国际合作航空发动机合作项目-cfm56

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法国斯奈克玛公司和美国通用电气公司联合研制的CFM56涡轮风扇发动机自1979年投入使用以来，至今已交付15300多台，占世界100座级以上商业飞机发动机市场的半壁江山。本文将研究其产生的背景，追踪联合的过程，分析运作的体制，显现经营的业绩，跟踪未来的计划，总结成功的经验。文中将透露一些过去鲜为人知的细节。
　　 1 航空发动机国际合作的背景
　　从20世纪60年代起，高度竞争的环境和不断上涨的研制费用迫使发动机制造商走国际合作的道路。从涡扇发动机问世后，航空公司订购飞机的方式是决定飞机后再由它来选择发动机。客机的每次销售几乎都引起推销发动机的一场激烈角逐。为了保住自己的地位，或者打入市场，发动机公司之间经常发生复杂的，涉及价格、性能和其他诱惑条件的竞争。
　　大型民用航空发动机的研制比起同等的飞机机体来说工作更复杂、更持久。民用航空发动机必须满足 非常高的可靠性和效率要求 , 通常比军用发动机的制造标准要求还高。发动机的研制费及其风险都是高的, 并且随着每一代发动机的发展而增长。在上个世纪70~80年代，10000daN级推力的新发动机其研制费在 10~15 亿美元。
　　费用上涨和市场狭窄的形势迫使所有的发动机公司搞合作项目。如当时罗·罗公司总裁麦克法津勋爵所说，"发动机的昂贵费用，大概使任何一家公司单干是力所不及的。"
　　 需要合作还受到新发动机出台快慢的激励。研制新发动机不但更昂贵, 而且问世也不如过去频繁。由于研制周期为 7 年左右（由于数值仿真技术的发展，近来研制周期已经降低到2~3年）, 如果公司要保持稳定的产出水平, 势必要拥有尽可能多的不同项目。合作是实现这一目标的最佳途径。有一些国家广泛参加合作是为了扩大市场范围。
　　这对罗·罗公司和斯奈克玛公司来说尤其重要, 因为美国对外国设备的偏见非常大。罗·罗公司由于其营业额几乎完全依靠航空发动机, 立足英国国内的市场又小, 最容易受到这种压力的损害。即使是通用电气公司和普·惠公司要盈利, 也希望分摊民用项目的风险。对于斯奈克玛公司来说, 合作是使它上升为世界民用发动机工业第 4 位所必不可少的方式。对于经验较少的小公司 , 例如西德的发动机涡轮联合公司、 意大利的菲亚特公司和雄心勃勃的日本人, 合作是进入民用发动机行业的唯一途径。发动机涡轮联合公司的奥迪洛o穆厄林直率地将这种情况概括成 " 对于发动机涡轮联合公司这样规模的公司, 合作是成功经营的唯一经济途径。
　　 2 CFM国际公司产生的过程
　　斯奈克玛公司是法国的主要航空发动机生产商，该公司得益于法国雄心勃勃的军事目标。在军用发动机方面虽然不如英、美，但是却能独树一帜，除满足本国军机的需要外还有相当数量的出口。但是，该公司在民用发动机方面非常薄弱。关于加强其民用发动机的能力的决策是经过深思熟虑的。
　　 20世纪 60 年代后期, 斯奈克玛公司总裁Rene Ravaud将军（二次大战的法国抗战英雄）认为，中等推力的低油耗、高可靠性和环境友好的高涵道比涡轮风扇发动机是在下一代窄机身客机上替代 低涵道比的JT8D的理想发动机。斯奈克玛公司从未生产过大型民用航空发动机， 因而要说服法国政府相信这个计划在商业上是可行的, 并且斯奈克玛拥有从事该项目所需的技能。1971 年初, 法国政府要求进行详细的技术经济论证。 法国政府虽然原则上接受斯奈克玛公司的方案, 并将此项目列入今后的航空航天的计划 , 但仍指示该公司寻找分担研制费的伙伴。斯奈克玛公司已经认识到合作的必要性， 它的一位高级领导人说 ," 我们如果单干那简直是发疯" 。