2019年8月20日，上海自貿(mào)試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)正式揭牌。兩個月前，上海市經(jīng)信委等六部門聯(lián)合發(fā)布了《聚焦臨港核心區(qū)打造上?！叭騽恿χ恰睂?shí)施方案》。方案提出，以聚焦臨港打造全球動力之城核心區(qū)為目標(biāo)，將上海建設(shè)成為源源不斷向世界輸出強(qiáng)大澎湃“中國動力”的全球動力之城。

臨港新片區(qū)如何打造成為融合硬科技和人文軟實(shí)力的全球動力之城核心區(qū)，在臨港新片區(qū)三周年之際，澎湃研究所與上海中創(chuàng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究院聯(lián)合推出臨港新片區(qū)揭牌三周年特別策劃“在這里，逐夢星辰大海”。策劃將從臨港、上海和長三角城市群三個維度分析臨港建設(shè)全球動力之城的實(shí)力和短板，此外，還將重點(diǎn)分析“空天陸海能”五個動力產(chǎn)業(yè)體系。

2021年9月27日，廣東珠海，中國國際航空航天博覽會，室內(nèi)展館展出軍用航空動力模型。 人民視覺 資料圖

航空動力是航空器的“心臟”和動力之源，也是整個航空產(chǎn)業(yè)的重要推動力，具有研發(fā)投入大、開發(fā)周期長、單位價值高、產(chǎn)業(yè)帶動面廣等特點(diǎn)，被譽(yù)為現(xiàn)代制造業(yè)“皇冠上的明珠”。航空動力未來二十年仍處于快速發(fā)展期，其基礎(chǔ)材料、加工工藝、動力系統(tǒng)將持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。從全球競爭格局來看，航空動力產(chǎn)業(yè)主要集中在歐美少數(shù)國家，上海航空發(fā)動機(jī)總體集成能力突出、科研實(shí)力雄厚，在全國航空動力領(lǐng)域具有較強(qiáng)的競爭優(yōu)勢，但與國外相比還有明顯差距。下階段，上海要強(qiáng)化航空動力研發(fā)創(chuàng)新能力、增強(qiáng)企業(yè)集群競爭力、構(gòu)建多元專業(yè)服務(wù)生態(tài)體系，為建設(shè)全球動力之城提供堅(jiān)實(shí)支撐。

航空動力產(chǎn)業(yè)鏈全景分析

航空動力是指航空器得以飛行的各種作用力，把各種動力轉(zhuǎn)換為飛行所需作用力的裝置就是航空動力裝置，包括航空發(fā)動機(jī)以及保證發(fā)動機(jī)正常工作所必需的系統(tǒng)和附件。按構(gòu)造原理，航空發(fā)動機(jī)分為活塞式、渦輪噴氣式和沖壓式。其中渦輪式發(fā)動機(jī)因推力（功率）高，廣泛應(yīng)用于大型客機(jī)和高性能戰(zhàn)斗機(jī)。按照動力渦輪連接部位，渦輪式發(fā)動機(jī)又可分為渦軸發(fā)動機(jī)、渦槳發(fā)動機(jī)、渦扇發(fā)動機(jī)和渦噴發(fā)動機(jī)。其中，渦扇發(fā)動機(jī)因高效率、低油耗、大推力等優(yōu)勢，成為全球應(yīng)用最廣的航空發(fā)動機(jī)。

航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈長、覆蓋面廣，目前以渦扇發(fā)動機(jī)為主流的航空動力產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游研發(fā)設(shè)計(jì)、高端材料供應(yīng)、核心零部件制造，中游分系統(tǒng)制造、整機(jī)制造，下游維修服務(wù)、再制造。其中，航空發(fā)動機(jī)高端材料主要包括高溫合金、鈦合金、先進(jìn)復(fù)合材料三大類，核心零部件主要包括葉片、機(jī)匣、輪盤、噴管、燃燒室等。總體來看，航空發(fā)動機(jī)可以帶動和輻射上游機(jī)械加工、材料制備、電子元器件等一大批行業(yè)發(fā)展。

