美国阿诺德工程发展中心发展战略浅析

秦臻，张波

(中国航空规划建设发展有限公司工程技术院，北京100120)

美国阿诺德工程发展中心发展战略浅析

秦臻，张波

(中国航空规划建设发展有限公司工程技术院，北京100120)

介绍了美国阿诺德工程发展中心(AEDC)的发展概况，分析了其战略思想、方法和取得的效果，以及在试验能力建设中采取的措施。AEDC在时间和空间规划方面，有效践行了“谋万世，谋全局，谋一时，谋一域”的策略。在时间规划方面既有长远规划，又有在有限经费条件下的短期计划；在空间规划方面从全局着眼，在全国范围内统筹协调，同时又注重自身建设。在浅析AEDC发展战略的基础上，总结出了有助于我国试验能力建设的几点启示。

阿诺德工程发展中心；试验能力建设；战略规划；策略分析；航空发动机试验

1 引言

试验技术是航空发动机研制的三大技术支柱之一[1]，试验的重要性体现在发动机研制过程中所占时间长和费用占比高两个方面[2-4]。随着人们对飞机性能要求的越来越高，飞机对航空发动机的技术要求也不断提高，这对航空发动机试验能力也提出了新的挑战。如试验的性能、适用性和功能完整性任务越来越详细，试验的效率、准确性、科学性要求越来越高。

长期以来，美国在航空发动机技术方面一直占据领先地位，其相关试验能力也是世界领先，并将试验视为航空发展的重要支柱。在航空发动机的更新换代中，美国十分重视工程研制阶段的试验，并由此充分暴露研制中的各种问题，以降低批生产和使用中的风险，这让试验在发动机不同寿命阶段都占有重要的地位。

阿诺德工程发展中心(AEDC)是世界上最大、最先进的飞行模拟测试基地，在美国航空推进动力研究、发展、试验和评估工作中占有绝对重要的地位，为美国太空飞行、航空、导弹和卫星等每个高精尖航空航天项目都做出了实质性贡献。其通过科学合理的战略规划与决策、先进的管理流程与方法及不断更新升级的技术与设备，一直处于世界领先地位。研究其发展战略，对我国航空动力试验能力建设具有重要的借鉴意义。

2 阿诺德工程发展中心发展概况

AEDC始建于20世纪50年代初，隶属美国空军装备司令部，由美国空军负责管理，为国家重要战略资源。

AEDC负责推进风洞地面试验、叶轮机地面试验、航天器与导弹试验[5]，拥有超过30个气动和推进风洞、火箭和涡轮发动机试验舱、空间环境模拟舱、电弧加热器、弹道测量及其他特种设备，能模拟从海平面到480 km高空、从亚声速到马赫数20的飞行条件，能进行性能、结构强度、环境结冰、操纵性与稳定性和动态任务模拟等各类试验[6]。除科研试验外，还进行生产型发动机鉴定试验。其用户包括美国空军、海军、陆军、NASA、联邦航空管理局、其他研究机构、工业界、大学及一些同盟国政府。

3 阿诺德工程发展中心发展战略

AEDC在试验能力方面长期保持世界领先地位，依靠的不仅是各项先进技术，更重要的是其科学合理的战略规划。AEDC的战略规划具有长远眼光，在满足当前各方对试验能力需求的同时，还对未来的试验能力进行投资——不仅包含资金、技术和硬件等有形投入，还包括时间、精力等无形投入。即使在面临国防开支紧缩、经费大幅下降的情况下，依然能通过有效方法保持并不断提升试验能力，在满足当前试验需求的同时，也为未来发展打下良好基础。经过多年发展，AEDC积累了丰富的经验和教训，在制定规划和战略时能立足于全国试验能力的建设与发展，将自身决策和投入与全局形势联系起来，不计较个体对某种试验能力的拥有和掌控。

3.1 谋万世

发动机试验设施建设面临技术难度大、费用昂贵和建设周期长等困难。以美国高空模拟试验设备的建设为例，论证和设计用了10多年，建设到投入使用历经13年，花费6.25亿美元。若不具备一定的前瞻性，高空模拟设备建成后或许无法满足后继试验的需求。为此，发动机试验设施的建设规划，必须有“谋万世”的战略眼光。

AEDC在建设初期把现有能力作为大胆预测基础的发展战略，为规划和战略制定工作打下了良好基础，其投资与发展在现有能力和未来需求方面达到了精妙平衡。战略规划不仅能谋得长远效益，而且还能保持组织稳定发展、长期繁荣。

这种前瞻性和长远的战略眼光，为AEDC在几十年发展历程中始终能优质高效地满足用户需求奠定了坚实基础。目前，仍在服役的很多设备已有40～50年历史，但仍能出色完成当前技术要求下的试验任务，这与建设之初放眼未来的思想分割不开。

