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文檔簡介
通用電氣研究1、通用電氣:百年軍工巨頭,回歸專注航空1.1、公司概況:百年歷程成就軍工巨頭通用電氣(GeneralElectric,GE)于1892年由托馬斯·愛迪生通過合并幾家電氣產(chǎn)品公司而成立;作為一家高科技工業(yè)公司,通用電氣主要在航空、醫(yī)療保健、可再生能源和電力四個(gè)領(lǐng)域開展全球運(yùn)營,目前在全球的影響力覆蓋九個(gè)不同的行業(yè)(水電發(fā)力、燃?xì)廨啓C(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)、電網(wǎng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、制造、健康、材料科學(xué))。截至2021年底,通用電氣公司及其合并附屬公司雇傭約16.8萬人,其中航空、醫(yī)療、可再生能源和電力部門分別雇傭了約40000、48000、38000和32000人;公司客戶遍布超過175個(gè)國家和地區(qū)。航空發(fā)動機(jī)業(yè)務(wù)全球領(lǐng)先。通用電氣航空作為世界領(lǐng)先的發(fā)動機(jī)及飛機(jī)集成系統(tǒng)供應(yīng)商,設(shè)計(jì)、開發(fā)和制造用于軍用、商用、公務(wù)與通用飛機(jī)的噴氣發(fā)動機(jī)、部件和集成系統(tǒng),以及用于船舶應(yīng)用的航空衍生型燃?xì)廨啓C(jī)。計(jì)劃分拆業(yè)務(wù),聚焦于航空。2021年11月公司宣布一項(xiàng)戰(zhàn)略計(jì)劃,將拆分為三家獨(dú)立的公司,分別專注于航空、醫(yī)療和能源。該計(jì)劃包括:
1.免稅拆分GE醫(yī)療,在2023年初成立一家以精準(zhǔn)醫(yī)療為核心業(yè)務(wù)的公司。2.將現(xiàn)有GE電力、GE可再生能源和GE數(shù)字集團(tuán)三大業(yè)務(wù)合并,計(jì)劃在2024年初免稅拆分,組建以引領(lǐng)能源轉(zhuǎn)型為核心業(yè)務(wù)的公司。3.完成上述這些交易后,通用電氣將轉(zhuǎn)型成為一家以航空為核心業(yè)務(wù)的公司,聚焦打造未來航空。航空發(fā)動機(jī)業(yè)務(wù)以渦輪增壓器起家:一戰(zhàn)期間,美國政府尋找公司開發(fā)第一臺飛機(jī)發(fā)動機(jī)增壓器,通用電氣憑借渦輪增壓器Liberty打敗對手贏得合同,1919年通用電氣渦輪增壓器首飛,通用電氣開始涉入航空領(lǐng)域;截至1943年美國軍用飛機(jī)累計(jì)已配備約10萬個(gè)通用電氣渦輪增壓器。發(fā)動機(jī)技術(shù)不斷創(chuàng)新,廣泛應(yīng)用于經(jīng)典軍民用飛機(jī)軍用噴氣式發(fā)動機(jī)力助美國軍用飛機(jī)實(shí)現(xiàn)多個(gè)里程碑。1941年通用電氣制造了噴氣發(fā)動機(jī)I-A,次年為美國第一架軍用噴氣式飛機(jī)貝爾P-59戰(zhàn)斗機(jī)提供動力,美國由此進(jìn)入噴氣時(shí)代。1949年公司推出J47發(fā)動機(jī)并開發(fā)第二條生產(chǎn)線,為幾乎所有新的前線軍用飛機(jī)提供動力,隨著朝鮮戰(zhàn)爭對需求的增加,J47成為當(dāng)時(shí)世界上產(chǎn)量最高的噴氣式發(fā)動機(jī)。1957年J93發(fā)動機(jī)成為第一種在三倍聲音速度下工作的發(fā)動機(jī)。1970年通用電氣的第一臺加力渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)F101被選中為美國空軍的新型B-1轟炸機(jī)提供動力,其高效緊湊的核心架構(gòu)被集成到未來流行飛機(jī)平臺上的軍用發(fā)動機(jī)(F110和F118系列)和商用發(fā)動機(jī)(CFM56系列)中。1987年,通用電氣憑借F110發(fā)動機(jī)打敗競爭對手普拉特·惠特尼,開始為美國空軍為F-16戰(zhàn)斗機(jī)提供動力,服務(wù)至今。1998年推出F404發(fā)動機(jī),為F/A-18
“大黃蜂”、F-117隱身飛機(jī)等戰(zhàn)機(jī)提供動力。2020年,競標(biāo)F-35戰(zhàn)機(jī)新一代動力的XA100變循環(huán)發(fā)動機(jī)首次點(diǎn)火。商用寬體飛機(jī)發(fā)動機(jī)是通用電氣的傳統(tǒng)優(yōu)勢。CF6系列發(fā)動機(jī)交付超過8500臺,是寬體飛機(jī)最受歡迎的發(fā)動機(jī)之一。1995年,當(dāng)時(shí)世界上最大推力商用發(fā)動機(jī)GE90投入使用。2013年,波音公司選擇GE9X作為其777X商用飛機(jī)的唯一發(fā)動機(jī)。直升機(jī)發(fā)動機(jī)應(yīng)用廣泛。1954年公司研發(fā)了美國第一臺直升機(jī)渦軸發(fā)動機(jī)T58。1978年,通用電氣交付首臺T700發(fā)動機(jī),為西科斯基“黑鷹”直升機(jī)提供動力,該系列渦軸發(fā)動機(jī)成為世界上最受歡迎的民用和軍用直升機(jī)發(fā)動機(jī)之一。橫向延伸,多領(lǐng)域齊頭并進(jìn)。1949年通用電氣推出美國第一臺燃?xì)廨啓C(jī)。1975年,通用電氣燃?xì)廨啓C(jī)首次配備于美國海軍驅(qū)逐艦。通用電氣在水電發(fā)力、電網(wǎng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、健康等領(lǐng)域也長期耕耘。強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,通過合作開發(fā)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。1974年,通用電氣與斯奈克瑪(Snecma,賽峰集團(tuán)前身之一)以50/50的出資比例成立CFMI公司(CFMInternational)。據(jù)CFMI公司官網(wǎng),其研發(fā)生產(chǎn)的CFM-56系列發(fā)動機(jī)已經(jīng)交付逾33000臺,是世界上最受歡迎的商用航空發(fā)動機(jī)。2008年,CFMI公司推出了LEAP發(fā)動機(jī),為窄體飛機(jī)提供更經(jīng)濟(jì)的動力。2021,通用電氣和賽峰集團(tuán)宣布技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目
