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未来航空业属于中国?

让-保罗·赫特曼 / 赛峰集团董事局主席兼CEO / 2014-10-22

天有多远,航空业就能走多远;然而,未来的增长将更加取决于围绕燃料经济性和环境友好性进行的不断创新。当前的商业景气又如何?如果说新兴国家在今天还只是更多地代表了庞大需求一方,那么到了他们变成强有力的竞争者那天,人们又该如何思考?

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PTR:航空业目前位于一个十字路口。一些航空公司在勉力维持,而另一些却需要更多飞机。面对这种截然相反的情况,你认为未来航空业将会如何发展?

让-保罗·赫特曼:在过去大致四十年的时间里,经历了三次大规模石油危机,但航空运输还是增长了10倍。把过去经验做过度延伸未免轻率,但对趋势有所了解还是有好处的。商用航空的源起可以追溯到上世纪六十年代末、七十年代初。之后,运输量以两倍于GDP的速度增长。这种成长模型在那些尚未达到成熟阶段的行业中非常典型,在可以预见的将来,需求完全没有放缓的迹象。

来做一个比较,当前汽车行业的反弹不明显,而航空业仍有巨大增长潜力,这主要得益于“金砖四国”(巴西、俄罗斯、印度和中国)的经济发展。尽管目前三分之二的机队总部位于欧洲和北美,但三分之二的订单却是来自新兴经济体。

这样的增长规模可以持续吗?

航空运输的需求远未满足,毫无疑问。在法国,低成本航空取得了极大成功,但未来真正的驱动力却是新兴经济体。2011年,平均每个中国人每十年飞行一次,美国人一年飞两次。想象一下,当中国人也要每年飞两次时,全球所需的机队规模将是现在的两倍。

这个规模看上去很大,再考虑到气候变化,简直吓人,但我们有历史可以借鉴,有理由保持乐观。过去四十年里,供给之所以能与需求并驾齐驱,正是因为能效的提高。今天每公里乘客人均油耗只有以往的四分之一。发动机厂商会说这是他们的功劳,而飞机制造商也会说自己至少有一半的贡献。不过,必须承认像A380那样尖端的设计功不可没,它把百公里油耗降到每位乘客3升,比汽车的油耗都要小!

由于环保政策越来越严厉,许多研究都认为,除非在2020年之前把每百公里的人均油耗降到2升,否则增长的需求是无法全部满足的。你觉得这个目标现实吗?

真正的目标,是把航空运输增长导致的碳足迹增长稳定住,甚至减少;建立让航空旅行惠及更多公众的经济模式。这并非痴人说梦。欧洲把目标设定在2升,法国同行紧随其后。预计在接下来的20年时间里,航空旅行将翻一番,而我们想把同期的碳排放减少一半。依靠技术来提高效率和减少化石燃料消耗已成必然。在噪音污染(减少50%)、氮氧化物排放(减少80%)方面,也需要突破。目前我们正在寻求解决之道。

在空客A320和波音B737这些适用于中短程的飞机上,正在引入新一代的引擎,它能把油耗减少15%。举例来说,目前我们正在研究一种混合动力引擎,飞机在滑行时,可以使用尾部的备用发电机。这只是朝着更环保的未来迈进的一小步。赛峰与霍尼韦尔合作,研发了一种新型电动引擎,可以跟起落架整合到一起。这个技术使得从巴黎到尼斯的航程(大致相当于从波士顿到华盛顿特区),最多可以获得5%的能效增益。

这的确是一个令人鼓舞的开始,但相对于50%的目标……

没错,这个目标应该在2020年到2025年间达到,但其实远不止于此。不管怎么说,我们不可能改变物理法则。最终,这将是一条渐近线;收益递减原则会启发人们通过其他方式来削减碳排放,而不仅仅是减少油耗。研发必须放在不留碳足迹的新型燃料上,即智能生物燃料。它的原料不能抢夺现有的粮食作物,而且生产能耗必须最小。有研发价值的原料已经获得确认——藻类和多肉植物,它们可以栽种在目前为荒漠所占据、闲置的热带地区。灌溉可以用海水。据预测,航空业将继续依赖液态燃料,而生物能源可以提供完美的解决之道,只要它不争夺日益珍稀的水资源。

氢化植物油(HVO)是另一个选择,它利用有机燃料产生类似煤油的生物原料,其品质与利用矿物燃料生产的不相上下。这个技术有潜力将温室气体的排放减少70%-80%。这种新的生物燃料的未来尤其看好,就是因为它随时可以用,无需对飞机燃料处理系统进行改造,而是与传统汽油一起使用。这并非幻想。在接下来20年时间里,生物燃料或许正是解决当前我们诸多困境的钥匙。使用这些新型燃料的飞机已经通过了测试飞行。

