提升综合技术和管理能力，研发高性能航空发动机——访国家“千人计划”专家，南京航空航天大学教授胡忠志

本刊记者 玲 犀

胡忠志：在GE工作的这些年，我非常荣幸地从一个一线工程师成长为项目经理和部门经理，有机会与来自全球的才华横溢的科学家和工程师们一起开发技术和研制产品。

多年的工作，GE在技术创新和技术管理宏观方面的一些做法，给我留下了深刻的印象。

（1）坚持长期持续的技术投入。即使遇到经济危机或经济增长缓慢期，公司对技术的投入从未减少，因而GE的技术继承性好、积累广范而深厚，创新技术层出不穷，形成了一个全公司的技术“仓库”。研发新产品时，根据客户的要求，除了继承老产品的技术外，新技术就取自于GE“仓库”。

（2）系统的顶层设计和强有力的组织实施。GE公司每年第3个季度举行各个层面的技术研讨会，根据市场、自身和竞争者的情况，分析公司的优劣势，总结经验教训，分享最佳实践，制定和修订公司短期和长期的技术规划和实施路径。因此，技术规划聚焦需求，具有很强的连续性，各层相关组织及个人的工作目标明确，具有很好的执行力，能得到预期结果。

（3）规范化、结构化的研发流程。自成立以来，GE航空一直遵循科技创新规律，根据过去40年研制发动机的经验教训在20世纪80年代总结出并开始使用规范化和结构化的发动机产品研发流程，即新产品引入（New Product Introduction，NPI），并在后续的产品研发中严格遵照此流程执行，并对其持续更新优化，不断加入和使用新的方法和工具（如精益六西格玛、快速工作等）。

（4）研发共享，服务共享。在全球范围交流知识、技术和工具，实现研发共享、服务共享。在GE内部，GE“仓库”的设立其实是站在“一个GE”的角度，先进技术、材料、软件及分析可以在各个业务集团内共享，服务模式可以在不同的业务集团共享。给客户直观、全面的逛店似感受，告诉客户有哪些技术，可以解决哪些问题。客户只需面对一个入口，背后是整合而成的30万员工和各业务集团的产品，形成完整而系统的解决方案。

（5）团队协同，共创共赢。这一点对于研发交联复杂的发动机系统尤其重要。所有项目相关者，包括政府部门、适航当局、航空公司、飞机制造商、各级供应商，以及公司内部相关团队，虽然身处异地、异国，具有不同的语言和文化，但是执行项目时是一个无边界的团队。各自的知识产权得到保护，具有强烈的共赢愿望，沟通交流畅通，相关风险提前告知，出了问题很少推诿扯皮，共同想办法解决问题。

（6）积极使用全球资源，尤其是科技人力资源。GE不仅在美国本土吸收了大量来自国外的顶尖科技人才，而且在中国、印度和巴西等全球新兴市场，建立科技园和研发中心以聚集当地人才。通过招揽国际人才，不仅对进入当地市场有利，也有利于降低技术创新的成本。

（7）善于培养未来的领军人才。定期到社会和高校宣传公司的理念和成果，积极招募在校大学生、研究生到公司实习，从中录取一批符合GE价值观的优秀毕业生，安排到爱迪生工程发展项目（EEDP）。EEDP是一个拥有多年历史的领军人才培养计划，旨在将那些最具发展潜质的年轻工程技术人才培养成为未来的技术专家及技术管理的领导者。现任GE航空集团总裁David Joyce，曾经的控制系统专家，就是EEDP的毕业生之一。

在具体的科研过程中，从对GE价值观的遵循到GE研发活动的执行，我观察和体会到GE的科研人员具有很多优秀品质值得我们学习。

（1）恪守诚信，刚直不阿。在GE，发动机工程师经常说的一句口头禅就是“Engines never lie”（发动机不会撒谎），做任何事情都要以诚信为基础，在数据面前，人人平等，敢于直抒己见，实事求是地对待任何问题。这种价值观在项目的技术评审和阶段评审中体现得尤为突出，隐瞒不报的质量或造假等问题都是公司的红线，决不可逾越。

（2）客户至上，结果导向。通过培训、激励和考核，这种文化深深地植根在GE员工心中并落实在行动上。

（3）态度积极，敢做敢当。新技术和新产品的研发往往是要求高、时间紧、任务重且资源不够。在遵循科学规律的前提下，通过积极识别风险，制定降低风险措施，提前沟通相关者，努力争取资源，群策群力，往往困难都能解决。

（4）爱岗敬业，精益求精。在我曾经工作过的团队中有许多优秀员工，他们大都热爱自己的工作，技术能力和学习能力都很强，对技术方案，不仅满足于知其然，还追求对物理本质的透彻了悟，追求全面系统地解决问题。