“可持續(xù)發(fā)動機(jī)革命性創(chuàng)新”(RISE),通用電氣與賽峰集團(tuán)的合作伙伴關(guān)系延長至2050年。1.2、股權(quán)結(jié)構(gòu)通用電氣作為一家業(yè)務(wù)涵蓋航空、醫(yī)療保健、可再生能源和電力領(lǐng)域的歷史悠久的高科技公司,其四名持股超5%的重要股東均為美國知名投資機(jī)構(gòu),截至2021年12月31日,普信集團(tuán)、領(lǐng)航集團(tuán)、貝萊德集團(tuán)和富達(dá)管理與研究公司分別持有通用電氣10.48%/7.46%/6.19%/5.76%股份。1.3、主營業(yè)務(wù)公司主營業(yè)務(wù)分為四大分部,分別為航空、醫(yī)療保健、可再生能源、電力,2021年?duì)I收占比分別為28.72%、23.89%、21.16%、22.78%。分區(qū)域來看,2021年在美國收入占比44.26%,其次在歐洲營收占比20.14%,在亞洲地區(qū)營收占比20.02%(含中國)。2019年起公司在中國的營收獨(dú)立披露,2019-2021年在中國營收分別占比8.25%/9.20%/9.09%。航空通用電氣航空分部業(yè)務(wù)包括三大細(xì)分業(yè)務(wù):1)商用發(fā)動機(jī)和服務(wù)業(yè)務(wù)主要是為寬體客機(jī)、窄體客機(jī)、支線飛機(jī)提供動力,包括用于商務(wù)航空和航空衍生品的發(fā)動機(jī)和組件的研發(fā)制造、銷售及維護(hù)服務(wù);2)軍用業(yè)務(wù)為軍用機(jī)體制造噴氣發(fā)動機(jī)并提供替換、維修、部件維修和大修服務(wù),為各類軍用飛機(jī)提供動力,包括戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、加油機(jī)、直升機(jī)和偵察機(jī)以及海上應(yīng)用;3)系統(tǒng)及其他業(yè)務(wù)為商業(yè)和軍事部門提供航空電子系統(tǒng)、航空電力系統(tǒng)、渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)、發(fā)動機(jī)齒輪和傳動部件及服務(wù)。航空分部中商用發(fā)動機(jī)及服務(wù)營收占比最大,2021年商用發(fā)動機(jī)及服務(wù)、軍用、系統(tǒng)及其他營收占比分別為67.4%、19.4%和13.2%。醫(yī)療保健通用電氣在醫(yī)學(xué)成像,數(shù)字解決方案,患者監(jiān)測和診斷,藥物發(fā)現(xiàn)和性能改進(jìn)解決方案方面擁有專業(yè)知識,其產(chǎn)品和服務(wù)主要銷往世界各地的醫(yī)院和醫(yī)療機(jī)構(gòu)??稍偕茉赐ㄓ秒姎馔ㄟ^產(chǎn)品,服務(wù)和集成解決方案來領(lǐng)導(dǎo)能源轉(zhuǎn)型,以發(fā)展可再生能源發(fā)電,降低電力成本并實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化,業(yè)務(wù)包括陸上和海上風(fēng)力發(fā)電,葉片制造,電網(wǎng)解決方案,水力,存儲,混合可再生能源和數(shù)字服務(wù)產(chǎn)品。陸上風(fēng)電是可再生能源板塊的主要營收來源,2021年陸上風(fēng)電實(shí)現(xiàn)營收110.26億美元,占可再生能源分部營收的70.24%。電力通用電氣為全球的發(fā)電、工業(yè)、政府和其他客戶提供與能源生產(chǎn)相關(guān)的產(chǎn)品和服務(wù)。公司電力板塊產(chǎn)品利用石油,天然氣,化石燃料,柴油和核能等資源來生產(chǎn)電力,業(yè)務(wù)包括燃?xì)怆娏?、蒸汽電力、電力轉(zhuǎn)換、核能和其他。燃?xì)怆娏κ请娏Ψ植康臓I收主要來源,2021年燃?xì)怆娏?shí)現(xiàn)營收120.80億美元,占電力分部總營收的71.47%。LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)是通用電氣電力板塊的重點(diǎn)產(chǎn)品。燃?xì)廨啓C(jī)是現(xiàn)代主力艦船的主流動力方案,據(jù)艦用航改燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展思路,LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)廣泛應(yīng)用于美國、德國、以色列、澳大利亞、日本和韓國的艦船。LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)由航空發(fā)動機(jī)衍生而來。據(jù)艦用航改燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展思路,通用電氣的LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)是在CF6-6航空發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展而來;以成熟航空發(fā)動機(jī)為母型機(jī)改裝設(shè)計(jì)燃?xì)廨啓C(jī)是一種常見的技術(shù)路徑,燃?xì)廨啓C(jī)盡可能地繼承了航空發(fā)動機(jī)母型機(jī)的技術(shù)和硬件,尤其核心機(jī)部分基本保持不變,在滿足艦用燃?xì)廨啓C(jī)的工作環(huán)境和任務(wù)要求的前提下,實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性、長壽命和低成本的目標(biāo)。除了通用電氣的LM2500系列,英國羅爾斯·羅伊斯的MT30燃?xì)廨啓C(jī)也是由航空發(fā)動機(jī)遄達(dá)800衍生發(fā)展而來。1.4、財(cái)務(wù)分析:航空與醫(yī)療保健營收占比不斷提升2006年至2021年,通用電氣營業(yè)收入呈現(xiàn)下降趨勢,主要原因包括三次業(yè)務(wù)剝離和疫情:
2009年通用電氣剝離了潘世奇卡車租賃公司,營業(yè)收入較2008年減少14.10%。2015年通用電氣宣布計(jì)劃剝離通用資本的大多數(shù)金融業(yè)務(wù),營業(yè)收入較2014年減少21.00%。2019年剝離油服公司貝克休斯,其交通運(yùn)輸業(yè)務(wù)分拆并與西屋制動合并,營業(yè)收入較2018年減少21.71%。2020年受疫情影響,營業(yè)收入較2019年減少16.38%。航空分部營收及占比呈現(xiàn)增長趨勢。雖然公司整體營收受業(yè)務(wù)剝離等因素下降,但航空分部營收呈現(xiàn)上升趨勢,2019年航空分部實(shí)現(xiàn)營收328.75億美元,同比增長7.55%,2004-2019年航空分部營收年均增長率為7.51%。2004年航空分部營收占總營收8.96%,2019年提升至34.53%,累計(jì)提升25.57pct,由于疫情影響2021年下降至28.72%。醫(yī)療保健分部營收同樣呈現(xiàn)增長趨勢,2021年醫(yī)療保健分部實(shí)現(xiàn)營收177.25億美元,同比減少1.58%,2004-2021年醫(yī)療保健分部營收年均增長率為5.84%;
2021年醫(yī)療保健分部營收占總營收23.89%,2004年僅占5.46%,2004-2021年醫(yī)療保健分部營收占比提升18.43pct。分部盈利能力上,2008-2021年醫(yī)療保健分部利潤率基本保持在16%左右;2008-2019年航空分部利潤率保持在20%左右,2020年疫情影響國際航空需求,航空分部利潤率大幅下降至5.58%,2021年利潤率回升至13.52%;通用電氣于2015年收購了阿爾斯通的電力業(yè)務(wù),但在全球清潔能源轉(zhuǎn)型的背景下,傳統(tǒng)電力業(yè)務(wù)盈利能力下降,因此自2016年起電力分部盈利能力開始大幅下降,2021年電力分部利潤率為4.30%;可再生能源分部盈利能力呈下降趨勢,2019-2021年可再生能源分部虧損,2019年虧損原因包括定價(jià)壓力、不利的業(yè)務(wù)組合和與項(xiàng)目延遲有關(guān)的違約金,2021年陸上風(fēng)電翻新以及新裝機(jī)量降低導(dǎo)致虧損。航空分部中,商用發(fā)動機(jī)營業(yè)收入占比超過六成。從交付臺數(shù)看,2014-2021年商業(yè)發(fā)動機(jī)交付量始終多于軍用發(fā)動機(jī),2019年公司交付商用發(fā)動機(jī)3048臺,交付軍用發(fā)動機(jī)717臺,商用發(fā)動機(jī)交付臺數(shù)是軍用的4.25倍;2021年交付商用發(fā)動機(jī)1487臺,交付軍用發(fā)動機(jī)553臺,商用發(fā)動機(jī)交付臺數(shù)是軍用的2.69倍。從營業(yè)收入看,2014-2019年商用發(fā)動機(jī)營業(yè)收入始終占航空分部70%以上,2020和2021年這一比例分別為65.69%和67.39%。航空分部超60%營收通過服務(wù)實(shí)現(xiàn)。航空分部營收還可以劃分為服務(wù)和設(shè)備,2019年服務(wù)實(shí)現(xiàn)營收201.38億美元,占航空分部營收61.26%;2020年后航空分部營收受疫情影響營收下降,2020和2021年服務(wù)營收占比分別為61.07%和64.66%;2014年航空分部服務(wù)營收占比為48.00%,2014-2021服務(wù)營收占比增加16.66pct。近兩年航空分部約60%研發(fā)費(fèi)用來自客戶和合作伙伴。除了自投研發(fā),來自客戶和合作伙伴的研發(fā)經(jīng)費(fèi)也是航空分部研發(fā)費(fèi)用的重要組成部分。2016年航空分部自投研發(fā)費(fèi)用10.92億美元,用占航空分部總研發(fā)費(fèi)用68.64%;2021年航空分部自投研發(fā)費(fèi)用6.64億美元,占比減少至40.56%;相應(yīng)地來自客戶和合作伙伴的研發(fā)費(fèi)用占比提升至59.44%,其中主要來自于美國政府。2016至2019年航空分部研發(fā)費(fèi)用占航空分部營業(yè)收入比例在5.5%左右,2020和2021年航空分部營收較2019年顯著減少而政府提供的研發(fā)費(fèi)用又相對具有剛性,因此航空分部研發(fā)費(fèi)用率較2019年顯著提升,分別為8.15%和7.68%。航空分部也是獲得客戶和合作伙伴研發(fā)費(fèi)用最多的分部,2021年來自客戶和合作伙伴的研發(fā)費(fèi)用為9.72億美元,占全公司的81.89%。1.5、股價(jià)復(fù)盤:從過度金融化回歸航空主業(yè)1981-2020年,金融業(yè)務(wù)膨脹,市值攀升。1981年杰克·韋爾奇成為通用電氣
CEO,出于市值和股東回報(bào)考慮,為了提升利潤和分紅,韋爾奇主導(dǎo)下通用電氣開始大幅裁員,據(jù)科研管理2017年第12期刊文,1980年通用電氣有工作崗位40.20萬個(gè),韋爾奇到任后兩年間減少7.20萬個(gè)工作崗位,1989年員工數(shù)進(jìn)一步壓減至29.2萬人。裁員的同時(shí),公司引入保險(xiǎn)、抵押和租賃等金融業(yè)務(wù)。據(jù)公司年報(bào),1997-1999年,通用電氣資本服務(wù)營收分別占公司總營收44.0%、48.5%、49.9%。這些舉措對市值提升效果顯著,1981年1月2日至2000年9月8日,通用電氣股價(jià)累計(jì)上漲4748.60%,跑贏道瓊斯工業(yè)平均指數(shù)3695.14pct。過度金融化影響科技創(chuàng)新能力,埋下隱患。自公司誕生起至80年代,通用電氣
