HA級燃機在全球已收獲100多臺訂單

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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(chuàng)下“三大首展，兩款首發(fā)”紀錄，涵蓋航發(fā)、燃機和數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)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(fā)是GE的“重頭戲”。這臺1:1的航發(fā)模型看起來復(fù)雜而精致，是GE和賽峰集團合資公司CFM國際的明星產(chǎn)品。

LEAP飛機發(fā)動機

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

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

當天上午，CFM與東方航空簽署為期12年的LEAP-1A發(fā)動機小時包修協(xié)議，及6臺備發(fā)采購，以支持東航36架A320neo機隊的平穩(wěn)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(fā)動機維修保障協(xié)議，及4臺備發(fā)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(fā)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(fā)動機零部件。

而在發(fā)電領(lǐng)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(fā)電機及所有輔助設(shè)備。

在上屆進博會上，GE與CFM國際與國內(nèi)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(xié)議。據(jù)估算，今年同樣可能達到及超越這一數(shù)值。

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從各項展品來看，LEAP發(fā)動機是GE集團在進博會協(xié)議采購額最高的設(shè)備。那么，這款備受關(guān)注的產(chǎn)品，有哪些技術(shù)方面的優(yōu)勢？

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

其次，較前一代航發(fā)相比，LEAP結(jié)合GE及賽峰發(fā)動機公司最先進技術(shù)，使燃油效率提升15%，二氧化碳排放率降低15%，所驅(qū)動飛機噪音較少達75%。

在氮氧化物排放量方面，LEAP發(fā)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(shù)沿襲了CFM一貫的高可靠性、高資產(chǎn)利用率，并進一步延長了發(fā)動機在役時間，同時保持較低的維護成本。

LEAP發(fā)動機上述性能提升，幾乎都有精細的數(shù)據(jù)分析作為支持。這使CFM能夠在整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)，提供定制化的、可預(yù)見性的維護服務(wù)。

與此同時，LEAP發(fā)動機也采用了一些業(yè)界公認的先進技術(shù)，其中包括：

3-D碳纖維復(fù)合材料風扇葉片和機匣。首次采用復(fù)合材料的LEAP發(fā)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(shù)量大幅減少。

第4代三維空氣動力學設(shè)計。LEAP發(fā)動機的高壓壓氣機葉片便采用了此設(shè)計，共有10級高壓壓氣機轉(zhuǎn)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(huán)形預(yù)旋（TAPS）燃燒室設(shè)計。這項技術(shù)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(lǐng)先技術(shù)還有：采用陶瓷基復(fù)合材料的高壓渦輪復(fù)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(tǒng)等。

整體上，LEAP在引入各項全新技術(shù)同時，還大量借鑒應(yīng)用GE90、GEnx和CFM56發(fā)動機上成熟的經(jīng)驗及技術(shù)，是CFM國際目前技術(shù)最先進的產(chǎn)品。

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

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“LEAP發(fā)動機投入商業(yè)運營，是CFM公司歷史上最為成功的?！泵匪继卦f。那么，LEAP發(fā)動機是如何誕生和發(fā)展的呢？

長期以來，全球航發(fā)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(yīng)對行業(yè)技術(shù)和市場的變革，GE開始在CFM國際上押注轉(zhuǎn)型。

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

經(jīng)過多次反復(fù)試驗，GE終于成功設(shè)計出在高效航發(fā)燃燒室中能夠噴射燃料的燃油噴嘴。接著，研發(fā)團隊又經(jīng)過18個月努力，使發(fā)動機的一半零部件實現(xiàn)3D打印制造。

這其中，由于有300個零件使用3D打印技術(shù)，LEAP發(fā)動機的重量減輕了40%，制造成本下降了60%，同時生產(chǎn)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(tǒng)后，繼續(xù)加大了布局。2016年，其不僅創(chuàng)建GE增材制造集團，并且控股業(yè)內(nèi)領(lǐng)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(shù)上實現(xiàn)了很多新的突破。例如，LEAP發(fā)動機是首款采用由CMC（陶瓷基復(fù)合材料）制成的復(fù)雜熱端部件的商用發(fā)動機。

為滿足CMC部件的大量需求，GE創(chuàng)建了美國第一條從研發(fā)機構(gòu)到原材料工廠再到最終產(chǎn)品的CMC集成化供應(yīng)鏈，在美國亞拉巴馬州和卡羅來納州建立相關(guān)工廠。

