未来民用飞机的发展与展望

1、未来民用飞机的发展与展望 民用飞机是一种面向全球竞争的商品， 是现代科学技术的高度集 成。民用飞机科学技术是一个国家科学技术水平和工业发展水平的直 接体现，也是一个国家参与全球经济合作加速进入世界科技大国的重 要力量。进入 21 世纪以来，随着我国经济技术的快速发展，党和国 家充分认清发展民用飞机对于转变经济增长方式、带动科学技术发 展、增强国家综合实力和国际竞争力的重大意义， 把发展大型飞机列 入重要议事日程，国家中长期科学和技术发展规划纲要 （ 2006-2020 年）把发展大型飞机作十六个重大专项之一，将大型民用飞机纳入 国家战略新兴产业发展重点之一。从 市场发展前景 看来，伴随着航空技

2、术的进步和运输组织管理及 服务水平的提高， 特别是大型民用运输机出现后， 世界民航业一直处 于快速增长状态。到目前， 全球形成了以北美、欧洲和亚太地区为主 的三大航空市场，共占全球市场份额接近 90。从上个世纪 80 年代 以来，受经济全球化、 发达国家放松航空管制以及向后工业化转变等 一系列因素的影响驱动， 世界民航业呈现出一些值得关注的重要特征 和趋势，使得发展格局和利益获取已经和正在发生着深刻变化。近十多年来， 高新科技的研制和应用正在并将进一步提升民用航 空的安全水平， 促进民用航空持续快速发展。 一是发展了超大型飞机 制造技术。2008年已投入运营的载客量最大的空中客车 A380飞机

3、， 合理采用了碳纤维等新材料和新型发动机等高新技术， 飞机的安全性 和舒适度得到大幅提高。波音公司正在制造的7E7将第一次实现中型 飞机尺寸与大型飞机航程的结合， 具有较高燃油效率， 出色的环保性 能。二是在空中交通管理领域广泛应用现代通信、卫星、自动化和计 算机技术， 展开了以星基导航为主导的空管技术革命。 三是兴起了绿 色化的航空运输革命。从改善飞机空气动力、提高发动机燃油性能、 研制新一代聚合物和复合材料等方面降低航空运输对环境的污染。就我国民用飞机发展看来按照通常定义， 飞机主要可分为飞机机 体、发动机及机载设备三大部分。机我谨备发渤机主弊并件航电系统U宅养統第一部分：机体机体包括机身

4、、机翼和尾翼等，是飞机结构的主要构成 机身：飞机上用来装载人员、货物、武器和机载设备的部件。它 将机翼、尾翼、起落架等部件连成一个整体。一般可分为前机身、中 机身和后机身。机翼：安装在机身上。其最主要作用是产生升力，同时也可以 在机翼内布臵弹药仓和油箱，在飞行中可以收藏起落架。机翼与机身 连接处受力大、变形大，因此对于结构和材料要求较高。尾翼：安装在飞机后部的起稳定和操纵作用的装臵。尾翼一般分为垂直尾翼和水平尾翼。生产难度相当其它部分较低。第二部分：发动机发动机将成为产业升级突破口发动机是飞机的心脏部分， 也将成 为中国航空工业产业升级的突破口。为实现国产系列航空发动机逐步 实现进口替代，中国

5、商飞积极寻找国内的发动机成套及相关设备供应 商参与大飞机项目的开发，中航商飞已确定国内自主开发的SF-A和SF-B两款发动机作为对现在大飞机项目使用的 LEAP-X1C发动机的替 代产品，预计这两款发动机将于2016年和2020年取得适航证书。参 与这两款发动机设计和制造的上市企业如航空动力、成发科技、中航 动控和中航重机等将直接受益中国发动机国产化进程。第三部分机载设备一般是指完成飞行任务、作战任务以及为保证飞行员与 成员安全、舒适而安臵在飞机上的、有独立功能装臵的总称。一般将 机载设备分为航电系统和机电系统。航电系统主要包括飞行控制、飞行管理、座舱显示、导航、数据 与语音通讯、监视与告警、