在工程及科技領(lǐng)域取得了系列成果;1981年開始大幅金融化及裁員雖然催生了股價(jià)二十年攀升,但也影響了公司的科技創(chuàng)新能力。據(jù)科研管理2017年第12期刊文,80年代通用電氣退出了大部分技術(shù)進(jìn)步快、投資要求高的工業(yè)部門,降低了研發(fā)投入占營收比例;以航空分部為例,1993年韋爾奇啟動了航空分部裁員50%的計(jì)劃,1993年5月之后的8個(gè)月,GE90發(fā)動機(jī)工程樣機(jī)4次實(shí)驗(yàn)失敗;1995年夏天GE90發(fā)動機(jī)計(jì)劃配套的波音777飛機(jī)已經(jīng)取得適航證,但GE90發(fā)動機(jī)直到1996年10月才取得適航證,喪失了市場先機(jī),普拉特·惠特尼的PW4000發(fā)動機(jī)和羅爾斯·羅伊斯的遄達(dá)800發(fā)動機(jī)也成為了波音777早期的動力,直到波音777遠(yuǎn)程型推出時(shí)才選擇GE90系列發(fā)動機(jī)為唯一動力裝置。金融危機(jī)中隱患爆發(fā)。2000年后,通用電氣過度金融化的隱患開始顯現(xiàn),尤其在全球金融危機(jī)期間體現(xiàn)更加明顯。2000年9月8日至2009年3月6日,通用電氣股價(jià)累計(jì)下跌72.48%,跑輸?shù)拉偹构I(yè)平均指數(shù)31.54pct。全球金融危機(jī)后至2016年期間,通用電氣股價(jià)恢復(fù),2009年3月6日至2016年9月9日,通用電氣股價(jià)上漲114.97%,跑輸?shù)拉偹构I(yè)平均指數(shù)57.94pct。去金融化、分拆業(yè)務(wù)、專注航空主業(yè)。2015年通用電氣宣布計(jì)劃剝離通用資本的大多數(shù)金融業(yè)務(wù),2016年公司電力分部盈利能力顯著降低,可再生能源分部盈利能力也呈下降趨勢,2019至2021年可再生能源分部連續(xù)三年虧損;2018年通用電氣被剔除道瓊斯指數(shù)。2020年疫情也造成全球航空運(yùn)輸業(yè)需求下降。2016年9月9日至2022年9月15日,通用電氣股價(jià)累計(jì)下跌75.29%,跑輸?shù)拉偹构I(yè)平均指數(shù)146.49pct。在分部盈利能力低和股價(jià)表現(xiàn)不佳的背景下,2021年11月公司宣布將拆分為三家獨(dú)立的公司,分別專注于航空、醫(yī)療和能源。1981年開始通用電氣過度金融化造成科技創(chuàng)新能力退化,2015年公司去金融化,2021年宣布計(jì)劃拆分為三個(gè)獨(dú)立公司并專注于航空,通用電氣經(jīng)營方針經(jīng)歷了一次輪回。航空發(fā)動機(jī)本身具有技術(shù)集成度高、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)大、研發(fā)投入大、周期長等特點(diǎn),通用電氣的案例表明要在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域保持長期優(yōu)勢,應(yīng)當(dāng)遵循行業(yè)客觀規(guī)律,持續(xù)專注研發(fā)。2、軍品領(lǐng)域角逐變循環(huán),商用領(lǐng)域保持市占率領(lǐng)先通用電氣在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域取得了成功。在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域,雖然幾經(jīng)曲折,但整體而言,通用電氣的核心軍用發(fā)動機(jī)(F110系列發(fā)動機(jī))和商用發(fā)動機(jī)
(GN90系列、與賽峰集團(tuán)共同開發(fā)的CFM56和LEAP系列發(fā)動機(jī))系列均獲得了巨大成功。公司航空發(fā)動機(jī)初期發(fā)展歷程并非一帆風(fēng)順。據(jù)通用電氣官網(wǎng),20世紀(jì)60年代公司遭遇了一系列挫折,包括:1)通用電氣的第一臺噴氣式客機(jī)發(fā)動機(jī)CJ805銷量不佳;2)政府資助的“原子發(fā)動機(jī)”渦輪噴氣發(fā)動機(jī)計(jì)劃被約翰·肯尼迪總統(tǒng)取消;3)為XB-70轟炸機(jī)提供的高度創(chuàng)新的J93軍用渦輪噴氣發(fā)動機(jī)未能批量生產(chǎn);4)公司50年代的軍用戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)主力產(chǎn)品J79渦噴發(fā)動機(jī)在油耗更低的渦扇發(fā)動機(jī)誕生后缺乏競爭力。當(dāng)前通用電氣廣為人知的成果主要在60年代之后取得。2.1、以對手發(fā)動機(jī)故障為契機(jī)切入主力戰(zhàn)斗機(jī)動力市場競爭對手普拉特·惠特尼F100發(fā)動機(jī)早期出現(xiàn)嚴(yán)重故障。據(jù)從F100看戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)研制思想的進(jìn)步,美國上世紀(jì)70年代的主力F-15和F-16戰(zhàn)機(jī),一開始均配裝普拉特·惠特尼的F100發(fā)動機(jī),然而由于研制時(shí)片面追求高性能、忽視可靠性以及未經(jīng)過充分試飛,F(xiàn)100發(fā)動機(jī)在1974年11月至1979年年4月出現(xiàn)547次喘振和失速懸掛故障,嚴(yán)重影響了F-15和F-16戰(zhàn)機(jī)的使用。通用電氣
