GE進博會狂攬逾百億，國產航發須努力

　　科工力量 作者 | 陳辰

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　　“三屆元老”通用電氣（GE），每年都會給進博會帶來驚喜，今年將創下“三大首展，兩款首發”紀錄，涵蓋航發、燃機和數字醫療領域。

　　其中，在中國首展的9HA燃氣輪機，是GE集團當前在50赫茲市場上最大、最高效，增長速度最快的燃機。

　　目前，HA級燃機在全球已收獲100多臺訂單。而今年9月，中國首臺9HA燃機于天津華電軍糧城成功點火，并將于今年底正式投運。

　　在燃氣輪機旁，代號LEAP的航發是GE的“重頭戲”。這臺1：1的航發模型看起來復雜而精致，是GE和賽峰集團合資公司CFM國際的明星產品。

　　LEAP飛機發動機

　　有趣的是，CFM國際的名字源自兩家股東兩個成功的發動機型號：GE的CF6發動機和賽峰的M56發動機。

　　此外，GE集團還將70年代到現在的三款發動機（CF6、GE90和LEAP）風扇葉片實物，帶到了進博會現場，借此展示其在材料和空氣動力學方面的持續創新。

　　在進博會期間，GE集團也收獲頗豐。11月5日，即進博會開幕首日，CFM國際就與東方航空和浙江長龍航空簽署了采購協議。

　　當天上午，CFM與東方航空簽署為期12年的LEAP-1A發動機小時包修協議，及6臺備發采購，以支持東航36架A320neo機隊的平穩運營。

　　下午，CFM又與浙江長龍航空簽署覆蓋12年飛機租期的LEAP-1A發動機維修保障協議，及4臺備發采購，以保障未來引進的19架A320系列飛機。

　　到了第二天，珠海摩天宇航空發動機維修公司也向CFM采購了航材，并將向GE航空集團送修其發動機零部件。

　　而在發電領域，GE還與哈爾濱電氣集團簽訂合同，將為廣東省能源集團旗下的東莞寧洲電廠提供3臺9HA.02燃氣輪機，而哈爾濱電則將提供汽輪機、發電機及所有輔助設備。

　　在上屆進博會上，GE與CFM國際與國內多家航空公司和飛機制造商，簽署了總金額超過18.6億美元（123億人民幣）的各項協議。據估算，今年同樣可能達到及超越這一數值。

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　　從各項展品來看，LEAP發動機是GE集團在進博會協議采購額最高的設備。那么，這款備受關注的產品，有哪些技術方面的優勢？

　　首先，LEAP是一款高涵道比的渦扇發動機，采用了獨一無二、行業首創的全集成推進系統（IPS）。

　　其次，較前一代航發相比，LEAP結合GE及賽峰發動機公司最先進技術，使燃油效率提升15%，二氧化碳排放率降低15%，所驅動飛機噪音較少達75%。

　　在氮氧化物排放量方面，LEAP發動機比國際民用航空組織CEAP6標準的要求還低50%。

　　另外，LEAP采用的新技術沿襲了CFM一貫的高可靠性、高資產利用率，并進一步延長了發動機在役時間，同時保持較低的維護成本。

　　LEAP發動機上述性能提升，幾乎都有精細的數據分析作為支持。這使CFM能夠在整個產品生命周期內，提供定制化的、可預見性的維護服務。

　　與此同時，LEAP發動機也采用了一些業界公認的先進技術，其中包括：

　　3-D碳纖維復合材料風扇葉片和機匣。首次采用復合材料的LEAP發動機，比金屬材料減輕了1000多磅，而且僅使用18片風扇葉片，數量大幅減少。

　　第4代三維空氣動力學設計。LEAP發動機的高壓壓氣機葉片便采用了此設計，共有10級高壓壓氣機轉子葉片，增壓比達到了22：1的驚人效果。

　　3D打印燃料噴嘴的雙環形預旋（TAPS）燃燒室設計。這項技術能降低燃燒峰值溫度、燃油消耗率及氮氧化物排量，同時提高燃燒效率和保護下游的渦輪葉片。

　　此外，LEAP的領先技術還有：采用陶瓷基復合材料的高壓渦輪復合罩殼、輕重量鋁化鈦葉片的低壓渦輪，以及獨特的碎屑抑制系統等。

　　整體上，LEAP在引入各項全新技術同時，還大量借鑒應用GE90、GEnx和CFM56發動機上成熟的經驗及技術，是CFM國際目前技術最先進的產品。

　　據CFM國際CEO梅思特表述，以LEAP發動機為動力的飛機，其飛行率達到了可用天數的95%。這對于一款新發動機來說前所未有。

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　　“LEAP發動機投入商業運營，是CFM公司歷史上最為成功的。”梅思特曾說。那么，LEAP發動機是如何誕生和發展的呢？