3.2 谋全局

试验能力建设所需费用巨大，且这些投资的收益很难用简单的数字衡量，还有一些必需特种设备利用率极低。在这种情况下，如果没有“谋全局”的规划，重复冗余的试验能力建设，势必带来维护成本高、使用效率低等问题。

建设初期，AEDC对此并没有深刻认识，其投资重点主要是解决试验能力的有无和提升问题，在规划时更多聚焦现有条件，这种离散式点状的发展方式带来了大量重复投资及能力冗余等问题。随着美国国防预算的逐步缩减，AEDC清晰地意识到要保持和建设新的试验能力，就必须优化试验能力结构，缩小资金缺口和降低日常消耗。而最有效的途径就是全国范围内统筹规划，把新旧设备都纳入到一个体系中，因此其战略规划出发点逐渐转变为了国家安全价值最大化。虽由空军管辖，但AEDC在制定战略规划时采取了宽广的视角和大局观，把自身需求视为全国重点试验设施的一部分，放眼整个航空行业的发展需要来统筹安排。通过深入解读国防部、空军和装备司令部等高层的顶层规划与方针，确定自己在其中所能起到的作用，然后再深入剖析自身的优势与劣势、机遇与挑战，进而进行战略规划。虽然这样会造成自身个体利益受损，但从长期发展看，这无疑十分有益。另外，这种统筹规划还有利于专业人才培养、专业技能提升和试验准确性提高。

AEDC在努力发展自己的同时，还参与全国范围内的投资决策。通过测试评估投资规划与空军共同规划决策基础设施的升级与现代化，通过集中测试评估投资计划与国防部一同规划和选择国防部长办公室投资方向，同时还是空军在空间技术领域的客户唯一代理和领域专家，是国防部测试环境和空间技术方面的投资主管[7]。

在AEDC参与、倡导和推动下，美国国防部、空军、海军、NASA和工业界等诸多单位和部门，在试验能力建设方面达成共识：无论是NASA还是AEDC，在项目评估时都从全国范围内出发考虑经费的预算和使用，最大限度地提高资金的使用效率，确保所有试验中心或基地都未建设实施的项目才会投资兴建，注重可用、有效，不追求简单的拥有权[8]。

3.3 谋一时

AEDC既要满足当前军方和研究机构的试验需求，还要不断开拓建设新的试验能力。如何在资源有限的情况下保持世界级水平，对AEDC“谋一时”的能力提出了很高要求。

为确保试验设施完好可用，AEDC搭建了设备设施数据库，对每一层级的设备设施(包括公共设施建筑物等)都进行状态跟踪。系统工程师和架构师每年都会通过详细的评估和分析，出具年度需求报告，这既是对中心现状的评估，也是对行动计划的建议。这就使得AEDC能准确把握当前设备设施的工作状态，在应对设备故障、老化和整修等问题时占据主动权，也使得其在试验能力建设中占得先机。此外，在资金有限条件下确定设备设施的升级优化计划时，该数据库也发挥了基础却关键的作用。

随着时间推移，AEDC很多设备进入寿命后期，其维护费用、运营保障成本不断增加。根据AEDC的财务记录，一套设备设施每年的维护费用就需要约150万美元[9]。AEDC不乏已服役40～50年的设备，即使这些设备主体仍能正常工作，但其配套的信息设备、数据采集系统、数字控制和软硬件等都迫切需要换代升级。若在日常维护的同时更新升级设备，不仅会影响AEDC正常的运作及试验需求，还会受到资金预算的限制而无法实现。鉴于此，AEDC开展了一项服务寿命拓展项目(SLEP)，对其相关设备设施进行现状(重要性、预计寿命、健康度、维修与替换价值等)评价，然后根据所有评价要素给出综合服务年限评估，并在此基础上制定维修替换和更新升级工作相关的计划、设计、实施时间表。SLEP项目的成功实施，确保了AEDC能在有限时间和预算条件下完成设备设施的维修与升级，同时又不影响正常的试验安排。

3.4 谋一域

作为美国军方最大、最权威的研究和试验中心，AEDC历来重视发展其专业能力，通过实施多项措施来不断提高其运作效率和工作水平，以“谋一域”来推动美国航空科技工业的发展。

建设初期，AEDC缺乏统筹规划，在技术、设备、设施、软件、硬件、通讯和电气等方面的巨大投资，多针对某一具体试验能力。这使得设备设施十分复杂，个别性突出，相对独立且维护费用极高[10]。