圖1 航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈 本文圖片均為作者自制

以航空發(fā)動機(jī)為核心的動力價值約占航空器整機(jī)制造價值的20%-30%。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈拆分航空發(fā)動機(jī)全壽命周期價值，研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)占發(fā)動機(jī)全壽命價值的8%-12%，制造環(huán)節(jié)（高端材料、核心零部件、整機(jī)制造）占全壽命價值的40%-45%，后服務(wù)市場則占全壽命價值的45%-50%。進(jìn)一步拆解細(xì)分產(chǎn)業(yè)鏈價值，高端原材料約占航空發(fā)動機(jī)制造成本的50%（高溫合金占其中的35%，鈦合金占30%，其他合金及復(fù)材約占35%）；葉片占航空發(fā)動機(jī)整體價值的35%，燃燒室約占其發(fā)動機(jī)價值的10%，輪盤、齒輪、機(jī)匣等核心零部件占整體價值的37%。

圖2 航空發(fā)動機(jī)全壽命周期價值鏈

資料來源：中國航空新聞網(wǎng)、《航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析》

航空動力產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

航空發(fā)動機(jī)具備高科技、高附加值的屬性，經(jīng)濟(jì)效益巨大。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，按照產(chǎn)品單位重量創(chuàng)造的價值計(jì)算，航空發(fā)動機(jī)是船舶的1400倍、汽車的150倍。從長期來看，據(jù)波音預(yù)測，到2040年，全球民航市場將新增超過4.35萬架新飛機(jī)，總價值達(dá)7.2萬億美元，全球民用航空機(jī)隊(duì)規(guī)模將超過4.9萬架。中國、歐洲、北美、其他亞太國家以及其他新興市場將各自占據(jù)新飛機(jī)交付量的20%，按照航空發(fā)動機(jī)占整機(jī)價值20%-30%粗略估算，預(yù)計(jì)未來20年內(nèi)，全球航空發(fā)動機(jī)市場規(guī)模將達(dá)到1.4-2.2萬億美元，中國市場規(guī)模將達(dá)到2880-4320億美元。

航空發(fā)動機(jī)對基礎(chǔ)材料、加工工藝、裝配工藝、基礎(chǔ)試驗(yàn)等有著苛刻的要求?？傮w來看，商用航空發(fā)動機(jī)主要呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：

一是發(fā)動機(jī)材料向復(fù)合化、輕量化方向發(fā)展。材料是發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)?；诤娇瞻l(fā)動機(jī)向推力更大、更省油、更可靠、更耐久、更便于維修、成本更低等方向演進(jìn)，樹脂復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、新一代陶瓷基復(fù)合材料、碳/碳復(fù)合材料等“更強(qiáng)”、“更耐熱”、“更輕”的新材料將成為未來航空發(fā)動機(jī)材料研發(fā)的重點(diǎn)趨勢。

二是工藝技術(shù)向精準(zhǔn)、高效、低成本方向發(fā)展。隨著航空發(fā)動機(jī)越來越依賴高強(qiáng)度比、低密度、高剛度和耐高溫的材料，數(shù)控切削技術(shù)、高能束流加工技術(shù)、摩擦焊接技術(shù)、浮壁式燃燒室制造技術(shù)、航空渦輪葉片激光制孔工藝等先進(jìn)工藝技術(shù)正逐步支撐先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)的研發(fā)和制造。

