国内外航空发动机体制和管理模式概述

2017-07-14 02:36赵鑫
科学中国人 2017年21期
关键词:航空发动机研究

赵鑫

北京航空航天大学

国内外航空发动机体制和管理模式概述

赵鑫

北京航空航天大学

航空发动机是工业皇冠上的明珠,随着“航空发动机和燃气轮机”重大专项启动,关于先进航空发动机研制的管理模式的探讨也越发值得关注。美欧等先进国家的管理模式已经提前我国发展几十年,探索了各自不同的方式和路径,对比其发展特点和与我国现阶段不同,可以归纳总结经验,为我国先进航空发动机的研发研制提供有益的指引。

航空发动机;管理模式;体制

一、概述

航空工业是一个国家的战略性产业,也是一个国家技术经济实力和工业化水平的重要标志。世界主要经济发达国家都具有强大的航空工业。它不仅是这些国家经济持续发展的一支重要力量,而且是其国防实力的重要支撑[1]。

航空发动机的研制要涉及众多专业的前沿技术成果,是一种属于多学科综合技术的“高科技产品”。目前,在军用航空发动机领域,只有美、英、法、俄四家可以独立研制和发展一流水平的发动机;而民用航空发动机市场的技术、资金和产业门槛更高,目前真正具有技术和商业优势的只有美、英、法三国的四家公司,分别是美国的通用电气航空集团公司(以下简称GE航空)、普惠公司(以下简写PW)、英国的罗罗公司(以下简写RR)以及法国的斯奈克玛公司(以下简写SNECMA),这四个公司在全世界民用发动机市场的份额接近90%。俄罗斯的航空发动机科研生产机构经过十多年的调整,目前整合成联合航空发动机制造集团和礼炮航空发动机生产联合体两大企业。此外,加拿大、波兰、日本、乌克兰、德国等国也有部分中小型喷气和活塞发动机企业。

二、美国航空发动机管理模式

美国已经建立了一套分工比较明确、各有侧重的航空发动机科研体系。以NASA为代表的政府科研部门主要负责制定国家的民用航空发动机长远发展目标和研究计划,代表政府管理民用发动机经费和研究项目;军方科研机构负责发展、制定军用发动机长远发展规划,代表国家管理军用发动机经费以及研究和发展项目;大学、国家实验室/中心和其他科研机构则主要从事研究和探索发展项目,经费由政府、军方和工业部门提供;发动机制造商则根据国家的军、民用发动机发展规划制定企业的发展计划,利用合同经费和自筹资金进行研发项目。[2]GE航空和PW公司是美国航空的主要发动机制造商。

GE航空研发组织分为全球研发中心和内部研发中心。全球研发中心主要负责包含航空发动机在内的各领域中新技术、新材料等基础研发,但不涉及具体产品的研发。内部研发中心在全球研发中心研发的基础上,以市场需求为导向进行应用研发,特别是开展面向客户的新产品开发。GE航空通过和其它航空发动机公司的合作,打开国际市场,降低研制风险,提高市场份额。此外,GE航空注重把军用航空发动机领域的优势逐渐转化为军民燃等领域的综合竞争优势。

PW公司是美国第二大航空发动机制造公司。在1990年前,研发管理采用“大批量生产”的方式,是典型的按发动机设计专业划分部门的组织结构。1990年,PW公司启动了以用户满意为核心的Q+(Quality Plus)工程,核心思想是在产品开发过程中建立多层次、跨部门的多学科团队来完成产品全寿命期内的所有活动。PW公司也非常重视国际合作,通过国际合作来扩大市场份额降低经营风险。

三、欧洲航空发动机管理模式

3.1 英国

欧洲航空发动机方面英国是领头羊。英国政府一直把发展航空发动机作为国家战略予以持续支持,视其为保持大国地位的核心内容。1982年英国出台的民用航空法规定,政府可单独对民用航空发动机启动资金投入,与企业共担风险,进行产品研发。英国政府还与欧盟通过设立航空发展研究计划,支持、鼓励企业创新发展。英国最大的发动机制造企业就是RR公司。

RR公司不仅是英国航空发动机的支柱,也是欧洲最大的航空发动机供应商。RR公司把研发和创新作为其发展和制胜法宝,持续投入巨资开展创新研发。RR公司的研发大致分两段。一段是技术成熟度低,称为研究和技术部分,由RR公司与大学联合成立的大学技术中心(UTC)承担;另一段技术成熟度高,称为开发部分,由分布在世界各地的工程中心(EC)承担。

3.2 法国

法国也是欧洲航空发动机行业的主力部队。法国政府一直以来都能充分认识到航空发动机在航空工业和国防中的重要作用,把建设完整而强大的航空工业作为既定政策。具体体现在以下两个方面:

一是通过国家计划和军事计划,全面促进航空发动机发展。这些预先研究和关键技术发展计划包括AMET,TECH56,LEAP56,EEFAE,SILENCE等,这些计划为军、民用发动机获取技术,赶上先进水平,起到了重要作用。二是直接干预,保护本国的航空工业。

3.3 俄罗斯

俄罗斯的航空科研基本上继承了前苏联的科研体系,这个体系有以下特点。

(1)由不同部门分成四个层次进行航空产品的基础研究到批生产。第一层是科学院、大学等基础研究机构承担型号的基础研究工作;第二层是专业的航空院校和隶属政府专业部门的研究院负责开展应用研究或探索性研究;第三层的型号设计和试制工作由航空设计局完成;第四层是型号定型后的批生产和规模生产,这部分工作由发动机生产联合公司完成。

(2)设计、试制体制特色鲜明。大学、科学院、研究院的科研成果可以由设计室直接运用到型号研制当中,从而保证了最新的研究成果可以不断地应用到型号设计中。

(3)科研试制和产品生产分线进行。研制新产品的工作以科研单位为主建立,完成产品定型前的所有工作;产品生产则以航空产品主制厂为基础建立,主要任务是批量生产。

四、先进航空发动机体制和管理模式特点

从上述内容可以归纳出想要发展先进航空发动机,管理模式要有如下特点:

(1)得到国家政府、军方的全方位的支持。

(2)引进和仿制只是初期发展的主要途径,要加快过渡到自主研制发展的道路,研发和创新才是关键所在。

(3)发动机是技术高度密集的行业,研究和发展费用占销售额的比例比其他工业的高。

(4)大力发展国际合作是民用航空发动机发展的一个潮流。

(5)军民结合,发展共性技术,建立了军机、民机和地面燃机均衡发展的发动机工业。

(6)根据发动机研发特点,按技术基础、预先发展、工程发展不同层面来安排经费,不同层面的承担主体也不同,产品研发以企业为主体,承担关键技术攻关和产品研发;前沿基础研究则由政府支持,组织大学、国家实验室/中心、军方研究机构等科研单位开展。

[1]张卓,任盈盈,朱会保.世界航空航天工业发展趋势及启示[J].航空科学技术,2012,12(2):72-76.

[2]梁琴琴,美国典型航空发动机发展计划及对技术创新的影响[J].全球科技经济瞭望,2015,30(7):68-76.

赵鑫,北京航空航天大学,研究方向:科研管理、适航管理。

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