作者:
吳希明(《航空科學技術》特邀編委、航空工業首席專家),張廣林,牟曉偉
單位:
1、中國航空研究院
2、中國航空工業發展研究中
摘要:
本文總結了歐美國家在直升機市場開發、技術創新發展、產品推陳出新、供應商體系建設、產業化布局等方面的舉措,分析這些舉措在技術、產品和服務方面形成的優勢。通過國內直升機市場分析,研究國產直升機在市場競爭中的不利地位,總結原因,是我們對直升機產業長期不夠重視而引起的嚴重後果,在基礎技術研究、關鍵技術突破、型號系列化發展、產業化方案和扶持政策制定與實施等方面都存在嚴重的不足,本文從國家和產業層面提出建議,制訂頂層規劃和設計,規劃整體發展和布局。
直升機產業;發展政策;體系建設;型號發展
直升機在國家建設中發揮着重要作用
我國獨有的自然環境和當前社會發展現狀,相對世界其他國家,直升機為我國國防和國民經濟建設發揮着重大的作用。我國國境線漫長、地理環境複雜、邊防巡邏及守衛任務艱巨、高原與山地眾多、河流縱橫交錯、自然災害頻發,同時廣袤的森林和草原也需要巡查和保護。在國家建設和社會發展中,我國面臨著維持社會穩定、打擊恐怖主義活動、縮小東西部經濟差距等問題,同時需要滿足廣大人民對高科技產品更加貼近於日常生活的美好願望,因此,從國防建設、反恐維穩到搶險救災、應急救援,到農林作業、地質勘探,再到旅遊觀光、飛行培訓,直升機的應用已經滲透到社會的各個環節。
我國直升機市場潛力巨大
根據中國航空工業發展研究中心的預測,到2027年中國民用直升機規模將達到3500架以上,僅直升機生產和銷售環節的市場容量就達到144億美元,根據投入產出比例1:8來計算,其將撬動近萬億的市場,並且其銷售額1%的增長,將拉動0.714%的國民經濟增長。
直升機產業具有強大的產業帶動能力
直升機產業鏈條長,包括上下游產業,覆蓋幾乎所有工業門類,集成近百種科學和千餘項技術。直升機產業發展需要各行各業的技術支持,而這也是帶動相關產業行業發展的契機,利用直升機產業萬億的市場規模,以直升機產業發展為引領,可帶動關聯產業技術創新,實現產業轉型升級。
直升機具有良好的軍民通用特性
直升機是以平台研發為基礎,通過改型改裝可以實現特定的功能,因此從平台研發技術角度出發,直升機技術具有很好的複製性。直升機應用領域的通用性在搶險救災方面表現得淋漓盡致,軍用運輸直升機在搶險救災行動中的表現足以說明一切。警用直升機作為維護社會安定、打擊犯罪的有力武器,是軍民協作最好的典範。因此直升機產業的發展必將成為我國軍民協作發展的新高點。
本文分析了國內外直升機產業的發展現狀,總結了歐美國家在直升機市場開發、技術創新發展、產品推陳出新、供應商體系建設、產業化布局等方面的舉措,分析了我國直升機產業發展現狀及問題,對國產直升機產業發展提出建議。
1.世界直升機產業發展現狀
1.1 發展必要性
截至2019年末,全球正在使用的直升機超過5.4萬架,其中民用直升機約3.2萬架,軍用直升機約2.2萬架。但民用直升機的全球分佈極為不均,北美地區擁有約1.2萬架民用直升機,歐洲擁有約7000架民用直升機,兩者數量約佔全球民用直升機總量的59%。

圖1 世界直升機市場分佈
Fig.1 World helicopter market distribution
在全球現役的2.2萬架軍用直升機中,美國擁有5809架,佔全球軍用機隊的26.47%;俄羅斯為1572架,佔全球軍用機隊的7.14%。這兩個國家與英國、法國、德國等其他7個軍用直升機裝備量均在500架以上的國家共同組成了世界軍用直升機裝備量「第一集團」,共裝備11275架,總裝備量佔全球軍用機隊的51.25%。
從2015年起,世界民用直升機交付數量始終保持在1000架左右,其中2018年度民用直升機產量976架,市場總產值36.6億美元。受活塞直升機交付數量下滑影響,2019年交付量為819架,下滑16.3%。