三是動力系統(tǒng)向混合動力甚至電動力方向發(fā)展。航空運(yùn)輸減碳關(guān)鍵在于降低與航空燃料相關(guān)的碳排放，技術(shù)路徑主要是提升燃油效率和采用新型動力能源，其中新型動力能源變革更具可行性。在全球“脫碳”背景下，混合動力推進(jìn)系統(tǒng)與全電推進(jìn)系統(tǒng)正在創(chuàng)造全新的航空交通市場。全電推進(jìn)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于輕型/超輕型螺旋槳飛機(jī)，2021年羅羅公司的ACCEL全電動飛機(jī)成功首飛?；旌蟿恿ψ钣锌赡苈氏雀淖儸F(xiàn)有民用支線飛機(jī)的格局，美國、英國、法國、俄羅斯都在加緊研制油-電/電-電混合動力系統(tǒng)。氫能燃料推進(jìn)技術(shù)也逐步被關(guān)注，2022年3月，英國航空航天技術(shù)研究院（ATI）發(fā)布了“零碳飛行”（FlyZero）項(xiàng)目研究報(bào)告，明確了綠色液氫是未來零碳飛行最為可行的燃料選項(xiàng)，并給出了在2050年前氫動力支線飛機(jī)、窄體飛機(jī)和中型寬體飛機(jī)的設(shè)計(jì)概念。同時，F(xiàn)lyZero也認(rèn)可漸進(jìn)式碳中和的發(fā)展路徑，中短期內(nèi)以可持續(xù)航空燃料為代表的全生命周期低碳/凈零碳方案有助于實(shí)現(xiàn)航空業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

航空動力區(qū)域競爭格局

航空發(fā)動機(jī)具有高技術(shù)壁壘以及高資金投入的特征，全球航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)主要集中在歐美少數(shù)國家，中國圍繞發(fā)動機(jī)整機(jī)制造呈現(xiàn)點(diǎn)狀式布局，主要集中在北京、西安、沈陽、上海、無錫、蘇州、貴陽等城市。

全球競爭格局

全球僅美國、俄羅斯、英國、法國等少數(shù)國家能夠獨(dú)立研制高水平的軍用和民用航空發(fā)動機(jī)。這些國家之間也在加強(qiáng)合作，共同構(gòu)筑航空動力技術(shù)壁壘，保障自身核心利益，壓制市場“后發(fā)者”的發(fā)展勢頭。包括我國和印度在內(nèi)的一些新興市場國家近年來加快了航空發(fā)動機(jī)研制步伐。

從企業(yè)來看，基本形成六大巨頭壟斷全球90%市場的格局，分別是美國的通用電氣（GE）、美國普惠公司（PW）、英國的羅羅公司（RR），以及這三家公司等相互合資成立的CFM（Safran/GE）、 IAE（RR/PW）和 EA （GE/PW）三家合資公司。這六家公司不僅具備獨(dú)立研制航空發(fā)動機(jī)整機(jī)的能力，還主導(dǎo)控制全球大型民用航發(fā)的核心技術(shù)、總裝集成、銷售及客戶服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈。圍繞GE、普惠、羅羅等龍頭整機(jī)制造商，全球航空產(chǎn)業(yè)鏈形成上下游協(xié)同布局，其中大部件、小型發(fā)動機(jī)供應(yīng)商主要包括俄羅斯的土星公司和禮炮公司、法國的 SNECMA、美國的 Honeywell、德國的 MTU 以及意大利的 AVIO 公司；零部件供應(yīng)商主要集中在日本和韓國，包括三菱重工、川崎重工和韓國的三星科技公司等。

圖3  全球航空動力產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同分工格局

資料來源：課題組整理繪制

國內(nèi)競爭格局

1954 年新中國第一臺航空發(fā)動機(jī)試制成功，經(jīng)歷了近70年發(fā)展，中國航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得重大進(jìn)展，從最初的仿制改型到如今突破了航空發(fā)動機(jī)多項(xiàng)核心技術(shù)。國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈圍繞發(fā)動機(jī)整機(jī)制造呈現(xiàn)點(diǎn)狀式布局，相關(guān)龍頭企業(yè)主要集中在北京、西安、沈陽、上海、無錫、蘇州、貴陽等城市。

