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王金豹 2026年01月28日 07:42:12
发布于:曼谷

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现代工业“皇冠上的明珠”是如何研发的

民用航空发动机的设计研发流程,主要有以下几步:

第一,立项。在这一步中,需要写出想要研发的发动机的大概推力和涡轮前温度。推力是发动机给飞机提供的动力,通常推力越大,能做到的事情就越多。发动机涡轮的温度越高,推力就越大,但是随着温度的升高,材料会无法承受。这就需要找到先进的方法或技术手段,保证材料在高温下还能照常运作。

第二,论证。就是要去论证这样的产品是否具有市场和需求,现有的技术是否能够达到、满足这个需求。如果现阶段没办法满足,几年之内要能够通过技术的发展来满足它。只有可以满足需求,才能去做。

第三,设计。经过纸面设计后,研发团队会生产出一个工程样机,再通过实验,验证它能够满足所有的性能要求。

第四,小批量的生产。这时候,需要在各种载荷情况和工作环境下去验证性能。没有问题的话,就可以进行大批量生产。大批量生产的同时,也要注意改善某些零部件的加工,以降低成本。

航空发动机的技术更新主要靠军用飞机的研发来推动。最早的航空发动机是活塞式的,它用于带动螺旋桨或旋翼。后来,因为战争需要,德国和英国开始研发喷气式发动机,在这之后,飞机的飞行速度就可以突破音速。战争结束后,由于喷气式发动机的推力比活塞式更大,这个原理就应用到了民航客机之上。设计人员在此基础上,一步步增加安全性能、降低耗油率、降低成本,也就是渐进式的进步。

研发航空发动机时,通常会有一个整体的规划,一个型号的发动机的研发成本在15-30亿美元。发动机主要研发的其实是核心机,核心机包括高压压气机、燃烧室和高压涡轮,可以说是发动机的心脏。核心机这一块的温度最高,技术难度也最大,有了核心机之后,就可以配比不同的低压部分,比如低压压气机、风扇和低压涡轮,以及其他的辅助部件。

我们经常会听到某一代发动机的说法,它的划分标准是涡轮前的温度,比如,现在第四代航空发动机的温度是1800摄氏度,前几代大概在1500度和1200度左右。当核心机的技术成熟了,发动机生产商就可以根据市场的需求,配置低压部分,调整推力,满足市场的不同需求。低压部分变化了,发动机的价格也会随之变化。就像苹果推出新一代手机时,它定义每一代的标准是处理器,然后根据用户的需求做出iPhoneX、iPhone8等等。

以上就是航空发动机的研发设计流程,它的重大技术更新主要是由军用飞机研发推动的。

现状:一个寡头竞争的垄断市场

根据美国商业资讯(Business Wire)的数据,飞机发动机市场将从2017年的680.5亿美元增长到2022年的923.8亿美元。在这个市场中,有三家巨头:美国通用电气集团旗下的GE航空、英国的罗尔斯·罗伊斯集团(Rolls-Royce Group)和美国的普惠(Pratt & Whitney)。

一种说法是,这三家公司占到了整个飞机发动机市场70%以上的份额。从另一个角度,我们也能看出,为什么这三家公司是市场中毋庸置疑的巨头。现在的航空发动机市场中,大约有七八家公司,除了三巨头以外,其他公司都是三个巨头分别联合起来做的分公司。比如GE航空与普惠联合,再加一个其他的公司,成立一个子公司。

另外,所有的航空发动机生产商,不论是做成品发动机的,还是做整机的,其中都有这三家公司的股份和技术,只是在比例上不一样。可以说,每一个型号发动机里,都有一个核心的公司在做核心的技术,“谁掌握了核心机,谁就掌握了这一型发动机主要控制的权力。”三巨头主要做的都是发动机中利润最高、价值最高的部分,像低压部分的技术,利润也比较少,就会交给其他愿意做的公司。

