2019年8月20日，上海自貿試驗區臨港新片區正式揭牌。兩個月前，上海市經信委等六部門聯合發布了《聚焦臨港核心區打造上海“全球動力之城”實施方案》。方案提出，以聚焦臨港打造全球動力之城核心區為目標，將上海建設成為源源不斷向世界輸出強大澎湃“中國動力”的全球動力之城。

臨港新片區如何打造成為融合硬科技和人文軟實力的全球動力之城核心區，在臨港新片區三周年之際，澎湃研究所與上海中創產業創新研究院聯合推出臨港新片區揭牌三周年特別策劃“在這里，逐夢星辰大海”。策劃將從臨港、上海和長三角城市群三個維度分析臨港建設全球動力之城的實力和短板，此外，還將重點分析“空天陸海能”五個動力產業體系。

2021年9月27日，廣東珠海，中國國際航空航天博覽會，室內展館展出軍用航空動力模型。 人民視覺 資料圖

航空動力是航空器的“心臟”和動力之源，也是整個航空產業的重要推動力，具有研發投入大、開發周期長、單位價值高、產業帶動面廣等特點，被譽為現代制造業“皇冠上的明珠”。航空動力未來二十年仍處于快速發展期，其基礎材料、加工工藝、動力系統將持續創新發展。從全球競爭格局來看，航空動力產業主要集中在歐美少數國家，上海航空發動機總體集成能力突出、科研實力雄厚，在全國航空動力領域具有較強的競爭優勢，但與國外相比還有明顯差距。下階段，上海要強化航空動力研發創新能力、增強企業集群競爭力、構建多元專業服務生態體系，為建設全球動力之城提供堅實支撐。

航空動力產業鏈全景分析

航空動力是指航空器得以飛行的各種作用力，把各種動力轉換為飛行所需作用力的裝置就是航空動力裝置，包括航空發動機以及保證發動機正常工作所必需的系統和附件。按構造原理，航空發動機分為活塞式、渦輪噴氣式和沖壓式。其中渦輪式發動機因推力（功率）高，廣泛應用于大型客機和高性能戰斗機。按照動力渦輪連接部位，渦輪式發動機又可分為渦軸發動機、渦槳發動機、渦扇發動機和渦噴發動機。其中，渦扇發動機因高效率、低油耗、大推力等優勢，成為全球應用最廣的航空發動機。

航空發動機產業鏈長、覆蓋面廣，目前以渦扇發動機為主流的航空動力產業鏈主要包括上游研發設計、高端材料供應、核心零部件制造，中游分系統制造、整機制造，下游維修服務、再制造。其中，航空發動機高端材料主要包括高溫合金、鈦合金、先進復合材料三大類，核心零部件主要包括葉片、機匣、輪盤、噴管、燃燒室等。總體來看，航空發動機可以帶動和輻射上游機械加工、材料制備、電子元器件等一大批行業發展。

圖1 航空發動機產業鏈 本文圖片均為作者自制

以航空發動機為核心的動力價值約占航空器整機制造價值的20%-30%。根據產業鏈拆分航空發動機全壽命周期價值，研發設計環節占發動機全壽命價值的8%-12%，制造環節（高端材料、核心零部件、整機制造）占全壽命價值的40%-45%，后服務市場則占全壽命價值的45%-50%。進一步拆解細分產業鏈價值，高端原材料約占航空發動機制造成本的50%（高溫合金占其中的35%，鈦合金占30%，其他合金及復材約占35%）；葉片占航空發動機整體價值的35%，燃燒室約占其發動機價值的10%，輪盤、齒輪、機匣等核心零部件占整體價值的37%。

圖2 航空發動機全壽命周期價值鏈
資料來源：中國航空新聞網、《航空發動機結構設計分析》

航空動力產業發展趨勢

航空發動機具備高科技、高附加值的屬性，經濟效益巨大。據相關統計，按照產品單位重量創造的價值計算，航空發動機是船舶的1400倍、汽車的150倍。從長期來看，據波音預測，到2040年，全球民航市場將新增超過4.35萬架新飛機，總價值達7.2萬億美元，全球民用航空機隊規模將超過4.9萬架。中國、歐洲、北美、其他亞太國家以及其他新興市場將各自占據新飛機交付量的20%，按照航空發動機占整機價值20%-30%粗略估算，預計未來20年內，全球航空發動機市場規模將達到1.4-2.2萬億美元，中國市場規模將達到2880-4320億美元。

航空發動機對基礎材料、加工工藝、裝配工藝、基礎試驗等有著苛刻的要求。總體來看，商用航空發動機主要呈現以下發展趨勢：

一是發動機材料向復合化、輕量化方向發展。材料是發動機產業的基礎。基于航空發動機向推力更大、更省油、更可靠、更耐久、更便于維修、成本更低等方向演進，樹脂復合材料、金屬基復合材料、新一代陶瓷基復合材料、碳/碳復合材料等“更強”、“更耐熱”、“更輕”的新材料將成為未來航空發動機材料研發的重點趨勢。