F404發(fā)動機(jī)吸取了F100發(fā)動機(jī)的教訓(xùn)。F404發(fā)動機(jī)是通用電氣所研發(fā)的應(yīng)用于美國F/A-18艦載機(jī)等飛機(jī)的發(fā)動機(jī),據(jù)軍用航空發(fā)動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展概述,1973年美國總結(jié)F100-PW-100發(fā)動機(jī)研制經(jīng)驗(yàn),形成MIL-E-5007D航空渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)通用規(guī)范,而1975年啟動研制的F404發(fā)動機(jī)按MIL-E-5007D要求開展研制工作,并在研制過程中補(bǔ)充了結(jié)構(gòu)完整性和加速任務(wù)試車等要求。F404發(fā)動機(jī)被廣泛應(yīng)用,據(jù)通用電氣官網(wǎng),F(xiàn)404發(fā)動機(jī)已經(jīng)被16個(gè)國家使用/訂購,交付超過4000臺,累計(jì)運(yùn)行逾1300萬飛行小時(shí)。普拉特·惠特尼對產(chǎn)品故障態(tài)度傲慢,通用電氣抓住替換機(jī)會。據(jù)從F100看戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)研制思想的進(jìn)步,面對F100發(fā)動機(jī)所暴露的問題,普拉特·惠特尼態(tài)度傲慢,認(rèn)為自己已經(jīng)滿足空軍提出的最初技術(shù)要求,要求美國空軍承擔(dān)相應(yīng)費(fèi)用;通用電氣則投資2000多萬美元,以F101發(fā)動機(jī)核心機(jī)、以及縮比的F404發(fā)動機(jī)低壓部件,研發(fā)了F101X驗(yàn)證發(fā)動機(jī),且杜絕了F100發(fā)動機(jī)存在的耐久性和失速問題;美國空軍于1979年2月與通用電氣簽訂了為期30個(gè)月的7970萬美元的研制F101DFE(衍生戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī),F(xiàn)110發(fā)動機(jī)的前身)固定價(jià)格合同,開始支持通用電氣公司研制F100發(fā)動機(jī)的替換發(fā)動機(jī)。通用電氣
F110發(fā)動機(jī)打破普拉特·惠特尼壟斷局面。據(jù)從F100看戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)研制思想的進(jìn)步,通用電氣利用2年的時(shí)間完成了F101DFE發(fā)動機(jī)在F-14和F-16戰(zhàn)斗機(jī)上的飛行試驗(yàn),基于F101DEF的F110發(fā)動機(jī)經(jīng)過3年多的時(shí)間完成所有驗(yàn)證,并于1986年10月投入使用,打破了F100發(fā)動機(jī)壟斷F-15和F-16戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)市場的局面。F110系列發(fā)動機(jī)占據(jù)近十年F-15戰(zhàn)機(jī)全部新機(jī)份額。據(jù)通用電氣官網(wǎng),F(xiàn)110系列的最新款F110-GE-129發(fā)動機(jī)目前配套于F-15戰(zhàn)機(jī)的最新改型F-15EX戰(zhàn)機(jī);
而且在2022年之前的十年中,100%的新生產(chǎn)的F-15系列戰(zhàn)機(jī)均選擇通用電氣發(fā)動機(jī)作為動力。2.2、通用電氣與普拉特·惠特尼在戰(zhàn)機(jī)動力選型中持續(xù)競爭通用電氣通過F110發(fā)動機(jī)切入了原本由普拉特·惠特尼獨(dú)占的F-15和F-16戰(zhàn)機(jī)發(fā)動機(jī)市場。在后續(xù)F-22和F-35戰(zhàn)機(jī)的動力選型中,通用電氣也同樣與普拉特·惠特尼展開了競爭。在ATF計(jì)劃配套發(fā)動機(jī)選型競爭中通用電氣失敗。據(jù)澎湃新聞2016年7月刊文
變循環(huán)發(fā)動機(jī)的空中魔術(shù)(中):F120實(shí)現(xiàn)高低速性能俱佳,上世紀(jì)80年代,通用電氣和普拉特·惠特尼在美國空軍“先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)”(ATF)計(jì)劃配套發(fā)動機(jī)選型中展開競爭;通用電氣參與競標(biāo)的F120發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)由成功的F110系列和F404系列發(fā)動機(jī)發(fā)展而來;但由于技術(shù)成熟度和非技術(shù)考量等因素,最終普拉特·惠特尼的F119發(fā)動機(jī)競標(biāo)成功。雖然通用電氣競標(biāo)失敗,但展現(xiàn)出強(qiáng)大技術(shù)實(shí)力。為了同時(shí)滿足低速和高速狀態(tài)下的高性能要求,F(xiàn)120發(fā)動機(jī)采取了以單涵道(渦噴)和雙涵道(渦扇)模式相結(jié)合即變循環(huán)的工作模式。據(jù)變循環(huán)發(fā)動機(jī)發(fā)展綜述,F(xiàn)120發(fā)動機(jī)是第三代變循環(huán)發(fā)動機(jī)研究的代表成果,在超音速飛行過程中,活門關(guān)閉,氣流全都進(jìn)入核心機(jī),調(diào)整為渦噴模式,獲得大推力、大推重比;在亞音速巡航過程中,活門打開,部分氣流流入外涵,發(fā)動機(jī)空氣流量增大,發(fā)動機(jī)調(diào)整為大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)模式。技術(shù)成熟度不足、復(fù)雜度過高和技術(shù)以外因素是F120發(fā)動機(jī)競標(biāo)失敗原因。據(jù)
變循環(huán)發(fā)動機(jī)的空中魔術(shù)(中):F120實(shí)現(xiàn)高低速性能俱佳,F(xiàn)120發(fā)動機(jī)競標(biāo)失敗的原因包括:1)技術(shù)并不完全成熟,而美國空軍急需新型戰(zhàn)機(jī)服役;2)重量較大,結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜,會增加后期維修與保養(yǎng)的難度和成本;3)通用電氣
