「行业观察」LEAP项目及未来航空发动机市场

栏目:利用 来源:河南新闻网 时间:2019-04-13

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据多方预测,全球单通道窄体机市场在未来20年有30000架左右的需求量。面对如此大的单通道窄体机市场,各供应商也都在摩拳擦掌,力求从数万亿美元的大蛋糕中切得理想的份额,而作为飞机最重要的子系统,发动机领域的市场竞争也愈发激烈。


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(来源:FlightGlobal《2018-2037航空机队预测摘要》)

就目前的市场份额来看,CFM 国际公司(CFMI)无疑是在窄体机领域中最成功的发动机企业:在全球民用飞机发动机市场份额中,CFMI占据了40%多的份额;而如果仅看窄体机市场,CFMI的份额直线上升至超过70%。CFMI的最新产品是LEAP系列发动机,该发动机未来将在窄体机市场当中占据大量份额。对此,《国际航空》杂志采访了CFMI的总裁兼CEO盖勒·梅赫斯特(GAËL MÉHEUST)先生,他对LEAP项目及未来航空发动机市场发表了独特看法。


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CFMI总裁兼首席执行官盖勒·梅赫斯特(GAËL MÉHEUST)

GAËL表示,十年前的2008年,CFM 国际公司(CFMI)推出LEAP-X发动机项目;而十年后,这款发动机早已兑现甚至超出了最初的承诺。2009年,中国商飞选择了LEAP-1C作为C919动力装置,这也是LEAP发动机的首家用户;


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2010年,空客公司选择LEAP-1A作为A320 neo的发动机选型之一;


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2011年,波音公司将LEAP-1B作为波音737 MAX的唯一动力装置。


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上述三个型号的LEAP发动机均在一年内完成取证。截至目前,LEAP发动机的订单量达16500台以上。LEAP于2016年首次交付使用,截至2018年7月已交付1000多台,为全球80多家运营商的超过120万次的飞行循环150万次航班提供动力支持,累计达260万飞行小时,平均每天要完成11小时的飞行,其中多数航班的停机位周转时间为25分钟。与CFM56的最新型号相比,LEAP发动机仍的燃油消耗和二氧化碳排放均降低15%,同时显著降低噪音;而CFM56的整个改进历程中,最新型号的燃油效率的提升相比于早期型号也只有6%~7%。

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待交付的LEAP发动机仍然有超过15000台,生产如此多的发动机对于CFMI来说将是一个巨大的挑战,同时飞机制造商也在不断提升产量,这对发动机制造商也产生了不小的压力。对此,GAËL表示将采取一系列手段来提升产能,以应对产量方面的挑战。例如,在2018年LEAP的产能按季度计已增长三倍,2017年LEAP产量为460台,而2018年的产量预计将达到1100台,2019年产量将会达到2000台。为达成这样的目标,GE和赛峰已经累计投入了10亿美元来实现产能增加的目标。

LEAP发动机采用了很多新技术,例如采用三维设计制造的复合材料风扇叶片、陶瓷基复合材料(CMC)部件,以及增材制造技术的应用等。其中由GE公司制造的LEAP发动机的燃油喷嘴是史上首款采用增材制造技术进行批量制造的商用发动机部件,过去此类部件由十几二十个零件经铸造、机加、组装和焊接组合制成,现在由增材制造技术一次成型,而且寿命延长4倍耐用度是上一代的5倍,重量降低25%。


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赛峰采用RTM技术来制造LEAP的三维编织复合材料风扇叶片。

对于这些新技术是否会成为LEAP发动机产能提升的障碍,GAËL表示在规划LEAP的生产架构之初,制造团队一开始对所谓的新技术零件的确是有所担心,因此从LEAP投产之前,CFMI就投入很大的精力考虑提升产能,包括增加工厂数量、提升工厂效率等。

另外,CFMI有一套节点审查体系,在发动机生产技术上也会有一个节点审查,例如对于发动机零件的生产技术,若不能通过产能方面的节点审查、不能满足大规模生产的要求的话,那么这些技术将不会被采用。例如每台LEAP发动机有19个燃油喷嘴,承担制造任务的GE公司则在不断投资这一领域,目前已经生产了3万多个燃油喷嘴。在未来一旦LEAP实现年产2000台的目标,对此燃油喷嘴则有至少每年4万个的需求;而GE也预计在2020年实现产年10万个燃油喷嘴的目标,以应对LEAP发动机不断增加的产能。因此新技术零件并没有成为产能提升的障碍,反而是较为传统的部件如铸造件、锻造件等的产能不足,对是现在的发动机产能提升计划的关键产生了一定的影响。


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GE公司采用增材制造技术生产的燃油喷嘴。

在开发LEAP系列以前,CFMI只推出过一款产品,那就是CFM56系列发动机,但正是凭借着CFM56系列,CFMI占领了大部分窄体机发动机市场,并一举奠定了自己在业界的地位。随着LEAP发动机的订单和产能不断增加,作为CFMI当前拳头产品的CFM56发动机则渐渐完成了它的历史使命。


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从40多年前首台CFM56发动机算起,目前各型CFM56已经累计交付33000台左右,其中仍然在役的有24000台左右,累计发动机小时数接近10亿小时。在LEAP发动机推出以后,市场的关注点转向了LEAP,CFM56发动机的订单也逐渐减少,目前其订单量只有800台左右,因此GAËL表示CFM56系列发动机的整机批量生产预计将于2020年左右停止,但之后还会有少量的生产,以维持该发动机的军用的订单。不过由于CFM56巨大的在役数量,发动机零部件的生产仍将继续以供应MRO市场,生产有可能持续至2040年。


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底部扁平的进气口是采用CFM56的波音737的典型特征。

对于中国市场,GAËL表示中国是CFMI的战略级市场,IATA公司预测从2014年到2024年中国的航空运输量会增加到13亿人次,成为全球最大的航空运输市场。

中国运营CFM56发动机早在1985年就开始了,当时引进的是装备CFM56-3的波音737-300。在1996年,由于CFMI预测中国市场将会有强劲增长,因此CFMI在四川广汉和中国民航飞行学院联合创办了一个发动机维护培训中心。截至目前,中国累计订购并交付了8500台各型CFM发动机,超过20%的CFM发动机都是在中国使用的,其中仍在运营的CFM56仍然有4500台以上。而对于LEAP发动机,目前在中国一共有17家航空公司运营了超过200台的LEAP发动机,该发动机的储备订单达4000台以上。


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另外,中国在CFMI的发动机生产方面也具有重要作用,其中GE在上海有很强的工程研发团队,赛峰在中国也有自己的工厂,和一些作为供应商的国内航空制造企业一起生产LEAP发动机的某些关键零件,例如低压涡轮盘等,而且这些工厂的产能正在继续提升,以满足整个LEAP产能上的要求。包括GE和赛峰对CFM各型发动零件在中国的采购量在5亿美元左右。

(来源:国际航空 颜思铭)
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