通用航空产业的发展离不开中小型民用航空发动机的支撑。长期以来，国内中小型民用航空发动机市场主要由国外制造商垄断，国产发动机型谱不完善，可靠性、安全性水平不高，市场占有率低，严重制约了我国通用航空产业的发展。自主研制和发展通用航空发动机，尤其是中小型涡轴、涡桨和涡扇发动机已迫在眉睫。
据中国民航局统计数据，截至2018年年底，国内在册通用航空飞行器总数为3380架，其中固定翼飞机2098架，旋翼机1166架，飞艇(气球)116架。
除飞艇（气球）外，按发动机类型分，活塞式发动机飞机1979架，涡轮发动机飞机1270架，纯电动力飞机15架。在涡轮发动机飞行器中，涡轴发动机为动力的直升机653架，涡桨发动机为动力的公务机和通用飞机368架，涡扇发动机为动力的公务机256架。
按照制造商分，国内涡轮发动机的民用直升机主要由欧直、贝尔、莱奥纳多、西科斯基和航空工业五大制造商提供，占比84.7%；涡桨发动机的通用飞机（含公务机）则主要由德事隆赛斯纳、航空工业、德事隆比奇、派珀和皮图拉斯等五大制造商提供，占比76%；涡扇发动机公务机主要由庞巴迪、湾流宇航、德事隆赛斯纳、达索、巴航工业五大制造商提供，占比94.5%。
直升机制造商分布
涡桨动力飞机制造商分布
涡扇动力公务机制造商分布
目前，国内在役的国产通用航空飞行器747架，占通用航空飞行器总数的22%，虽远高于国产运输类飞机3%的份额，但多数国产飞行器是活塞式发动机的轻型运动飞机，很多还是由合资企业直接引进国外技术生产的。国产涡轮发动机通用飞机总数120架，仅占涡轮发动机通用飞机总数的9.4%，国产涡扇发动机公务机尚处于空白。
根据国内通用航空机队机型及其配装动力情况统计，国内通用航空飞机配装的涡轮发动机1936台。涡轴发动机共901台，其中功率不超过800kW的669台，功率为800～1500kW的120台，功率为1500～2500kW的104台，功率高于2500kW的8台；在役民用涡桨发动机499台，其中22台功率超过1500kW，18台功率在800～1500kW，其余发动机功率均小于800kW；在役民用涡扇发动机536台，其中推力小于15kN的54台，推力为15～35kN的154台，推力为35～70kN的296台，推力超过70kN的32台。
不同功率等级涡轴发动机台份数占比
不同功率等级涡桨发动机台份数占比
不同推力量级涡扇发动机台份数占比
按照制造商分，国内通用航空飞机用民用涡轴发动机主要由赛峰、普惠、罗罗三家公司提供，占比高达86%；民用涡桨发动机几乎由普惠加拿大公司一家垄断，占比高达96%；民用涡扇发动机主要由罗罗、普惠和GE三家公司提供，占比达到88%。
国内通用航空飞机用不同功率等级涡轴发动机台份数占比
国内通用航空飞机用不同功率等级涡桨发动机台份数占比
国内通用航空飞机用不同推力量级涡扇发动机台份数占比
相比通用航空飞机制造商的格局，通用航空飞机用中小型航空发动机产业集中度更高，少数制造商垄断的格局更加明显，而国产发动机装机数量仅20余台，主要是配装直11/AC311的涡轴8D发动机和配装直9/H410的涡轴8A发动机，在市场中处于非常弱势的地位。
通用航空飞机与专门执飞定期航线的客货运飞机不同，其作业区域广阔，任务类型多样，用户不仅有专业的通用航空运营公司，还包括大量的政府和个人客户，机队规模小且分散，运营和保障的支持较为薄弱。通用航空飞行的这些特点，对动力装置本身提出了更高要求，发动机除了能满足与飞机性能相匹配的功率（推力）外，还在安全性、经济性、可靠性、维修性、保障性、环保性等方面有更多样化的设计考虑。