以上就是对飞机发动机市场的简要介绍,这是一个寡头竞争的垄断市场。

新商业模式:卖服务和发动机租赁

民航客机通常有两台发动机装在飞机上(也有装四台发动机的波音747),还要有一台备用发动机在仓库中。发动机的价格也很高,一台民航客机发动机的平均价格在1300万美元左右。民航客机发动机需要不断维护、大修和更换零件,才能达到1万多小时的寿命。这对发动机制造商来说,意味着丰厚的利润。以GE航空为例,尽管通用电气很多部门都出现了问题,但它的航空业务表现良好。根据《巴伦》周刊的报道,2017年,GE航空贡献了通用电气工业业务创造的147亿美元税前利润中的45%。

除了出售发动机之外,发动机制造商们,还会提供维修和数据监测服务。比如说会打折出售,某型发动机卖3000万,可能八折甚至七折就卖了,为的是赚取后续的维修费用和服务费用。发动机后续的零件更换,必须使用生产方提供的零件,所有维修服务的价格也由生产方制定。根据《航空周刊》(Aviation Week)的数据,商用航空发动机售后服务市场(MRO,Maintenance、Repair & Operations)在2018年达到了历史最高值259亿美元。

发动机制造商出售发动机的同时,也要求购买者必须把相关数据传回给出售者。发动机飞上天之后,会有一个特定的传感器,收集发动机各大主要部件的运转情况以及整体工作情况,然后无线上传到卫星或者临近的地面站。一旦数据表明发动机有异常,制造商的技术支援部就会得到警报并立刻通知飞行中的航班机组,告诉他们应采取哪些应对措施。英国的罗尔斯·罗伊斯集团,在出售发动机的同时,也会出售这种数据监测服务,数据传输的间隔越短,服务价格就越高。

收集这些数据,对于发动机制造公司来说,有两个好处:一是可以利用这些数据,监控飞机发动机的健康状况。一旦出现问题,就会及时给飞行员提供解决方案。第二,这也相当于是数据采集,对之后的研发有很大的价值。《麻省理工斯隆管理评论》(MIT Sloan Management Review)的一篇文章中介绍了一个例子:几年前,GE航空注意到,一些喷气式发动机需要频繁维护,通过大量数据的采集和分析后,这家公司发现,中东地区的炎热和恶劣环境,会堵塞发动机,导致发动机升温,降低了效率,导致需要更多的维护。如果能够更加频繁的清洗发动机,它就会更加健康,使用寿命也更长。如果没有巨大的数据集,就做不出这样的分析。

另外一个新的商业模式,就是发动机租赁。在购买飞机的时候,可以不买发动机,直接租几个按小时收费的发动机,如果出现问题可以直接更换。这样可以省去维修和库存的成本。不过,这个市场还很小,大多数航空公司依然会购买备用发动机,放在仓库里折旧,没有做到共享。

以上就是航空发动机市场的三种商业模式:卖设备、卖服务和发动机租赁。

伊德诺航空发动机业务

伊德诺是国内最早从事航空发动机销售、维修以及租赁业务的公司之一。

伊德诺和世界上几十家著名的发动机厂商、供应商及维修设施都保持着良好而深入的合作关系,拥有稳定和广阔的航空发动机采购渠道和专业的技术支持体系。截止到2017年6月,伊德诺已成功销售超过60台航空发动机,圆满地为国内用户送修超过50台航空发动机。

与伊德诺有广泛合作的维修设施均同时拥有OEM,FAA,EASA和CAAC的授权许可,可确保维修工作在规范专业的技术保障下有序地进行。伊德诺负责所有报关及发运事宜,用户不需要提供任何专业的文件,也不需要操作任何繁琐的手续!伊德诺全程负责跟进发动机进厂、分解、技术检查、零部件及维修的外包与采购、组装、大修后发动机的测试和交付工作,并随时和用户保持沟通。

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