支線飛機及發(fā)動機市場分析

■ 王翔宇/ 中國航發(fā)研究院

未來全球支線飛機及發(fā)動機市場將長期保持平穩(wěn)的發(fā)展態(tài)勢。支線渦槳飛機在保留60座級以下市場優(yōu)勢的同時，產(chǎn)品線將逐漸覆蓋60～79座級市場；支線噴氣飛機則出現(xiàn)與窄體飛機相接軌的趨勢。針對動力需求而言，中短期內(nèi)PW100和CF34在支線渦槳市場和支線噴氣市場仍舊呈現(xiàn)出較為明顯的支配地位。而在國產(chǎn)支線飛機研發(fā)取得歷史性突破、市場占有率顯著提升的大背景下，加快國產(chǎn)支線飛機發(fā)動機的配套保障勢在必行。

隨著全球經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展，越來越多的區(qū)域性中心城市開始出現(xiàn)，支線飛機與干線飛機搭配形成的樞紐輻射式航線網(wǎng)絡(luò)和中小城市點對點航線網(wǎng)絡(luò)縱橫交錯、相互補充，形成了各司其職的專業(yè)化民航運營體系。作為大型樞紐城市與中小城市，以及中小城市之間的重要連接紐帶，支線飛機通常不超過100座級，又可分為支線渦槳飛機和支線噴氣飛機兩大類。前者航程往往在1000km以內(nèi)，大多集中在400～600km，配裝功率在4000kW以下的渦槳發(fā)動機；后者的飛行距離則為400～1500km（北美地區(qū)甚至可延伸到2000km以上），大多由80kN以下小推力渦扇發(fā)動機提供動力。

支線飛機主要機型分布

全球支線飛機保有量（2019年，來源：CIRIUM公司）

過去的20年，全球支線飛機在役數(shù)量始終在6000～7000架之間徘徊。雖然市場總體表現(xiàn)平穩(wěn)，但機隊結(jié)構(gòu)發(fā)生了清晰且深刻的變革。一方面，從20世紀(jì)90年代末開始，隨著經(jīng)濟效益較高的新型支線噴氣飛機的出現(xiàn)，在航程超過700km、80座級以上的航線上的效率優(yōu)勢彌補了在燃油消耗上的不足，在相當(dāng)程度上搶占了支線渦槳飛機的市場空間，其市場份額從2000年的30%上升到2020年的54%；另一方面，航空運輸業(yè)在“9·11”事件后長期不景氣、燃油價格上漲的背景下，體積小而單位可用座千米成本（CASK）高的60座以下支線飛機市場嚴(yán)重萎縮，其中渦槳飛機的在役數(shù)量幾乎以4%的年化速率遞減，噴氣飛機也較2000年下降了20%左右。由于燃料成本的飆升，CRJ100/200和ERJ135/145等60座以下的支線噴氣飛機已經(jīng)在2007年停產(chǎn)，隨后則是CRJ700/900 和EMB170/190 等70～100座級支線飛機陸續(xù)供應(yīng)市場。具體到不同的飛機型號，保有量排名前10的支線飛機占據(jù)了市場總量的75%，不同型號的市場份額幾乎成階梯狀排列。保有量為814架的DHC-8是目前在役最多的支線飛機產(chǎn)品，不過這里面包括了很多老舊的DHC-8-200/300，機隊平均機齡超過了15年，近3年平均交付量僅為14架。相比之下，ATR72機隊平均機齡僅為7.6年，占據(jù)了當(dāng)前渦槳客機總量的20%以上，在同等座級的競爭機型中較DHC-8-400更有優(yōu)勢，是當(dāng)前支線渦槳市場的絕對主力機型。支線噴氣飛機的主要產(chǎn)品包括巴航工業(yè)的E175（627架）和E190（467架）、龐巴迪公司的CRJ700（256架）和CRJ900（453架）等，事實上除了幾乎處于停產(chǎn)狀態(tài)的ERJ145和CRJ100/200以外，這些在役量靠前的支線噴氣飛機主要面向60座級以上市場，E190和CRJ900更是定位在80～99座級，而這一領(lǐng)域也是支線渦槳飛機的空白。

