3D打印對世界航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響分析

在2012年，GE航空收購了3D打印技術(shù)公司Morris Technologies，用于發(fā)動機(jī)零部件的打印。南極熊之前報道，2016年GE又連續(xù)兩次出手，收購了兩家金屬3D打印公司，通用電氣（GE）花7億美元，將成功收購電子束金屬3D打印Arcam ,持續(xù)推動GE航空技術(shù)應(yīng)用的前進(jìn)。目前，GE航空最為依賴的兩大技術(shù)，是陶瓷基復(fù)合材料（CMC）和3D制造技術(shù)。相比陶瓷基復(fù)合材料，3D打印制造技術(shù)目前已得到較為廣泛的應(yīng)用。尤其是航空領(lǐng)域，不需要整塊金屬的切割，直接一次性打印所需要零部件，節(jié)省材料也節(jié)省人力。

美國通用電氣公司表示，航空發(fā)動機(jī)的增材制造（3D打�。┑男赂锩�正在快速發(fā)展，規(guī)模空前，并已通過檢驗。

通用電氣利用3D打印技術(shù)制造的一臺小型的航空發(fā)動機(jī)（3D打印即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)）

通用電氣使用高熔點(diǎn)金屬粉末作為原料的3D打印機(jī)，做出了一臺真實(shí)的噴氣式發(fā)動機(jī)，每分鐘轉(zhuǎn)速33000轉(zhuǎn)；

3D打印機(jī)用激光把薄薄的一層層金屬熔合起來。這些形狀各不相同的金屬層被堆放起來并熔化，從而形成發(fā)動機(jī)的所有部件—包括壓縮機(jī)、渦輪、噴嘴和燃燒室；

使用3D打印技術(shù)制造的小型噴氣式發(fā)動機(jī)尺寸：8英寸高，1英尺長；

3D打印技術(shù)制造的小型噴氣式發(fā)動機(jī)，已經(jīng)通過GE航空部門全尺寸發(fā)動機(jī)測試中心的測試；

世界航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析
航空發(fā)動機(jī)被稱為“工業(yè)之花”，是典型的技術(shù)密集、知識密集型高科技產(chǎn)品。

航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)是以航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)集群，主要產(chǎn)品包括軍民用航空發(fā)動機(jī)、輔助動力裝置和航改燃?xì)廨啓C(jī)，還可以得到重型燃機(jī)及利用航空發(fā)動機(jī)部件級技術(shù)衍生發(fā)展的其它產(chǎn)品。航空發(fā)動機(jī)制造業(yè)涉及流體力學(xué)、固體力學(xué)、計算數(shù)學(xué)、熱物理、化學(xué)等眾多門類的基礎(chǔ)科學(xué)和工程技術(shù)，是典型的高科技產(chǎn)業(yè)，具有突出的技術(shù)輻射和拉動作用，可以廣泛帶動電子、先進(jìn)材料、特種和精密加工、冶金、化工等技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是國民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中科技發(fā)展和創(chuàng)新的重要推動力量。

航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)對已經(jīng)成為或者渴望成為世界政治、軍事和經(jīng)濟(jì)大國的國家具有非同一般的戰(zhàn)略意義。為保持在航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先并以此確保大國地位，西方發(fā)達(dá)國家始終在這一領(lǐng)域傾注巨大的人力、物力、財力，使世界航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)長期保持加速發(fā)展的態(tài)勢，而且以美國為代表的西方航空發(fā)達(dá)國家在全球航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)中始終領(lǐng)先地位和主導(dǎo)性優(yōu)勢。

世界航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)
從第一臺噴氣式發(fā)動機(jī)誕生至今，航空發(fā)動機(jī)已走過了近70年的發(fā)展道路，航空發(fā)動機(jī)技術(shù)已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步，但真正形成航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)并具有相當(dāng)規(guī)模的國家只有美、俄、英、法等少數(shù)幾個國家，這些國家能夠獨(dú)立研究和發(fā)展一流水平的軍用航空發(fā)動機(jī)，而民用發(fā)動機(jī)市場上真正具有技術(shù)和商業(yè)優(yōu)勢的只有美、英兩國的三家公司（美國的通用電氣航空集團(tuán)和普·惠公司以及英國的羅·羅公司），這三家企業(yè)及其成立的合資公司（CFM和IAE公司）在世界民用發(fā)動機(jī)市場的份額幾乎達(dá)到了90%。2010年，世界航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)量超過16300臺（含艦船及地面用燃機(jī)），市場價值達(dá)550億美元。

隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，世界航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)加速發(fā)展的態(tài)勢，總體看來，國外航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)格局具有以下四個顯著特點(diǎn)：

