民用航空制造业的新时代展望

进入新世纪以来，航空产业发展曾受到全球金融危机的影响，出现过民机需求萎缩、军费开支削减等现象。但随着全球经济的逐渐复苏，尤其是亚太地区的崛起，在新一轮技术革命的带动下，航空制造业尤其是民用产业已经呈现出全面复苏的态势。未来，随着跨领域技术融合发展的进一步加快、新的产业链格局的诞生以及新来者的加入，民用航空制造业有望以全新的面貌迎接新一轮增长。

从营收看现状

2016年，波音公司航空航天业务总收入为946亿美元。其中，民用航空产品的收入占比为68.72%。同一年，空客公司航空航天业务总收入为704亿美元。其中，民用航空产品的收入占比高达96%。

从订单情况看，目前这两家公司手中都握有庞大的储备订单。截至2017年9月，空客公司的飞机储备订单6691架，波音公司的飞机储备订单5659架。因此，提高产能是两家企业现阶段的重要任务之一。

以波音为例，其飞机年交付量已经从2012年的601架提升到2016年的748架，商用飞机的交付速度达到惊人的62.3架/月。但这只是一个开始，2017年，波音将737系列飞机的产能上调至月产47架，空客则将A320系列飞机的产能上调至月产50架。到2020年，波音和空客分别计划将737系列飞机和A320系列飞机的月产量提升至63架和60架。如此快的飞机生产速度从一个侧面反应出全球航空產业链日益成熟，企业间的协同及专业化水平进一步提高。

除了主制造商之外，为其进行配套的一级供应商们的盈利水平也在不断提高。其中，以罗罗、赛峰、通用电气、联合技术公司为代表的细分领域核心企业2016年的营业收入都超过了100亿美元。尤其是随着窄体客机交付量的不断提升，发动机制造商们也在同步提升产能。以CFM国际公司的LEAP系列发动机为例，到2020年，将实现年产1900台的目标。如果这一目标得以实现，将是民用航空发展史上具有里程碑意义的事件。

重塑产业格局

对于产业链上的企业来说，选择“强强联手”的并购是快速获得关键技术和市场最直接的方法。由于航空公司对飞机连通性的要求越来越高，航电系统将成为未来民用飞机机载系统的核心。

为了顺应这种发展趋势，同时应对主制造商进军售后市场的挑战，越来越多的机载系统供应商加快了并购的步伐。从UTC收购古德里奇到赛峰收购卓达宇航，再到最近UTC收购罗克韦尔柯林斯，这种“强强联手”的并购折射出的是主制造商和供应商之间的竞争日益激烈。对于供应商来说，并购可以帮助它们通过规模经济效应和新技术实现的协同效应规避主制造商对售后市场的侵蚀，获得更强的话语权。

但天平另一端的主制造商自然不会希望已有的产业格局被轻易打破。于是，波音和空客都已经开始计划收回一些原来由供应商完成的工作，尤其是一些关键零部件的设计和生产工作。例如，波音成立了航电业务部门，将进行导航、自动飞行、信息系统以及其他核心航电系统的研发。

此外，两家主制造商还不约而同地拓展售后维护业务，与供应商分食这一利润极为丰厚的市场。波音成立了全球服务集团（BGS），空客组建了全新的MRO联盟，启动了全新的航空数据平台——智慧天空，全面支持公司的数字化转型。两家制造商此举意味着，它们在售后维护市场从传统的备件供应、机体维修、改装业务延伸到数据分析和基于信息的服务业务。在加快进入售后市场的同时，主制造商也在加快完成从制造商到制造服务商的转型。

与此同时，随着技术链、产品链不断向材料、制造等上游领域延伸，航空制造领域的基础供应体系也在悄然发生变化。

2015年，美国铝业公司在不到9个月的时间里完成了对英国福瑞盛、德国TITAL和美国RTI国际金属公司的收购，加速布局航空钛合金以及增材制造市场。随后，美国铝业公司又将收购后的企业进行拆分，加速向下游金属服务和加工企业转型。

随着复合材料在新飞机中的应用越来越多，这一领域的并购也变得越来越频繁。2015年，比利时苏威公司斥资55亿美元完成对美国氰特公司的收购，坐上航空复合材料原材料供应商的次席。受此影响，2016年，业界老大赫氏公司把一年前只收购一半的英国Formax公司全部买下。随后，如同多米诺骨牌效应一般，加拿大Avcorp工业公司和英国梅吉特公司分别提出对德国SGL旗下Hitco公司和英国科巴姆公司复合材料业务的收购计划，进一步搅动碳纤维复合材料结构件供应市场。

伴随着这些细分领域的大佬们逐步完成收购计划，未来几年民用航空市场的基础供应体系必将产生剧变，范围更广的整合、层次更深的重组，将成为航空制造产业格局转变的重要里程碑。最终的结果，很有可能是航空基础材料及制件供应链的寡头垄断程度反超金字塔顶端的主制造商，甚至对未来产品研制的话语权产生重要影响。