6、机内通话、客舱娱乐等主要功能系统。机电系统主要包括电力系统、空气管理系统、燃油系统、液压系 统、救生系统、辅助动力装臵、机轮刹车系统、照明和生活设施等功 能系统。合作开发，逐步升级机载设备包括机电设备和航电设备，其中航电设备国内民用航空领域基本 处于空白，机电设备国内虽然具有一定的技术储备， 但与世界先进生 厂商相比还有一定的差距。中国将采取国际合作模式，共同出资、共 同开发，用市场换技术，并在合作中不断汲取国外先进技术和理念， 逐步实现国内机载设备国产化程度， 促进航空工业逐步升级。机载统 领域是将直接在国际合作和国内市场开拓中收益。机电養各在飞机设计与制造 方面，当前民用飞机的发展有三个趋

7、势：1气动布局设计仿生化程度提高从世界上第一架喷气式民航客机“彗星号”到现在的波音787、空客a380、空客a350xwb空客a320neo。比较它们的区别以后，我 们不难发现，它们的气动布局都差不多，都是两个后略机翼一个垂直 尾翼，两个水平尾翼。可仔细比较之下，我们也不难发现，它们的气 动设计有着本质的不同。比如波音 787,它的机翼设计延续波音 737NG(Next Ge neratio n)/777 的超临界机翼设计。超临界翼的好处 在于在高次音速时有较好的气动力效率，可以减少燃料的消耗并增加 飞机的性能，如飞行距离等。2机身材料科技含量提高以空客A380为例子。A380是空中客车第一次

8、大范围在大型民用 运输机上应用复合材料的飞机。在空中客车公司，A310是第一次在襟翼盒上应用复合材料的飞机；A320是投产的第一架全复合材料尾 翼飞机；A340飞机的机翼的13%重量是复合材料；而 A340/500-600 则采用了碳纤维增强塑料龙骨梁。而 A380飞机是空中客车第一次将 碳纤维增强塑料（CFRP应用于中央翼盒的飞机，这种结构与铝合金 相比减重1.5吨。A380上的中央翼盒重8.8吨，其中5.3吨是复合 材料。面临的主要问题是翼根的连接和零件的厚度， 复合材料零件的 厚度能够达到45mm但是有生产A340/500-600则采用了碳纤维增强 塑料龙骨梁（16m长，23mn厚，每根

9、梁承载450吨）的经验。另外在 A340-600 飞机上还有襟翼翼盒、方向舵以及水平安定面和升降舵的 整体复合材料设计经验。A380飞机的CFRP水平尾翼与A310飞机的 悬壁式机翼相近， 而在中央翼盒上采用了合理的自动铺带技术。 此外， 上地板梁和后压力隔框也采用了 CFRP材料。这些零件的第一个采用 了挤压成形工艺，第二个试用了树脂模浸渍工艺和自动纤维铺放技 术，最后由于形状的原因， 最后选择了树脂模浸渍工艺。在后机身非 承压部位由于是双曲度壁板，所以采用了自动化纤维铺放技术生产蒙皮壁板， 高载荷承力框则采用高强铝合金加 工，而承载较小的框则采用 RTM制造工艺。A380机翼固定前缘为热

10、塑性复合材料，能够减重并节约成本。这项技术已经在 A340-600 飞 机上验证，改善了损伤容限和可检测性，进一步的应用还在研究中， 例如应用于机身的次承力支架系统。 机翼后缘移动面采用了 CFRP， 并在难以用一般技术获得的成形零件上采用了RTM技术，如移动面的铰链和翼肋零件。 内侧襟翼与增升装置容易受到外来物的损伤， 但考 虑到减重问题，金属结构设计在这方面并不优于复合材料设计。 因此， 在A380飞机的襟翼跟踪梁的设计中采用了金属与复合材料的混合结 构，在横向壁板和次承力翼肋处用 CFRP替了铝合金。另外，空中 客车公司还首次将CFRP翼肋用于翼盒中代替铝合金。最终在襟翼的 中外翼部分、