斯奈克玛公司虽然试探与罗· 罗公司商谈, 但是罗· 罗公司的资金问题排除它对新项目的承诺，况且先前在RB207合作中的不愉快经历使双方公司记忆犹新, 不能立即再次携手合作。无论如何, 斯奈克玛公司认为有了美国伙伴在商业上更有信心，而且也容易进入占世界市场一半的美国市场。因此, 这就在于在普·惠公司和通用电气公司之间的选择。普·惠公司不想危及已经在市场上占有相当份额的JT8D涡扇发动机今后的销路 , 对早早替代它的发动机不太感兴趣。相反, 通用电气公司仍在伺机扩大它的民用发动机系列, 企图夺取当时被普·惠公司统治的世界民用发动机市场，但是在新发动机的研制费用面前却步。开始时，通用电气公司虽然对10000daN推力级的发动机计划的合理性不完全置信 , 却被与一家国家资助的公司分担费用的想法所吸引。1971 年 2 月, 斯奈克玛公司从两家美国公司那里得到谅解备忘录的草稿。经过仔细研究这两种方案 , 斯奈克玛公司认为通用电气公司在技术转让及工作份额方面提供的条件最好。同年 3 月, 双方签订初步协议。现在称为 CFM56 （CF是通用电气公司民用风扇的英文缩写，M56是斯奈克玛公司第56个发动机项目，两者合在一起就成为CFM56）的这种发动机，以这两家公司之间完全平等的伙伴关系为基础。 1971 年 11 月 , 通用电气公司和斯奈克玛公司同意组成一家称为 CFM 国际（CFM International）的联合公司 , 主管研制和销售。对法国来说, CFM 国际公司的成立比先前 CF6 的合作生产合同又前进一大步, 使斯奈克玛公司通过共同研制能获得大量技术与商业经验。法国还认为通用电气公司虽有仅次于普·惠公司的必要信誉, 但不大可能支配这种伙伴关系。法国政府为斯奈克玛公司提供研制资金 , 并且在第 6 个国家航空航天计划中列入对CFM56提供资金的项目。
　　 CFM56发动机是围绕通用电气公司 F101 军用发动机的 " 热核心 " 来设计的 , 当时 F101 是美国最先进的发动机。 " 热核心 " 是任何喷气式发动机的心脏, 是发动机设计中最困难的部件。CFM56 采用它可大大节省研制费用。
　　为了起动项目，通用电气公司要将F101运到巴黎附近的斯奈克玛公司的工厂，在那里从两家公司来的工程师们将装配和试验第一台全尺寸发动机。因为F101是军用发动机，它的出口需要国务院的批准，但是，因为五角大楼担心泄露技术，在1972年初拒绝批准该项申请。
　　在申请被拒绝后，通用电气公司并没有撤消该项目，而是通过尼克松总统的科学顾问E. 戴维要求政府重新审查。于是，成立了由G.. 韦思（当时的国际经济政策委员会成员）和B 安德斯（阿波罗8号的航天员，国家航天委员会成员）等人组成的"GE-SNECMA选择工作组（GE-SNECMA Options Group）", 来研究这个问题。
　　工作组首先研究了通用电气公司负责飞机发动机的副总裁G. 纽曼的观点，他解决主张，CFM56会创造巨大的出口机会和成千的工作岗位，但是不会把F101设计置于有风险的境地，因为在项目的全过程由斯奈克玛公司作为"黑匣子"来处理，所以它在物理上是保持密封的。
　　下一步去到国防部研究和发展办公室。国防部坚决不同意，认为这个项目肯定会把技术置于有风险的境地，而且，如果成功了，就会损害美国国家安全，这是因为这样做会从整体上损害美国军用喷气发动机工业基础，也就是把普·惠公司置于危险的境地。
　　 1972年7月，申请再次遭到拒绝。一个月后，韦思去巴黎参加一个与航空无关的经济讨论会。在这个时候，他相信这个项目在概念上是站得住脚的。他突然灵机一动，也许，一个简单的改变可以解开这个戈尔地雅斯难结（Gordian Note）,也就是将发动机的一体化和首次试验从巴黎移到在美国俄亥俄州伊文代耳的通用电气公司工厂，在那里进行技术交换，因而技术风险就消除了。在地理位置上的一个改变，CFM56能够得救并得以进行下去。
