航空活塞发动机行业报告

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1、通用航空飞机市场

　　1.1 活塞发动机飞机占有主导地位

　　活塞发动机飞机在通用航空领域占有主导地位，这一事实不仅反应在现有通用航空飞机数目上(图1)，也可以从年飞行时间(图2)以及年销售情况(图3)中得到佐证。

图1： 现役通用航空飞机数目

图2：通用航空飞机年均飞行时间(千小时)

图3：通用航空飞机年销售情况(架)

　　活塞飞机能够占主导地位的原因在于，相比涡桨飞机，活塞飞机更加便宜(图4)并且耗油更少(图5)。但其性能却能满足大部分通用航空活动需求。

图4：通用航空飞机平均价格(百万美元)

图5：通用航空飞机平均油耗(加仑每小时)

图6：活塞发动机的主要用途

        这些特点使得活塞飞机成为大部分私人及教学飞行活动的首选(图6)。

　　尽管目前北美是主要市场，亚太地区的销量正在稳步增长(图7)。这暗示了将来活塞飞机将有很大的增长空间。

图7：活塞发动机飞机客户所在区域(百分比)

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　　1.2 四大活塞飞机制造商

　　不像大飞机市场目前只有波音和空客这两个寡头，活塞飞机有更多的竞争者。前四大制造商包括：赛斯纳(Cessna)、西锐(Cirrus)、钻石(Diamond)，和派珀(Piper)(图8)。曾经有数十年比奇(Beechcraft)也在前三，但在80年代的通用航空低迷时期，比奇停产了很多活塞飞机型号，转而专注于涡桨、喷气式飞机以及军用项目。从而导致了比奇在活塞飞机市场的份额的显著下降。

图8：活塞发动机飞机2012年市场份额

　　依靠具有竞争力的性能和价格，2000年后西锐抢占了赛斯纳的大块市场份额(图9)。不过目前市场已经接近了均衡状态，各家市场份额已经基本保持不变。

图9：活塞发动机飞机市场份额历史变化

　　尽管表1显示大部分通用航空飞机制造商位于美国，但值得注意的是一些厂家实际已被其他国家拥有。西锐在2011年被中航工业收购，派珀于2009年被出售给了文莱政府。这些变动的一个主要原因是2008年的金融危机：如图3所示，通用航空飞机的销售受经济情况影响巨大。

表1：主要活塞发动机飞机制造商

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　　2、活塞发动机市场

　　2.1 两个寡头

　　表2列出了一些畅销飞机机型使用的发动机。可以看出几乎所有的发动机都来自两家公司：大陆(Continental)和莱康明(Lycoming)。这两家的市场份额之和可以达到80%左右(图10)。

表2：畅销飞机机型

* 带星号的这两款发动机为柴油发动机，使用jet A等航空煤油/柴油类燃料

图10：航空活塞发动机市场份额

　　但本节标题“两个寡头”并不单单指Continental和Lycoming这两家发动机生产商。Lycoming的母公司是德事隆集团(表3)，该集团也是赛斯纳的拥有者。而Continental于2010年被中航工业收购。可以看出，活塞发动机和活塞飞机市场都被中航工业和德事隆集团这两家500强公司所主导。但是这一情况会持续多久呢?一个潜在的转折时刻正在来临。

表3：主要航空活塞发动机制造商

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　2.2 关键细分市场：300~400马力

　　在讨论潜在的活塞发动机变革之前，让我们先更细致地研究下目前的情况。发动机的马力是一个重要的指标。尽管没有公开的关于马力级别分布情况的数据，我们可以从现有的主要飞机数目以及它们所使用的发动机马力(表2)来估算。结果显示，300~400马力这一级别是一个关键的细分市场(图11)。

图11：各马力级别的市场份额

　　另外值得注意的一点是，与汽车业不同，航空发动机每运行1000~2000小时就需要一次大修，因此每年替换现有飞机的老旧发动机这一市场也许比为新出厂的飞机安装发动机需求更大。目前世界有36万架通用航空飞机，其中有将近80%是活塞发动机飞机。

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　3、变革

　　目前，绝大部分航空活塞发动机是火花塞点燃汽油机，它们使用航空汽油。世界上最广泛的一种航空汽油是100LL。这种燃料含有四乙基铅，是一种有毒物质。含铅汽油早已被禁止在汽车上使用。2012-2013年，FAA采取了多项措施以达到其2018年航空业全面使用无铅燃料的目标。而这意味着航空活塞发动机市场的一个巨大转折点正在来临。

　　3.1 无铅汽油还是柴油发动机?

　　面对含铅航空汽油的禁止，人们有两个选择：为现有的火花塞点燃式发动机研制一种合适的无铅汽油，或者更换为柴油发动机。柴油发动机使用航空煤油(如Jet  A)等世界广泛提供的燃料。

　　更多关于100LL的信息也许能帮助人们回答这个问题。尽管100LL是使用最广泛的航空汽油，它的产量也仅有航空煤油(比如Jet  A)的1%，或者汽车汽油的不到0.2%。这样小的产量，以及相较于汽车汽油更严苛的生产标准，使得世界上只有很少几家公司愿意或者能够生产100LL。在中国，只有兰炼这一家公司生产航空汽油(但实际上它并不符合100LL的标准)。另外，由于难以生产，航空汽油一般比航空煤油等柴油类燃料要贵10%。并且，航空汽油在亚太、南美等地区很少提供。这也是限制这些地区通用航空飞机销售的一个重要原因。因此，如果活塞飞机能使用航空煤油等广泛提供的燃料，将能极大提升这些区域的飞机销售量。

　　一些公司正在研发无铅航空汽油(表4)。然而，它们也许会面对100LL生产商类似的问题。新的燃料一般需要新的基础设施(储油、加油等)，这些将限制其使用。UL  91这种无铅汽油已经被研发出来几十年，至今仍未广泛使用。另外，航空发动机要求燃料有较高的辛烷值，符合这样标准的无铅汽油可能会有更高的价格，从而进一步减小需求。

表4：主要无铅汽油

　　汽车汽油也许是一些飞机的选择。Lycoming批准了用户使用AKI(抗敲缸指数)为93的汽车汽油。但是不能含有乙醇。这是因为乙醇可能损害航空发动机燃料系统的橡胶及铝制部件。乙醇也会增加燃料的挥发性，因此在高海拔时，乙醇可能脱离燃料从而降低燃料的辛烷值。但是，目前几乎美国所有地区的汽车汽油都含有约10%的乙醇。一些汽车汽油的支持者表明有一些机场提供不含乙醇的汽车汽油，但是根据他们提供的列表[1]，这些汽车汽油的AKI为91而不是93。使用这种汽油需要额外的测试并且获取专门的批准(补充型号证书，Supplemental  Type Certificates)。

　　因此，柴油发动机是一个更有前景的解决方式。和航空汽油不同，航空煤油(柴油类燃料，例如Jet  A)在全世界都有广泛供应。柴油发动机的另外一个优势在于，此类发动机可以有更高的压缩比和更精确的燃料控制，从而有更高的燃烧效率。这些特点使得主要的飞机制造商(例如赛斯纳和钻石)已经开始推出使用柴油发动机的机型(表2)。另外，美国空军也已经开始专注于统一使用柴油发动机的无人机。面对这一潜在的柴油发动机需求的增长，中航工业最近也收购了Thielert这一柴油发动机生产商。