远川科技评论｜千亿美金的中国心脏

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千亿美金的中国心脏

原创 罗婧怡 远川科技评论 2020-03-19

作者：罗婧怡

支持：远川研究所制造组

2020，这注定是要被全球人民钉在历史耻辱柱上的一个特殊年份。开年就闹恐怖的传染病，接着2月特朗普叫嚣要禁止给咱们的大飞机C919供货，3月美股暴跌，全球股市一片哀嚎，组团被绿，一个都不能少。

美国航空巨子、央企波音市值直接从茅台跌成五粮液了，家大业大的网友纷纷支招：赶紧组团抄底美国啊，把波音换回来，咱们的大飞机就有救了。

且慢，波音是值得买，但特朗普2月份可不是拿着波音威胁咱们，他手里的一张王牌是：通用航空。咱们的大飞机发动机就依赖这家的供货。

大国撕逼，产业为王，围绕航空发动机背后的产业较量，其重磅程度一点不亚于当年华为长公主被扣温哥华。从科技战到工业战，序幕刚刚拉开。

Part.1 航空发动机，控制飞机的心脏

航空发动机为什么如此重要？

作为给飞机提供动力的引擎，航空发动机就像是飞机的“心脏”。倘若没有发动机提供动力，飞机就是一堆静止的铜铁。不仅如此，航空发动机性能不稳，一旦出问题，那非常容易造成安全事故。

比如波音造成300多人死亡的两起大型空难，全部是737 Max-8发动机的控制系统出了问题。

737Max 死亡客机上被匆忙改造的外形极度憋屈的发动机

目前应用最多的是涡扇发动机（如下图1），其核心结构由压力机、燃烧室和高压涡轮组成。进入发动机的空气经过压缩燃烧，转化成高温高压燃气，通过喷口释放的动力将飞机推向天空。

图1 涡扇发动机结构示意图

就跟汽车厂商关注引擎性能，努力提高速度和稳定性一样，航空发动机是飞机性能的主要决定者。航速、安全性、燃油经济性等指标都与发动机密不可分。可以说，不同代际的发动机效能的区别，就如同豪车与出租之差。

因此，航空发动机成为各大航空公司的核心研发对象，每家公司都下了血本，希望能造出最先进的发动机。一代、二代、三代、四代，一代代革新的发动机性能越来越好，造价也越发高昂。现在，发动机成本占了整机成本足足四分之一。（下图2）

图2 民用客机航空发动机价值占比

资源投入源源不断，技术壁垒层层推高。航发产业越来越成为一个吸纳着雄厚资本、汇聚着顶尖科技的地方，具有高端制造业的典型特征：

极高的技术壁垒：产品单位价值高，每单位重量创造的价值是船舶的1400倍，汽车的150倍，电视的30倍。

巨大的经济回报：一项成熟产品能够销售30-50年，带来源源不断的技术回报。

漫长的研制周期：随着航发先进程度的逐步提升，研发战线也越拉越长。普惠研究的第四代发动机F119花了108个月，改进型F119更是花了156个月才成功。

高额的研制成本：一般新研发涡扇发动机需要20亿左右美元的投资，一旦中途出现技术问题，甚至可能血本无归。罗罗在RB211的研制中由于采取了不够成熟的一项技术，差点把公司亏破产。

这些特征让航发工业成为一个群狼环伺的竞技场。中国作为一个后发国家，在产业基础上没法与美英法等老牌强国争锋，因而进口依赖非常强。

一言以蔽之：民用航发，基本全是国外买的。

而国人寄予厚望、性能比肩空客波音的国产大飞机C919，同样依靠着通用子公司CFM旗下的LEAP系列——本次“禁运”事件的主角。

这公司有多牛？

在C919所属的单通道窄体客机领域，它凭一己之力打下了过半江山，独享71%市占率。（下图3）

图3 2017年商用窄体客机引擎制造商市场份额

其他公司打不过CFM，就算真有同等技术水平的发动机，换上之后再把设计、研制、试验流程走一遍，又不晓得耗费多少人力物力。看看近十年前就定名，而今仍没完全定型的国产发动机CJ-1000A就知道，这条路绝不好走。