1.2 世界直升機舞台三足鼎立,後起之秀奮起直追
目前全世界有近20個國家能夠生產直升機,直升機已成為西方國家的主導產業,是美國、歐洲和俄羅斯技術、經濟競爭的重要領域。日本、韓國、印度、巴西和波蘭等國也紛紛將直升機工業列為21世紀戰略性產業而競相加速發展。
美國是目前全球最大的直升機生產國和使用國,擁有全球最大的直升機市場和西科斯基、貝爾、波音三大直升機製造商。但近年來,美國在直升機技術方面的全球領導地位受到了來自歐洲強有力的挑戰。歐洲直升機產業發達,特別是在民用直升機的研製、生產、服務領域都走在世界前列,2019年在世界民用及准軍用市場上,空客直升機市場份額高達54%,萊奧納多直升機市場份額為23%。在民用直升機技術等多個方面,歐洲已有超越美國的趨勢,並早已明確提出到2020年使其航空工業處於優勢地位的目標。俄羅斯自20世紀90年代的經濟危機之後,直升機的產量和出口量不斷下降,但近年來俄羅斯的直升機製造業取得了一定的增長,多個軍用直升機改型和新型號都取得了進展,民用產品也有所發展。
目前,各主要直升機製造商正按各自不同的商業戰略應對激烈的市場競爭。空客直升機公司通過均衡發展的生產線,在民用和軍用市場中取得成功,並通過地區子公司和合夥企業覆蓋全球。萊奧納多公司投入大量資金用於新產品研究和開發,同時加強風險合作。貝爾直升機公司將主要精力集中在產品的改進和開發,並致力於用戶的使用維護保障。波音直升機公司將生產線集中在少量非常成功的軍用型號上。西科斯基公司在軍用市場內佔有優勢,在民用市場針對特定領域成功開發相應機型,並在零件市場獲得收益。羅賓遜公司在活塞直升機市場佔有優勢,並正通過研發意圖進入輕型單發渦軸直升機領域。俄羅斯直升機公司則繼續對其設計、生產、銷售和售後服務體系進行整合,並已開始有選擇地進行產品研製。
1.3 世界直升機技術創新不斷,實現跨代發展
當前直升機正處於不斷技術革新的發展階段,市場需求正不斷推動直升機技術的進步。目前常規構型直升機已經開始從第三代產品向第四代產品發展,20世紀90年代後投放市場的產品大多屬於此類。最新機型有空客直升機公司(簡稱空直公司)的H160和貝爾525直升機,前者將自動控制和智能化技術發揮到極致,後者將成為世界第一款搭載電傳飛控的民用直升機,同時以高速為主要特徵的第五代新構型旋翼機技術加速發展,AW609傾轉旋翼機取證工作已經進入最後衝刺階段。此外一些輕小型無人直升機產品也已經投放市場。

圖2 現代直升機技術特徵分解
Fig.2 Modern helicopter technology features decomposition
1.4 直升機製造商加快產品體系建設
世界知名直升機製造商為了佔領直升機市場份額,建立產品體系優勢,在發展過程中都十分注重產品系列化發展,並不斷推陳出新,加快新產品上市。
貝爾直升機公司作為美國乃至全球最優秀的直升機製造商之一,其產品體系完整,直升機噸位從1t到8t,包括最大起飛重量(質量)為27400kg的V-22傾轉旋翼機在內的近20個旋翼航空器產品型號。
以S-70「黑鷹」直升機聞名於世的西科斯基直升機公司產品從794kg到19t,擁有十餘個直升機產品型號。
空客直升機公司經過多年發展,其直升機產品從1t到11t,最新推出的H160直升機更是先進民用直升機的代表,展現了空客直升機公司強大的實力。
萊奧納多直升機公司以AW系列直升機成功打開世界直升機市場的大門,是體系化建設和品牌經營的典範。
俄羅斯依靠其獨特的蘇聯直升機工業體系,建立了低成本、高效益的品牌效應,其卡系列和米系列直升機在國際軍用直升機市場佔據優勢,米-26直升機以56t最大起飛重量的世界紀錄,向世人展示了俄羅斯直升機產業超強的實力。
1.5 供應商體系建設加快,產業優勢形成