　　長期以來，全球航發市場基本由美國的GE、普拉特?惠特尼和英國的羅爾斯?羅伊斯及旗下合資公司壟斷。而為了應對行業技術和市場的變革，GE開始在CFM國際上押注轉型。

　　早在2007年，GE與CFM國際就開始著手開發燃油效率更高的新型航空發動機。這是LEAP發動機誕生的起點。

　　經過多次反復試驗，GE終于成功設計出在高效航發燃燒室中能夠噴射燃料的燃油噴嘴。接著，研發團隊又經過18個月努力，使發動機的一半零部件實現3D打印制造。

　　這其中，由于有300個零件使用3D打印技術，LEAP發動機的重量減輕了40%，制造成本下降了60%，同時生產工作量也得以大幅減少。

　　GE率先將增材制造的部件引入到噴氣推進系統后，繼續加大了布局。2016年，其不僅創建GE增材制造集團，并且控股業內領先的瑞典ARCAM AB公司、德國Concept Laser公司。

　　通過這些年不斷加大投入，GE在技術上實現了很多新的突破。例如，LEAP發動機是首款采用由CMC（陶瓷基復合材料）制成的復雜熱端部件的商用發動機。

　　為滿足CMC部件的大量需求，GE創建了美國第一條從研發機構到原材料工廠再到最終產品的CMC集成化供應鏈，在美國亞拉巴馬州和卡羅來納州建立相關工廠。

　　由于GE本已在航發領域占據壟斷優勢，含著“金鑰匙”和各項新技術出身的LEAP發動機，自然很容易獲得市場的青睞或追捧。

　　2016年8月2日，以LEAP發動機為動力的首次商業飛行，是由土耳其飛馬航空公司執飛伊斯坦布爾至安塔利亞航線，執飛飛機為空客的A320neo。

　　此后，LEAP開始“跨越式”發展。2017年6月，在巴黎航展上，GE及CFM國際宣布了超過310億美元（約2067億元人民幣）的訂單，LEAP的總訂單數已超過14000臺。

　　而目前，CFM國際收到的LEAP發動機確認訂單已超過18000臺，成為最為暢銷的窄體機發動機。其中，中國商飛確認的C919訂單共計815架，即1630臺發動機。

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　　具體而言，LEAP發動機有1A、1B和1C三種型號，分別供貨給歐盟空客的A320系列、美國波音的B737MAX和中國商飛的C919民航客機。

　　中國商飛與LEAP的“觸電”早有跡可循。2009年12月，中國商飛選擇了LEAP-1C發動機，作為150座級C919飛機的唯一西方產發動機，由此正式啟動了LEAP發動機項目。

　　通過中標備受關注的C919項目，CFM開啟了與中國航空工業合作的新篇章。為C919提供動力的LEAP-1C發動機，是CFM國際唯一一款采用全集成推進系統的產品。

　　中國商飛提供的發動機吊掛、奈賽公司開發的短艙和反推裝置，與LEAP-1C一起被設計為相互連接的整體系統，將實現更好的空氣動力學特性，同時重量更輕、更易于維護。

　　2014年末，首臺LEAP-1C發動機在經過改裝的波音747飛行試驗平臺上，成功完成了首飛。這次飛行測試項目，包括發動機的操作性能、喘振裕度、排放和噪音指標等。

　　在首架C919飛機總裝下線后，2016年11月，LEAP-1C于上海中國商飛的生產基地首次點火成功，并在地面慢車功率狀態下運行了十分鐘。

　　接著，2017年5月5日，以LEAP-1C集成推進系統為動力的C919飛機，成功完成了歷時79分鐘的首飛。“這是一個史詩般的時刻。”無論是對CFM國際，還是中國商飛而言。

　　目前，經過多輪試飛后，C919將進入型號合格審定試飛階段。據了解，GE與CFM國際正與C919的制造商中國商飛團隊積極合作，全力推進C919的試飛取證。

　　自今年2月初中國商飛復工后，GE第一時間派出了C919試飛團隊，駕車10小時趕赴東營試飛現場，支持其完成了C919的空中推力確認（IFTD）測試。

　　此外，售后服務網絡的完備，也是發動機穩定性和可靠性的重要支撐。為支持中國市場LEAP發動機的快速增長，GE和CFM一直在不斷拓展其售后服務網絡。

　　目前，四川航空發動機維修公司和珠海摩天宇都已具備LEAP發動機的快修能力。此外，四川廣漢航空發動機維修培訓中心，也可為LEAP全系發動機提供維修培訓項目。

　　為了支持不斷增長的發動機機隊，GE集團還在上海建立了機隊支援中心。這是GE在美國以外唯一一個全球機隊支持中心，可為運營商提供全天候的技術和遠程診斷監控支持。

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　　除了為國產大飛機C919提供動力，目前已經飛上天空的國產支線飛機ARJ21的發動機，也是來自GE的CF34-10A發動機。