C919的心脏，就这样死死捏在了美国人手里。

管中窥豹，中国的航空发动机产业，就是这么受制于人。

Part.2 寡头垄断：艰难的新手升级之路

“工业之花”虽美，但在变态的制造难度之下，能够摘下它的寥寥无几。直到现在，也堪堪只有美、俄、英、法、中五个大国独立掌握了大推力航空发动机的制造技术。

目前，全世界高端航空发动机呈现“四足鼎立”格局，美国通用、英国罗罗、美国普惠、法国赛峰。通用掌控了最广泛谱系和最畅销机型；罗罗80%订单依赖其拳头产品遄达系列；普惠垄断了美国军用航发市场；赛峰则依靠合资产品。

大佬们针锋相对、各显神通，还想要整合资源、集中优势，建立了CFM、IAE 与 EA等合资公司。这七家公司基本把控了民用航空发动机生产的全流程环节，形成全球垄断格局（下图4），其他企业只能依附与他们，参与一些配套工作。

全球的天空，就是这七王的游戏。

图4 2017年各种类飞机引擎制造商市场份额

我国的民用航发从2009年中国航发商发成立算起，才仅仅发展了十余年。起步晚、基础差，整体研发水平和制造能力与老牌强国尚有差距。

目前，我们仍然窝在产业链末端，背着个二级供应商的标签，和日韩公司一起给大佬们打下手，承担钛合金、高温材料、复合新材等原材料供应、零部件加工和装配设备等工作，技术水平和盈利能力都很低。

在整机制造方面，中国的航发技术在较长的时期里都落后美国20-30年。中国2006年末首飞的第三代发动机涡扇-10，与美国在上世纪八十年代研制的F110性能接近。而中国2011年交付的涡扇15，和普惠所制的F119性能差不多，可后者在1991年就装上了美国军机。

直到现在，中国还是拿不出成熟的产品和大佬同台PK，已经交付使用的国产民机ARJ21和前面提到的C919都采用进口发动机。想要闯入这个群狼环伺的市场，谈何容易。

不少西方媒体冷嘲热讽不怀好意：给人搬砖的，也想盖房子？

而眼下，国防安全的重任压在身上，不管这条路有多难，我们必须要自力更生。

Part.3政策加码：助力航空发动机国产化

中国素来有基建狂魔的称号，纵横发达的高铁也好、快速铺开5G基站也好，都展示了中国日新月异的科技实力。

可为啥这么多年，我们都还没实现在航发工业上“赶英超美”？

原因倒也简单：

不想造、不会造、来不及、造不起。

早先中国工业积贫积弱是现实，加上历史因素，我们的发动机大多依靠进口。进口发动机安全又先进，使得中国缺乏自产的动力。

比如中国的太行发动机，它的使用寿命最初只有1200小时，是美国同类型发动机的寿命的十分之一。改进后的涡扇-10B发动机虽然进步显著，但寿命也仅为美国同类发动机的一半。

另一方面，很多发动机技术依赖测绘仿制，忽视基础科研和正向设计，没有足够的技术积累，也造不出同性能产品。

建国初，我们仿制苏联的BK-1F等造出了涡扇-5等系列，六七十年代，我们则仿制英国罗罗的斯贝MK202制造出了涡扇-9。然而，仿制必然存在时滞同时，研究思路不连贯使得我们没法像自研企业那样，在同个体系上进行技术改进。

中国的飞机体制也影响了发动机制造。

2016年以前，航发产业曾隶属于中航，发动机的发展依附在飞机发展底下。中航想要加快飞机出货的进度，可航空发动机却比飞机还难造，要花更长的时间。因此，买个发动机再造飞机，成了中航自然而然的选择。

在此背景下，航发研究是永远是来不及的。

最后便是缺钱了。航发产业研究、试飞、维护，样样都是花钱如流水的。GE90的研究经费达30亿美元，F135则高达67亿美元。2015年，美、法、英三国的研发投入分别达到了90.60、19.50和17.32亿美元。而根据华创证券等分析师的统计，中国的研发投入与航发强国仍有差距。

但是，眼前广阔的航发市场和维护国防安全的使命一推一拉，加之如今万一要是遭遇“禁运”，咱们可真的就是被卡脖子了，这些年航空发动机的国产化动力正在逐步增强。

首先，这是个千亿级别的大赛道。根据RR公司2014年的预测，未来20年将有约四万架新机交付，全球商用航空发动机市场规模高达19000亿美元；国内民用航空发动机市场年平均超过1500亿元。