歐美國家作為現代航空的發源地,其整機生產和供應商體系都非常健全。世界範圍內的知名供應商包括美國Rockwell Collins公司、General Electric 公司、Honeywell公司、Pratt&Whitney公司,以及歐洲Safran Group公司、Thales Group公司等,能夠為直升機產業發展提供包括發動機、液壓系統、電源系統、先進航空電子設備等所有產品;此外還有能夠提供複合材料的比利時索爾維公司,美國Hexcel公司、Fredrickson公司,日本東麗公司;提供結構件的美國Spirit Aerosystems公司,日本三菱重工;提供內飾及緊固件的美國B/E Aerospace 公司等。強大的供應商集團是歐美直升機產業不斷發展壯大並屹立於世界直升機產業巔峰的保證。
1.6 完善客戶服務體系,升級產業布局
當代航空公司對用戶的服務已經遠不止售後服務,而是延伸到包含技術支持、金融服務、使用維護、培訓、飛行及地面信息等方方面面。空客直升機公司通過客戶化維修支援服務包,改進航材訂貨程序、訂單跟蹤、庫存管理以及近距離服務,建立航材庫和集散中心,優化航材的配送。西科斯基直升機公司開發了超過1000家的認證供應商信息管理系統,建立組件交換項目,建立原始設備製造商(OEM)零部件支持,其Sikorsky360機隊管理程序彙集了OEM的特殊分析流程和現代數據管理技術,讓客戶服務從被動反應到主動支持。萊奧納多直升機公司建立了廣泛的維護中心網絡OEM維修服務,零部件保護協議(CPA)、完整的大修和材料項目(COMP)、全球支持計劃(GSP)等,並在上海自貿區建立涵蓋其全系列直升機的航材保稅庫,為該公司在中國地區運營的直升機提供保障。俄羅斯直升機公司在南非成立售後服務中心,為非洲國家的直升機客戶提供付費的維修服務。俄羅斯聯邦政府在國家計劃中鼓勵與中國合作研發輕型直升機,中國宜通集團與俄羅斯直升機控股公司簽署了境外整機生產組裝項目,深圳、上海、成都、青島等地的機構與俄羅斯直升機控股公司探討建立維修中心,這些舉措都表明俄羅斯直升機控股公司建立全球售後服務體系的決心和意志。
世界直升機製造商通過建立更加完善、覆蓋面更廣的客戶服務體系,提高服務質量,改善產業布局,為世界直升機市場的爭奪增加籌碼。
2.我國直升機產業發展現狀及問題
2.1 國家發展現狀
(1)社會經濟環境
我國是世界第一人口大國,基於龐大的人口基數和世界第三的國土面積,我國在社會和經濟建設中,同樣有着超越其他國家的龐大規模。至2019年年底,我國大陸地區高速公路達14.96×104km,高壓輸電線路132.54×104km,輸油管道和天然氣管道超過15×104km。在國家發展過程中,東部及沿海地區經濟形勢總體好於西部地區,經濟優勢明顯,但是考慮到西部地區地廣人稀,自然資源分佈廣泛,實現西部地區經濟大發展勢在必行。此外伴隨着我國「一帶一路」經濟建設的逐步深入和擴大,加強經濟帶建設、維護國家利益、保障國民生命財產安全成為擺在我國面前的又一重要課題。
(2)自然環境
我國陸地面積約960×104km2,陸地邊境線長約2.2×104km,海岸線(包括島嶼岸線)長約3.26×104km。我國森林面積約2×108ha,草原面積近4×108ha,我國河流總長度達43×104km,這造就了我國地形結構多變、地理環境複雜、河流縱橫交錯、湖泊星羅棋布的自然環境。此外我國有三分之二是高原、次高原、山地地形,從對自然環境的保護方面考慮,經濟建設應減少對自然環境的破壞,同時考慮到複雜地理環境對交通的影響,應該發展靈活多變的立體交通體系。
(3)生存環境
國際局勢風雲變幻讓我國周邊的生存環境承受着巨大的壓力。對外的中印、中日、朝鮮半島、東海/南海等地區的外來不穩定因素,對內台海、反恐維穩、打擊分裂等保持社會穩定的艱巨任務,讓我國在武器裝備體系建設中需要考慮的因素更加複雜。
