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GE航空航天公司未来发展布局研究

Research on the Future Development Layout of GE Aerospace

周杰 秦家禄     2025年06月18日

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在当前全球航空产业竞争日趋激烈以及可持续发展要求日益提高的大背景下,为适应行业变革并保持市场竞争优势,GE航空航天公司制定了覆盖技术研发、产品制造、市场拓展,以及售后保障等全产业链的发展策略。其发展布局将对未来全球航空航天产业发展产生重要影响。

 

历经100多年的技术积累和市场拓展,GE航空航天公司已然成为全球航空航天领域的领军企业。从早期的涡轮增压器研发制造,到如今涵盖航空发动机制造、系统集成和售后服务等多领域的业务布局,GE航空航天公司见证并推动了全球航空航天技术的飞速发展。目前,GE航空航天公司在全球拥有庞大的业务网络,研制的发动机广泛应用于商业、军事和通用航空等多个领域。据统计,全球每起飞4架飞机,就有约3架使用了GE航空航天公司的发动机技术,这充分彰显了其在航空航天领域中的重要地位。GE航空航天公司于2024年4月正式完成拆分,成为独立上市公司,通过这一变革,其核心业务更加聚焦、资源配置更加灵活、布局调整更加自主,为企业未来发展奠定了新的基础。通过对GE航空航天公司发展路径进行综合分析,能够更好地理解其发展方向,同时把握航空航天产业的未来发展趋势。

 

致力于技术创新


开式转子发动机


纵观先进商用航空发动机演进历史,采用大尺寸风扇和大涵道比技术是提升发动机效率的关键因素,并由此催生了开式转子发动机架构的概念。20世纪80年代初,GE航空航天公司与赛峰集团合作研发了GE36无涵道风扇发动机,并于1986年搭载波音727飞机进行了飞行测试。受当时技术限制,GE36发动机未能正式投入商业运营。经过数十年的技术积累和对开式转子架构的不断探索,GE航空航天公司已经能够基本消除开式转子发动机在安全性、质量和噪声等方面存在的问题。通过改进设计方法,如增加螺旋桨之间的间隙;保持后螺旋桨叶片长度短于前螺旋桨叶片,避免后螺旋桨叶片切穿前螺旋桨叶片的尖端涡流;在前后螺旋桨上使用不同数量的叶片,并保持一定的速度差等。目前,开式转子发动机的噪声水平与CFM国际公司的LEAP发动机大致相当。后续,通过优化飞机结构可以进一步降低发动机噪声对客舱的影响。同时,通过在风扇叶片上应用复合材料,满足了安全和质量要求,降低叶片载荷,进一步增强了开式转子发动机未来商业化运营能力。


2021年,GE航空航天公司和赛峰集团联合启动可持续发动机革命性验证(RISE)项目,其中以开式转子为核心技术特征的下一代航空发动机将较目前LEAP发动机的油耗和碳排放水平进一步降低20%以上。2024年,法国航空航天研究院(ONERA)使用开式转子5∶1缩比验证模型,完成了超过300h的风洞试验;还在发动机验证机上进行了累计超过2000循环的高压涡轮耐久性测试。未来10年,GE航空航天公司将依托RISE项目,进一步结合碳纤维复合材料的应用,大幅减轻开式转子发动机质量,提升推进效率,优化热效率,使其与下一代燃料、混合动力系统更兼容;同时,密集开展地面和飞行试验,获取发动机在真实环境下的性能、安全性、噪声和空气动力学等数据,为发动机技术优化和飞发集成提供依据,力争在2035年左右实现开式转子发动机商业运营。

 

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RISE项目开发的开式转子发动机效果图

  

数字化和智能化技术应用


传统计算方式难以满足创新设计需求,为加速推进新产品研发设计,GE航空航天公司与美国能源部合作,基于航空发动机数字建模与仿真,利用百亿次级超级计算机的强大计算能力,更快速、准确地模拟测试发动机性能和可靠性,提高了技术开发和设计改进效率。2022年以来,GE航空航天公司已在包括Frontier(目前世界上第二快的超级计算机)在内的超级计算机上进行了超过300万小时的计算,在实际飞行条件下模拟全尺寸开式转子发动机性能,减少了物理试验次数,节约了研发成本和时间。


航空发动机智能监控系统可以采集发动机温度、压力、振动等多种参数,并通过参数分析预测发动机可能出现的故障,提前发出预警。GE航空航天公司在全球多个航空公司的飞机发动机上安装了智能监控系统,大幅提高了故障预警准确率,降低了运营成本。同时,通过对监控数据的分析,GE航空航天公司还可以提供个性化的发动机维护建议,优化维护计划,延长发动机使用寿命。