胡忠志：很惭愧，到目前为止我们还谈不上获得称得上为“创新性”的成果，因为在过去的七、八年，我们大部分工作是在补短板，特别是在建体系和搭平台方面，花了很多时间。在体系建设方面，我们分析和识别了现有技术与产品研制需求的差距，并制定了相应的技术路线图；开发了初步的设计研发所需流程、标准和规范；建立了包括项目管理、需求管理和构型管理的初步技术管理平台并在一些项目中得到了使用。在平台建设方面，初步搭建了全数字化系统综合设计平台、子系统/相关部件的仿真分析和测试验证平台、控制系统/健康管理系统硬件在回路集成验证等平台，并已应用于项目的仿真分析、正向设计、系统集成和测试验证。在技术研究和应用方面，虽然初步建立了基于模型的软件研发（MBD）流程、标准、规范、方法和工具链，但还需通过项目做大量的工作才可满足DO-178的适航要求；另外，虽然我们的团队和合作伙伴在国内第一次正向研制成功燃油分配器和高压力燃油泵两个燃油系统部件，但无论从性能上还是可靠性上，与发动机产品的要求还有很大差距，需要在设计、制造和试验过程中不断优化和提升。当前，我们团队在控制系统协同仿真、全电推进系统，以及燃气分布式能源成套系统等方面开展一些新技术的研究和应用。

胡忠志：研发一款在市场上有竞争力、被客户接受并能给所有利益相关者都带来回报的商用航空发动机是一项长期、复杂和具有极大挑战的系统工程。由于我在国内工作经历有限，对我国航空发动机行业的理解肯定不到位，提出以下观点供批判：

（1）行业垄断，企业对市场、客户和成本的意识欠缺，国家必须投入，但国家或客户却很难控制产出的结果；

（2）开放程度不够，与西方甚至国内行业外的合作很少，尤其是整个行业的生产关系没有理顺，行业内的厂所间相互封锁，没有形成竞争局面，但也没有形成合力，造成了人才、资源和经验的浪费；

（3）是由于得到大量的投入，目标定得高、任务量大且急，现有人才、资源及积累不够，再加上技术和管理等体系不完善，按时、按质、按量完成产品交付将面临极大的挑战。

为改变这种状态，在体制和机制方面，我们需要进一步解放思想，大胆改革创新，充分发挥社会主义市场经济体制的优越性，制定规章和办法，加强行业内协同合作，建立共享的资源和知识平台，同时引入竞争和奖惩，激发企业和研发人员的积极性。另外，从长期发展来看，从资金投入到政策，也需要长期坚定地扶持民营企业，特别是中小型企业的成长，集全国之智，才能打牢国家航空发动机的研制基础。

在航空发动机的材料、设计、制造、试验等技术方面和管理层面，需要勇敢和诚实地分析我们的优势和不足，对目前的状态要有清醒的认识，借鉴中国航天成功做事的经验和教训，虚心学习西方3大航空发动机公司研发发动机的最佳实践，遵循科学规律，用系统工程的方法，做好顶层规划，聚焦问题，制定切实可行的实施路径，一步一个台阶，苦干实干，持续不断地提升综合技术能力和管理水平。在技术上，采用结构化的方法将复杂技术问题进行条目化分解，然后用技术成熟度（TRL）和制造成熟度（MRL）方法来评估每项技术的成熟度状态。对于成熟度低的技术，要用开放的态度，调动全社会的力量并吸引汇集全球的智慧，按照新技术开发流程（NTI）和新产品研发流程（NPI）逐项进行攻关，TRL和MRL成熟度不够的技术不可引入到发动机产品研制；在管理层面上，学习并借鉴西方国家经过验证的技术管理和项目管理思路与方法，加强团队之间的合作与执行力，不断激励研发人员和团队的积极性，实施严格的过程管控，并坚持结果导向的考核机制。只有将研发发动机所需要的材料、设计、制造和试验方面的每项技术成熟度，以及项目、质量、供应链管理等方面的管理成熟度提升到相应的水平，建立好工程技术体系和管理体系，才有可能真正开展自主研发商用航空发动机，并最终得到满足适航要求和商业成功的产品。

胡忠志：航空发动机控制系统，涉及电子、电气、机械、液压、控制、软件等学科，约占50%的发动机航线可更换部件（LRU）大于10%的整机重量和研制成本，常被比喻为发动机的“大脑”，对于满足飞机和发动机性能、安全性、可靠性、经济性和环保性等方面的要求至关重要，一直以来各国都围绕着这些方面开展关键技术研究。

西方从20世纪90年代起研制的航空发动机产品大都采用全权限数字电子控制（FADEC）系统，目前为止，控制系统的构架和部件构型变化不大，除了持续提升部件性能和可靠性、减少部件体积和重量、降低研制成本外，就是不断改善和增强控制系统软件的功能。随着对发动机运行经验的积累和其机理的更多理解，对发动机相关的安全性限制更加清晰，对控制部件的特性和故障模式更加了解，因此通过开发更加对标和精确的控制算法、控制逻辑、故障诊断、故障容错和处理逻辑来提高发动机的安全性和性能。而这些新算法和新逻辑，通过控制软件就可以实现，据初步估算，控制软件的复杂度不到5年就要翻一番。

另外，为降低航空公司的维护和运行费用和提高发动机的安全性，由机载和地面综合形成的发动机健康管理系统的功能也在不断完善和增加。随着技术的进步及客户对飞机和发动机的要求越来越高，迫使下一代飞机和发动机控制系统及其部件朝着电气化和智能化方向发展，近年相关的研究热点集中在基于模型的发动机控制、分布式发动机控制、综合推进和功率管理，以及物联网和大数据挖掘等关键技术。需要指出的是，我国航空发动机控制系统的研究，在攻克关键技术的同时，重点还应该根据我国实际情况，不断提升技术成熟度和制造成熟度，满足客户的基本要求和为将来的发展打好一个坚实的基础。