要达成目标,需要的不仅仅是新的燃料来源。

我们很幸运,在性能、经济和环境考量方面还有很大的测试空间;渐近线还远在天边。新燃料的研发,不过是达成目标的漫漫长路上的最后一站。我们的工作重点还放在重量(mass)、液压油、材料、推力方面。

飞机引擎性能提高的关键——在一个卡诺循环中经历膨胀、燃烧、压缩——就在于更为高效的推力,也就是能更为高效地把热能转化成动能。目前,与其他交通工具相比,飞机的总推进能量比是最低的。以火车为例,车轮和铁轨之间的滚动阻力几乎可以忽略不计,也就是说98%的膨胀能量直接转化成了推力。考虑到汽车对传动装置、万向节、齿轮箱和轮胎的需求,它的这个数字要小些,但仍然达到了80%。到2011年,飞机引擎的这个数字不到50%。显然,进步的空间还是很大的。

那要如何利用这个空间?

我们可以通过增加通过引擎的空气速度来增加推力,但这需要更大的引擎。我们也得考虑到降落设备的尺寸,这会带来新的问题。在空气穿过扇叶到达涡轮机的过程中,需要气流速度降速,又会带来进一步的困难。使用大引擎则会带来新的安全考虑,尤其是喷气式发动机吸入飞鸟以及气流速度太大的问题。机翼产生的阻力中,30%来自这些大引擎。
稀释比在螺旋上升,这个数值用于界定被驱动后通过排气口释放的气流——它因此避开了一个完整的卡诺循环(旁流),与走燃烧室(核心流)的气流之间的比例。在航空工业刚开始的时候,稀释比在1:1左右(也就是流入的两种气流的空气质量比)。对于CFM56这样的引擎,这个比例现在已经到了5或者更高(也就是走旁流的空气是走核心流的5倍),这带来更好的推力和油耗比例。在下一代的引擎里,这个比例可以到10,到2020年,我们可以做到30!确保安全则是关键。我们目前进行外物撞击的实验评估,比如发动机吸进鸟,所使用的是计算流体力学,这架势跟我们评估一架飞机撞上一座核反应堆的可能后果差不多。

你如何定义时常有人提起的“智能”飞机的概念?

这取决于我们对于“智能”的理解,在这方面观点各异。首先,我们必须检视一架飞机与空管系统以及4D航迹互动的能力。卫星导航系统是非常重要的构成,我们正在建立两三个独立的卫星定位系统(比如伽利略系统),运用GPS技术。必须留有余量以确保可靠数据流的持续性。一旦达成了这个目标,通过对航路航迹的优化,我们将看到最高达10%的效率增益。
此外,随着飞机越来越多采用电能,或者完全就是电动飞机,我们将减少对液压系统的依赖,这个系统非常倚重机械装置来驱动活动件(很强大却导致不稳定)。因此,我们目前正在研发用电动促动器来代替目前的系统。目标:协调下一代的电动系统,对航空运输的各阶段进行排序和优化。再回到我们与火车的比较上,出发时刹车系统闲空也会带来整体油耗的降低。

让飞机变得更“聪明”,会不会令风险增加?

人与机器之间的互动,始终是我们的关注焦点。无论是目前对航空电子控制系统的依赖还是过去更为笨拙的互动方式,飞行员和整个系统的联系一直都是航空业关键的探索领域。

中国的航空工业是否有潜力应对其令人难以置信的未来?

中国引人注目的经济增长与日以尖端的技术携手并进。这个国家在专利申请的数量方面居世界领先地位,它拥有大量的工程师,按人均计算,与法国相当。面对这个新的现实,我们不能把脑袋埋在沙子里。中国的民用航空事业始于1980年代中后期,之后经历快速增长。基础设施跟上了航空事业的繁荣,中国人已经表明,他们有能力搞好基础设施,比如机场、空管,这是亚洲另一个新兴巨人印度所明显短缺的能力。

在1990年代初,我们进入中国,当时决定在成都附近开办一处教育设施,致力于引擎保养维护的培训。做这个决定的时候,中国的航空运输量相当小,之后我们目睹了每年15%到20%的增长(是GDP的一倍)。每年,赛峰集团有20%-25%的业务来自中国。虽然中国目前远不是我们最重要的客户,但我们还是与中国的航空公司合资建立了一处保养基地。