中國支線飛機歷年保有情況（2019年，來源：CIRIUM公司）

從2000年前后運7退出民航市場開始，中國支線渦槳飛機市場經(jīng)歷了一段時間的“陣痛”，到2007年在役渦槳客機僅為5架。2008年后，國產(chǎn)“新舟”60（含改進型“新舟”600）基本保持了每年3～5架的交付速度，截至2019年年底在役量為26架，平均機齡7.6年且全部由幸福航空運營，獨占了國內(nèi)支線渦槳客運市場。支線噴氣客機市場則主要由CRJ700/900、E190以及國產(chǎn)ARJ21組成，特別是近幾年ARJ21機隊的擴張速度非常快，訂單數(shù)量甚至達到了310架（考慮意向訂單則接近600架），對未來支線運輸市場的支配地位幾乎是板上釘釘?shù)摹？偟膩碚f，國內(nèi)支線客運市場起步較晚，又在高鐵的分流下長期處于不溫不火的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，其機隊構(gòu)成也與全球市場有著很大差異，然而隨著國產(chǎn)“新舟”60/600/700以及ARJ21進入市場，整個行情發(fā)生了變化。事實上，就算不考慮新增訂單，僅將這些已有訂單消化完，都意味著機隊規(guī)模翻了兩番，隨之而來的則是一條更加獨立自主的支線航空市場發(fā)展之路。

支線發(fā)動機主要機型分布

由于60 座以下支線航空市場的整體不景氣，近20 年全球渦槳發(fā)動機的保有量相應(yīng)地呈現(xiàn)緩慢下降的態(tài)勢，年化衰減速率達到了1.7%，2019 年的保有量僅相當(dāng)于2000 年的7 成。在役渦槳發(fā)動機共有10型，市場份額高度集中在少數(shù)幾型動力產(chǎn)品上。除了極少數(shù)老舊飛機（如DHC-7）裝配4 臺渦槳發(fā)動機，其余均為雙發(fā)配置。雖然PT6A、TPE331 等型號還在渦槳動力市場上占據(jù)可觀的份額，但其配裝機型一般不超過40 座級、機齡均在30 年以上，功率范圍、產(chǎn)品特征與當(dāng)前市場的需求方向有著很大的差距。普惠加拿大公司的PW100 系列渦槳發(fā)動機在役4174 臺，占據(jù)市場總量的55%，其衍生型號可為ATR72、ATR42 以及DHC-8 等各類渦槳飛機提供動力，在過去的10 年里交付量超過了900 臺，為市場交付總量的93%，稱得上是渦槳動力市場絕對的核心產(chǎn)品。更為關(guān)鍵的是，從公開的信息來看，目前并沒有哪家公司提出了新一代民用渦槳發(fā)動機的新研計劃，成熟期巔峰的PW100也將在相當(dāng)長的時間內(nèi)維持這種支配性的市場地位，甚至可以說未來PW100 的需求情況就代表了渦槳發(fā)動機市場的整體走勢。

全球支線發(fā)動機歷年保有情況（2019年，來源：CIRIUM公司）

全球支線渦槳發(fā)動機保有量與近10年交付量（2019年，來源：CIRIUM公司）

全球支線渦扇發(fā)動機保有量與近十年交付量（2019年，來源：CIRIUM公司）

全球支線渦扇發(fā)動機的保有量在2006年以前迎來了一輪快速的增長，年化增長率達到了5%以上。事實上，在1992年第一款現(xiàn)代意義上的支線噴氣客機CRJ100/200投入運營后，60座以下的支線噴氣客機經(jīng)歷了相當(dāng)長的繁榮期，相應(yīng)地僅為這一型飛機配裝的CF34發(fā)動機就從2000年的890臺擴張到2006年的1828臺。隨著燃油價格上漲，60座以下的支線噴氣客機運營成本高企，市場的風(fēng)口一下子轉(zhuǎn)到了單位成本更低的更大座級支線飛機，就在E190和CRJ1000等機隊規(guī)模不斷壯大的同時，那些早期的小型支線噴氣飛機紛紛退役，這樣一漲一跌的后果使得專注于支線飛機市場的小推力渦扇發(fā)動機的保有量長期在7000臺左右徘徊。與渦槳發(fā)動機市場高度類似，目前全球在役小推力渦扇發(fā)動機為11型，其中CF34保有量多達5278臺，占據(jù)市場總量的七成，在近10年內(nèi)更是超過了市場交付總量的90%，如CRJ700/900/1000、E170/175/190以及國產(chǎn)的ARJ21等主流支線噴氣飛機都是其配裝對象。PW1000G系列的子型號PW1900G有望成為CF34在支線渦扇動力市場最大的競爭者，不過從2017年開始進入市場以來占據(jù)的市場份額仍十分有限。