　　经过各方面的协商，几周后通用电气公司提交了一份新的申请。通用电气公司建议合作可以安排成让斯奈克玛公司作为"黑匣子"来处理密封的核心机， 由通用电气公司供给完整的核心机 , 按照" 需要了解" 的基础交换资料。此外 , 改由通用电气公司负责系统一体化的实施 , 并且民用 F101的 热核心 " 的设计参数将降低到不超过 CF6 的水平。通用电气公司进一步建议美国国务院和商务部监督资料交换 , 以保证符合美国政策。
　　在这份新的申请中，增加了两个细节：一个是通用电气公司为F101发动机向政府支付8000万美元的特许税；另一个是从法国外交部获得一项协议，不谋求对美国卖给欧盟的航空航天产品征收进口税。
　　政府部门关于这项新计划的辩论将这件事拖延到1973年很晚的时候。后来，韦思在白宫西楼偶然遇到财政部长舒尔茨，并向他简要说明新的途径，他认为可以接受并会支持。1973年5月18日，工作组向国务卿基辛格和财政部长舒尔茨汇报，建议批准该项目，并进一步报告了尼克松总统。1973年5月30日，尼克松总统和法国蓬皮杜总统要在葡萄牙的阿速尔群岛进行双边高峰会， CFM56赫然列在日程表上。在准备工作中，尼克松说，他期待的是政治讨论，但是他被"某种喷气发动机"的事项打了岔。尼克松驳回了所有反对意见，按照选择工作组的建议批准了该项目。当日，与蓬皮杜总统联合宣布了此决定。1973年6月4日，基辛格代表总统发布220号国家安全决策备忘录，批准该合作项目，但附下列条件：
　　（1）与法国政府达成关于出口发动机的核心机的物理安全和技术保护的满意协议；和
　　（2）关于法国政府不谋求对美国进入欧盟的飞机征收新的关税。
　　于是，1973年9月恢复了合作工作，1974年9月28日正式成立CFM国际公司。
　　 3 CFM国际公司目标、体制和运行机制
　　 CFM 国际公司是管理这一合作项目的法国法人企业。CFM 国际公司的股份在两家公司之间均分, 估计为15 亿美元左右的项目成本也相应地平均分担。通用电气公司负责系统一体化和 " 热核心 " 的研制。由于采用 F 101 的核心机使得通用电气公司在 CFM56 的研究和发展工作上少投资。如果说这会使通用电气公司得到过多的利益, 这也象通用电气公司的一位领导人说的，是斯奈克玛公司进入民用发动机市场所应付出的代价，斯奈克玛公司接受这一点并无怨言, 因为通用电气公司的工艺技能与商业影响是此项目成功不可缺少的条件。
　　该公司的目标是要以一种低油耗、高可靠性和环境友好的发动机从原来普·惠公司JT3D和JT8D占领的市场上分出一块来。1965年，普·惠公司、罗·罗公司和通用电气公司在世界民用发动机市场上的份额分别为92.4%、5.9%和 1.7%。斯奈克玛公司的份额几乎为零。
　　 CFM 国际公司的组织体制是在仔细研究其他项目后建立的 。 斯奈克玛公司和通用电气公司认识到需要中央管理部门监督这个项目, 并且为顾客提供单一联系点。另一方面 , 通用电气公司和斯奈克玛公司又决定使管理系统既简单又顺畅。 CFM 国际公司有一个精干的班子，由两家母公司委派有经验的人组成，统一使用两家母公司的资源和能力。总部起先只有 20名全脱产的人员 , 必要时由母公司选派人员增补。
　　产品和市场支援也同样依靠合作伙伴的资源, 由于两家公司在其它民用顶目中不存在直接竞争, 因而也容易决策。生产率由母公司决定。担保以及对第三方承担的合同义务则由两家公司均担。