作為國家戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)
美英法等航空強(qiáng)國始終堅持將航空發(fā)動機(jī)列為國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，其航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展無不體現(xiàn)出國家意志。美國《2020聯(lián)合設(shè)想》報告提出的構(gòu)成美國未來戰(zhàn)略基礎(chǔ)的九大優(yōu)勢技術(shù)中，航空噴氣發(fā)動機(jī)位列第二，甚至排在核技術(shù)之前。航空噴氣式發(fā)動機(jī)鼻祖的英國，可放棄飛機(jī)整機(jī)研制，卻始終牢牢抓住航空發(fā)動機(jī)不放，在羅·羅公司瀕臨破產(chǎn)的關(guān)鍵時刻伸出援手，并保留一英鎊的“黃金股”，防止股權(quán)落入外國投資者手中。

除了政策上給予傾斜照顧，國外對航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)的投資力度也十分可觀，并且這種投入是持續(xù)和有針對性的。據(jù)統(tǒng)計，美國政府每年在航空發(fā)動機(jī)研發(fā)領(lǐng)域投入的經(jīng)費(fèi)就達(dá)30億美元左右，這還不包括型號采辦和改進(jìn)改型所產(chǎn)生的費(fèi)用。美、英、法等國家一直按照“預(yù)研先行”的思想，通過國家長期、穩(wěn)定的大力支持和投入，實(shí)施了多項與具體型號或產(chǎn)品完全脫鉤的中長期研究計劃(如IHPTET、VAATE、ACME、AMET等)，為發(fā)動機(jī)的型號及產(chǎn)品研制提供了充足的技術(shù)儲備。這些技術(shù)儲備不僅降低了工程研制的技術(shù)風(fēng)險，縮短了研制周期，還推動了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，健全了發(fā)動機(jī)產(chǎn)品譜系。

樹立行業(yè)寡頭應(yīng)對風(fēng)險和競爭
行業(yè)持續(xù)發(fā)展離不開大規(guī)模資金的長期持續(xù)投入，航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)是典型的通過巨額資金投入獲得巨額回報的行業(yè)。在這一背景下，航空發(fā)動機(jī)在世界范圍內(nèi)明顯呈寡頭壟斷的競爭格局。

美國擁有通用電氣、普·惠兩家大型發(fā)動機(jī)公司進(jìn)行競爭，并擁有數(shù)家專業(yè)的小型發(fā)動機(jī)公司，英國和法國都只有一家航空發(fā)動機(jī)公司——羅·羅公司和斯奈克瑪公司。其它一些國家的公司也涉足航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，如德國MTU公司、瑞典沃爾沃公司和意大利菲亞特公司等。這些公司并不具備完整的航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)能力，只具備參與主流公司主導(dǎo)項目，獲得有限研制與生產(chǎn)份額的能力。

俄羅斯過去從事航空發(fā)動機(jī)研發(fā)、生產(chǎn)和維修的企業(yè)大大小小數(shù)十家，為了集中優(yōu)勢資源，擺脫落后局面，從2007年開始對本國的航空發(fā)動機(jī)行業(yè)資源進(jìn)行整合，組建了聯(lián)合發(fā)動機(jī)公司（ODK）、禮炮公司等，聯(lián)合多家航空發(fā)動機(jī)設(shè)計、生產(chǎn)企業(yè)的大型航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)，最終會將航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)合并為一個大公司，屆時俄羅斯航空發(fā)動機(jī)工業(yè)的研發(fā)、試驗和制造能力將會有很大的提高，并具有與西方發(fā)動機(jī)巨頭抗衡的能力。

軍民燃機(jī)多元化協(xié)調(diào)發(fā)展
世界大型航空發(fā)動機(jī)企業(yè)也非常重視軍民航空發(fā)動機(jī)的協(xié)調(diào)發(fā)展。一個企業(yè)如果單純依靠軍用航空發(fā)動機(jī)是很難長期生存，必須輔以民機(jī)和燃機(jī)的高額利潤來維持運(yùn)轉(zhuǎn)。世界發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)格局早期以軍機(jī)為主，軍民用航空發(fā)動機(jī)的銷售額比為80：20。這種情況當(dāng)前已出現(xiàn)了根本性的轉(zhuǎn)變，羅·羅公司的民機(jī)業(yè)務(wù)銷售額是軍機(jī)的兩倍多，分別為44.8億和20億美元。在1985-1994年，非航空燃?xì)廨啓C(jī)與航空渦輪發(fā)動機(jī)的銷售額比例為15：85，而2008年，羅·羅公司32%的銷售收入來自非航空動力領(lǐng)域，其中絕大部分是燃?xì)廨啓C(jī)業(yè)務(wù)。

