8】GE利用3D列印製造出航空發動機，並通過檢驗

Part 1

GE利用3D列印製造出航空發動機，並通過檢驗

持續推動GE航空前進的，是技術創新。目前，GE航空最為依賴的兩大技術，是陶瓷基複合材料（CMC）和3D製造技術。

相比陶瓷基複合材料，3D列印製造技術目前已得到較為廣泛的應用。尤其是航空領域，不需要整塊金屬的切割，直接一次性列印所需要零部件，節省材料也節省人力。

2012年，GE航空收購了3D列印技術公司Morris Technologies，用於發動機零部件的列印。

近日美國通用電氣公司表示，航空發動機的增材製造（3D列印）的新革命正在快速發展，規模空前，並已通過檢驗。

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通用電氣利用3D列印技術製造的一台小型的航空發動機（3D列印即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術）

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通用電氣使用高熔點金屬粉末作為原料的3D印表機，做出了一台真實的噴氣式發動機，每分鐘轉速33000轉；

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3D印表機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並熔化，從而形成發動機的所有部件—包括壓縮機、渦輪、噴嘴和燃燒室；

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使用3D列印技術製造的小型噴氣式發動機尺寸：8英寸高，1英尺長；

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3D列印技術製造的小型噴氣式發動機，已經通過GE航空部門全尺寸發動機測試中心的測試；

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Part 2

世界航空發動機產業發展分析

航空發動機被稱為「工業之花」，是典型的技術密集、知識密集型高科技產品。

航空發動機產業是以航空燃氣渦輪發動機技術為基礎發展的產業集群，主要產品包括軍民用航空發動機、輔助動力裝置和航改燃氣輪機，還可以得到重型燃機及利用航空發動機部件級技術衍生髮展的其它產品。航空發動機製造業涉及流體力學、固體力學、計算數學、熱物理、化學等眾多門類的基礎科學和工程技術，是典型的高科技產業，具有突出的技術輻射和拉動作用，可以廣泛帶動電子、先進材料、特種和精密加工、冶金、化工等技術和產業的發展，是國民經濟運行中科技發展和創新的重要推動力量。

航空發動機產業對已經成為或者渴望成為世界政治、軍事和經濟大國的國家具有非同一般的戰略意義。為保持在航空發動機產業的領先並以此確保大國地位，西方發達國家始終在這一領域傾注巨大的人力、物力、財力，使世界航空發動機產業長期保持加速發展的態勢，而且以美國為代表的西方航空發達國家在全球航空發動機產業中始終領先地位和主導性優勢。

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世界航空發動機產業發展現狀及特點

從第一台噴氣式發動機誕生至今，航空發動機已走過了近70年的發展道路，航空發動機技術已經取得了巨大進步，但真正形成航空發動機產業並具有相當規模的國家只有美、俄、英、法等少數幾個國家，這些國家能夠獨立研究和發展一流水平的軍用航空發動機，而民用發動機市場上真正具有技術和商業優勢的只有美、英兩國的三家公司（美國的通用電氣航空集團和普·惠公司以及英國的羅·羅公司），這三家企業及其成立的合資公司（CFM和IAE公司）在世界民用發動機市場的份額幾乎達到了90%。2010年，世界航空發動機產量超過16300台（含艦船及地面用燃機），市場價值達550億美元。

隨著科學技術和現代工業的發展，世界航空發動機產業呈現加速發展的態勢，總體看來，國外航空發動機產業格局具有以下四個顯著特點：

作為國家戰略性支柱產業

美英法等航空強國始終堅持將航空發動機列為國家戰略性產業，其航空發動機的發展無不體現出國家意志。美國《2020聯合設想》報告提出的構成美國未來戰略基礎的九大優勢技術中，航空噴氣發動機位列第二，甚至排在核技術之前。航空噴氣式發動機鼻祖的英國，可放棄飛機整機研製，卻始終牢牢抓住航空發動機不放，在羅·羅公司瀕臨破產的關鍵時刻伸出援手，並保留一英鎊的「黃金股」，防止股權落入外國投資者手中。

除了政策上給予傾斜照顧，國外對航空發動機產業的投資力度也十分可觀，並且這種投入是持續和有針對性的。據統計，美國政府每年在航空發動機研發領域投入的經費就達30億美元左右，這還不包括型號採辦和改進改型所產生的費用。美、英、法等國家一直按照「預研先行」的思想，通過國家長期、穩定的大力支持和投入，實施了多項與具體型號或產品完全脫鉤的中長期研究計劃(如IHPTET、VAATE、ACME、AMET等)，為發動機的型號及產品研製提供了充足的技術儲備。這些技術儲備不僅降低了工程研製的技術風險，縮短了研製周期，還推動了產品的更新換代，健全了發動機產品譜系。

樹立行業寡頭應對風險和競爭

行業持續發展離不開大規模資金的長期持續投入，航空發動機產業是典型的通過巨額資金投入獲得巨額回報的行業。在這一背景下，航空發動機在世界範圍內明顯呈寡頭壟斷的競爭格局。