至少在民用部门,中国的直升机行业还是一块处女地。

这个市场的潜力怎么说都不为过。除了其他业务,我们批准的第一个合作关系就是关于直升机涡轮机的研发。事实情况是,由于中国法律把1500米以下的空域限定为军方使用,可以说中国不存在直升机市场。近些年发生的自然灾害和危机,使得决策者意识到,需要更多的直升机。美国的直升机规模有1万架,而中国只有600,而且限于军事用途。中国第12个五年计划决定取消诸多空域限制。中国是一个面积巨大的国家,有5000多座岛屿,还有漫长的海岸线。扩大直升机机队规模对于国家兑现承诺至关重要,它可以在多个领域发挥作用,比如边防安全、打击贩毒、高压电网的维护、为油气资源开发和开采提供支持等。

中国市场对于赛峰这样的集团来说,已经成了战略不可或缺的构成,不过,这并不是一条容易走的路。

成功取决于信任和扎实的人际关系。中国的商业文化更重视打造持久的关系,而不是围着合同转。我们不会保持幻想。只有做出真正的创新,成功才在眼前。在我看来,至少在接下来的几十年时间里,不会有权力均衡的转移。我们把技术秘密守得很紧,极偶尔出现技术转让,我们也一定会确保获得最大化的回报。

赛峰对于国际合作并不陌生,在这个领域我们有着丰富的成功经验。当年依据尼克松总统和蓬皮杜总统达成的协议,我们和通用电气合作研发CFM 56。据说,尼克松曾经表示:“让我们试试看,但不要把技术转让给法国。”我们愿意遵守比赛规则,现在回想起来,这个项目是跨大西洋合作最具启发性的传奇之一。它成功的关键推手,就是赛峰前总裁勒内?拉沃与通用电气航空集团的总裁格哈德?诺依曼之间的私人关系。

航天航空业是有意做了多极化和全球化的处理。不要忘了,赛峰卖给波音的引擎数量是卖给空客的两倍,而且,空客上40%的零件、材料是美国制造。

你认为在未来,新兴经济体的飞机制造商会有能力与波音和空客竞争吗?

截至2011年,世界第三大飞机制造商是巴西的Embraer。在中国,问题不是飞机制造能否达到基本质量标准,而是时间问题。该国目前的飞机制造依赖于国有企业,它们还在用从苏联学习来的模式进行生产,不过已经取得了飞速的进步。

大家不要忘了,空客用了大约35年的时间才与波音平起平坐。航天航空产业是非常独特的:建造飞机与引擎所需要的合金与复合材料,得用大概20年的时间进行精心研发。没有捷径可走。把项目变成现实所需要的科技洞察力和经验,需要长期规划。这个行业的项目管理需要精通极端复杂的科学,具有综合无数研发过程的能力,还有开放的沟通渠道,以便来自不同领域的专家可以以多学科途径自由分享知识。飞机制造需要团队努力,个人无论有多强的能力都不可能单打独斗。深入的科学知识不会自己跑出来,也不能通过购买获得,它是无价之宝。

这个行业之所以必须着眼长期的另一个原因是安全性考量,这跟核工业一样,安全具有至高无上的重要性。它的监管制度是极其严厉的,得遵循具体的协议,然后才能获得国际认证。但并不是说,发达国家因为两个负责相关程序的监管机构在欧洲(EASA,欧洲航空安全局)和美国(FAA,联邦航空局)就享有特权。

C919是中国因应空客A320之作。在其整体建造过程中,中国的具体角色是什么?

我们负责引擎,但不提供技术转让。中国人则或多或少负责剩下的部分,换句话说,就是飞机的“身体”部分,比如机身、机翼;简单地说就是结构和一些集成方面的工作。进一步检视,很快就会发现它绝大部分的构成都是从西方购买获得,比如导航和飞行控制系统、发电设备、引擎、起落架、反推装置等等。在航天航空工业,各组成部分的重要性丝毫不输真正的飞机。中国人正踏踏实实地在进行最初试验阶段,他们必然会继续向前推进。至于建造一架真正中国人的飞机,真的只是时间问题。

法国的航空航天部门已经在世界上打出一番天地,政府必须做些什么来确保这种优势?

要确保行业领先地位、创造就业保障、维持充足的订单,公共政策制定者至少有四件事可以做。最紧要的是让欧元变得强大,用政策压将欧元对美元汇率控制在一定水平;其实是政策性融资,比如税收抵免、Grand Emprunt(针对未来科技的一次性政府贷款),对法国民航局(Corac)的投资也有助于营造更好的研发环境;第三,政府需要保持对与国防和国家主权相关的技术出口市场的支持。最后一点,非常重要,就是航空业必须纳入欧洲与新兴大型经济体就国际贸易进行企业监管方面的谈判内容,具体地说就是知识产权。(杜然/译)

编注:赛峰集团是巴黎高科评论的赞助方。



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