從國家建設和社會發展,到西部大開發,從克服自然環境的不利影響,到建立立體交通體系,從外部生存環境的壓力,到內部治安體系建設,為了維護國家安全統一、社會穩定、經濟繁榮,我國在軍事裝備發展、治安力量建設、應急救援能力建設、通航產業建設等方面都需要更加強大的直升機產業支撐。直升機產業以其獨特的飛行方式,對資源佔用更少的建設條件,將更好地服務於國家建設。
2.2 我國直升機產業發展歷程
我國直升機工業創建於20世紀50年代中期。1956年10月從蘇聯引進米-4直升機圖樣資料開始生產直5型直升機,開啟了中國直升機產業發展歷程。隨後通過引進生產了直8和直9直升機,自行設計研製了直11直升機。中國直升機產業始終堅持「一機多型、系列發展」和「自主發展為主、積極開展國際合作」的方針,由已有機型改型發展了幾十個型號,服務於陸、海、空三軍,社會公益和國民經濟建設。尤其是直10武裝直升機和某型運輸直升機的研製和生產,使得我國具備了研製生產第三代直升機的能力,並建立第四代直升機研製能力,奠定了產業化發展的技術和物質基礎,形成了跨越式發展的局面。
2.3 直升機裝備情況
長期以來,由於基礎薄弱、低空空域管制嚴格等原因,我國直升機裝備尚處於起步階段,機隊規模較小。截至2019年底,我國民用直升機保有量為1237架,平均每百萬人口0.90架,其中國產直升機僅有53架,佔比不到4.3%。大量市場份額被歐美製造商搶佔。國內直升機產業發展的羸弱造成了今天國內民用直升機保有量小,國產直升機在民用直升機領域幾乎沒有立足之地的尷尬境地。
我國自改革開放以來,國家經濟建設快速發展,基礎設施建設規模龐大,整個社會經歷着翻天覆地的變化,然而本應該在此期間發揮着重要作用的直升機產業卻發展緩慢,尤其在民用直升機領域一直沒有獲得實質性突破。為了完成國家加快產業升級轉型的目標,在2050年達到中等發達國家水平,必須加快直升機產業發展,以直升機技術發展、產品發展和市場開發為基礎,促進直升機產業轉型升級。
2.4 技術體系建設
世界直升機技術來源於歐美,我國一直以來都在學習和跟蹤歐美先進的直升機技術。最近十多年來,我國直升機技術發展速度明顯加快,現已基本形成研製生產當代直升機的技術基礎和產業化發展的工業基礎。我們已經掌握了直升機總體設計與優化、氣動、動力學、結構設計等直升機設計技術,對直升機各個系統從設計研發到試驗已經建立起一套行之有效的科研管理體系,同時也更加關注直升機前沿技術的發展,包括智能旋翼、複合直升機、直升機電動技術、高速直升機等,保持我國直升機技術的先進性。我國直升機技術體系已經基本形成論證一代、研製一代、生產一代的良好發展勢頭。
但是我國對直升機基礎技術的投入長期不足,用於探尋直升機基本原理的基礎試驗設施不完善,很多的理論無法得到驗證和持續地發展,技術體系建設明顯落後於歐美國家。同時我國軍用直升機型號發展緩慢,對直升機技術的需求不夠迫切,導致技術發展的遲滯和落後,創新能力不足,無法支持新型號的研發,如此循環往複讓我國直升機產業發展緩慢,在競爭激烈的直升機市場上缺少優勢,而直升機軍事裝備的代差更是國防建設中的一大弱點。因此加快直升機技術發展是促進我國直升機產業發展壯大、建設國防現代化的重要環節。
2.5 產品體系建設
經過幾十年的發展,我國直升機產業形成了相對合理的產品結構。2t級、4t級、7t級、10t級、13t級等平台完成了設計定型,在此基礎上發展的多個型號進入批量生產,交付不同用戶。AC系列民用直升機陸續進入民機市場,與歐直合作研製的7t級AC352直升機正在積極取證。
但是,通過這一張直升機型號數量及最大起飛重量分佈圖(見圖3)可以看到,我國直升機產品體系建設與歐美國家存在巨大差距,在型號數量和最大起飛重量上都相距甚遠。產品體系建設的滯後是我國直升機技術發展落後和直升機應用領域發展水平滯後的綜合體現,我國直升機產品體系建設需要提速,通過市場的開發和產品研發,加快直升機產業發展的步伐,改變我國直升機產業落後的被動局面。