　　在CFM国际公司的所有项目中，两个公司始终是各承担一半的工作量，包括工程、制造、生产和产品支援，同时也按销售额对半分成。两家公司分别生产50%的零件，运往对方进行总装。当然，也分别由双方各自销售50%的CFM56发动机。当一个成品需要进一步发展或改进时，双方对半承担有关的研制费用。
　　具体的分工是：通用电气公司承担系统设计一体化、核心机和主发动机控制器；斯奈克玛公司承担风扇、低压涡轮、齿轮箱、发动机机匣、反推力装置和附件传动器。
　　 所有与CFM有关的项目都分别由通用电气公司和斯奈克玛公司分担和完成，因而这两个公司各有一个CFM国际公司的的副总裁兼总经理直接向CFM国际公司董事长报告。如果双方发生了连CFM国际公司董事长都难以解决的分歧或纠纷，再由这两家母公司的董事长出面协调。
　　作为提高项目成效的一种手段, 利润并不共享 , 只有全部收入才按照工作份额来分配。据斯奈克玛公司商业经理奥利弗o法加说: " 按照分摊成本来合作对每个伙伴降低自己的成本没有很大剌激 , 因为他的成本也由别的伙伴负担 " 。对协议的具体化是一件更困难的事，一共花了一年多功夫来谈判工作份额和收入分配问题。后来，双方公司认为不可能事先规定确切的数字, 同意在项目寿命期内必要时随时调整。
　　例如，生产成本的分摊就很困难。每家公司计算出每台发动机的总成本，在1977年时为110万美元，然后参照过去一年或更长时间的情况一起进行调整。实际上，斯奈克玛公司负责的低压部分的成本超过50%，但是，通用电气公司的核心机会有更多的备件销售。这样，就不可能确定成本分摊是严格的50%-50%。
　　这种独特的行政、财政和业务管理方式证明是十分有效的，除了避免不必要的扯皮外，还因为双方不分摊投入成本，而是由各公司自己承担自己任务量所需要的全部投资，所以要想取得更高的纯利润，必须各自去挖掘潜力，提高效率。
　　 4 CFM国际公司成立至今的经营业绩
　　 CFM56发动机自1979年取得适航证以来，通过不断改进发展出-2、-3、-5和-7四个子系列，10多个改型，推力范围为8240~15000daN，耗油率下降了近20%。 图1示出CFM56系列发动机的性能、技术特点、用途和取证年份。与此同时，可靠性和耐久性也大大提高，空中停车率为每1000小时0.002~0.005次左右，航班准点率99.95%~99.98%，机上不拆卸时间平均超过16000h，最长的达到40728h。 噪声和污染水平也有显著降低。
　　迄今，已交付15300多台CFM56发动机。已交付的发动机在430家民用和军用用户的6065架飞机机上使用。今天，世界上每3秒钟就有一架装备CFM56发动机的飞机起飞。机队已经积累超过3亿飞行小时和1.75亿个飞行循环。每10天积累100万飞行小时，到2008年初将积累到4亿飞行小时。预计，到2014年还将生产7000多台。
　　 1990年，CFM56发动机进入美国国家航空和航天博物馆永久展出。
　　 据2002年统计，在349家航空公司和租赁公司的100座级以上的飞机上，CFM56的市场份额超过一半。图2示出1993~2002年和2002年的上述市场份额的分配。与1965年各公司的市场份额比例相比，真是天壤之别。
　　 通过CFM56的合作研制和生产，SNECMA公司从单一的军用发动机生产商转变为全面的民用和军用发动机制造商。以1美元兑换6法郎的平均汇率计算， 从1980年到1986年，该公司的销售额从5.8亿美元(只相当普·惠公司、通用电气公司或罗·罗公司的四分之一到五分之一)提高到17.2亿美元，增加了约两倍。在此期间其他法国航空航天企业经历严重的财政困难，而SNECMA公司却为4200家法国分包商提供工作。为了满足CFM56的需要，SNECMA公司扩展它的工厂，改进设施，并且通过大量采用数控机床和其他机械手设备，推行提高工效的广泛计划。到2001年，SNECMA集团的销售额更猛增到62亿美元，排为虽然仍居第四，但是已经可以与普·惠公司、通用电气公司或罗·罗公司相比拟，其中民品占85%以上，再其中约一半来自CFM56发动机。
