从战略规划看航空业发展

陈培儒

航空工业是以高技术为特征的产业，航空市场的竞争归根到底是技术的竞争。在航空工业蓬勃发展的今天，制造商们在看到机遇的同时，也面临着空前的挑战——能耗增加、环境污染以及用户对航空产品更高性能的追求，这些都增加了商用飞机的研制难度。为了应对这些挑战，维持在航空市场的领先地位，近年来一些世界航空强国先后制定了新的发展规划，这些规划为未来商用飞机的发展指明了方向。

航空工业的三大挑战

根据预测，到2025年，全球航空客运周转量将以年均5%的速度增长。这一数据让飞机制造商在看到利润的同时，也意识到自身面临的新挑战。

首先，客运量的增长将消耗更多的燃油资源。当前，全球商用飞机每年消耗大约700亿加仑燃油，随着客运量的增加，到2025年，这一数字将达到1000亿加仑以上。

其次，民众对于环保问题的关注日益突出。目前，航空碳排放占全球碳排放的2%，以当前的技术，未来将增长到3%。尽管从总量上来看，占比并不大，但由于航空运输是直接将二氧化碳排放到高空，對环境的影响非常显著。

第三，客户和乘客对飞机的性能要求不断提高。安全性和经济性是航空公司的不懈追求，而乘客对飞机舒适性、便捷性的要求也水涨船高。超声速客机或将在不久的将来重回历史舞台，更加智能、舒适、娱乐化的客舱也将逐渐成为主流配置。这些需求都对航空技术的发展提出了更高的要求。

2009年，在哥本哈根气象会议前夕，航空界作出承诺，为降低温室气体排放设定了三个阶段的目标：2009到2020年，平均每年提高燃油效率1.5%；2020年，实现碳中和；2050年，二氧化碳净排放量降至2005年的一半。

国际航空运输协会（IATA）指出，要实现上述目标需要综合采用四种手段，分别是投资新技术（更高效的机体、发动机和设备）、高效运营（追求最大效率和最小重量）、建设高效基础设施（改善航线、空中交通管理和机场等）、采取积极的市场手段（碳补偿、全球排放交易等），而投资新技术被认为是最有效的实现手段。

按照燃油效率改善的历史规律（近20年来，年均改善1.5%左右），如果采用传统的技术改进手段，2020年的减排目标可以实现，但只有发展全新的技术（新概念、新构型、新能源等颠覆性技术），才可能实现2050年的减排目标。在此背景下，欧美航空强国已经率先行动，提出了各自的商用飞机技术发展规划，以期在未来的市场竞争中占得先机。

欧洲：2050航空发展展望

对于欧洲航空工业来说，欧盟的角色更像一个大家长，对区域内各国的航空技术资源进行整合与配置，从而为区域内的企业提供创新的源泉。

2001年，欧盟成立了航空研究咨询委员会（ACARE），统筹欧洲层面的航空研究计划，利用欧洲甚至全球的优势资源，发展欧洲航空工业。ACARE成立后，提出了《欧洲航空2020愿景》战略规划，勾勒出欧盟航空工业发展的宏伟蓝图，并在增强竞争力、减少污染、改善安全性和提高系统能力方面设定了具体目标。

之后，欧盟委员会在ACARE的指导下制定了《2050航空发展展望》，作为纲领性的文件引领未来发展。在这份战略规划中，欧盟委员会提出了到2050年将航空业二氧化碳排放降低75%、氮氧化物排放降低95%（相比2000年水平）的发展目标。

除了顶层的航空发展规划，欧盟还实施了史上最庞大、最有影响力的系列框架研发计划，为欧洲航空业的发展起到关键性作用。其中，“欧盟框架计划（FP）”和“洁净天空”计划最为业界所关注。

“欧盟框架计划”是目前世界上规模最大的官方综合性科研与研发计划之一，具有投资额度大、研发领域广、参与机构和人员多等特点。该计划由欧盟委员会实施和管理，同时协调欧盟各国的科研计划，是近二十年来欧盟实施其科技战略和行动的主要工具。自其实施以来，欧盟已经斥资40亿欧元设立了450个航空研究、技术开发与验证项目。大部分关键技术类研究项目的经费在200万到800万欧元之间。有30个大型的集成类项目获得了大额资金投入，经费平均达1亿欧元。