在軍民兩領(lǐng)域發(fā)動機(jī)都有很大市場份額,美國軍方考慮向普拉特·惠特尼傾斜以促進(jìn)兩家公司競爭。在JSF計(jì)劃配套發(fā)動機(jī)選型競爭中通用電氣落選。據(jù)澎湃新聞2016年7月刊載的變循環(huán)發(fā)動機(jī)的空中魔術(shù)(下):F136輸了現(xiàn)在贏在未來,在美國聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)(JSF)計(jì)劃F-35戰(zhàn)機(jī)的發(fā)動機(jī)競爭中,普拉特·惠特尼直接沿用了F22戰(zhàn)機(jī)采用的F119發(fā)動機(jī)的核心機(jī)推出F135發(fā)動機(jī)參與競爭;而通用電氣則邀請羅爾斯·羅伊斯一同參與研發(fā)了F136發(fā)動機(jī),其中通用電氣持有60%的份額,羅爾斯·羅伊斯持有剩余的40%;最終普拉特·惠特尼的取得勝利。F136發(fā)動機(jī)采用了兩項(xiàng)主要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)。技術(shù)成熟度不足是F136發(fā)動機(jī)落選主因,但驗(yàn)證積累了變循環(huán)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。據(jù)澎湃新聞,F(xiàn)136發(fā)動機(jī)采用的簡化結(jié)構(gòu)使得在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生了氣流不穩(wěn)定的現(xiàn)象,惡劣工況下安全性不佳,而F-35戰(zhàn)機(jī)僅有一臺發(fā)動機(jī),對可靠性要求高;而競爭對手普拉特·惠特尼的F135發(fā)動機(jī)使用了F119發(fā)動機(jī)的核心機(jī),部分零件可以互換,方便美軍的維修和采購;因此F135發(fā)動機(jī)最終獲勝。雖然落敗,F(xiàn)136發(fā)動機(jī)的研發(fā)工作進(jìn)一步為通用電氣驗(yàn)證積累了變循環(huán)發(fā)動機(jī)相關(guān)經(jīng)驗(yàn),為后續(xù)競爭提供技術(shù)積淀。預(yù)計(jì)2027財(cái)年開始為F-35機(jī)隊(duì)引入自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機(jī),通用電氣迎來二次機(jī)會。XA100發(fā)動機(jī)提升性能和經(jīng)濟(jì)性,已經(jīng)完成第二臺測試。據(jù)通用電氣官網(wǎng),XA100發(fā)動機(jī)將提高25%的燃油效率,提升10%的推力,增加30%的航程,并且加速度提升超過20%,實(shí)現(xiàn)前所未有的戰(zhàn)術(shù)機(jī)動性;通用電氣已經(jīng)準(zhǔn)備好在2030年之前升級F-35機(jī)隊(duì)?;仡櫷ㄓ秒姎鈴腇110發(fā)動機(jī)到XA100發(fā)動機(jī)的軍品研發(fā)歷程,通用電氣抓住競爭對手普拉特·惠特尼的F100發(fā)動機(jī)出現(xiàn)重大問題的機(jī)遇,通過研發(fā)成功切入F-15和F-16兩款當(dāng)時(shí)主力戰(zhàn)機(jī)的市場;后續(xù)在ATF和JSF項(xiàng)目動力選型競標(biāo)中雖然通用電氣方案均落選,但其變循環(huán)發(fā)動機(jī)技術(shù)得以驗(yàn)證積累,并為當(dāng)前正在進(jìn)行的F-35戰(zhàn)機(jī)替換自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機(jī)項(xiàng)目提供了技術(shù)積淀。主力戰(zhàn)機(jī)兩型發(fā)動機(jī)競爭已是美國軍方的一貫策略。從美國軍方的角度看,通過引入F110發(fā)動機(jī),打破了普拉特·惠特尼F100發(fā)動機(jī)獨(dú)占F-15戰(zhàn)機(jī)動力的局面,鞭策普拉特·惠特尼改進(jìn)出現(xiàn)不可靠問題的F100發(fā)動機(jī);后續(xù)ATF和JSF項(xiàng)目中通過兩家競爭,美國軍方獲得了滿足其綜合需求的發(fā)動機(jī);正在進(jìn)行中的F-35戰(zhàn)機(jī)替換自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機(jī)的項(xiàng)目,有望打破當(dāng)前普拉特·惠特尼獨(dú)占F35戰(zhàn)機(jī)動力市場的局面,在提升性能的同時(shí)有望降低成本。美國軍方始終是通用電氣與普拉特·惠特尼良性競爭的受益方。2.3、通用電氣占據(jù)全球商用寬體客機(jī)發(fā)動機(jī)過半市場自上世紀(jì)70年代TF39發(fā)動機(jī)取得成功以來,在商用發(fā)動機(jī)領(lǐng)域,通用電氣獨(dú)立或聯(lián)合研發(fā)了包括CF6系列、GE90系列、CFM56系列、LEAP系列和CF34系列等共逾30款發(fā)動機(jī),涵蓋寬體、窄體和支線飛機(jī)發(fā)動機(jī)三大領(lǐng)域。GE90發(fā)動機(jī)高可靠性使波音
