jī)提供動力的PW200發(fā)動機(jī)。而在500～800kW區(qū)間賽峰集團(tuán)的阿赫耶（Arriel）發(fā)動機(jī)占比超過了75%，對應(yīng)為8型、200架以上的直升機(jī)，也是目前國內(nèi)在役最多的一型渦軸動力產(chǎn)品。PT6C則幾乎壟斷了800～1400kW功率區(qū)間，在役數(shù)量接近100臺，全部配裝AW139中型雙發(fā)直升機(jī)，不過該發(fā)動機(jī)主要針對1300kW市場，1000kW功率級發(fā)動機(jī)仍是一個市場空白。1400kW以上的大功率渦軸發(fā)動機(jī)市場份額為134臺，占據(jù)發(fā)動機(jī)總量的14%，TV3-117的優(yōu)勢仍舊較為明顯，而在全球市場表現(xiàn)亮眼的CT7發(fā)動機(jī)在國內(nèi)則似乎是中規(guī)中矩。

特別需要注意的是，渦軸發(fā)動機(jī)大部分市場增量仍由進(jìn)口產(chǎn)品主導(dǎo)，在役的國產(chǎn)發(fā)動機(jī)只有配裝AC311/312的渦軸8系列和配裝AC352的渦軸16兩型，據(jù)睿思譽(yù)公司統(tǒng)計的在役量尚不足30臺，約有40%的國產(chǎn)直升機(jī)采用的是國外動力裝置。國內(nèi)輕型直升機(jī)機(jī)隊數(shù)量激增顯著拉抬了800kW以下渦軸發(fā)動機(jī)的市場行情，M250、PW200以及阿赫耶等產(chǎn)品仍舊處于成熟期的巔峰，牢牢占據(jù)市場主導(dǎo)地位。在這種情況下近幾年數(shù)量增長很快、已經(jīng)逐漸接近大功率發(fā)動機(jī)機(jī)隊規(guī)模且產(chǎn)品存在斷檔區(qū)間的中等功率發(fā)動機(jī)市場將是國內(nèi)發(fā)動機(jī)制造商大舉進(jìn)軍通用航空動力領(lǐng)域的一個難得的突破口，作為繼中法合作的渦軸16之后我國又一型具有自主知識產(chǎn)權(quán)的渦軸發(fā)動機(jī)產(chǎn)品AES100的發(fā)展前景值得期待。

2021年6月，賽峰集團(tuán)的阿拉諾（Arrano）發(fā)動機(jī)已獲得美國聯(lián)邦航空局（FAA）頒發(fā)的型號合格證，并隨空客公司最新直升機(jī)H160投放市場。該發(fā)動機(jī)同樣定位在阿赫耶與阿蒂丹（Ardiden）之間1100～1300kW的中等功率量級，能夠降低10%～15%的燃油消耗，采用的新一代數(shù)字式控制系統(tǒng)可進(jìn)一步提高飛行響應(yīng)能力。雖然H160的前身AS365和EC155在國內(nèi)市場表現(xiàn)差強(qiáng)人意、從阿赫耶這樣的中小功率發(fā)動機(jī)到阿拉諾這樣的中等功率發(fā)動機(jī)也需要運(yùn)營商在使用維護(hù)上進(jìn)行調(diào)整適應(yīng)，不過為了更好地應(yīng)對未來中型直升機(jī)/中等功率發(fā)動機(jī)市場的變化與競爭，應(yīng)更多地從專業(yè)化使用的角度設(shè)計生產(chǎn)，即在對所謂多用途直升機(jī)/發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上具體使用場景需求（如熱門的警用執(zhí)法和醫(yī)療救護(hù)）進(jìn)行改進(jìn)，更好地體現(xiàn)出國內(nèi)市場的針對性。

活塞式發(fā)動機(jī)

活塞式發(fā)動機(jī)一般用來配裝超輕型直升機(jī)和小型固定翼飛機(jī)，性能與燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)相比較弱，不過也具有購置成本低、易于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，普遍應(yīng)用于飛行培訓(xùn)、農(nóng)林作業(yè)和航拍觀光等諸多領(lǐng)域。截至2021年年初，我國在役活塞式直升機(jī)在500架左右，全部為單發(fā)直升機(jī)且超過80%的產(chǎn)品是在最近10年交付的，其中羅賓遜公司的R44直升機(jī)占據(jù)了總量的60%以上，也是目前國內(nèi)在役量、交付量最大的直升機(jī)產(chǎn)品。而配裝的活塞式發(fā)動機(jī)全部來自萊康明公司，包括315臺O-540系列發(fā)動機(jī)（配裝R44）、186臺O-360系列發(fā)動機(jī)（配裝其余各型活塞式直升機(jī)）以及5臺O-320系列發(fā)動機(jī)（已停產(chǎn)）?；钊街鄙龣C(jī)/發(fā)動機(jī)市場的壟斷、獨(dú)占特征非常清晰，雖然產(chǎn)品總量不如渦軸直升機(jī)/發(fā)動機(jī)，但是單個型號的市場數(shù)量和份額卻是渦軸直升機(jī)/發(fā)動機(jī)完全無法達(dá)到的。考慮到活塞式直升機(jī)起飛質(zhì)量一般在600～1200kg，相應(yīng)的發(fā)動機(jī)功率為130～200kW，基本上填補(bǔ)了渦軸發(fā)動機(jī)在200kW以下的空白，呈現(xiàn)出較明顯的互補(bǔ)態(tài)勢。