北京是國內(nèi)航空動力人才與科技資源最為集中的地區(qū)，擁有北京航空航天大學(xué)、北京航材院、鋼研院等眾多高校、科研院所，集聚了中國航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)等央企，核心研發(fā)能力和高端制造能力突出。西安在航空發(fā)動機(jī)制造方面優(yōu)勢明顯，擁有中國航空動力裝置首家整體上市企業(yè)中國航發(fā)西航（以研制大中型軍用航空發(fā)動機(jī)為主），集聚了航發(fā)動力、西部超導(dǎo)、西部材料、三角防務(wù)等發(fā)動機(jī)材料和關(guān)鍵零部件龍頭企業(yè)。沈陽是中國航空工業(yè)的搖籃，集聚了沈陽金屬所、沈陽發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)研究所、沈陽黎明航空（410廠）發(fā)動機(jī)等航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)、總裝、測試環(huán)節(jié)的重點(diǎn)企業(yè)和科研院所。上海主要以央企為主，集聚了中國航發(fā)商發(fā)為代表的龍頭企業(yè)，在商用航空發(fā)動機(jī)總裝、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料以及產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)協(xié)同方面有較好的基礎(chǔ)，同時科研創(chuàng)新實(shí)力雄厚。無錫葉片制造國內(nèi)領(lǐng)先，已經(jīng)形成了以無錫透平（羅爾斯·羅伊斯公司“亞太地區(qū)鍛件戰(zhàn)略供應(yīng)商”）、航亞科技為主的企業(yè)集群。蘇州全力打造航空產(chǎn)業(yè)新高地，引進(jìn)了空中客車中國研發(fā)中心、俄羅斯克里莫夫航空發(fā)動機(jī)總部等。貴陽擁有四大航空發(fā)動機(jī)主機(jī)廠之一的中國航發(fā)黎陽（460廠），以及中航重機(jī)、航宇科技等發(fā)動機(jī)零部件企業(yè)，重點(diǎn)發(fā)展發(fā)動機(jī)葉片類零件拋光、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動件、機(jī)匣、零部件熱表處理等。成都則以后市場維修為主，集聚了海特高新、四川斯奈克瑪?shù)戎攸c(diǎn)企業(yè)。

圖4  國內(nèi)航空動力產(chǎn)業(yè)鏈競爭格局

資料來源：上海中創(chuàng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究院整理繪制

上海發(fā)展航空動力的優(yōu)勢、不足與建議

上海集聚了中國航發(fā)商發(fā)、中國航空研究院上海分院等代表企業(yè)和科研院所，在產(chǎn)業(yè)總體集成、研發(fā)創(chuàng)新突破、功能平臺集聚等方面具備較強(qiáng)優(yōu)勢，但與國外一流水平相比仍存在明顯差距，需要加快突破發(fā)展，為上海打造世界級動力產(chǎn)業(yè)集群作出貢獻(xiàn)。

主要優(yōu)勢

一是航空發(fā)動機(jī)總體集成能力突出。上海集聚了中國航發(fā)商發(fā)、中國商飛、寶鋼特鋼等為代表的龍頭企業(yè)，在商用航空發(fā)動機(jī)總裝、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料以及產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)協(xié)同方面具備較好的基礎(chǔ)。其中，中國航發(fā)商發(fā)是大涵道比渦扇商用航空發(fā)動機(jī)總設(shè)計(jì)師單位和總承制商單位，專業(yè)從事商用飛機(jī)動力裝置及其相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)、總裝、驗(yàn)證、維修等業(yè)務(wù)（研發(fā)設(shè)計(jì)在閔行，生產(chǎn)總裝在臨港），具備商用航空發(fā)動機(jī)的總體集成能力。