安全性是通用航空发展的底线和生命线，是提高社会公众信心的关键。通用航空飞行器的致命事故率不大于10-5次/飞行小时，为保证发动机在全生命周期内安全使用，要求发动机产生危害性后果的失效预期发生概率不大于10-7次/飞行小时。
通用航空发动机应按照适航要求严格贯彻安全性设计理念：例如发动机转子应考虑防载荷超限设计；应考虑发动机包容性设计，以防止压气机或涡轮叶片断裂时飞出；发动机维修、装配时可能出现危险的部位应具有明显的警告标识；发动机安装节、滑油管路、燃油管路及滑油箱等应开展防火设计等。另外，发动机要能满足复杂气象条件、全地理条件安全使用，适应高原、荒漠、山地、海岛和城市中低空的使用环境，耐沙尘磨蚀，耐盐雾腐蚀。
通用航空发动机的经济性设计，可考虑基于成熟的设计、材料、工艺和成附件开展发动机的系列化发展，研制满足多机型、多任务需求的发动机，降低单机采购成本；综合权衡选择热力循环参数、材料和工艺水平，一方面减少燃油消耗，一方面提高关键重要件低循环疲劳寿命、整机寿命等指标；同时充分考虑维修性，降低使用维护成本，提高任务可达性和出勤率等。
通用航空发动机的可靠性设计，可考虑应用整体叶盘、整体涡轮导向器、集成机匣等整体结构件，采用功能集成、高速化附件，简化结构设计，减少零件数量；合理开展可靠性指标分配，提高整机可靠性；同时，在强度上应满足飞机的使用载荷要求，完成发动机适航规定的有关结构完整性、耐久性等可靠性试验。
保障性是指发动机在设计规定的保障资源的支持下，满足装备完好率和派遣率要求的能力。保障性设计应考虑减少备件需求数量，减少专用保障设备，简化零部件包装、装卸、贮存和运输要求，便于维护和运输等方面考虑。
通用航空发动机的保障性设计，应合理规划外场可更换单元件，尽可能减少专用设备，需要时可使用飞机通用设备进行检查；整机及零部件安装、拆卸、贮存和运输要求应尽可能简化；随机保障工具种类应通用化、标准化、小型化，尽量减少随机工具种类；应按照S1000D标准要求准备随机资料以及交互式电子手册等。
环保性是对民用发动机的特殊要求，主要是满足适航规章对于污染物排放的指标要求，提高社会公众对通用航空运营的满意度。目前，适航规章仅对喷气公务机用涡扇发动机及起飞功率超过1000kW级的涡桨发动机有明确的环保性要求，未来也会对利用运输机场起降的小功率涡桨通用飞机、直升机提出要求，因此发动机设计除需进一步降低油耗外，还要考虑降低氮氧化物排放，降低发动机外部可感噪声。
近年来，随着通用航空市场的不断成熟，国内通用航空飞机制造商深入挖掘市场需求，通过自主研制、专利引进甚至生产线引进等途径，开发了多个适用于国内市场需求的通用飞机产品，尤其是在无人直升机、大型货运无人机领域，竞争迅速趋于白热化，其对动力装置的需求十分迫切。
国内在通用航空动力研制领域已经具备了一定的技术积累，500kW功率级涡轴8A/D、涡桨9发动机等产品通过了民航当局的适航认证，尤其是中法对等合作研发的1300kW级涡轴16发动机的适航取证，为自主研制通用航空动力提供了强有力的技术支撑。
国内正在开展和拟开展研制的通用航空动力产品如下。
经市场调研，500～1000kg级中小型无人直升机广泛用于农林植保、大气监测、交通监管、消防反恐、客货运输、电路巡检等民用领域，市场前景较好。
在“两机”专项中，针对市场前景较好的4～6t级民用直升机，已安排开展1000kW级第四代先进民用涡轴发动机研制。严格遵循适航规章规定，将经济性、安全性、可靠性、维修性、保障性等要求贯穿研制全过程，突破并掌握先进民用涡轴发动机关键技术，自主走完民用涡轴发动机适航取证全过程，综合技术水平达到国际在役第四代民用涡轴发动机水平。目前技术验证机已实现性能达标和初步结构耐久性考核，计划2024年适航取证。此外，通过压气机等部件改进设计，功率可提高至1200kW级。