　　今年以來，盡管受疫情影響，但ARJ21飛機的交付進展可謂十分穩定。4月23日，疫情復工后的第一架ARJ21飛機交付成都航空；5月1日，又一架ARJ21飛機交付天驕航空。

　　5月15日，ARJ21飛機在其第三家運營商江西航空順利首航；6月28日，ARJ21飛機正式交付國航、東航和南航，目前國航和南航已經分別接收了兩架ARJ21飛機。

　　但最初，ARJ21飛機差點與CF34-10A發動機“失之交臂”。2002年，GE參與ARJ21發動機選型的競標，比競爭對手晚了一年半的時間。

　　但是，通過闡釋相多方面的設計理念和技術優勢后，GE專門為ARJ21飛機提供的CF34-10A發動機，最終“后來居上”。

　　相比其他競品發動機，CF34-10A在推力上有余度，可以滿足ARJ21的高原要求，同時可以進一步降低維修成本，并且為飛機后期的改型留出充足的空間。

　　此外，CF34系列有龐巴迪和巴航工業支線飛機過去十多年的運營穩定性經驗，很多航材可以實現共享。同時，GE在助力商飛商務推進和相關培訓方面，也做了不少工作。

　　通過ARJ21項目，GE與中國商飛建立了緊密合作關系，以及經驗豐富的本地工程和支持團隊。而這也為C919項目等合作奠定更堅實的基礎。

　　目前，GE集團已向中國引入其全系列民航發動機產品，其中包括支線機發動機CF34，窄體機發動機CFM56系列及其繼任LEAP，以及寬體機發動機的GE90和GEnx。

　　GE和CFM國際已有6000多臺在翼發動機，為中國60余家航空公司的安全運營保駕護航。其中，中國有9家航空公司在運營由LEAP-1A提供動力的150余架A320neo。

　　而在C919試飛取證工作加緊推進同時，中俄寬體飛機CR929的發動機競標也在按照中國商飛的節奏推進，GE集團參與競標的是GEnx發動機。

　　當前，GEnx發動機主要為波音787飛機和747-8飛機提供動力，自項目推出以來已累計銷售超過2500臺，是GE歷史上銷售最快的高推力發動機。

　　在中國，GEnx發動機更是為90%以上的波音787飛機提供動力。其中在中國運營波音787的7家航空公司中，有6家都選用了GEnx發動機。

　　結語

　　今年是GE航空進入中國40周年，同時也是CFM國際進入中國35周年。依托改革開放，他們在中國經歷了飛速發展，并與國內航空集團及飛機制造商展開了深度合作。

　　中國一直以來都是GE的重要戰略市場，是除美國以外的最大單一國家市場。而如今，進博會為全球開放貿易打開了大門，有效促進了GE及CFM國際的進一步發展。

　　隨著中國經濟的轉型升級，城鎮化所帶來的航空等領域需求正與日俱增。在可以預見的將來，中國將成為全球航空需求最大的市場。因此，GE及CFM國際勢必將繼續加碼中國市場。

　　但也要注意的一件事是，C919項目在系統和設備招標時，政策鼓勵國內外企業成立合資公司，并且優先選擇合資公司的產品，以推動國內航空相關領域的技術和產業進步。  

　　然而，CFM國際在參與招標過程中，并不愿意成立合資公司轉讓相關技術。這與絕大部分外資企業的態度不同。因此，2011年，中國航空發動機公司開始負責自主攻堅研發。 

　　首臺裝配好的CJ-1000AX整機

　　到2017年底，中航商發CJ1000發動機首臺整機在上海完成裝備；2018年5月，第一次點火啟動成功，核心轉速達到設計要求。據估算，CJ1000大約還要5年左右時間可批量生產。

　　不過，鑒于美國政府此前曾計劃制裁GE對華出口航發，以及阻止中國企業收購烏克蘭航發巨頭馬達西奇公司，國產航發勢必需要加快攻堅研制。萬一美國真扼制中國航發了呢？

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責任編輯：梁斌 SF055