777飛機(jī)能選擇更優(yōu)的越洋航線。據(jù)從60分鐘到370分鐘——“雙發(fā)延程飛行”(ETOPS)規(guī)則的演變,客機(jī)進(jìn)行跨洋飛行時(shí),由于可能會出現(xiàn)一臺發(fā)動機(jī)故障,要求飛機(jī)能在剩余一臺發(fā)動機(jī)工作的情況下,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)飛抵最近的備降機(jī)場,由此產(chǎn)生了“雙發(fā)延程飛行”(ETOPS)這個(gè)概念;例如180分鐘ETOPS就是指飛往備降機(jī)場所規(guī)定的時(shí)間不能超過180分鐘。雙發(fā)延程飛行要求約束了的航線選擇,而如果發(fā)動機(jī)可靠性越強(qiáng),則其ETOPS時(shí)間就可以越長,航線約束就更小,路線自然也就更近。據(jù)通用電氣官網(wǎng),GE90發(fā)動機(jī)具有世界級的99.98%的可靠率,使得波音777飛機(jī)具有更長的ETOPS時(shí)間。據(jù)從60分鐘到370分鐘——“雙發(fā)延程飛行”(ETOPS)規(guī)則的演變,2011年12月12日,美國聯(lián)邦航空局批準(zhǔn)將裝備GE90發(fā)動機(jī)的波音777飛機(jī)的ETOPS時(shí)間上限從207分鐘提升至330分鐘,由此航空公司可以選擇更優(yōu)的飛行航線,減少航油消耗。通用電氣是多款波音商用飛機(jī)唯一的發(fā)動機(jī)供應(yīng)商。2.4、與賽峰集團(tuán)合力打造窄體客機(jī)發(fā)動機(jī)全球龍頭上世紀(jì)70年代以來,聯(lián)合研制是通用電氣在商業(yè)發(fā)動機(jī)項(xiàng)目中常用的策略。據(jù)
GE公司民用航空發(fā)動機(jī)發(fā)展戰(zhàn)略,合作模式包括AA制合作(2家公司各占50%),AA+X制合作(2家公司占較大比例,處于主導(dǎo)地位,加其他公司)和A+X制合作(以通用電氣為主,加其他公司),聯(lián)合研制的優(yōu)點(diǎn)包括:
1)各合作公司具有不同的技術(shù)特點(diǎn),根據(jù)能力和意愿共同投資,保證充足的資金運(yùn)營;
2)各合作公司責(zé)任分擔(dān),形成技術(shù)互補(bǔ),共享市場收益,能夠規(guī)避技術(shù)競爭與市場競爭風(fēng)險(xiǎn);
3)各合作公司收入共享而不是利潤共享,每家公司的利潤取決于各自的管理和運(yùn)營;
4)各合作公司分擔(dān)從方案論證、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、直到銷售等的所有工作,確保高的技術(shù)水平、工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。與斯奈克瑪(賽峰集團(tuán)前身)合作獲得巨大成功。為了打入幾乎由普拉特·惠特尼所占據(jù)的全球窄體飛機(jī)航空發(fā)動機(jī)市場,1973年法國總統(tǒng)蓬皮杜和美國總統(tǒng)理查德·尼克松聯(lián)合宣布批準(zhǔn)斯奈克瑪與通用電氣合作,次年合資公司CFMI
(CFMInternational)成立。據(jù)CFM56航空發(fā)動機(jī)案例研究,通用電氣完全負(fù)責(zé)CFM56發(fā)動機(jī)的核心機(jī)部分,斯奈克瑪公司則負(fù)責(zé)開發(fā)與核心機(jī)配套的其他部件,包括進(jìn)氣道風(fēng)扇、低壓壓氣機(jī)、低壓渦輪、附件機(jī)匣、燃油與滑油系統(tǒng)。CFM56-3型發(fā)動機(jī)大膽改進(jìn)獲波音訂單,最終成為了波音737-600/700/800唯一的動力裝置,銷售逾4000臺;除波音公司之外,歐洲的空中客車公司也是CFM56系列發(fā)動機(jī)的重要用戶。CFM56系列發(fā)動機(jī)累計(jì)交付超過3.30萬臺,成為商業(yè)航空史上最暢銷的發(fā)動機(jī)。CFMI發(fā)動機(jī)繼續(xù)保持競爭力。新一代發(fā)動機(jī)LEAP系列發(fā)動機(jī)2009年被中國商飛選為C919飛機(jī)的唯一西方產(chǎn)發(fā)動機(jī),2010年被空客公司選為A320neo系列飛機(jī)的新發(fā)動機(jī)選型之一,2011年被波音公司選為其737MAX飛機(jī)的唯一動力裝置。2021年CMFI發(fā)動機(jī)新機(jī)交付數(shù)量和在手訂單雙第一。據(jù)商用航空發(fā)動報(bào)告2022,2021年CFMI公司交付商用航空發(fā)動機(jī)1006臺,以臺數(shù)計(jì)占據(jù)全球58%市場份額,普拉特·惠特尼交付478臺位居第二;CFMI公司在手訂單13100臺,以臺數(shù)計(jì)占全球54%市場份額。通用電氣與賽峰集團(tuán)合作,成功打造了領(lǐng)先全球的商用發(fā)動機(jī)合資公司。CFMI公司在波音的市場份額更高。據(jù)商用航空發(fā)動報(bào)告2022,截至2021年底,共有8042臺CFMI公司發(fā)動機(jī)在波音機(jī)隊(duì)中服役,占整個(gè)機(jī)隊(duì)發(fā)動機(jī)總量的60%,排名第一;通用電氣占22%,排名第二。截止2021年底,共有5311臺CFMI公司發(fā)動機(jī)在空客機(jī)隊(duì)中服役,占整個(gè)機(jī)隊(duì)發(fā)動機(jī)總量的45%,排名第一;
國際航空發(fā)動機(jī)公司占25%,排名第二。3、核心競爭力:掌握先進(jìn)核心機(jī)技術(shù),軍轉(zhuǎn)民衍生系列型號上世紀(jì)60年代以來,通用電氣在軍民用航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域取得系列成果,而這些成果往往以軍用需求為牽引,以核心機(jī)為基石。3.1、先開發(fā)核心機(jī)、再衍生發(fā)展系列型號的發(fā)展路徑被廣泛使用核心機(jī)是航空發(fā)動機(jī)的高溫高壓部分。航空發(fā)動機(jī)作為復(fù)雜的熱力機(jī)械,高溫和高壓部分自然是其性能的關(guān)鍵。據(jù)核心機(jī)技術(shù)發(fā)展研究,高壓壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪組成了航空發(fā)動機(jī)的核心機(jī),核心機(jī)包括了系統(tǒng)中溫度最高(燃燒室和高壓渦輪)、壓力最大(高壓壓氣機(jī))、轉(zhuǎn)速最高(高壓壓氣機(jī)和高壓渦輪)的組件。核心機(jī)集中體現(xiàn)航空發(fā)動機(jī)核心技術(shù)。