1000kW级涡轴发动机
为满足7t级民用直升机的动力需求，2008年中国与法国赛峰直升机发动机公司同台竞技并以50:50对等合作研发了1300kW级涡轴16先进民用涡轴发动机。严格按照适航规章要求，完成了全部符合性验证工作，2019年10月9日正式取得了型号合格证。
800kW级涡桨发动机
此外，通过对压气机等部件改进设计，同时提高燃烧室出口温度，功率可提高至1200kW级。
以市场前景较好的6～8座轻型公务机和2～5t级无人飞机需求为牵引，基于AES100发动机核心机，通过增配低压部件，自主研制9800N级涡扇发动机，技术指标达到国外在役先进民用涡扇发动机水平。目前正在开展详细设计，计划2021年完成性能达标，2023年交付试飞用发动机。
此外，通过风扇及核心机部件适应性改进，推力可增至15680N级。
经过多年的发展，国内通用飞机发动机的研制已经具备了坚实的技术基础，但对于通用航空无人机发动机适航、成本控制、市场营销及体制机制等方面还处于摸索阶段，有待深入研究。
目前国内通用航空产业整体盈利难，主要原因在于通用航空飞机和动力本身的采购费用、运营费用和维修保障费用等偏高，限制了国产通用飞机及其动力装置的应用发展，因此，应在发动机全生命周期的各个阶段进行限价设计，以发动机全生命周期费用最低为目标，从设计、制造、工艺、材料等方面严格贯彻成本控制措施，如在满足产品功能、性能要求前提下，尽可能选用适中的热力循环参数，采用较低应力级的部件、寿命长的关键重要件，采用单元体结构和整体结构件、简化零部件结构设计，减少专用零件种类，主要部件设置窥视孔，方便孔探仪检查发动机内部，尽可能采用成熟技术、工艺和材料，降低动力研发成本及维修成本。
目前，国内仅有涡轴8A、涡轴8D、涡轴16三型通用航空发动机完成适航取证，其他项目还处于研发阶段、未取得型号合格证，尚未制定完整的发动机营销、维修及售后策略，对通用航空发动机盈利模式缺乏研究。正在研发的通用航空发动机，应具有高安全性、高可靠性及较好的经济性等特点，还应制定完整的发动机营销、维修及售后策略，抢占市场，确保新研产品市场成功和商业成功。
借鉴国外民用发动机的营销经验，综合考虑市场占有率、竞争机型营销策略、发动机技术成熟度等因素，可采取“售价高、维修费用低”“售价低、维修费用高”及“售价、维修费用均衡”营销策略，供用户选择。营销考虑以厂商直销为主，结合融资销售、融资租赁、增值服务等方式。分类制定不同服务内容的维修策略，例如，计划性的维修、计划性的维修+健康数据分析、按飞行小时购买服务等，方便用户根据自身所需选择合适的维修服务。
此外，还应利用各类媒介大力推介国产通用航空动力，让用户充分了解国产通用航空动力并充满信心、放心使用。
在宏观政策层面，应尽量争取国家在高技术产品进口税收、国产装备示范应用等方面的优惠政策，同时借助国家“一带一路”政策，努力开拓海外市场，让国产通用航空动力随着民机的出口“走出去、用起来”，树立起国产航空发动机的品牌形象。
随着空域开放试点逐步向全国推广，我国的通用航空需求巨大，将极大地带动通用航空动力的发展。通用航空动力研发单位应针对我国通用市场需求，积极开展通用航空动力自主研制，研发出具有较强市场竞争力的产品快速投放市场。还应积极开展成本控制、市场营销等方面的研究，以降低产品全生命周期费用，进一步提升产品竞争力。
（蔡建兵，中国航发动研所副总工程师，研究员，主要从事航空发动机总体性能设计及市场方面的研究）。
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