此外，幾大發(fā)動機(jī)公司在公司運(yùn)營層面均采用多元化發(fā)展模式。多元化發(fā)展首先可以強(qiáng)化公司內(nèi)部各個業(yè)務(wù)板塊的協(xié)同，以增強(qiáng)競爭力；其次，可以拓展發(fā)展的技術(shù)的應(yīng)用范圍，以提高投資回報率；第三，可以打通產(chǎn)業(yè)鏈的上下游，縮短業(yè)務(wù)流程并降低成本。普·惠公司在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域主要是軍用發(fā)動機(jī)、民用發(fā)動機(jī)、小型發(fā)動機(jī)和維修四大板塊。四大板塊的協(xié)同有助于提高普·惠公司的競爭力與抵御風(fēng)險的能力，幾個板塊的輪動也有助于公司在某一業(yè)務(wù)處于低迷時期保持研發(fā)實(shí)力，防止人員流失。

形成主承包商-供應(yīng)商的發(fā)展模式
在打造行業(yè)巨頭的同時，航空發(fā)動機(jī)行業(yè)逐步形成了主承包商-供應(yīng)商發(fā)展模式，任何一家主流發(fā)動機(jī)公司都只是前臺，他們的身后則有一列長長的供應(yīng)商名單。出于政治和商業(yè)的考慮，任何一家主要發(fā)動機(jī)公司都將大量的生產(chǎn)工作甚至一些零部件/子系統(tǒng)的研發(fā)工作轉(zhuǎn)包出去，以此提升合作關(guān)系并分擔(dān)技術(shù)及商業(yè)風(fēng)險。

以羅·羅公司為例，至少從2004年開始，就只生產(chǎn)其最終產(chǎn)品所有零部件中附加值最高的30%，而將余下的70%轉(zhuǎn)包出去，從而在風(fēng)險可控的前提下，盡可能地降低發(fā)動機(jī)全部零件的制造與采購成本。羅·羅公司認(rèn)為具有競爭力的核心零部件必須自行生產(chǎn)；非核心零部件如果有足夠的競爭力也會自行生產(chǎn)；競爭性不強(qiáng)的核心零部件生產(chǎn)必須受控，即在合作伙伴企業(yè)或合資企業(yè)中進(jìn)行生產(chǎn)；不是核心零部件，競爭性又不高的零部件則完全可以進(jìn)行外部采購。

對我國航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議
我國航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)從無到有，從小到大，在維護(hù)修理、引進(jìn)消化、批量生產(chǎn)、改進(jìn)改型、新機(jī)研發(fā)等方面取得了較大成績，尤其是近10年來的發(fā)展取得了較大的進(jìn)步。隨著中國航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)公司的組建，我國已進(jìn)入全面自主發(fā)展軍民用動力、建立與大國地位匹配的航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)體系的新時期。但與世界一流航空動力強(qiáng)國相比，我國航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)仍有不小的差距。因此，結(jié)合世界航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗，我國航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)應(yīng)注意以下幾個方面的問題。

優(yōu)先發(fā)展航空發(fā)動機(jī)
貫徹“動力先行、預(yù)研先行、相對獨(dú)立、優(yōu)先發(fā)展”的原則，在發(fā)展政策、條件保障、基礎(chǔ)建設(shè)、人才建設(shè)、經(jīng)費(fèi)投入等方面給予大力支持，把航空發(fā)動機(jī)作為促進(jìn)當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的突破口。

深化體制機(jī)制改革，整合行業(yè)資源

借鑒航空發(fā)達(dá)國家的成功經(jīng)驗，集中力量，形成拳頭，優(yōu)化資源配置，促進(jìn)專業(yè)化協(xié)作。促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，充分實(shí)現(xiàn)信息、資源和技術(shù)的優(yōu)化配置和共享機(jī)制，避免無序競爭，促進(jìn)航空動力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

給予發(fā)動機(jī)行業(yè)更多的信心和耐心

現(xiàn)代高性能航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展是一個設(shè)計、制造、試驗、失敗、修改、再制造、再試驗的探索和反復(fù)過程，要充分認(rèn)識航空動力的重要性、復(fù)雜性和規(guī)律性，不能盲目的跨越式發(fā)展，同時也要給予這個行業(yè)更多的耐心。

合理分配各階段資金

應(yīng)通過政府、軍方、企業(yè)等多種渠道，針對航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品、技術(shù)、研保、基礎(chǔ)等多個方面進(jìn)行多方位、大力度投資。還應(yīng)合理分配好預(yù)先研究、型號研制、使用發(fā)展之間的經(jīng)費(fèi)比例，為航空發(fā)動機(jī)的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展提供可靠保障。

形成軍民燃機(jī)聯(lián)動的多元化產(chǎn)業(yè)格局

利用我國航空運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展的良性需求，推動國內(nèi)民用航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，用軍機(jī)技術(shù)帶動民機(jī)和燃機(jī)產(chǎn)品發(fā)展，再用民機(jī)和燃機(jī)的銷售利潤反哺軍機(jī)業(yè)務(wù)，形成軍民燃相輔相成、良性互動的多元化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

來源：空天界
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