世界三大航空发动机制造商民机动力发展布局研究：世界三大航空发动机制造商

原标题：世界三大航空发动机制造商民机动力发展布局研究
面对新的市场需求， GE航空集团、普惠、罗罗等航空发动机制造商在核心机改进改型及发展的基础上积极研发市场急需技术，抢占技术制高点，对民机产品发展谋篇布局。

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根据波音公司2019年发布的《民用航空市场预测》，未来20年将新增44040架飞机，到2038年全球民机机队将达到50660架，价值6.8万亿美元，同时中国将超越美国成为全球最大航空客运市场。民用航空动力具有单位价值高、研发难度大、技术更新快的特点，技术更新周期约为10年。面对新一轮的民机升级发展需求， GE航空集团、普惠、罗罗等航空发动机巨头利用政府研究支持计划，结合自主投资，大力发展具有市场潜力的技术，对民机产品发展谋篇布局。本文以核心机发展为脉络，通过综合分析三大航空发动机制造商正在开展的产品与技术研究项目，初步勾勒出未来民用航空发动机发展趋势。
GE航空集团持续深耕，推动核心机改进发展
持续巩固在宽体和窄体客机市场的独特地位
GE航空集团在高压比核心机研发方面处于世界领先水平，独具竞争力的核心优势保证了其在民机动力的领先地位。在多年支撑其宽体客机动力产品发展的核心机中，基于高效节能发动机（E3）计划支持、由“10级高压压气机+2级高压涡轮”构成的GE90系列发动机核心机逐渐成为主力。该核心机随GE90发动机不断改进升级，逐步实现性能优化提升，衍生发展出GE90-115B、GP7200、GEnx、GE9X等系列发动机。
面对普惠公司齿轮传动涡扇（GTF）发动机通用核心机的竞争， GE航空集团启动了更高效率、更低污染的eCore核心机计划，将GEnx核心机进行缩比设计，引入最新气动、结构、冷却、复合材料和低排放设计技术，使“10级高压压气机+第二代双环预混旋流（TAPS）燃烧室+2级高压涡轮”构型的核心机应用由宽体客机延伸至窄体客机，市场对象包括支线客机和公务机等，同时延长与赛峰集团的合作至2040年，以上述核心机为基础，共同研发替代现有CFM56系列发动机的推力范围在80～220kN的下一代窄体客机的LEAP发动机。 LEAP发动机由于核心机性能大幅提升、涵道比增加，燃油效率较CFM56发动机提高15%以上。 LEAP系列的LEAP-1A、LEAP-1B和LEAP-1C分别为空客A320neo、波音737MAX和中国商飞C919飞机提供动力，巩固了GE航空集团在窄体客机发动机市场上的地位。
为满足新一代宽体客机发展需求， GE航空集团在GE90基础上，基于eCore核心机技术发展了GE9X发动机核心机。核心机采用“11级高压压气机+第三代TAPS燃烧室+2级高压涡轮”构型，压比达27∶1 ，这是GE航空集团目前压比最高的核心机。核心机压比的提高使得GE9X发动机总压比高达60∶1 ，高压涡轮进口温度已超出现有常规材料承受范围。为此， GE航空集团发展了第四代粉末合金材料、陶瓷基复合材料（CMC）和先进冷却技术，目前正研究在第二级高压涡轮叶片上使用CMC ，这也是CMC首次应用到商用发动机旋转部件上。 GE9X发动机配装了约300个3D打印零部件，包括燃油喷嘴、温度传感器、燃油混合器以及较大的换热器、扩压器和钛铝低压涡轮叶片等部件， GE9X燃油效率将比GE90-115B发动机提升10％，也比竞争机型高出5%以上。

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表1GE90系列发动机参数
GE9X发动机从2013年启动设计， 2015年完成首台核心机试验，核心机性能表现超出预期。 2016年进行首台发动机整机试验。 2017年进行了一系列结冰试验。原计划2018年取得适航许可证并于2019年初实现首飞，但在发动机耐久性试验中发现可调导叶装置存在设计问题，使波音777X首飞时间推迟，直至2019年11月该问题才得到解决。 2020年2月，配装2台GE9X的波音777X实现首飞。 GE9X从设计到首飞，完成了超过4100h的地面和高空试验，循环达6500余次。 2020年5月， GE9X发动机进行最终型号取证测试，有望于2021年随波音777X投入商业运营。
奋力开拓支线客机及公务机动力市场
GE航空集团在宽体和窄体客机动力上一直处于领先地位，但在支线喷气客机动力方面仅有CF34系列发动机产品独当一面。该发动机历经CF34-1、CF34-3、CF34-8、CF34-10等多次改进，核心机也从原来CF34-3的14级高压压气机改进升级为CF34-8、CF34-10的10级、9级高压压气机，性能大幅提升。