紧凑型核心机技术


作为GE航空航天公司RISE项目的一部分,紧凑型核心机技术旨在研发面向未来的发动机产品,以实现更加高效的飞行。该技术得到了美国国家航空航天局(NASA)的支持,在NASA的混合热效率核心机(HyTEC)项目中,GE航空航天公司获得了多项发动机核心机开发合同。2021年,GE航空航天公司获得HyTEC项目2000万美元合同用于开发小型高功率密度核心机,完成高压压气机、高压涡轮和燃烧室的先进空气动力学研究;2023年,NASA授予GE航空航天公司HyTEC项目第二阶段合同,继续推动紧凑型核心机技术发展。


除了先进动力学研究之外,采用新型陶瓷基复合材料(CMC),将有助于提升核心机的性能水平,并实现结构紧凑化。相较于常规合金,CMC的密度大幅降低,但耐温极限水平显著提高,且具有良好的抗氧化和抗热震性能。新材料的应用,不仅减轻了核心机的质量,大大降低了发动机对冷却气流的需求,还提高了其耐高温性能和可靠性水平,使发动机能够在更加恶劣的工况下运行。未来,随着技术的不断成熟与发展,紧凑型核心机技术有望在全球航空产业中得到更广泛的应用,为实现航空产业的可持续发展目标作出新贡献。


可持续航空燃料和氢能技术


可持续航空燃料(SAF)是一种由生物质、废料或其他可持续原料制成的燃料,全生命周期碳排放量显著低于传统航空燃油。通过改进发动机燃烧系统和燃油喷射技术,发动机能够适应SAF的特性,实现高效、清洁燃烧。GE航空航天公司自2006年起便积极参与SAF的评估和认证工作。2008年,首次实现了由CF6发动机提供动力的SAF商业示范飞行。此后,GE航空航天公司利用不同型号发动机分别完成了SAF直升机飞行、商业盈利飞行、跨大西洋飞行等多个行业首次飞行测试。


GE航空航天公司氢燃料航空发动机是为了实现零碳排放目标而研发的新型发动机。利用陆基燃气轮机,GE航空航天公司完成了超800万小时的氢燃烧运行试验。在此基础上,2022年CFM国际公司与空客公司签署协议,合作开展氢涡轮动力系统研发验证,CFM国际公司负责改造GE航空航天公司“通行证”(Passport)发动机的燃烧室、燃烧系统和控制系统,使其能够与氢燃料相匹配并完成试验。2025年,相关研发工作正在按计划推进,并致力于解决氢燃料储存、分配,以及发动机与氢燃料适配等技术难题,预计2025—2030年将进行一系列地面和飞行测试,以验证发动机的性能、安全性和可靠性。

 

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GE航空航天公司SAF试验

  

构建供应链体系


GE航空航天公司在全球拥有广泛的供应链网络,其零部件供应商分布在多个国家和地区,不仅可以降低运输成本和交货周期,还能更好满足当地市场需求、应对贸易壁垒和地缘政治风险。


美国市场:核心研发与生产基地


美国作为GE航空航天公司的发源地与大本营,在其供应链体系中占据关键地位,众多核心研发与生产环节集中于此。GE航空航天公司认为“投资美国制造业发展和技术创新对公司发展至关重要,将使美国始终处于航空航天的领导地位”。2025年3月,GE航空航天公司宣布,计划在年内向美国工厂和供应链投入近10亿美元,投资规模是2024年的2倍。从投资分配来看,其中5亿美元用于扩大产能,以增强产品质量与交付能力,如对支持LEAP发动机生产和组装的关键基地进行扩建;超1亿美元用于创新型材料和先进制造工艺应用,以提升发动机性能;超1亿美元用于外部供应链投资,以推动供应商更新生产工艺和设备,进一步减少产品缺陷和供应链限制。同时,GE航空航天公司还计划在2025年招聘5000名美国工人,涵盖生产制造和工程管理等不同岗位。按照GE航空航天公司的说法,这项投资不仅有助于提升发动机的安全性、质量和交付能力,还将惠及美国16个州,推动当地经济发展,稳固美国在航空航天领域的领先地位。


中国市场:重要的新兴市场与生产伙伴


GE航空航天公司自20世纪80年代进入中国市场,经过多年发展,已在中国建立了庞大的供应链体系。GE航空(苏州)有限公司是其在中国的首个供应链工厂,产品线基本涵盖GE航空航天公司及CFM国际公司各主力民用航空发动机型号,为全球航空发动机生产提供了大量零部件。2024年,GE航空航天公司向苏州工厂增加520万美元投资,用于扩大LEAP发动机产能、启动GE9X发动机新品批量生产,以及更新厂房设备,提高生产的安全性。立足本土化服务,GE航空航天公司建立了开放式维修网络,包括8个合资或授权的发动机维护、修理和大修(MRO)工厂、2个发动机零部件储存仓库、1个7×24h发动机远程监控的飞机机队支援中心。同时,GE航空航天公司在中国境内拥有近40家供应商,年采购金额超7亿美元,充分利用了我国强大的制造业基础与成本优势。