二是工藝技術向精準、高效、低成本方向發展。隨著航空發動機越來越依賴高強度比、低密度、高剛度和耐高溫的材料，數控切削技術、高能束流加工技術、摩擦焊接技術、浮壁式燃燒室制造技術、航空渦輪葉片激光制孔工藝等先進工藝技術正逐步支撐先進航空發動機的研發和制造。

三是動力系統向混合動力甚至電動力方向發展。航空運輸減碳關鍵在于降低與航空燃料相關的碳排放，技術路徑主要是提升燃油效率和采用新型動力能源，其中新型動力能源變革更具可行性。在全球“脫碳”背景下，混合動力推進系統與全電推進系統正在創造全新的航空交通市場。全電推進系統已經應用于輕型/超輕型螺旋槳飛機，2021年羅羅公司的ACCEL全電動飛機成功首飛。混合動力最有可能率先改變現有民用支線飛機的格局，美國、英國、法國、俄羅斯都在加緊研制油-電/電-電混合動力系統。氫能燃料推進技術也逐步被關注，2022年3月，英國航空航天技術研究院（ATI）發布了“零碳飛行”（FlyZero）項目研究報告，明確了綠色液氫是未來零碳飛行最為可行的燃料選項，并給出了在2050年前氫動力支線飛機、窄體飛機和中型寬體飛機的設計概念。同時，FlyZero也認可漸進式碳中和的發展路徑，中短期內以可持續航空燃料為代表的全生命周期低碳/凈零碳方案有助于實現航空業的可持續發展。

航空動力區域競爭格局

航空發動機具有高技術壁壘以及高資金投入的特征，全球航空發動機產業主要集中在歐美少數國家，中國圍繞發動機整機制造呈現點狀式布局，主要集中在北京、西安、沈陽、上海、無錫、蘇州、貴陽等城市。

全球競爭格局

全球僅美國、俄羅斯、英國、法國等少數國家能夠獨立研制高水平的軍用和民用航空發動機。這些國家之間也在加強合作，共同構筑航空動力技術壁壘，保障自身核心利益，壓制市場“后發者”的發展勢頭。包括我國和印度在內的一些新興市場國家近年來加快了航空發動機研制步伐。

從企業來看，基本形成六大巨頭壟斷全球90%市場的格局，分別是美國的通用電氣（GE）、美國普惠公司（PW）、英國的羅羅公司（RR），以及這三家公司等相互合資成立的CFM（Safran/GE）、 IAE（RR/PW）和 EA （GE/PW）三家合資公司。這六家公司不僅具備獨立研制航空發動機整機的能力，還主導控制全球大型民用航發的核心技術、總裝集成、銷售及客戶服務等全產業鏈。圍繞GE、普惠、羅羅等龍頭整機制造商，全球航空產業鏈形成上下游協同布局，其中大部件、小型發動機供應商主要包括俄羅斯的土星公司和禮炮公司、法國的 SNECMA、美國的 Honeywell、德國的 MTU 以及意大利的 AVIO 公司；零部件供應商主要集中在日本和韓國，包括三菱重工、川崎重工和韓國的三星科技公司等。

圖3  全球航空動力產業鏈協同分工格局
資料來源：課題組整理繪制

國內競爭格局

1954 年新中國第一臺航空發動機試制成功，經歷了近70年發展，中國航空發動機產業發展取得重大進展，從最初的仿制改型到如今突破了航空發動機多項核心技術。國內航空發動機產業鏈圍繞發動機整機制造呈現點狀式布局，相關龍頭企業主要集中在北京、西安、沈陽、上海、無錫、蘇州、貴陽等城市。

北京是國內航空動力人才與科技資源最為集中的地區，擁有北京航空航天大學、北京航材院、鋼研院等眾多高校、科研院所，集聚了中國航空發動機集團等央企，核心研發能力和高端制造能力突出。西安在航空發動機制造方面優勢明顯，擁有中國航空動力裝置首家整體上市企業中國航發西航（以研制大中型軍用航空發動機為主），集聚了航發動力、西部超導、西部材料、三角防務等發動機材料和關鍵零部件龍頭企業。沈陽是中國航空工業的搖籃，集聚了沈陽金屬所、沈陽發動機設計研究所、沈陽黎明航空（410廠）發動機等航空發動機設計、總裝、測試環節的重點企業和科研院所。上海主要以央企為主，集聚了中國航發商發為代表的龍頭企業，在商用航空發動機總裝、關鍵基礎材料以及產業基礎協同方面有較好的基礎，同時科研創新實力雄厚。無錫葉片制造國內領先，已經形成了以無錫透平（羅爾斯·羅伊斯公司“亞太地區鍛件戰略供應商”）、航亞科技為主的企業集群。蘇州全力打造航空產業新高地，引進了空中客車中國研發中心、俄羅斯克里莫夫航空發動機總部等。貴陽擁有四大航空發動機主機廠之一的中國航發黎陽（460廠），以及中航重機、航宇科技等發動機零部件企業，重點發展發動機葉片類零件拋光、發動機轉動件、機匣、零部件熱表處理等。成都則以后市場維修為主，集聚了海特高新、四川斯奈克瑪等重點企業。

