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GE航空航天业务展望:技术,市场,与可持续发展

来源:国际航空发表时间:2025-08-15 10:03:58浏览量:1050

作为全球知名航空发动机制造商之一,GE 航空航天经过艰难的改革脱困,最终将核心的航空、能源、医疗三大业务拆分,成立了 3 个独立运营的公司。其中 , 航空航天业务独立后,拥有了更多的自主权和灵活性,GE航空航天正在通过技术创新、优化全球市场布局、加速可持续发展不断巩固和扩大全球军民用航空市场份额。

从当前的发展态势来看,GE 航空航天的战略布局、技术布局、市场布局均相对成功,未来仍将是全球军民用航空市场的主导力量。本文通过分析 GE 航空航天在技术创新、全球部署和可持续发展等方面的战略举措,为行业其他企业提供参考和启示,以期推动整个行业良性、可持续发展。

技术创新:竞争力的核心

新一代发动机   

新一代发动机是 GE 航空航天技术创新的关键领域之一。近年来,GE航空航天持续发展开式风扇发动机、自适应变循环发动机和高超声速发动机项目,并取得了显著成效,为提升企业竞争力起到了至关重要的作用。

开式风扇发动机。2020 年,GE 航空航天创新性地提出了可持续发动机革命性创新计划(RISE)。这种发动机采用开式风扇架构、混合电推进装置、先进材料、与可持续航空燃料(SAF)100% 兼容等创新技术,在节能减排、经济环保方面具有显著优势。目前项目仍处于研究阶段。由于缺乏防护,发动机故障时混合电推进系统无法有效包容。为解决这一问题,GE航空航天提出在飞机机身上安装防护装置,避免叶片飞失引起安全问题,但这种方法可能会增大飞机重量,抵消混合电动推进系统在减重和提高效率方面的优势。

GE航空航天业务展望:技术,市场,与可持续发展

图1 RISE发动机示意图。

自适应循环发动机。GE航空航天于2010 年正式启动了自适应变循环项目。该发动机能够根据飞行条件实时调整循环参数,在保证高性能的同时,降低耗油率和碳排放。GE航空航天开发的先进材料能够承受更高的温度和压力,延长了发动机的使用寿命 ;开发的先进控制系统能够实现循环模式的快速、精准切换 ;热管理系统有效提高了发动机的热效率。根据 GE航空航天宣传材料,F-35 战斗机安装自适应循环发动机后,留空时长将增加 50%、航程将扩展 33%、耗油率降低 25%,燃油热吸收提高 60%。2020 年 GE航空航天研制的自适应变循环发动机首飞成功,2023 年该项技术进入了工程研制阶段。目前,正在攻克精确控制、多组件高效集成、低成本管理等关键技术。

GE航空航天业务展望:技术,市场,与可持续发展

图2 XA100自适应变循环发动机。

高超声速发动机。2023 年 12 月,GE 航空航天与 NASA 合作开展了基于旋转爆震燃烧技术的双模态冲压发动机(DMRJ)小型发动机验证机测试,标志着 DMRJ 技术进入实际测试阶段。这种发动机结合了涡轮基、亚燃冲压、超燃冲压和旋转爆震技术,尺寸更小、重量更轻,却能产生更大推力,大幅提升效率。之后,GE航空航天在不到一年的时间内完成了发动机设计、制造、测试和全尺寸旋转爆震燃烧室集成(RD-DMRJ), 计 划 在 2025 年 底前将 RD-DMRJ 与高马赫涡轮发动机集成,开展涡轮基组合循环(TBCC)系统地面测试。

混合电推进系统   

2016 年,GE航空航天成功展示了兆瓦级电机 / 发电机测试台,能够驱动直径达 3.35m 的螺旋桨2022 年,该系统在NASA 电动飞行试验平台上完成了世界上首个 13716 m 海拔的兆瓦级和几千伏混合动力推进系统测试。通过多年的深耕和布局,GE 航空航天与美国陆军、NASA、波音等公司建立了良好的合作关系,开展了电气化动力传动系统飞机验证机(EPFD)、涡轮轴电气化应用项目(ARC-STEP)、清洁航空协议、西科斯基混合动力电动演示机等项目,在传统燃油发动机与电力系统和燃料电池等系统集成、混合电推进测试设施、技术创新方面形成了显著优势。产品潜在应用对象包括支线客机、窄体飞机、民用先进运输机、未来垂直起降飞行器,及军用先进运输机。

