后疫情时代出行需求的高涨为航空业的复苏提供了动力,但地缘政治风险和供应链挑战的加剧也给其发展前景带来了不确定性。2023年,航空发动机制造商在方向选择上出现分歧。
航空业在2023年面临着前所未有的复杂局面。一方面,国际航线班次的成倍增加、全球军费的持续上涨给航空发动机制造商带来积极影响;另一方面,全球通货膨胀压力加大、地缘政治冲突恶化导致原材料价格上涨、供应链风险进一步加剧,也给航空发动机制造商的发展预期蒙上阴影。在纷繁复杂的局势下,航空发动机制造商根据自身的特点,各自选择了不同的策略以实现快速调整,更好地应对外部冲击。
GE航空航天公司:均衡发展,逐项突破
受益于疫情结束后出行需求的成倍增长,GE航空航天公司2023年经营状况超过预期。全年收入达到317.7亿美元,同比增长22%;实现利润61.2亿美元,同比增长28%。其中,民用业务收入为240亿美元,售后服务收入约占70%;军用及系统业务收入为90亿美元,售后服务收入约占55%。全年共交付民用航空发动机2075台,同比增长24.8%;交付军用航空发动机556台,同比下降12%。目前,GE航空航天公司共有7万台在役发动机,其中约12600台签有长期服务协议,保证了收入和现金流的稳定。
GE航空航天公司典型民用产品配装平台及其所处生命阶段
在战斗机发动机方面,自适应发动机测试达到里程碑。2023年11月,GE航空航天公司宣布其在自适应发动机转化计划(AETP)下开发的XA100发动机已经完成了第三轮测试,此次测试进一步验证了该型发动机的详细设计和数字模型,以及由于之前测试中暴露的不足而进行的改进方案;此外,还将用于下一代空中优势(NGAD)项目的发动机命名为XA102,新名称意味着该发动机与XA100发动机的大小和性能会有所区别,但共享技术。凭借着积极的测试结果和美国国会对先进发动机开发的支持,GE航空航天公司的自适应发动机正在逐步接近实用状态,从中获得的技术和经验可支持下一代自适应推进(NGAP)项目的实施。
图为GE研发的自适应循环发动机XA100
在涡轴发动机方面,首次实现下一代旋翼机动力交付。2023年10月,美国陆军接收了首批作为未来攻击侦察机(FARA)竞争原型机动力装置的2台飞行试验发动机T901-GE-900。该发动机的设计借鉴了陶瓷基复合材料以及增材制造等一系列商用发动机技术,使发动机质量更轻、功率更大;T901-GE-900发动机的另一显著特点是使用了模块化设计,使得发动机成本更低、可靠性更强、成长性和维修性更高。此外,GE航空航天公司还宣布建立一个旋翼机动力运营中心,为CT7系列发动机提供远程诊断和分析服务,提升了支持服务的灵活性。
图为GE研发的T901涡轴发动机
图为GE研发中的爆震发动机
普惠公司:事故频出,陷入亏损
2023年8—11月,普惠公司两度发出召回通告,由于制造高压涡轮和高压压气机的粉末冶金材料出现“罕见状况”,需要对2015—2021年生产的PW1100G-JM发动机进行拆除和检查,涉及的发动机有1800~1900台,将于2023—2026年完成所有检查。
图为质量问题需要召回的pw1100g
普惠公司2023年客户组成及收入结构
图为美军现役主力战机发动机F135
图为pw300发动机
10月,PW127XT-L涡桨发动机获得型号合格证,是该公司第200个获得认证的产品。
pw127XTL涡桨发动机
此外,普惠公司在售后维修保障领域持续深耕,不断推出新型服务,持续完善维修基础设施,维修网络进一步扩张,对客户的支撑能力有所增强。2023年3月,普惠加拿大公司推出直升机发动机远程维护包,该维护包内置专用缆线、点火激励器、内窥镜导向工具等发动机关键零部件和工装,提升了发动机维护的自主性和及时性。5月,普惠加拿大公司宣布将投资1000万美元改善其热端部件的维修能力,改造现有的涂层生产线以使用新的涂层工艺技术,大幅提高发动机的耐用性和性能,此项改造预计将于2025年年初完成;同时,还宣布拓展德国和日本客户服务中心的维修能力,并将为其在波兰的维修工厂增设新的维护、修理和大修(MRO)生产线,来增强对PW500系列和PT6A系列发动机的维护能力,以改善欧洲客户的整体体验。
图为日本的F135发动机维修中心
在军用动力维修方面,普惠公司于3月宣布将投资2.55亿美元在美国廷克空军基地附近建造一座世界级的维护保障设施,该设施占地7.85万m2,将成为普惠公司所有军用发动机的基地级维修中心,预计2028年建成,将进一步提升普惠公司对美国空军的服务保障能力。
罗罗公司:转型顺利,业绩飙升