據(jù)核心機(jī)技術(shù)發(fā)展研究,核心機(jī)成本和周期在航空發(fā)動機(jī)研制中占比重大,是發(fā)動機(jī)研制主要難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)最集中的部分;發(fā)動機(jī)研制過程中發(fā)生的80%以上的技術(shù)問題都與核心機(jī)密切相關(guān)。核心機(jī)研究伴隨美國發(fā)動機(jī)研制方式演變而出現(xiàn)。噴氣渦輪發(fā)動機(jī)最早并非由美國發(fā)明制造,據(jù)航空發(fā)動機(jī)研制全壽命管理研究及建議,20世紀(jì)40年代美國在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域處于引進(jìn)、起步追趕的階段,20世紀(jì)50年代則把研究得到的部件成果直接應(yīng)用到發(fā)動機(jī)型號研制中;由于20世紀(jì)50年代后期加力渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)出現(xiàn),發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,部件之間的配合更加困難,美國提出了在發(fā)動機(jī)部件研究與型號研制之間,增加了預(yù)先發(fā)展階段,形成基礎(chǔ)研究→部件技術(shù)研究→核心機(jī)→技術(shù)驗(yàn)證機(jī)→工程驗(yàn)證機(jī)→原型機(jī)的發(fā)動機(jī)研究和發(fā)展途徑。美國1959年提出優(yōu)先發(fā)展核心機(jī)。據(jù)核心機(jī)技術(shù)發(fā)展研究,美國于1959年提出優(yōu)先發(fā)展高壓壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪這三大關(guān)鍵部件的輕型燃?xì)獍l(fā)生器
(LWGC)計(jì)劃,1963年獲得國防部??钪С植⒏麨橄冗M(jìn)渦輪發(fā)動機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器(ATEGC)計(jì)劃,70年代ATEGC計(jì)劃成果與低壓系統(tǒng)同部件研究成果結(jié)合為可工作的發(fā)動機(jī),后續(xù)高性能渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)(IHPTET)計(jì)劃和通用經(jīng)濟(jì)可承受先進(jìn)渦輪發(fā)動機(jī)(VAATE)計(jì)劃持續(xù)開展核心機(jī)研究。以通用電氣和普拉特·惠特尼為代表的航空發(fā)動機(jī)企業(yè)已經(jīng)實(shí)施了十余項(xiàng)核心機(jī)發(fā)展計(jì)劃,計(jì)劃成果已經(jīng)應(yīng)用于批產(chǎn)產(chǎn)品。先開發(fā)核心機(jī)、再衍生系列型號的發(fā)展路徑具有多方面優(yōu)點(diǎn)。據(jù)核心機(jī)技術(shù)發(fā)展研究,先開發(fā)核心機(jī)、再衍生發(fā)展系列型號的模式有利于提升航空發(fā)動機(jī)可靠性、降低研制難度、降低研制風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)省研制經(jīng)費(fèi)和縮短研制周期。基于一款成熟核心機(jī)衍生發(fā)展航空發(fā)動機(jī)系列產(chǎn)品有多種方式,據(jù)核心機(jī)技術(shù)發(fā)展研究,技術(shù)途徑包括改變低壓部件、改動流道零部件或者改變高壓軸轉(zhuǎn)速、核心機(jī)加減級、按比例縮放等;通用電氣的F110-GE-100發(fā)動機(jī)、F110-GE-129發(fā)動機(jī)、GE90-90B發(fā)動機(jī)、羅爾斯·羅伊斯的遄達(dá)900發(fā)動機(jī)分別是采用上述途徑發(fā)展而來的典型衍生型號。3.2、“積木式”發(fā)動機(jī)GE1衍生出戰(zhàn)機(jī)、轟炸機(jī)、商用機(jī)和艦船動力基于通用電氣
GE1驗(yàn)證發(fā)動機(jī)核心機(jī)衍生出了戰(zhàn)機(jī)發(fā)動機(jī)(F101、F110系列)、轟炸機(jī)發(fā)動機(jī)(F118)、運(yùn)輸機(jī)發(fā)動機(jī)(TF39)、商用飛機(jī)發(fā)動機(jī)(CF6、CFM56系列)和艦船動力(LM2500系列),充分展示了一款優(yōu)秀的核心機(jī)具有長期生命力。逆境中開啟GE1驗(yàn)證發(fā)動機(jī)計(jì)劃。據(jù)通用動力官網(wǎng),1962年,此時(shí)的通用電氣航空部門負(fù)責(zé)人諾依曼和通用電氣副主席帕克為了扭轉(zhuǎn)此前通用電氣在戰(zhàn)機(jī)發(fā)動機(jī)、轟炸機(jī)發(fā)動機(jī)和商用發(fā)動機(jī)上遭遇了一系列失敗后的局面,開始專注于后來被稱為GE1的“積木式”發(fā)動機(jī)計(jì)劃。通用電氣內(nèi)部對GE1發(fā)動機(jī)的定位是
“有了GE1這樣高效的核心設(shè)計(jì),我們可以添加一個(gè)風(fēng)扇、一個(gè)加力燃燒室或一個(gè)推力矢量裝置,像搭積木一樣衍生出眾多型號”。軍用需求牽引,GE1衍生型號TF39發(fā)動機(jī)拿下C-5運(yùn)輸機(jī)配套動力裝置合同。GE1發(fā)動機(jī)的第一個(gè)重要衍生型號是TF39發(fā)動機(jī),TF39發(fā)動機(jī)很大程度上借鑒了GE1熱端核心技術(shù),并采用了當(dāng)時(shí)最大的風(fēng)扇,運(yùn)行效率比當(dāng)時(shí)所有的渦扇發(fā)動機(jī)高出25%,使高涵道比渦扇發(fā)動機(jī)能夠?yàn)榇笮惋w機(jī)提供
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