数字化与人工智能   

以数字化和人工智能为核心的第四次工业革命的到来,对飞机及其动力的研发模式和研发能力带来了颠覆性变革。GE航空航天将自身定位为“数字工业”企业,强调利用人工智能和机器学习挖掘工业设备产生的少量数据的价值,驱动航空航天业务向数字化、智能化转型。

基于人工智能的航空发动机维护。2024 年 7 月,GE 航空航天将机器学习模型整合到自动检测流程和预测性维护服务中。在预测性维护方面,GE航空航天在远程监控诊断中心全天候监控发动机数据,收集了其 44 000 台在役发动机每次飞行的数据,将数据与物理模型和环境细节相结合,在问题出现之前开展预测性维护。在增强检测方面,GE航空航天将人工智能应用在维护、维修和大修(MRO)中,使用机器人完成自动化检测及标准图像捕获,并将图像输入机器学习模型训练 AI 算法。此外,GE 航空航天还利用人工智能、数据分析和机器人技术,提高车间的白光检测能力,自动检测零件裂纹扩展。目前,该项技术在 LEAP、GE9X、GEnx 等发动机上已得到应用。

人工智能管理及运营工具。2024 年9 月,GE 航空航天与微软公司合作开发了“ 人 工 智 能 助 手 ”(AI Wingmate),通过实时对话,辅助员工更高效完成日常任务,催生新想法与解决方案。未来,GE航空航天将基于其专有的精益运营模型 Flight DECK 开发新的模块,扩展人工智能系统能力。此外,GE航空航天还开发了基于生成式人工智能技术的 GenAI Assistant 工具。在高级查询和生成式人工智能的支持下,能够快速从多个来源编译所需数据,将维护记录查找时间从一天缩短到几分钟 ;可准确告知用户租赁细节、文件差异、飞机技术状态等信息,避免人工因素引起的错误 ;辅助用户主要识别合同合规问题,为其保护资产价值、优化管理决策提供支持。

全球市场布局:扩大市场份额

亚洲市场:重要增长动力  

亚洲市场是 GE 航空航天全球战略布局中的重要组成部分,也是推动GE航空航天业务增长的关键引擎。

在中国的布局与发展。GE航空航天与中国航空工业的合作不断深化,涵盖发动机销售、售后服务、技术支持、采购和本地生产等多个领域。GE航空航天的发动机在中国航空公司得到了广泛应用,主要产品包括CF34-10A、GEnx-1B、CFM56 系 列、LEAP 系列。未来,GE 航空航天计划进一步扩大在中国市场的投资及维修网络布局,提高以 LEAP 发动机为主的发动机维修能力,以满足不断增长的市场需求。

在印度和其他亚洲国家的业务扩张。GE 航空航天正在积极拓展在印度和其他亚洲国家的业务。GE航空航天与印度斯坦航空有限公司(HAL)合作,共同生产印度空军战斗机的发动机。此外,GE航空航天还计划与其他亚洲国家的航空公司和制造商建立合作关系,共同开发和生产航空发动机及相关产品。

欧洲市场:注重技术创新与环保合规   

在欧洲市场,GE 航空航天注重技术创新和环保合规,以满足欧洲严格的环保标准和可持续发展要求。

技术研发以满足欧洲环保标准。GE航空航天致力于打造更环保、更高效的发动机,如混合动力和氢能发动机,以应对欧洲严格的二氧化碳和噪声排放要求。同时,GE航空航天还在飞机材料和航空电子领域持续发力,提升飞机的整体性能和环保特性。

与欧洲航空公司的合作。GE航空航天与欧洲航空公司建立了长期稳定的战略伙伴关系。与赛峰集团合资成立了 CFM 国际公司,共同开发和生产民用航空发动机,尤其是 LEAP 系列发动机,在全球市场取得了巨大成功 ;在捷克投资 3.5 亿美元新建工厂,用于先进涡桨发动机生产 ;投资1.3 亿美元升级英国、波兰和匈牙利维修与大修(MRO)工厂,支持全球 40000多台商用飞机发动机的高效运行。