圖3 世界主要直升機生產商產品最大起飛重量包線
Fig.3 The world's leading helicopter manufacturer's product maximum takeoff weight envelope
2.6 供應商體系建設
我國直升機產業沿襲軍用直升機研發與製造體制,依託中國直升機設計研究所、哈爾濱飛機工業集團有限責任公司和昌河飛機工業集團有限責任公司,建立起以航空工業各個配套廠家為產業支撐的直升機供應商體系,包括技術研究、產品研發、製造、試驗和生產的完整工業體系,是我國直升機產業的主體。
然而,從國外直升機供應商體系建設來看,我國直升機供應商還處在初始發展階段,尤其在民用直升機配套方面,其技術能力、產品質量、市場佔有率都處於劣勢,無法與世界級的供應商相抗衡。與國內供應商利益捆綁的國產直升機同樣在競爭中處於勉強維持生存的境地,國產直升機技術能力不強,產品發展滯後也讓國內供應商缺少發展機會。加強供應商體系建設,以型號帶動技術發展,是提升國內供應商整體水平的必由之路,是直升機產業發展的基礎和保障。
2.7 客戶服務與運營
我國直升機售後服務由直升機生產廠家負責,提供獨立的全面售後服務保障。國內具有一定規模的直升機生產廠家主要是哈爾濱飛機工業集團有限責任公司和昌河飛機工業集團有限責任公司,兩家公司都建立有自己的售後服務體系,通過派駐售後服務人員對用戶的直升機運營給予保障。這種模式可以保證直升機運營期間狀態良好,售後服務保障到位,反應迅速,便於運營過程中產生的問題得到快速解決。但是,這種模式也造成直升機生產廠家售後服務保障難度大,尤其是對於採購數量少、分佈範圍廣的情況,其用於售後服務的費用和精力將大大增加。而美國、歐洲及俄羅斯在售後服務保障環節的做法逐漸趨同,通過建立一體化的售後服務中心和區域性的售後服務站點,劃分服務區域,合理分配人力和物力,降低售後服務及倉儲壓力,同時保證服務好用戶。
運營企業直接參与市場競爭,運營企業的生存狀態影響着直升機產業發展的方向。截至2019年底,我國獲得通用航空經營許可的企業共有478家,頒證的通用機場數量達246座,全年通航飛行達112.5×104h,主要的經營範圍包括石油服務、飛行培訓、電力巡線、護林防火等。但是我國直升機通航市場整體容量仍然弱小,與歐美國家相比存在數量級的巨大差距,這限制了直升機產業發展。因此開拓直升機應用領域,放寬運營限制,對運營企業加以扶持,是打開直升機產業發展大門的重要途徑。
3.國產直升機產業發展建議
我國直升機產業雖然歷經數十年發展,但是在技術體系、產品體系、客戶服務體系、供應商體系等各個方面都存在諸多不足。根據美國獨立後第一任財政部長漢密爾頓和德國李斯特的經濟學觀點,我國直升機產業仍然屬於幼稚型產業,其基礎和競爭力薄弱,雖然產業出現的時間較早,但是綜合考慮各個方面因素,其尚處於發展初期,需要適度的保護。我國直升機產業具有一定的基礎,產業框架基本完整,科研和管理體系已經建立,市場處於開放和發展過程中,前景一片光明,通過政策扶持,合理產業布局,推進創新發展,挖掘我國直升機產業潛力,完成產業升級,實現科技強國。
(1)以直升機產業健康發展為主旨,加強頂層設計、統籌規劃、長遠布局,促進各行業協同發展
現階段,世界各直升機巨頭正在直接或在我國各地方政府支持下聯合建廠,通過該方式竭力擠入和佔領我國市場。但是在很多地方和機構關注和力推直升機產業發展的同時,一些組建的直升機公司最終只能引進國外低端或淘汰產品進行組裝生產;部分地方政府大力推動與國外公司聯手建立直升機合作企業,以組裝直升機佔有國內市場。這些現象直接影響了我國直升機產業健康有序的發展,影響相關企業行業發展,造成巨大社會資源浪費,為直升機產業發展帶來不利影響。直升機作為軍民高度融合的產業,這樣的產業發展態勢也為我國國防建設帶來了隱患。