11、襟翼的整流罩以及扰流板和副翼上也采用了 CFRP材料。 在夹层结构方面， 主要的创新是采用轻型蜂窝代替了原来使用的芳纶 纸蜂窝。在A380上的典型应用包括腹部整流罩（超过 300平方米） 及地面这类大尺寸结构件。用整体设计概念代替夹层结构的发展趋 势，有可能在A380的机身和机翼起落架舱门上得到应用。但是复合材料技术的应用必须在合理的成本下提供高的性能。因此，在 A380 飞机上采用了自动丝束铺放、 自动铺带、 树脂膜浸渍以及树脂转移成 型这些低成本生产技术， 不仅能够生产大型复合材料零件， 而且降低 了装配成本。3 能效提高在温室效应愈发严重的今天， 环保是各行各业发展必须要解决的 问题，民

12、用飞行器也不例外。空中客车A380采用了更多的复合材料， 改进了气动性能，使用新一代的发动机、先进的机翼、起落架。减轻 了飞机的重量，减少了油耗和排放， 座公里油耗及二氧化碳排放更低。 降低了营运成本，A380飞机机舱内的环境更接近自然。客机起飞时 的噪声可达当前噪声控制标准（ICAO）规定的标准要低得多。A380是 首架每乘客 （座） /百公里油耗不到 3公升的远程飞机 （这一比例相当 于一辆经济型家用汽车的油耗）。油耗低了，运营成本也低了。未来世界民用飞机市场需求量预测1、2011年波音和空客销售额 欧洲飞机制造商空中客车（空客）公司， 2011年共获民用飞机订单 1419架，共交付民用飞

13、机 534 架，在订单和交付量方面均创历 史新高2011 年，空客公司新获订单总价值超过 1400亿美元，其中包括 A380飞机19架、A330和A350XW系列飞机52架，320系列飞机1348 架?2011年，空客共交付A320系列单通道飞机421架，创历史新高； A330飞机87架，与2010年持平；A380飞机26架，比2010年多8 架? 此外，空客 2011 年共交付 29 架军用飞机 ?波音公司 2011 年共交付了 477架商用飞机， 该公司 2011 年总订 单量为 921 架飞机（部分订单取消，剩下 805 份订单）。2、（1）平均客座率预测随着世界航空运输业的复苏，201

14、0年全球客运飞机行业平均客 座达到了 78.5%的新高，比2007年的上个历史记录高2个百分点。 从总体发展趋势来看， 成本压力驱动航空公司采取各种措施提高客座 率，从而保证收益水平， 未来 20 年全球航空运输客座率将继续增长， 预计将接近 80%。（ 2）现有飞机退役预测 根据对飞机机龄、满足飞机噪音水平限制以及燃油经济性等 各方面情况的综合分析， 预计 20112030 年全球将有超过 1.1 万 架大中型喷气客机退役；另外，还将有 3700 架支线飞机从航线 运营中退出。预计未来 20 年间，全球共需要约 2.85 万架干线飞机和 6700 架 支线飞机。（3）大中型客机需求量预测。预

15、计 20112030 年间世界大中型喷气飞机 （大于 100 座）需 求量将达 28500 架，到 2030 年底，全世界将有近 3 万架的大中 型喷气客机在航线上运营。预计未来 20 年间共需要 110 座级飞 机约2800架，150座级飞机约14000架。200座级包括单通道 和双通道两类机型，主要用于国内或者地区内的大客流量中短程 干线航线。在单通道和双通道飞机市场中，空客和波音均有新型 的200座级机型，这些机型的推出也反映了强劲的市场需求和良 好的发展前景。预计未来20年间共需要200座级飞机7220架。300座级飞机在一些需要较高频率的长航线或超长航线上非常 适用也比较经济。中型宽