新一轮技术突破

如今，几乎没有人会怀疑信息化、自动化、智能化与航空工业的深度融合将是未来民用航空制造业的发展方向。基于实时原位建模仿真的自适应加工，装配指令的自动化生成，基于先进测量和柔性理念的自主化装配，人与可移动机器人的协同工作，利用增强现实技术大幅提升生产效率等，都是目前欧美航空制造企业的主攻方向。波音、空客、罗罗、GE等行业巨头的智能化装配生产水平正在不断提高。

空客已经确定在2020年前将优化7条装配生产线，主要优化手段之一就是增加自动化技术的应用。从2015年起，空客飞机生产线上机器人的数量逐年增加，其中包括用于处理特殊工作任务的轻量化机器人以及小型加工系统等。此外，空客还在生产线上采用了轻量化单臂机器人，它能够自主沿着飞机机身内部移动，实现结构支架的流水线安装。

作为波音智囊团的“鬼怪工厂”正在进行一个名为“黑钻石”项目的软件开发工作。这个项目其中一个目标是推进基于计算机详细模型的系统工程，该模型包括每个部件的物理特性、机器人加工和装配工艺。波音在验证如何将更多的自动化装配技术融入复杂飞机结构制造中，大幅提升学习曲线，使第10件产品即实现当前第100件产品达到的成本水平。

此外，波音还提出了“机身全自动化制造工厂”计划，旨在将更多的自动化装配技术融入到复杂的飞机制造过程中。空客则在现代先进制造理论和管理思想基础上提出了“脉动装配线”的理念，并已经将其应用在A350飞机的总装生产。

在A350机身壁板装配过程中，空客为其量身定制了一条壁板脉动式装配线（Pulse Motion Line，PML），在生产过程中，机身壁板在生产线上是一件接着一件，由一个最小的安全间隙分开，当所有区域的工作指令完成后，就执行一次脉动，同时壁板移动4.5米到下一个工作区。因此，每块壁板的生产进展就可以从它在PML的位置很容易地推断出来。根据A350的壁板结构，在每一次脉动中，多达7个隔框在一定区域内进行钻铆工作。而脉动式装配线的终极目标就是，飞机的装配可以动起来，如同汽车装配线一样高效率、低成本地制造飞机，满足不断提升的产能需求。

此外，另一个未来可能会对民用航空产业产生颠覆性影响的技术是混合电推进技术。

今年9月，赛峰集团发布了正在进行中的混合电推进技术发展路线图。在这份技术路线图中，赛峰提出要在2030年前实现初步混合电推进，2035年实现带边界层吸入的混合分布式电推进，2040年力争实现100%电推进。此外，赛峰还在探索潜在的设计构型，以实现开式转子推进效率的最大化，其中一个方案就是将推进器安装在双机身中间，并采用非常规的推拉布局。

一直将创新作为企业发展重中之重的空客公司，在混合电推进技术上的研发也是不遗余力。近日，空客公司表示，有意启动支线客机级电推进验证机E-Fan X。根据计划，空客将把一架BAe146/Avro支线客机改装后进行全电起飞试验。如果这一项目启动，这架改装后的飞机预计在2019～2020年间实现飞行。这标志着空客朝着未来混合电推进单通道客机的研制迈出重要一步。

除了在飞行階段采用混合电推进技术之外，飞机在地面的电滑行也是制造商们正在主攻的方向。由于目前大多数飞机是利用发动机产生的推力在机场进行滑行，该过程会消耗很多燃油。当前，霍尼韦尔、赛峰等都在开发机载或基于地面的（不用于飞行的）替代性滑行解决方案，向前轮或主轮提供电能，并解决电源问题（APU或燃料电池）。航空公司认为，这种电滑行技术能节省轮挡油耗总量的4%，并在维护方面节省开销，预计每架窄体飞机每年可为航空公司节省约2 0万美元。

十分值得关注的是，近年来欧美制造商对基础性研究越来越重视。在这些公司遍及全球的设计研发中心和试验室里，研发人员在不停地开发更好的材料、更先进的制造工艺。

GE航空在陶瓷基复合材料（CMC）的研发上已经投资至少15亿美元，在经过长达20年的探索之后，原创于GE全球研究中心（GRC）的CMC技术已经孵化到GE位于纽约州尼什卡纳的CMC精益实验室和位于俄亥俄州伊文戴尔的快速工厂实验室，并且在GE位于德克萨斯州纽瓦克的CMC低速初始生产（LRIP）中心开始量产。到2020年，GE航空将在美国建立首个CMC垂直集成供应链，届时将最大限度地提升生产速度和效率。

波音正与全球知名的Norsk钛公司合作，研制快速等离子沉积生产工艺，为787飞机生产3D打印的结构钛组件。据了解，采用这种生产工艺，可以降低50%～75%的生产成本。但是，这种制造方法对工艺的要求很高，涉及将室温钛线缆输送到一个在氩气环境下由一对焰炬生成的等离子弧中。钛的温度升高数千度之后由机器人沉积臂作为液体进行3D打印。钛在沉积后迅速固化。组件在一个闭环工艺中层层构建，几乎不需要精加工，大大降低了生产成本。由此可见，以信息技术、新材料为代表的新一轮技术突破将对航空制造业产生全方位的影响。