欧洲市场: 老牌工业强国的技术协同


欧洲在GE航空航天公司供应链中扮演着技术协同者与高端制造者的重要角色。凭借在航空航天领域的深厚底蕴以及精湛的制造工艺能力,意大利卡梅里工厂负责生产发动机低压涡轮叶片、波米利亚诺工厂负责低压涡轮组装、布林迪西工厂负责制造低压涡轮机匣。法国赛峰集团是GE航空航天公司的重要合作伙伴,双方合资成立的CFM国际公司融合二者先进技术,研发、生产了多款畅销发动机,在全球占据重要地位。作为全球航空发动机行业的重要参与者,德国MTU公司为GE航空航天公司提供先进技术支持以及高质量的零部件产品,助力提升发动机性能。此外,波兰、比利时等国凭借各自优势,与GE航空航天公司开展深度合作,实现了技术与制造资源的优化配置。

 

强化维修服务


2024年,GE航空航天公司宣布将在未来5年内,对其全球的MRO设施投入超过10亿美元,通过引进先进检验技术、增设测试检验设备等方式,扩展MRO设施维修服务能力,缩短维修周期。从MRO全球布局看,GE航空航天公司未来的维修服务将朝着更加精细化、精准化方向转变,构建一个多层次、相互协作的MRO网络,根据不同地区需求和特点,提供针对性的维修解决方案,进而提升整体运营效率和服务质量。

 

AI赋能,引进先进技术


作为航空产业顶级人工智能(AI)专利持有者之一,GE航空航天公司正在部署AI驱动的全新检测工具,以最大限度地延长飞机发动机在翼时长。目前,全球已有十多家GE航空航天公司MRO工厂,以及部分运营CFM国际公司LEAP发动机的客户,率先引入了人工智能检测工具。该检测工具支持图像分析,帮助技术人员快速发现潜在问题,以实现预测性维护、优化燃油效率和提升飞行安全。与传统“内窥镜检查”相比,AI检测不仅大幅提高了检测的准确性,更能将检测时长缩短一半。面对全球航空客运需求的持续攀升和供应链挑战,发动机维修服务需求显著增长,AI驱动检测工具将有助于实现更快、更准确的检测,从而缩短飞机在地面的周转时间,最大程度保障发动机在役期内稳定运转。


增加MRO设备设施投资


2025年3月,由GE航空航天公司和德国汉莎航空集团旗下汉莎技术公司在波兰合资建立的发动机维修工厂正式投入运营。这座名为XEOS的工厂主要为LEAP-1A、LEAP-1B发动机提供大修和维护服务,目前已启动LEAP-1B发动机的车间维护工作,同时承担LEAP-1A发动机模板维修及整机测试业务,计划在未来数月内增设LEAP-1B专用测试台,并持续提升大修产能与维修技术能力。XEOS工厂的启用彰显了GE航空航天公司对满足发动机MRO需求增长的战略布局。此外,GE航空航天公司还计划向中东地区投资1000万美元,通过购买工具设备、改进基础设施、提升培训质量,提升位于迪拜和多哈的两家MRO工厂的服务能力,以完成更大服务范围内的发动机快速周转维护工作。同时,此项投资也是为即将大规模商用的GE9X发动机做维修服务准备,该发动机为波音777X飞机提供动力,而中东地区是GE9X发动机最大的市场。

 

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GE航空航天公司MRO工厂

  

结束语


GE航空航天公司在未来发展布局上,以创新技术研发为核心驱动力,积极推进可持续发动机技术和数字化智能化技术的研发与应用,致力于降低碳排放,提高发动机性能和安全性;在供应链构建方面,通过全球化布局和本土化策略,优化供应链结构,提高供应链的稳定性和效率;在维修服务领域,构建全球维修网络,提升维修服务质量和效率,为客户提供全方位的售后支持。这些布局紧密围绕市场需求和行业发展趋势,体现了GE航空航天公司对未来发展的深刻洞察和战略思考。


随着GE航空航天公司等企业的技术创新和战略布局的推进,航空航天产业有望迎来新的发展阶段。可持续发展将成为行业的主流方向,绿色环保的航空发动机和飞机将逐渐成为市场主导产品。数字化和智能化技术将深度融入航空航天产业的各个环节,推动产业升级和变革,全球供应链的协同和优化将进一步加强,促进产业资源的合理配置和高效利用。然而,航空航天产业也面临着诸多挑战,如技术研发的高成本、供应链风险的不确定性、市场竞争的加剧等。未来,全球企业需进一步加强合作与创新,共同应对挑战,推动航空航天产业持续健康发展。


(周杰,中国航空发动机集团有限公司,工程师,主要从事民用航空领域国际合作研究)

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