北美市场:主要创新中心与基础市场   

作为 GE 航空航天的大本营和关键市场,北美市场在GE航空航天全球战略布局中占据中心地位。

参与美军的重要项目。GE 航空航天与美军长期保持着密切的合作关系,为美军提供了从战斗机至直升机的广泛动力解决方案。目前,美空军主力战机 F-15和 F-16 采用了 GE 公司研制的 F110 发动机,美海军 F/A-18 战斗机采用了 GE航空航天研制的 F404 和 F414 发动机,AH-64、UH-60 等直升机采用了 GE 研制的T700/CT7、T408 系列涡轴发动机。业务拆分后,新公司继续推进现有军用发动机的改进升级,如将美国陆军“未来垂直起降”项目的动力进行改进,功率提高50%、耗油率降低 25%。此外,GE 航空航天还积极参与自适应循环发动机等新一代发动机的开发,以满足未来空中军事需求。

巩固在北美商业航空市场的地位。在北美商业航空市场,GE航空航天通过加大研发投入、优化供应链和产能、积极拓展产品线、注重使用维护等措施,保持在北美市场的领先地位。2024 年,GE航空航天宣布投资 6.5 亿美元用于强化生产设施和供应链,其中大部分用于美国工厂产能升级。之后又增资4.5 亿美元,专门用于美国本土 22 家企业LEAP 及 GE9X 发动机的生产。GE航空航天还积极拓展新的产品线和市场,如推出了针对通航市场的“催化剂”涡桨发动机,并计划通过收购等方式添补轻小型通航动力和辅助动力装置谱系不足。此外,为完善航空发动机产品全生命周期保障体系,GE航空航天建立了全面的售后服务网络,提供及时的技术支持和维修服务。

GE航空航天业务展望:技术,市场,与可持续发展

图3 GE航空航天为美军提供的主要航空动力产品。

可持续发展:应对全球挑战

可持续航空燃料  

GE航空航天自 2007 年以来一直致力于SAF 的测试和飞行演示。目前,GE 航空航天及其合资公司 CFM 国际几乎所有发动机均支持使用批准的 SAF,已完成 10多种不同发动机 100% 使用 SAF 的测试。GE航空航天正在开展的 RISE 项目可以 100% 兼容 SAF,计划 2025 年开展地面和飞行测试。此外,GE航空航天还在尝试将混合动力与 SAF 相融合,在保证发动机性能的同时,实现净零二氧化碳排放目标。与美国能源部高级研究计划署合作的 FlyCLEEN(Fuel Cell Embedded ENgine)项目集成了固化氧化物燃料电池和 SAF 驱动的燃气涡轮,2023 年设计阶段已完成,目前正在开展推进系统生产和演示工作。

氢能发动机   

GE航空航天正在通过RISE项目实现 SAF 和氢燃料的 100% 兼容 ;与空客合作开展氢燃料演示项目,积累了超过 800 万小时的发动机运行数据和经验 ;开发的干式低排放燃烧室技术可以实现100% 氢气燃烧,有效解决了氢气燃烧速度快、易回火的问题。此外,GE航空航天还在氢燃料储存材料和结构设计方面取得了重大技术突破。

结论与展望

GE航空航天独立后,基本延续了其原有的战略思想,但在市场定位、技术投入和业务结构上进行了一些调整,以适应更加激烈的航空航天业竞争。一方面,GE航空航天延续了之前的绿色航空发展路线,通过降低耗油率和碳排放,巩固市场地位,如持续投入混合电推进及新能源项目;对现役军用发动机持续改进升级,保持GE航空航天军用动力领域的市场份额;全球化与本土化战略相结合,在全球建立生产厂,扩大售后服务网络。另一方面,以创新为驱动,提出了开式风扇发动机、基于旋转爆震技术的高超声速动力等颠覆性技术方案,并积极引入数字化及人工智能手段,赋能产品研制及业务管理;重视混合电推进民用技术的军事应用转化,借助美国陆军涡轮轴电气化应用项目,开发兆瓦级垂直起降无人机动力;开展区域用户需求分析,提出具有较强针对性的发展举措。比如,针对欧洲能源危机问题,将业务重点放在环保合规方面。

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关键词: GE 发动机 航空航天

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