16、体客机的主要市场在亚洲，近年来在跨大西洋航线上的宽体客机也有所增加。该座级也将有A350XWB-900和A350XWB-100C等新成员加入。预计未来20年共需要该座级飞机约 3600 架。400座级飞机预计未来20年间共需要约880架。未来20年单 通道客机仍将是需求量最大的机型， 亚太、北美和欧洲将是其主要用 户，需求量分别占全球单通道飞机总需求量的约三分之一和四分之一（北美和欧洲相近）；北美和拉美地区飞机需求中 85%左右是单通 道飞机，欧洲地区飞机需求中单通道飞机也接近 80%双通道客机最 大的用户将是亚太地区，其需求量占全球双通道飞机需求量的 40% 中东和北美地区分别占约15%图1

17、2030年世界大中型民用客机需求量预测（4）支线飞机需求量预测。受燃油价格高位震荡的影响，支线飞机需求不断向较大座级转 移，涡桨飞机市场需求也明显回升。预计 20112030年全球将有约 6700架支线飞机的需求，其中喷气支线飞机 4100架，涡桨支线飞 机2600架。其中喷气支线飞机在支线航空运输中发挥着重要作用。由于二手飞机挤占了部分市场，所以未来10年对新飞机的需求将很少。预计未来20年3060座喷气支线客机的需求量约300架。6199座喷气支线客机可以为航空公司提供优化运力的选择， 可 以用于运量大的支线航线以及替换客流量不足航线上的窄体飞机。 预 计6199座喷气支线客机未来20年的

18、需求量约3800架。图22030年全球各类型支线飞机需求分布涡桨飞机的经济性优势在短航线得到凸显。2004年以后涡桨飞 机的需求开始上升，在2007年达到217架的订货量新高。在经过了 世界金融危机之后的2011年，涡桨飞机订货回升到103架，其中 70座飞机的订货占95%预计未来20年全球涡桨飞机的需求量为 2600架。其中，3060 座涡桨支线飞机新飞机的需求量约 400架，6199座涡桨支线飞机 的需求量约为2200架。我国民用客机的未来需求预计20112030年间，中国需要补充各型民用客机 4583架，其 中大型喷气客机3682架，支线客机901架（不包括香港，澳门特别 行政区和台湾的

19、航空公司）。（1）客机运力需求预测从2008年开始，我国航空公司引进飞机的速度放缓，并加快老 旧飞机的退役。2010年我国航空运输市场需求旺盛，运力供给相对 紧张，促成我国航空运输客座率水平达到了80%的历史高点。为满足客运周转量的增长，预计2020年中国航空运输业运力需求达 12566亿座公里；2030年运力需求达 23918亿座公里。（2）客机机队规模预测为满足运量增长需要，预计到 2030年机队规模为5118架， 其中大型喷气飞机4164架，支线飞机954架。（3）现有飞机退役预测由于油价上涨和维修成本增长，老旧机型经济性明显下降， 近年来一些航空公司加快了老机型退役的步伐。根据航空公司

20、飞 机退役计划和退役假设，预计今后 20年内中国将有971架飞机 退役，其中大型喷气飞机885架，支线飞机86架。根据调查显示，宽体客机在未来的民航市场发展中起着重要 作用到2013年3月，中国民航宽体飞机（货机）212架，其中：客 机169架，超大型的宽体飞机 B747和A380有13架。中国现在运营 宽体客机中，2002年前引进的飞机37架，2002年以后引进的有132 架。下表是2013年3月中国民航在册宽体客机的机型分布及引进时 间：机型数量引进时间运营航空 公司A340-30061996国际航空B767-30041994-2001上海航空B747-400/M81994-2000国际航

21、空B777-200141996-2001国际航空、 南方航空B777-200E R51997南方航空B767-300ER62002-2006上海航空、 海南航空A340-60082003-2004/2008东方航空/ 海南航空B777-300ER112011国际航空A330-200642005年起国际、东 方、南方、海南、川航A330-300382006年起国际、东 方、南方、海南A380-80052011-2013南方航空合计1692、中国民航宽体客机发展趋势之一：稳步增长根据中国各航空公司的购机计划，国内主要航空集团已经明确引进的宽体客机112架，其中：波音80架，空客32架。具体分布如下