圖4  國內航空動力產業鏈競爭格局
資料來源：上海中創產業創新研究院整理繪制

上海發展航空動力的優勢、不足與建議

上海集聚了中國航發商發、中國航空研究院上海分院等代表企業和科研院所，在產業總體集成、研發創新突破、功能平臺集聚等方面具備較強優勢，但與國外一流水平相比仍存在明顯差距，需要加快突破發展，為上海打造世界級動力產業集群作出貢獻。

主要優勢

一是航空發動機總體集成能力突出。上海集聚了中國航發商發、中國商飛、寶鋼特鋼等為代表的龍頭企業，在商用航空發動機總裝、關鍵基礎材料以及產業基礎協同方面具備較好的基礎。其中，中國航發商發是大涵道比渦扇商用航空發動機總設計師單位和總承制商單位，專業從事商用飛機動力裝置及其相關產品的設計、研制、生產、總裝、驗證、維修等業務（研發設計在閔行，生產總裝在臨港），具備商用航空發動機的總體集成能力。

二是航空動力研發創新實力雄厚。上海已經集聚了若干領先的動力領域科研機構，2012年，中國航空研究院首家直屬地方分院在上海揭牌成立，主要進行中航工業商用發動機技術工程應用技術研究以及下一代前瞻性技術研究。上海交大航空發動機研究院作為教育部工程研究中心，致力于大涵道比渦扇發送機部件級應用基礎研究和測試驗證技術研究。中國航發商發等龍頭企業加強與科研院所的合作，聯合供應商先后突破了鈦合金寬弦高空心率風扇葉片、鋁合金大型薄壁風扇包容機匣、3D打印燃燒室燃油噴嘴等多項試制關鍵技術，攻克了大直徑、長軸類單元體水平裝配技術難關，中國首臺民用大涵道比渦扇發動機CJ-1000A研制取得突破。

三是產業服務功能平臺優勢明顯。專業化測試驗證平臺、研發設計平臺等功能平臺是航空動力產業鏈中不可或缺的重要環節。上海交通大學航空發動機/燃氣輪機研發實驗平臺位于臨港新片區，率先建成國際先進水平的民用航空發動機、重型燃氣輪機測試驗證中心。在特種工藝、適航、檢驗檢測等產業配套服務領域，臨港新片區集聚了國家民用航空發動機產業計量測試中心、埃森博、普勵認證等一批產業服務功能平臺。

短板瓶頸

當然，對標國際一流水平，上海航空動力發展還存在一些短板瓶頸，主要表現在：一是航空動力領域設計、制造、驗證等基礎能力還需進一步提升，自主研發設計流程不完善，科研成果轉化不夠，核心技術較為缺乏。二是上海動力領域集聚了一批代表企業，但高端高附加值領域主要被國外企業掌控，如航空發動機領域的適航取證和市場經營基本還是空白。三是上海在航空動力領域的優勢企業、科研院所多以央企和國企背景為主，總體缺乏具有較強創新能力、較高市場份額和品牌影響力的代表性民營企業。

主要建議

下階段，上海要把握全球航空動力產業的發展趨勢，著力拉長板、補短板，重點發展大飛機渦扇發動機、通航飛機渦軸和渦槳發動機、無人機驅動電機，打造航空發動機大中小全系列研發制造基地，為上海打造全球動力之城提供堅實支撐。具體來講：一是強化航空動力研發創新能力。突破飛發一體化設計與集成驗證等關鍵核心技術，加快突破航空動力基礎材料、基礎工藝、基礎零部件和基礎軟件，加快籌建商用航空發動機國家級制造業創新中心。二是增強企業集群競爭力。圍繞重點領域斷鏈風險較高、產業鏈缺失環節，堅持“增量集聚+存量裂變”雙向發力，實現精準招商，壯大航空動力企業集群。三是構建多元專業服務生態體系。延伸高端制造優勢，拓展航空動力研發設計、檢測認證、運營維修、展覽展示、海外貿易服務。

（作者唐麗珠系上海中創產業創新研究院首席產業分析師，許倩茹系上海中創產業創新研究院研究員）