在國內(nèi)支線航空長期不景氣的大背景下，渦槳發(fā)動機市場也一直處于一種震蕩徘徊的狀態(tài)，甚至2019年保有量幾乎與2001年持平。在2000年與運7一同徹底退出民航市場的渦槳5發(fā)動機超過了60臺，成為一個標(biāo)志性的節(jié)點，此后直至今日還沒有一型國產(chǎn)民用航空發(fā)動機再次出現(xiàn)在民航市場上。隨后的幾年，60座級以下的DHC-6和薩伯340的相繼退役意味著PT6A、CT7等發(fā)動機也告別了國內(nèi)的民航市場，中國支線渦槳動力市場被PW100系列完全壟斷。雖然國內(nèi)支線渦槳飛機機隊已經(jīng)逐步從ATR72、DHC-8過渡到了國產(chǎn)的“新舟”600（配裝PW127J），并即將升級為“新舟”700（配裝PW150C），然而這些60座以上渦槳飛機的動力選型均為PW100系列。結(jié)合當(dāng)前全球市場形勢，PW100在國產(chǎn)大功率渦槳發(fā)動機問世前長期獨占國內(nèi)民用渦槳動力市場是不可避免的。但據(jù)報道，2020年加拿大全球事務(wù)部駁回了普惠加拿大公司的PW150C出口許可證申請。

中國支線發(fā)動機歷年保有情況（2019年，來源：CIRIUM公司）

與渦槳發(fā)動機市場格局非常類似，目前用于支線噴氣飛機的小推力渦扇發(fā)動機只有CF34這一型產(chǎn)品。從其發(fā)展軌跡來看，自從PW300、AE3007等60座以下的支線動力產(chǎn)品退出市場后，CF34的市場地位就已經(jīng)穩(wěn)固了，2010年至今其在役數(shù)量年化增長率達到了13%以上，同等推力量級幾乎沒有可堪一戰(zhàn)的競爭對手，成為了國內(nèi)支線噴氣市場ARJ21、CRJ900和E190的唯一動力裝置。這也意味著不論未來這3款主要飛機機型如何競爭、市場份額如何發(fā)生改變，CF34的需求將依舊非常旺盛（目前還未有關(guān)于ARJ21換裝PW1900G的公開報道）。由于老舊機型少、歷史負(fù)擔(dān)輕，PW100和CF34對于國內(nèi)支線動力市場的壓倒性優(yōu)勢比全球市場更為鮮明，二者的衍生型號能夠滿足40～120座級支線飛機的動力需求，完美地實現(xiàn)了一型動力系列為多個飛行平臺所用，這種極佳的通用性和互換性也是未來國產(chǎn)支線動力產(chǎn)品能否取得市場認(rèn)可的關(guān)鍵要素。

支線市場機型發(fā)展

對于1000km以下的航線，有些需要最低限度的運輸服務(wù)，有些在技術(shù)上難以改用噴氣飛機，即使航空公司減少航班量或退出不盈利的航線，預(yù)計也會保持一定的運輸能力，采用60座以下支線渦槳飛機執(zhí)飛。但這一市場的在產(chǎn)機型實在不多，即使對其評價再高也無法取得優(yōu)勢市場份額。如20座以下的渦槳飛機平均機齡28.6年，其中46%的飛機機齡超過30年，14%的飛機機齡超過40年；21～40座的渦槳飛機以DHC-8-200和薩伯340為代表，平均機齡26.2年，72%的服役時間在20年以上，雖然已經(jīng)超過經(jīng)濟壽命但該級別目前并沒有合適的替代產(chǎn)品投入市場；機齡30年以下的41～60座級飛機只有ATR42和DHC-8-300兩型，前者仍在生產(chǎn)但年產(chǎn)量已經(jīng)不足20架，后者則已停產(chǎn)、無法更換，航空公司只能采取維修等措施盡可能延長現(xiàn)有飛機的壽命。

因此，60～79座級機型將是相當(dāng)長一段時間支線渦槳飛機市場的核心發(fā)展方向，也是與支線噴氣飛機形成持續(xù)市場競爭的主體。其中，十分活躍的DHC-8-400和ATR72貢獻了2005年以來全球支線渦槳飛機市場的大部分訂單，截至2019年年底平均機齡僅為7.8年。二者選裝的PW100系列發(fā)動機仍將有巨大的市場需求，這款從20世紀(jì)70年代末開始研制的渦槳發(fā)動機交付量已經(jīng)超過了萬臺，并仍處于不斷升級更新之中。2021年11月，ATR公司發(fā)布的信息顯示，ATR42和ATR72配裝的最新PW127XT發(fā)動機可減少3%的燃油消耗、額外增加40%的發(fā)動機在翼時間，長達20000h的大修間隔也使得發(fā)動機維修成本降低20%，并符合ATR公司到2025年前實現(xiàn)100%兼容可持續(xù)航空燃料（SAF）的目標(biāo)。