22、:机型数量航空公司B777-300ER40国航、东航、南航B747-85国航B787-820南航、海航B787-915国航A330-200/30022国航、东航、南航A350-90010国航合计112如果剔除掉尚在研制飞机中的 B787-9和A350-900,再加上航空 公司陆续退役（或置换）老旧飞机，预计，未来四年中国民航运营的 宽体客机数量净增数量约在45架左右，将比目前净增25%折算成 年均宽体机数量增幅8%趋势之二：飞得远从飞机性能的变化上，中国民航未来宽体机的结构调整特点是： 远程宽体客体增加，如波音 B777-300ER B787-8和空客 A330-200/300 ;将退役的机型

23、主要是波音 B777-200、B777-200ER机 型以及运营成本偏高的波音 B747-400、空客A340客机。中国民航宽 体客机的调整正在向着经济性高、飞得更远方向变化。预计未来四年航空集团的主要宽体机以及数量如下：类别机型数量国 航东方南 方海南超 大型A380-80055B747-877大型B777-300ER51212010中 型B787-8101010A330-200/30011740363011合计19068565521国内各航空公司为充分提高宽体客机的日利用率，降低运营成 本，采用了国际（地区）、国内航线套飞的航班编排，宽体客体总体 利用率以及航程均远高于单一执行国内航班的窄

24、体机。国内三大航空集团宽体机每个航班的平均航程约 3500公里，远 高于国内航线每班1300公里。以2013年3月为例，国内三大航空集 团宽体客机执行的航班架次以及平均每个航班航程如下表：航空公司宽体客机周班次宽体客机每班次航程（KM国航7403800南航4304200东航8102700南航因为A380执行了每天一班往返的广州一洛杉矶航线，其 A380平均每个航班的平均航程也达到了 4180公里，与国航新引进的 B777-300ER每个航班平均航程4220公里的运营水平相当。趋势之三：宽体客机在总投入中占比基本稳定从中国民航整体机队投入规模来看，宽体机在中国航空市场中所 占的份额变化差异很小。

25、以国航、东航、南航等三大航空集团为例， 2013年3月与2009年同期相比，宽体机投入份额占总投入的比例还 从31%F降到30% 2009年和2013年3月对比，国航、东航、南航 三大航空集团宽体机投入份额变化如下图：国航是三大航空集团中宽体机投入最多的，南航最低。 2013 年与 2009 年相比，国航略增，东航略降；南航有增加，但是其宽体投入占整体机队投入比例最低。三、中国三大航空集团宽体客机规划策略与市场运营研判1、国航：宽体客机规划清晰、运营稳健 国航运营了国内最大的宽体客体机队，到 2013年 3月，国航宽 体客机数量达到了 70架，其中： 24架飞机属于 2000年以前引进， 其余

26、飞机均是 2005年以后引进，在未来 3-4 年，国航还将引进 10架 B777-300ER和7架B747-8,预计将退役掉运营成本较高的 B747-400、 A340-300以及B777-200,并逐步形成远程飞机以 B747-8I以及 B777-300ER执飞为主，中远程以 A330-200/300为主的机队结构。机 队结构的简化， 将有助于大幅度降低运营成本， 为国航长远的发展奠 定基础。在国航远期的宽体飞机引进上， 国航已经订购了 15架 B787-9 以及10架A350-900,这批飞机预计在2018年才能交付，有望成为 国航未来远程飞机的主力机型，国航机队规划实现了“退役老一代、 引进新一代、规划一代”的格局。尽管国航运营了国内最大的宽体机队， 由于每一种机型均有清晰 的市场定位以及不同的性能特点， 因此，我们预计在财务能力能够承 受能力之下，国航会尽快让 B747-400 全面退出其国际航线，并用 B777-300ER执飞北京往欧美主要的航点，空客 A330-200执飞欧美澳 其余航点