由于GE本已在航發(fā)領(lǐng)域占據(jù)壟斷優(yōu)勢，含著“金鑰匙”和各項新技術(shù)出身的LEAP發(fā)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(fā)動機為動力的首次商業(yè)飛行，是由土耳其飛馬航空公司執(zhí)飛伊斯坦布爾至安塔利亞航線，執(zhí)飛飛機為空客的A320neo。

此后，LEAP開始“跨越式”發(fā)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(shù)已超過14000臺。

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

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具體而言，LEAP發(fā)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(fā)動機，作為150座級C919飛機的唯一西方產(chǎn)發(fā)動機，由此正式啟動了LEAP發(fā)動機項目。

通過中標備受關(guān)注的C919項目，CFM開啟了與中國航空工業(yè)合作的新篇章。為C919提供動力的LEAP-1C發(fā)動機，是CFM國際唯一一款采用全集成推進系統(tǒng)的產(chǎn)品。

中國商飛提供的發(fā)動機吊掛、奈賽公司開發(fā)的短艙和反推裝置，與LEAP-1C一起被設(shè)計為相互連接的整體系統(tǒng)，將實現(xiàn)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(fā)動機在經(jīng)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(fā)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(chǎn)基地首次點火成功，并在地面慢車功率狀態(tài)下運行了十分鐘。

接著，2017年5月5日，以LEAP-1C集成推進系統(tǒng)為動力的C919飛機，成功完成了歷時79分鐘的首飛?！斑@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(jīng)過多輪試飛后，C919將進入型號合格審定試飛階段。據(jù)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(fù)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(xiàn)場，支持其完成了C919的空中推力確認（IFTD）測試。

此外，售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的完備，也是發(fā)動機穩(wěn)定性和可靠性的重要支撐。為支持中國市場LEAP發(fā)動機的快速增長，GE和CFM一直在不斷拓展其售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

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

為了支持不斷增長的發(fā)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(shù)和遠程診斷監(jiān)控支持。

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除了為國產(chǎn)大飛機C919提供動力，目前已經(jīng)飛上天空的國產(chǎn)支線飛機ARJ21的發(fā)動機，也是來自GE的CF34-10A發(fā)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(wěn)定。4月23日，疫情復(fù)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(jīng)分別接收了兩架ARJ21飛機。

但最初，ARJ21飛機差點與CF34-10A發(fā)動機“失之交臂”。2002年，GE參與ARJ21發(fā)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(shè)計理念和技術(shù)優(yōu)勢后，GE專門為ARJ21飛機提供的CF34-10A發(fā)動機，最終“后來居上”。

相比其他競品發(fā)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(yè)支線飛機過去十多年的運營穩(wěn)定性經(jīng)驗，很多航材可以實現(xiàn)共享。同時，GE在助力商飛商務(wù)推進和相關(guān)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(guān)系，以及經(jīng)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(chǔ)。

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

GE和CFM國際已有6000多臺在翼發(fā)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(fā)動機競標也在按照中國商飛的節(jié)奏推進，GE集團參與競標的是GEnx發(fā)動機。

當前，GEnx發(fā)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(fā)動機。

在中國，GEnx發(fā)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(fā)動機。

結(jié)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(jīng)歷了飛速發(fā)展，并與國內(nèi)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(zhàn)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(mào)易打開了大門，有效促進了GE及CFM國際的進一步發(fā)展。

隨著中國經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型升級，城鎮(zhèn)化所帶來的航空等領(lǐng)域需求正與日俱增。在可以預(yù)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(xù)加碼中國市場。

但也要注意的一件事是，C919項目在系統(tǒng)和設(shè)備招標時，政策鼓勵國內(nèi)外企業(yè)成立合資公司，并且優(yōu)先選擇合資公司的產(chǎn)品，以推動國內(nèi)航空相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)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(zhuǎn)讓相關(guān)技術(shù)。這與絕大部分外資企業(yè)的態(tài)度不同。因此，2011年，中國航空發(fā)動機公司開始負責自主攻堅研發(fā)。

首臺裝配好的CJ-1000AX整機

到2017年底，中航商發(fā)CJ1000發(fā)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(zhuǎn)速達到設(shè)計要求。據(jù)估算，CJ1000大約還要5年左右時間可批量生產(chǎn)。

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

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