并且，针对不会造和来不及等问题，国家出台了诸多政策各个击破。

先有2015年李总理把“两机”（航空发动机与燃气轮机）作为独立方向，往主导产业去培养，给航发以“名分”。再有2016年，成立航发国家队中国航发集团，彰显“位分”。

在政策力量的引导下，原材料生产企业、零部件制造企业等也加速发展，航发工业的配套产业链也逐步完善了。

同时，航发集团的成立意味着此前航空发动机依附于飞机发展的格局不再，来不及的问题也得以解决。 

等到2017年，十三五全面启动了“两机”专项，随着千亿规模的项目落地，资金和人才源源不断地涌入了航发事业。

就像之前的芯片产业一样。芯片产业和航发产业都是高端制造业的代表。其高科技属性与战略意义十分相似。过去的中国经历“缺芯少魂” 之殇，而今我国芯片行业从设计、制造、封测以及装备领域已经逐步开始实现国产化替代，虽然大多数产品虽然跟国外仍有一定的差距，但也基本达到“能用”的状态。

这样的成就，离不开政策的支持和鼓励。为了芯片，中国打造了集成电路国家大基金，第一期投了1400亿，第二期投了两千多亿。这次为了航发，“两机”专项计划的预计投入达到 3000 亿以上。

国家基金的投资不仅能带来科研资金支持，还带来了投资者的青睐。造不起的问题，也迎刃而解。

其实，国家早就布好了局，每一步都有条不紊地推进着。进口替代是肯定的，自产自用是迟早的。

Part.4奋起直追，自主化有戏吗？

要想真正实现航发自主化，量产装配、代际革新、尖端研究必须三项并进、坚持到底。眼下，中国在这三条路上都小有成就，未来可期。

量产装配的领头羊，便是涡扇10太行发动机。自2006年成熟定型之后，太行发动机不断改进，使用寿命和安全性逐步提升。

同时，中国正在逐步提高航发国产化率，相信未来能有更多飞机用上国产心脏。代际革新是研制的重点，目前也有许多重点型号在逐步推进。

比如第五代的涡扇15“峨嵋”发动机，是歼-20战机有了它，就可以成为4S标准的第五代战机。东方证券研究显示，在大涵道发动机领域，CJ1000A扭转了中国曾经的弱势。目前，它已经正在进行零部件制造和实验，预计2025年就能服役。 

尖端研究这条路，则是“神仙打架”的云端。

眼下国际最先进的F119和F120涡扇机，已采用了变循环、矢量喷管等技术，我国的尖端研究同样集中于第六代变循环发动机领域。早在2012年，中航发副总就已经表示中国正在按计划推进此项研究，倘若计划如期推进，相信中国在尖端技术方面能够有所突破。

这三条路走的顺、走的稳，国产的航空发动机就有了跻身一流的潜质。

除此之外，为了让整机生产更高效，生产上游的材料与零部件供应、生产下游的维修保障也不可或缺。打造一条完整的航发产业链，同等重要。当前，中国以航发国家队为核心，上下游国营、民营企业广泛参与的航发全产业链已经日渐完整，为航发工业的自主化之路提供了较好的保障。

过去的中国航发落后于人，而今我们奋起直追。不论是量产装配的效率、代际革新的进展还是尖端研究的突破，我们都已在奋力赶超。这是一场必须拿下的战争。

Part.5  研报推荐

1. 华创证券《航空发动机行业深度研究报告之一：“六问六答”谈航发：深度解析禁运事件影响及行业发展》作者：卫喆，王卓星。

推荐理由：较为详细的说明了禁运事件的影响，并对中国当前航发产业的发展情况作了较为客观的描述，指出了过去影响中国航空发动机发展的制约因素。

2. 东方证券《国防军工：国产工业之花盛开，攻克大制造最后一个堡垒》作者：王天一，罗楠。

推荐理由：对当期我国航发产业供需情况、研制重点进行梳理，并对整个产业链的价值、未来前景做了展望预测。

3. 长城证券《航发动力-公司深度报告（国际篇）：工业之花历经百年沉淀，世界航空发动机寡头垄断》作者：沈繁呈。

推荐理由：介绍了航空发动机的国际市场竞争情况，对几大寡头进行了分析，并比较了中外航发的发展情况。

4. 国盛证券《国防军工行业深度：航空发动机国产化刻不容缓，全球6000亿美金市场当有中国制造》作者：余平。

推荐理由：介绍了我国航空发动机产业发展背景，当前对于两机市场的政策支持等。

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