二是航空動力研發(fā)創(chuàng)新實(shí)力雄厚。上海已經(jīng)集聚了若干領(lǐng)先的動力領(lǐng)域科研機(jī)構(gòu)，2012年，中國航空研究院首家直屬地方分院在上海揭牌成立，主要進(jìn)行中航工業(yè)商用發(fā)動機(jī)技術(shù)工程應(yīng)用技術(shù)研究以及下一代前瞻性技術(shù)研究。上海交大航空發(fā)動機(jī)研究院作為教育部工程研究中心，致力于大涵道比渦扇發(fā)送機(jī)部件級應(yīng)用基礎(chǔ)研究和測試驗(yàn)證技術(shù)研究。中國航發(fā)商發(fā)等龍頭企業(yè)加強(qiáng)與科研院所的合作，聯(lián)合供應(yīng)商先后突破了鈦合金寬弦高空心率風(fēng)扇葉片、鋁合金大型薄壁風(fēng)扇包容機(jī)匣、3D打印燃燒室燃油噴嘴等多項(xiàng)試制關(guān)鍵技術(shù)，攻克了大直徑、長軸類單元體水平裝配技術(shù)難關(guān)，中國首臺民用大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)CJ-1000A研制取得突破。

三是產(chǎn)業(yè)服務(wù)功能平臺優(yōu)勢明顯。專業(yè)化測試驗(yàn)證平臺、研發(fā)設(shè)計(jì)平臺等功能平臺是航空動力產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。上海交通大學(xué)航空發(fā)動機(jī)/燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺位于臨港新片區(qū)，率先建成國際先進(jìn)水平的民用航空發(fā)動機(jī)、重型燃?xì)廨啓C(jī)測試驗(yàn)證中心。在特種工藝、適航、檢驗(yàn)檢測等產(chǎn)業(yè)配套服務(wù)領(lǐng)域，臨港新片區(qū)集聚了國家民用航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)計(jì)量測試中心、埃森博、普勵認(rèn)證等一批產(chǎn)業(yè)服務(wù)功能平臺。

短板瓶頸

當(dāng)然，對標(biāo)國際一流水平，上海航空動力發(fā)展還存在一些短板瓶頸，主要表現(xiàn)在：一是航空動力領(lǐng)域設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證等基礎(chǔ)能力還需進(jìn)一步提升，自主研發(fā)設(shè)計(jì)流程不完善，科研成果轉(zhuǎn)化不夠，核心技術(shù)較為缺乏。二是上海動力領(lǐng)域集聚了一批代表企業(yè)，但高端高附加值領(lǐng)域主要被國外企業(yè)掌控，如航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的適航取證和市場經(jīng)營基本還是空白。三是上海在航空動力領(lǐng)域的優(yōu)勢企業(yè)、科研院所多以央企和國企背景為主，總體缺乏具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力、較高市場份額和品牌影響力的代表性民營企業(yè)。

主要建議

下階段，上海要把握全球航空動力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，著力拉長板、補(bǔ)短板，重點(diǎn)發(fā)展大飛機(jī)渦扇發(fā)動機(jī)、通航飛機(jī)渦軸和渦槳發(fā)動機(jī)、無人機(jī)驅(qū)動電機(jī)，打造航空發(fā)動機(jī)大中小全系列研發(fā)制造基地，為上海打造全球動力之城提供堅(jiān)實(shí)支撐。具體來講：一是強(qiáng)化航空動力研發(fā)創(chuàng)新能力。突破飛發(fā)一體化設(shè)計(jì)與集成驗(yàn)證等關(guān)鍵核心技術(shù)，加快突破航空動力基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)工藝、基礎(chǔ)零部件和基礎(chǔ)軟件，加快籌建商用航空發(fā)動機(jī)國家級制造業(yè)創(chuàng)新中心。二是增強(qiáng)企業(yè)集群競爭力。圍繞重點(diǎn)領(lǐng)域斷鏈風(fēng)險(xiǎn)較高、產(chǎn)業(yè)鏈缺失環(huán)節(jié)，堅(jiān)持“增量集聚+存量裂變”雙向發(fā)力，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)招商，壯大航空動力企業(yè)集群。三是構(gòu)建多元專業(yè)服務(wù)生態(tài)體系。延伸高端制造優(yōu)勢，拓展航空動力研發(fā)設(shè)計(jì)、檢測認(rèn)證、運(yùn)營維修、展覽展示、海外貿(mào)易服務(wù)。

（作者唐麗珠系上海中創(chuàng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究院首席產(chǎn)業(yè)分析師，許倩茹系上海中創(chuàng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究院研究員）