活塞式固定翼飛機(jī)則占據(jù)了國內(nèi)通用航空機(jī)隊總量的1/3以上，其中超過85%的產(chǎn)品為單發(fā)配置。作為全球航空業(yè)最為長壽且產(chǎn)量最多的機(jī)型，賽斯納172在國內(nèi)也一如既往地延續(xù)了這種強(qiáng)勁的市場表現(xiàn)，相應(yīng)地也帶動了O-360發(fā)動機(jī)的旺盛需求，在役量達(dá)到了334臺。鉆石飛機(jī)公司自行投資研發(fā)的Austro發(fā)動機(jī)是當(dāng)前DA40/42系列活塞式飛機(jī)的標(biāo)配動力，市場份額約為O-360的一半，由于歷史的原因還有相當(dāng)數(shù)量（8%）的鉆石飛機(jī)依舊采用德國蒂勒爾特公司的“百夫長”系列發(fā)動機(jī)。更多用于無人機(jī)動力的Rotax 912發(fā)動機(jī)數(shù)量占比排名第三，雖然市場份額僅為11%，但根據(jù)亞翔公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，該發(fā)動機(jī)在國內(nèi)多達(dá)21型活塞式飛機(jī)上得以應(yīng)用，遠(yuǎn)超其他動力產(chǎn)品?？偟膩砜?，活塞式發(fā)動機(jī)在200kW以下功率量級有著燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)不具備的性價比優(yōu)勢，仍將是未來相當(dāng)長的一段時期內(nèi)輕/小型通用航空飛行器的主要動力裝置，當(dāng)然該領(lǐng)域也是與全電/混合電推進(jìn)系統(tǒng)競爭的焦點(diǎn)。

市場特點(diǎn)與展望

相比商用航空，通用航空運(yùn)營資產(chǎn)較輕，飛行成本也低得多，天然的多用途屬性使其在純粹的商業(yè)活動之外還能夠承擔(dān)很多的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使命與民生功能，同時分散的制造商、運(yùn)營商架構(gòu)也帶來了較強(qiáng)的市場穩(wěn)定性，即便是在新冠肺炎疫情的沖擊下也未出現(xiàn)大規(guī)模的機(jī)隊封存、交付停滯的情況，顯示了較強(qiáng)的市場魯棒性。而這也意味著，雖然全球通用航空市場需求遠(yuǎn)未飽和（特別是發(fā)展中國家），但在政治經(jīng)濟(jì)局勢越發(fā)波譎云詭的背景下出現(xiàn)爆發(fā)式擴(kuò)張的可能性同樣微乎其微。不考慮電動飛行技術(shù)進(jìn)步對通用航空市場的根本性變革，未來通用航空市場的發(fā)展既不會像某些朝陽產(chǎn)業(yè)那樣群雄逐鹿、劇烈競爭，也不會像某些夕陽產(chǎn)業(yè)那樣止步不前、日漸萎縮，平穩(wěn)增長將是其后續(xù)發(fā)展的主旋律。

當(dāng)然也必須認(rèn)識到，我國通用航空市場仍處于高速發(fā)展時期，即便是在新冠肺炎疫情前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)新常態(tài)、國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）增速有所放緩的情況下，通用航空服務(wù)的強(qiáng)烈需求反而逆勢而上，年化增長率甚至保持在前所未有的15%以上，保守估計未來至少還有10年以上的市場機(jī)遇期，也很有可能是同期全球最活躍的一個市場。隨著國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步高質(zhì)量發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)數(shù)量快速增長成為了通用航空市場的主要參與者，日益擴(kuò)大的高凈值人群規(guī)模對購買或租賃通用航空飛機(jī)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的意愿，有力帶動了公務(wù)飛行、城市空運(yùn)、私人飛行以及飛行培訓(xùn)等領(lǐng)域的市場需求，明顯改變了之前國內(nèi)機(jī)隊偏重于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、執(zhí)法救援的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。