对此，AEDC近年来开始实施一项革新计划。将所有测试设备的电脑、通信、控制、数据采集、数据分析系统、仪器仪表、软硬件、个人终端和典型商务系统，全部集中到一个信息技术系统指挥部统一组织管理。将信息技术方面能力分解，拆分能力模块，形成通用的共适能力组件，如软件模块、硬件、专业人才等，组成服务共享模块库。这些工作在AEDC内部即可完成，这种能力建设模式更加高效、灵活和经济，同时又不损失当前能力。但这打破了原有的组织文化惯性，部门需放弃一些控制、资金和人力，组织层面上需要高层的支持和改革魄力，组织行为要向通用功能和服务型方向发展。

从长期看，这种能力建设模式可有效降低全寿命周期费用，提高灵活性和便捷性，降低软件和硬件的保有量。在这种共享能力模块的使用中，使用者可节约大量用于熟悉、掌握不同软硬件使用方法的时间，将主要精力放在试验本身和分析上，进而提升试验能力和效益。

另外，信息技术系统的更新换代十分迅速，未来的应用也具有很大的不确定性。在此情况下，最好的办法就是将系统建设得灵活便捷、实用性强、可塑性强，且可重复利用。这样在确定具体业务后，就可在最短时间内完成系统的应用性改造，同时也不会大幅增加成本。

除了大力降低运行成本外，AEDC还不断努力提升自身的技术服务水平和质量。近些年由于预算紧缩，军方和国防部把越来越多的重点放在提高试验效率和降低试验成本上，放松了对试验效果的要求。但AEDC内部通过加强管理和提高标准等方法，提升了技术分析在试验任务中的地位，为中心保持技术优势、进行技术积累和传承等知识管理工作奠定了基础。

4 对我国航空发动机工业试验能力建设的启示

(1)进一步强化发动机试验能力建设先行的理念，在能力建设规划中一定要具有前瞻性，不仅要满足近期需求，还要给未来发展留下足够空间。

(2)试验能力建设一定要统筹规划，避免低水平重复建设。对于分散的各种试验能力，要建立起有效的合作机制。

(3)加强对现有试验设施能力的统计和评估，提高设施维护和升级改造投资的针对性及效率，积极探索扩展设施功能和性能的方法。

(4)借助模块化的信息化建设降低试验成本，打造具有灵活性、便捷性、交互性、可维护性和可复用性的信息技术模块，缩短试验周期。

(5)打造试验能力的过程中应鼓励技术创新，注重人才和知识的积累，进一步提高国内相关试验设施的服务质量和水平。

(6)在借鉴相关研制经验和发展规律的基础上，结合我国国情，对航空发动机试验的发展进行科学、合理规划，促进试验能力的进步和发展。

[1]吴大观.试验技术是航空发动机研制的三大技术支柱之一[J].测控技术，1992，(3)：9—11.

[2]张健.航空发动机地面试验技术的近期发展及我们的对策[J].燃气涡轮试验与研究，2002，15(1)：6—10.

[3]方昌德.航空发动机的发展研究[M].北京：航空工业出版社，2009.

[4]刘大响，陈光，徐通源，等.航空发动机——飞机的心脏[M].北京：航空工业出版社，2003.

[5]Abbott C D，Mickle E J，Brooks W K，et al.Status of AE⁃DC transonic,supersonic,and hypersonic wind tunnel im⁃provement programs[R].AIAA 2012-3172，2012.

[6]卢传义.AEDC的航空推进试验设备和试验能力(上)[J].国际航空，2001，(1)：52—54.

[7]Tirres C，Baxter L E.AEDC test facility planning“toward new horizons”to today[R].AIAA 2004-2731，2004.

[8]Marshall T J.An overview of the NASA aeronautics test program strategic plan[R].AIAA 2010-4666，2010.

[9]Baker Jr W B，Jackson F M.Service Life Extension Pro⁃gram(SLEP)for Arnold Engineering Development Center (AEDC)aerodynamic,propulsion,rocket,and space test⁃ing capabilities[R].AIAA 2010-1734，2010.

[10]Schug K，Barnes W.AEDC strategic plan:capabilities via shared functionality and services[R].AIAA 2010-1728，2010.

Analysis on the strategic plan of arnold engineering development center

QIN Zhen，ZHANG Bo
(China Aviation Planning and Construction Development Co.LTD，Beijing 100120，China)

The general state of arnold engineering development center(AEDC)is introduced.The princi⁃ples,procedure and effects of AEDC strategic planning,along with the efficient methods in the testing capa⁃bility construction are presented.AEDC carries out the strategy of emphasizing on"the long term,the whole situation,the short term and my center".There are long term plan towards tomorrow development,while short time plan to deal with the lack of funds.Concerning location distribution,the whole situation over the country is considered as well as the center itself.Some suggestions about our national testing development are proposed.

arnold engineering development center；testing capability construction；strategic plan；tactics analysis；aero-engine test

V37

B

1672-2620(2016)01-0060-03

2014-01-11；

2014-05-03

秦臻(1986-)，男，辽宁阜新人，助理工程师，硕士，主要从事动力工程及工程热物理研究。