2023年2月,罗罗公司为改善现金流,实现收入的可持续增长,启动了一项为期多年的转型计划。该计划在2023年进展良好,助力罗罗公司取得了业绩上的突破,全年营业收入为154亿英镑,同比增长21.4%。其中,民用航空航天部门收入为73.5亿英镑,同比增长29.2%;防务部门收入为40.8亿英镑,同比增长11.4%。营业利润为15.9亿英镑,同比增长143.9%。民用航空航天部门实现利润8.5亿英镑,同比增长近4倍;防务部门实现利润5.6亿英镑,同比增长30%。全年共交付航空发动机458台。其中,大型发动机262台,同比增长37.9%;公务机发动机196台,同比增长18.8%。收获大型发动机订单678台,订货数量为近15年之最。
罗罗公司部门结构及其主要业务收入占比
罗罗的民用航发
在军用发动机方面,B-52换发项目进展良好。2023年3月,F130发动机露天测试启动,测试内容主要集中在侧风气动性能、发动机数字控制系统等。9月,该发动机测试初步完成,测试结果符合预期,B-52H换发项目顺利通过“里程碑B”,进入工程研制阶段。
正在试验台测试的B52轰炸机的下一代发动机
罗罗公司预计在2024年年初完成关键设计审查,在2024—2026年交付地面和飞行测试用发动机,该换发项目涉及的新发动机订单数量超过600台,这些发动机预计将B-52飞机的使用寿命增加30年,发动机将在飞机的全生命周期中保持在翼而无需大修,维护成本显著降低。
需要更换罗罗发动机的美国B52轰炸机
不再押注电动飞行的同时,罗罗公司选择通过SAF来为旗下的航空发动机实现“脱碳”。2023年,罗罗公司陆续完成遄达1000、遄达XWB-97、“珍珠”10X等发动机使用SAF的地面测试或试飞,至此成功完成了其所有在产民用航空发动机型号的100%SAF兼容性测试。在长期“脱碳”目标方面,罗罗公司致力于氢动力研究,研发活动持续增强,目前主导了为液氢发动机燃烧室元件开发技术和子系统架构的氢动力系统技术(HYEST)、着眼于完全集成的推进系统以及氢燃料储存的氢涡轮动力设计的鲁棒性实现(RACHEL)、以及研究氢燃料输送和控制的液氢涡轮动力(LH2GT)等多项研究,努力实现2050年净零碳排放的承诺。
赛峰集团:广泛合作,电气化加速
赛峰集团2023年的总收入为232亿欧元,实现利润26.5亿欧元。航空航天推进部门收入为119亿欧元,同比增长25%;实现利润23.4亿欧元,同比增长近50%。其中,原始设备销售收入为43亿欧元,同比增长28.7%;售后服务收入为73亿欧元,同比增长22%。全年共交付民用航空发动机1812台,同比增长34.1%
图为法国总统马克龙视察赛峰公司的民用航发产线
交付直升机发动机588台,同比增长15.7%;军用M88发动机共交付42台,交货量和售后服务收入均有所降低。
赛峰集团主要业务分布及其收入结构
图为赛峰国际研发的下一代开放转子发动机
在军用直升机动力方面,积极开展多方合作。2023年2月,赛峰集团与印度斯坦航空公司(HAL)达成合作协议,为印度正在开发的13t级多用途直升机(IMRH)及海军型甲板多用途直升机(DBMRH)开发新型发动机,HAL将参与发动机关键部件的设计、开发和生产。
与印度军用航发HAL公司签约。
6月,赛峰集团宣布计划与MTU公司组建欧洲团队共同开发新型直升机发动机,以应对欧洲下一代旋翼机技术(ENGRT)项目。新发动机完全在欧洲设计、开发和生产,用以加强欧洲的技术、工业基础以及供应链建设。该计划预计将于2025—2029年进行初步技术开发,2030年开始新产品开发,并于2040年投入使用。
与德国MTU公司签约。
在电推进领域,赛峰集团正积极布局,成果不断涌现。在整机层面,赛峰集团于2023年2月完成TechTP混合电推进涡桨发动机技术验证机的首次运行,该验证机将电动-发电机集成在发动机的减速齿轮箱中,可以仅依靠电池动力滑行,或在飞行中提供助力以减小涡轮发动机的载荷;6月,赛峰集团对“节能模式”(EcoMode)混合电推进系统进行了地面试验,该推进系统专门为双发直升机设计,可减少约15%的燃料消耗和二氧化碳排放量,延长航程。在部件层面,3月,赛峰集团的ENGINeUSXL电动机在气候实验室中进行了高空试验,输出功率可达750kW,并可以扩展到1MW,现已准备好投入市场;6月,赛峰集团宣布开始对ENGINeUS100电动机进行认证测试,并同步开展飞行测试,该电动机功率范围为100~180kW,已被选中配装多型混合电推进飞行器。此外,赛峰集团还宣布将为ENGINeUS系列电动机配置4条生产线,到2026年实现年产1000台,以服务全电和混合电推进航空市场。