目前，國產(chǎn)中小型航空發(fā)動機(jī)市場占比在1%～2%，甚至還不到國產(chǎn)通用航空飛機(jī)份額的1/3，產(chǎn)品譜系很不完整，與整體市場規(guī)模井噴式擴(kuò)大形成了鮮明的對比?？梢哉f在這樣廣闊的市場空間下，盡快全面且徹底覆蓋國產(chǎn)高端通用航空飛機(jī)的動力需求（特別是1500kW以下功率等級渦軸/渦槳發(fā)動機(jī)及中大型公務(wù)機(jī)用渦扇發(fā)動機(jī)）將是國產(chǎn)中小型民用航空發(fā)動機(jī)發(fā)展至為關(guān)鍵的一步。此外，過去的10年全球商用飛機(jī)/渦扇發(fā)動機(jī)經(jīng)歷了一場令人印象深刻的更新?lián)Q代，不過與此同時通用航空市場似乎稍顯平靜。那些非常成熟的產(chǎn)品依舊是市場需求的主導(dǎo)力量，甚至20年以上機(jī)齡產(chǎn)品的保有量幾乎與最近10年的交付量持平，可見就算是“催化劑”這樣的新產(chǎn)品也無法像LEAP和PW1000G那樣在短時間內(nèi)改變整體機(jī)隊結(jié)構(gòu)，后來者想要進(jìn)入這一產(chǎn)品變革緩慢的市場并占有一席之地可能面臨更大的困難。

相比通用航空飛機(jī)市場，中小型航空動力產(chǎn)品份額更加集中、少數(shù)制造商壟斷的趨勢更加明顯。數(shù)據(jù)表明一型中小型航空發(fā)動機(jī)衍生出的子型號可為多型通用航空飛機(jī)提供動力，而反過來通用航空飛機(jī)卻很少選用多型發(fā)動機(jī)。優(yōu)秀的中小型航空動力產(chǎn)品具有強(qiáng)大的滲透力，發(fā)動機(jī)市場比飛機(jī)市場更體現(xiàn)了勝者通吃的特點(diǎn)。市場上每一類推力/功率等級中小型發(fā)動機(jī)幾乎都有唯一一型、或者最多兩型發(fā)動機(jī)產(chǎn)品占據(jù)支配性地位，同時幾乎所有保有量排名靠前的發(fā)動機(jī)在交付量上仍舊保持著優(yōu)勢。產(chǎn)品的壟斷同時帶來了企業(yè)的壟斷，在國內(nèi)通航市場的中小型民用渦扇發(fā)動機(jī)、渦槳發(fā)動機(jī)和渦軸發(fā)動機(jī)這3個主要細(xì)分領(lǐng)域，普惠公司一家甚至占據(jù)了40%以上的份額。業(yè)界普遍認(rèn)為依托全新的通用航空飛行平臺對于國產(chǎn)動力產(chǎn)品打入市場有很大幫助，否則直面那些成熟產(chǎn)品的選發(fā)競爭必將是一場苦戰(zhàn)。

結(jié)束語

《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》明確提出了構(gòu)建我國運(yùn)輸航空和通用航空一體兩翼、覆蓋廣泛、多元高效的航空服務(wù)體系，通用航空有望成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新增長點(diǎn)。然而，低空空域資源供給不足、運(yùn)營基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后以及產(chǎn)品嚴(yán)重依賴進(jìn)口成為了制約通用航空產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展的三座大山，特別是最后一點(diǎn)，2022年2月月底爆發(fā)的俄烏沖突更是使業(yè)界清楚地認(rèn)識到在歐美諸國無所不用其極的制裁面前，航空產(chǎn)業(yè)的自主發(fā)展、航空市場的國產(chǎn)化保障有多么重要。經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)面向通用航空市場的中小型航空發(fā)動機(jī)的研制已經(jīng)具備了堅實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，在相關(guān)支持到位的前提下較短時間內(nèi)完成產(chǎn)品研制、快速投放市場參與競爭是完全有可能的，進(jìn)而從滿足國產(chǎn)通用航空飛機(jī)急迫的動力需求逐步向通用航空動力產(chǎn)品全領(lǐng)域譜系化布局。同時，還應(yīng)在中小型民用航空發(fā)動機(jī)適航取證、成本控制、市場營銷等方面加大研究力度，構(gòu)建適合所研發(fā)中小型動力產(chǎn)品成果和商業(yè)成功的管理模式，為多領(lǐng)域民用航空強(qiáng)國宏偉藍(lán)圖的實(shí)現(xiàn)切實(shí)貢獻(xiàn)行業(yè)力量。