　　 5 CFM国际公司的未来技术发展计划
　　为保持在民用发动机市场上的竞争优势，1998年CFM国际公司制定并开始实施旨在获取新技术的TECH56计划。这项为期5年的技术改进计划的目的是简化结构、改进性能、提高效率、降低噪声和污染、降低使用出成本、改善特性。所有的技术改进都将在模拟真实工作条件在发动机上验证。经验证的新技术将用于CFM56系列发动机的改进和新机研制。
　　 TECH56计划的技术目标是是耗油率降低4%~8%，NOx排放比目前ICAO的标准低40%~50%，噪声比FAR36部第三阶段标准低20dB，拥有成本和维修成本比目前CFM56低15%~20%。所发展的技术有金属材料空心宽弦弯掠风扇叶片、压比为15的6级高压压气机（现用压气机用9级达到11的压比）、双环腔预旋流燃烧室（TAPS）、锯齿形喷管（是噪声降低3dB）、高效低成本低压涡轮（零件数减少35%）、低成本控制系统和先进的噪声抑制技术。其中，通用电气公司重点研究高压压气机、低污染燃烧室、高效高压涡轮和刷式封严；斯奈克玛公司负责风扇、低压涡轮和轻重量机构。两家共同研究高低压涡轮交互作用（包括对转涡轮）、轴承材料、声学和发动机控制系统。
　　 TECH56计划已经在2004年完成在实际工作条件下的发动机技术验证，并在2004年9月开始CFM56的升级计划。预计，到2007年初，CFM56-7B和CFM56-5B的生产构型将采用TECH56的技术问世。到2007年底，升级成套件将提供用户为发动机升级使用。
　　 2005年中，CFM国际公司又开始实施LEAP(前沿航空推进)56计划，为今后30年的民用发动机做技术准备。其目标是除改善油耗、寿命和成本外，把改善环境特性作为一个重点。具体的技术方向有：
　　 · 低的总使用成本（包括维修成本）；
　　 · 鲁棒设计；
　　 · 大大降低的噪声；
　　 · 先进控制技术；
　　 · 改善的系统一体化
　　 · 轻重量结构；
　　 · 先进复合材料风扇叶片；
　　 · 多电发动机；
　　 · 三维叶轮机设计；
　　 · 高可靠性、轻重量、低成本附件；
　　 · 新一代的控制系统。
　　 6 CFM国际公司合作项目的经验总结
　　 CFM国际公司取得了如此难以置信的成功，其原因有以下几个：
　　（1） CFM国际公司有世界上两家主要发动机公司--斯奈克玛公司和通用电气公司的财政实力和基础设施作后盾。
　　（2） CFM国际公司是50% ：50%的合资公司，双方在决策方面地位平等。
　　（3） CFM是收入共享而不是利润共享的公司，由CFM56发动机获得的收入要均分。因此，每个公司的利润是随各自公司的效率而变化的，结果是他们各自掌握自己的命运。这也是非常重要的。
　　（4） 工作均分。所有设计、研制到生产、支持由两家公司平均分担。为确保销售和支持的高效率，全球被分成两个区域，一个由斯奈克玛公司支持，另一个由通用电气公司支持。
　　（5） 组织结构简单。CFM国际公司没有雇员，所有工作由斯奈克玛公司和通用电气公司组织内的专职CFM工作人员承担。
　　最后的因素是产品开发的方法。在新的CFM56发动机的研制过程中，合作的任一方随时可以要求另一方证明其负责的技术是产品线上最好的。此类方法是此合资公司所特有的。合作的一方必须学会真正听取另一方的意见，当人们知道其所做的工作必须通过别人的检验时往往愿意将工作做得最好。

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