因此,國家應從宏觀層面統籌規劃我國直升機產業的發展,制定扶持政策和財政稅收政策,建立切實有效的政策措施,規劃發展路徑,合理化產業布局,推動產業整合,加強行業合作。通過全局統籌、合理分工,加強產業管理,推進政策落地,在實現我國直升機產業發展的同時帶動關聯行業企業協同發展,實現良性互動,建設健康的可持續發展的產業鏈,打造直升機產業優勢。
(2)以服務國家建設為目標,以型號系列化發展為引領,實現直升機技術突破與創新
我國直升機技術是建立在引進—消化—吸收—再創新的基礎之上,最終走到今天具有一定自主創新能力的發展新階段。但是,由於歐美國家對我國長期實施技術封鎖,造成我國既有工業基礎薄弱的軟肋,又有直升機基礎技術研究不足的痛點。我國近幾年在學科建設和科研能力建設方面已經有了很大的改善,但是直升機作為一個實實在在的工業產品,如果沒有具體型號的研製,僅依靠學術研究無法獲得技術的突破和創新。當今世界著名的直升機製造商萊奧納多直升機公司,在直升機市場的激烈競爭中,通過AW型號的系列化發展,已經成長為世界知名直升機製造商,其產品具有技術先進性、舒適性、安全性,具有很高的品牌效應。而世界其他直升機製造商無不是通過型號研製來發展直升機技術,推進直升機產業做大做強。
建議國家從軍用和民用協同發展的角度出發,增加對直升機型號研製和技術預研的支持力度,同時推動直升機技術的軍民協同發展策略的制定,推動直升機平台發展,制定直升機通用平台發展策略,推進直升機技術系列化發展,建設直升機基礎技術移植能力,構建直升機系列化發展路徑。同時加快推進軍用標準與民用標準的互通互信,為直升機軍民協同發展掃除障礙。
(3)建設以國產直升機為運營主體的公共事業航空體系,拓寬國產直升機應用領域,建立品牌形象
中國作為一個人口眾多、地形複雜、自然災害頻發的國家,隨着國民經濟的快速發展、綜合國力的增長及人民生活水平的不斷提高,廣大民眾對國家提供的公共服務提出了越來越高的要求,高效的公共服務體系亟待建立。但目前國內民用直升機市場中絕大多數為國外製造商的產品,造成這一結果的直接原因是我國直升機產業發展落後,在技術、產品、服務等多方面都存在不盡如人意的地方。因此,通過建立基於國產直升機的國家公共事業航空體系,建設可用於搶險救災、公安執法、醫療救護、消防等公共事業的能力,切實加大對國產直升機的扶持,不僅有利於促進我國直升機產業的發展,同時有助於我國高效的公共服務體系的建設。
(4)加快推進低空開放政策的落實,制定運營端的國產直升機優惠政策
作為參與市場運營的直接主體,運營商既是直升機產品的直接使用者,也是市場化運營的利益相關者,運營環境的好與壞直接關係到運營商的生存與發展,並影響我國直升機產業的發展。加快推進低空開放政策的落實,給予運營商更加靈活自由的運營空間,可以提高獲益水平,擴大市場容量,進而提高直升機產品的需求量。通過政策的制定,對採購國產直升機並參與運營的運營商提供一定的財政補貼,對所從事的運營領域給予政策傾斜,可以為國產直升機提供更大的發展空間,讓國產直升機逐步參與到市場競爭中,利用市場競爭模式倒推國產直升機升級技術,創新產品,實現直升機產業真正的自立自強。
4.結束語
直升機產業事關國防安全、社會穩定、經濟繁榮,是服務於國家建設的重要產業。縱觀世界直升機製造商的發展歷程,直升機產業的發展與壯大都離不開國家的支持,從國家層面對直升機產業的發展進行頂層規劃,制定發展路線,明確發展方向,是壯大我國直升機產業的必由之路。以服務於國家建設為目標,以系列化發展為引領,以技術突破與創新為切入點,開拓市場,加快改革,為國產直升機產業發展保駕護航。(來源:航空科學技術)