美國擁有通用電氣、普·惠兩家大型發動機公司進行競爭，並擁有數家專業的小型發動機公司，英國和法國都只有一家航空發動機公司——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動機領域，如德國MTU公司、瑞典沃爾沃公司和義大利菲亞特公司等。這些公司並不具備完整的航空發動機產業生產能力，只具備參與主流公司主導項目，獲得有限研製與生產份額的能力。

俄羅斯過去從事航空發動機研發、生產和維修的企業大大小小數十家，為了集中優勢資源，擺脫落後局面，從2007年開始對本國的航空發動機行業資源進行整合，組建了聯合發動機公司（ODK）、禮炮公司等，聯合多家航空發動機設計、生產企業的大型航空發動機集團，最終會將航空發動機產業合并為一個大公司，屆時俄羅斯航空發動機工業的研發、試驗和製造能力將會有很大的提高，並具有與西方發動機巨頭抗衡的能力。

軍民燃機多元化協調發展

世界大型航空發動機企業也非常重視軍民航空發動機的協調發展。一個企業如果單純依靠軍用航空發動機是很難長期生存，必須輔以民機和燃機的高額利潤來維持運轉。世界發動機產業格局早期以軍機為主，軍民用航空發動機的銷售額比為80：20。這種情況當前已出現了根本性的轉變，羅·羅公司的民機業務銷售額是軍機的兩倍多，分別為44.8億和20億美元。在1985-1994年，非航空燃氣輪機與航空渦輪發動機的銷售額比例為15：85，而2008年，羅·羅公司32%的銷售收入來自非航空動力領域，其中絕大部分是燃氣輪機業務。

此外，幾大發動機公司在公司運營層面均採用多元化發展模式。多元化發展首先可以強化公司內部各個業務板塊的協同，以增強競爭力；其次，可以拓展發展的技術的應用範圍，以提高投資回報率；第三，可以打通產業鏈的上下游，縮短業務流程並降低成本。普·惠公司在航空發動機領域主要是軍用發動機、民用發動機、小型發動機和維修四大板塊。四大板塊的協同有助於提高普·惠公司的競爭力與抵禦風險的能力，幾個板塊的輪動也有助於公司在某一業務處於低迷時期保持研發實力，防止人員流失。

形成主承包商-供應商的發展模式

在打造行業巨頭的同時，航空發動機行業逐步形成了主承包商-供應商發展模式，任何一家主流發動機公司都只是前台，他們的身後則有一列長長的供應商名單。出於政治和商業的考慮，任何一家主要發動機公司都將大量的生產工作甚至一些零部件/子系統的研發工作轉包出去，以此提升合作關係並分擔技術及商業風險。

以羅·羅公司為例，至少從2004年開始，就只生產其最終產品所有零部件中附加值最高的30%，而將餘下的70%轉包出去，從而在風險可控的前提下，儘可能地降低發動機全部零件的製造與採購成本。羅·羅公司認為具有競爭力的核心零部件必須自行生產；非核心零部件如果有足夠的競爭力也會自行生產；競爭性不強的核心零部件生產必須受控，即在合作夥伴企業或合資企業中進行生產；不是核心零部件，競爭性又不高的零部件則完全可以進行外部採購。

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對我國航空發動機產業發展建議

我國航空發動機產業從無到有，從小到大，在維護修理、引進消化、批量生產、改進改型、新機研發等方面取得了較大成績，尤其是近10年來的發展取得了較大的進步。隨著中國航空發動機集團公司的組建，我國已進入全面自主發展軍民用動力、建立與大國地位匹配的航空發動機產業體系的新時期。但與世界一流航空動力強國相比，我國航空發動機產業仍有不小的差距。因此，結合世界航空發動機產業發展的經驗，我國航空發動機產業應注意以下幾個方面的問題。

優先發展航空發動機

貫徹「動力先行、預研先行、相對獨立、優先發展」的原則，在發展政策、條件保障、基礎建設、人才建設、經費投入等方面給予大力支持，把航空發動機作為促進當前中國經濟轉型的突破口。

深化體制機制改革，整合行業資源

借鑒航空發達國家的成功經驗，集中力量，形成拳頭，優化資源配置，促進專業化協作。促進產學研結合，充分實現信息、資源和技術的優化配置和共享機制，避免無序競爭，促進航空動力行業的可持續發展。

給予發動機行業更多的信心和耐心

現代高性能航空發動機的發展是一個設計、製造、試驗、失敗、修改、再製造、再試驗的探索和反覆過程，要充分認識航空動力的重要性、複雜性和規律性，不能盲目的跨越式發展，同時也要給予這個行業更多的耐心。

合理分配各階段資金

應通過政府、軍方、企業等多種渠道，針對航空發動機產品、技術、研保、基礎等多個方面進行多方位、大力度投資。還應合理分配好預先研究、型號研製、使用發展之間的經費比例，為航空發動機的持續協調發展提供可靠保障。

形成軍民燃機聯動的多元化產業格局

利用我國航空運輸業快速發展的良性需求，推動國內民用航空發動機產業的快速發展，用軍機技術帶動民機和燃機產品發展，再用民機和燃機的銷售利潤反哺軍機業務，形成軍民燃相輔相成、良性互動的多元化產業結構。

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