20世紀(jì)90年代初，50座級以下的支線噴氣飛機作為渦槳飛機的替代品開始投入運營。由于該座級的噴氣飛機載運空間小、可用座位千米成本（CASK）高，隨著2000—2005年全球原油價格的上漲迅速被更大更經(jīng)濟的70座級以上飛機所取代。如CRJ100/200和ERJ135/145等第一代50座以下的支線飛機在2007年就已停止生產(chǎn)，在可以預(yù)見的未來也幾乎不會有飛機供應(yīng)，第二代CRJ700/900和E170/190等60座級以上的機型是目前支線噴氣飛機市場的主體，以巴航工業(yè)E190/195-E2為代表的第三代支線噴氣飛機已在市場嶄露頭角。不僅如此，為響應(yīng)航空業(yè)到2050年凈零碳排放的宏偉目標(biāo)，巴航工業(yè)還在其最新的Energia飛機研發(fā)計劃中提出了35～50座氫燃?xì)鉁u輪動力飛機的設(shè)計概念，預(yù)計2040年之前可完成技術(shù)準(zhǔn)備工作。

中國國際航空公司運營的3架ARJ21-700（攝影：魏萌）

普惠加拿大公司研制的PW127XT 發(fā)動機（來源：普惠公司）

從航空動力的角度看，GE公司于1976年開始啟動的TF34發(fā)動機民用改型項目（即CF34發(fā)動機）的成功是過去幾十年民用支線噴氣飛機市場（以及公務(wù)機市場）得以發(fā)展的最關(guān)鍵基礎(chǔ)。40年來，CF34發(fā)動機為80%以上的第一代和第二代支線噴氣飛機提供動力。與PW100發(fā)動機在支線渦槳動力市場的“前無古人后無來者”有所不同，普惠公司在PW1000G的基礎(chǔ)上改進的PW1900G發(fā)動機于2017年5月獲得美國聯(lián)邦航空局（FAA）的型號認(rèn)證并隨著E190/195-E2打入支線動力市場，CF34發(fā)動機是否能夠一如既往延續(xù)強勢的市場地位值得關(guān)注。不過，考慮到支線航空飛行距離較短、燃油消耗的敏感性相對較低，同時頻繁的起降潛伏著較大的安全風(fēng)險，發(fā)動機的可靠性一直都是支線航空公司關(guān)注的焦點，未來像CF34這樣久經(jīng)考驗的動力產(chǎn)品在這一細(xì)分市場仍舊有著巨大的優(yōu)勢。

特別值得一提的是，作為我國第一次完全自主設(shè)計并組裝制造的支線噴氣飛機，ARJ21飛機自從2016年投入商業(yè)運營以來的市場反響熱烈。中國商飛營銷中心公布的數(shù)據(jù)顯示，ARJ21機隊到2021年9月安全運行突破10萬h、全機疲勞試驗突破10萬循環(huán)，安全性和可靠性得到充分驗證，飛機平臺進入成熟期，除成都航空和天驕航空外，中國國際航空、東方航空、江西航空、中飛通用和華夏航空等也已實現(xiàn)ARJ21的交付運營，有望成為未來我國支線航空市場發(fā)展最大的增長點和助推器，也帶來了以CF34為代表的小推力渦扇發(fā)動機旺盛的生產(chǎn)保障需求。此外，我國新一代自研支線渦槳飛機“新舟”700也在2020年12月完成了首飛前最后一項全機工況試驗。

結(jié)束語

支線市場長期以來表現(xiàn)出了平穩(wěn)、穩(wěn)健的發(fā)展態(tài)勢，既不像窄體機市場那樣迅猛發(fā)展、成為全球民航產(chǎn)業(yè)擴張的主要推手，也不像寬體機市場那樣具有龐大的產(chǎn)品價值與運營成本，更容易受到國際政治經(jīng)濟形勢的影響與沖擊。進入21世紀(jì)以來，中國支線航空運輸市場盡管面臨著很大的歷史發(fā)展機遇，但至少目前仍舊處于較為初級的階段、距離成熟發(fā)展還有很大差距。除了沒有形成規(guī)模化良性循環(huán)的商業(yè)運營模式，關(guān)鍵的原因就是長期以來國內(nèi)支線運輸缺乏充足的機隊和合適的機型。隨著國產(chǎn)ARJ21的橫空出世、“新舟”700研發(fā)的不斷推進，國內(nèi)支線運輸市場沉睡已久的潛在需求正被快速激發(fā)出來，同時市場的產(chǎn)品格局也在發(fā)生深刻的變化。當(dāng)然也必須認(rèn)識到，我國支線動力研發(fā)制造能力與支線飛機并不匹配、完全為國外型號所占據(jù)，這甚至成為了制約我國支線機隊實現(xiàn)突破式擴張的瓶頸。加快支線動力的國產(chǎn)化替代已迫在眉睫，這將是未來我國支線航空市場能夠長期穩(wěn)定發(fā)展的根本保證。