“洁净天空”联合技术倡议（CS JTI）是欧盟2008年开始实施的针对绿色航空的专项计划，分为CS1和CS2。CS1（2008～2017）总投资16亿欧元，计划瞄准的是《欧洲航空2020愿景》中的减排目标（二氧化碳50%，氮氧化物80%，噪声50%）；CS2（2014～2024）总投资40亿欧元，计划瞄准的是《2050航空发展展望》中的减排目标（二氧化碳75%，氮氧化物90%，噪声65%）。

值得一提的是，CS2中的多个子项目汇聚了区域内多家企业的核心研发能力，为空客2030年左右将要推出的下一代窄体客机进行技术储备。

据《航空周刊》报道，CS2的目标是在一个集成环境和工作条件接近飞机实际工况的情况下，采用能充分体现机身结构创新的平台，对飞机的系统设计和功能进行最终验证，将相关技术的成熟度推向6级，以保障2030年左右即将投入市场的新飞机的安全性。其具体研究项目包括创新的飞机结构、更高效的机体以及能够减少产品进入市场的时间和增强欧洲对低成本劳动力市场竞争力的新制造工艺。

“净洁天空计划2”研制的结构创新验证平台（IADP）共有三个，分别是大型客机、支线飞机和高速旋翼机。此外，“净洁天空计划2”中还开展了技术成熟度稍低一点的综合技术验证（ITD），主要包括三类，分别是新型飞机结构、新型发动机和新型机载系统及设备。

针对空客的下一代窄体客机，CS2的研究涉及了多项技术。在气动外形方面，将开展跨声速柔性机翼和新的机身外形研究，关注采用丝束曲线铺放复合材料进行气动结构设计，同时采用低密度和多功能材料改善金属机身设计。该计划将对复合材料翼盒和部分机身进行地面演示验证。未来，这种结构组合极有可能成为下一代窄体客机采用的结构形式。在新材料方面，该计划则将为A320替代机型生产全新低成本复合材料结构翼盒。

美国：未来技术路线图

作为航空工业强国，20世纪70年代中期，美国商用飞机产品的市场占有率曾经高达96%。但随着欧盟国家组建的空客公司的成功，美国的霸主地位开始受到挑战。2005年，空客飞机的市场占有率第一次超过50%，彻底打破了美国长期以来在商用飞机领域的垄断地位。

面对来自欧洲航空航天工业整体日益强劲的竞争实力以及欧洲出台的雄心勃勃的航空科技发展规划，美国国内各界人士不断呼吁政府加大对航空科研的投资力度，尽快出台新的航空科研政策及研发计划，以确保美国在航空航天领域的领先地位。

美国国家航空航天局（NASA）作为国内最主要的航空航天科研机构，在这场应对欧盟竞争的“战斗”中自然是当仁不让。NASA先后制定了《响应呼唤：保持美国领先的航空计划》、《民用航空10年眺望：未来的基础》、《航空研究与发展国家规划》等宏观战略规划，但业界对这些规划褒贬不一。直到2015年，NASA发布了其历史上首份《航空技术路线图》。

路线图提出了未来民用航空发展的六大战略推动力——全球航空的安全和高效增长、民用超声速飞机创新、超高效民用飞行器、向低碳推进方式的转变、实时系统级安全保证、使飞行拥有可保障的机器自主。每个战略推动力可分解为若干个目标，每个目标牵引出几个研究主题或远期研究工作。

在《航空技术路线图》发布之前，NASA开展的环境负责任航空项目（ERA）也取得了不错的成绩。ERA项目共完成8项集成技术演示验证，相关技术达到了可转化为先进、超高效商用飞机产品的成熟度水平。8项演示验证中的2项是在波音757环保验证机上进行的。第一项是在757垂尾上进行的扫掠喷气作动技术，该技术旨在通过喷流增加垂尾方向舵侧力，减小垂尾面积。第二项技术是验证布置在757机翼前缘上的防虫涂层如何避免机翼前缘被昆虫污染，从而保持层流流动。

俄罗斯：将目光投向国际市场

俄罗斯在苏联时期是世界航空工业最强的国家之一，但其商用飞机产品相对落后。在经历了20世纪90年代的政治动荡和经济萧条之后，俄罗斯的航空工业发展一度停滞，商用飞机产业更是一落千丈。

普京总统上台后，十分注重航空工业的发展。为此，俄罗斯出台了一系列发展规划，从这些顶层战略规划中不难看出，俄罗斯当前的航空科技政策和投资向基础技术领域倾斜，建立航空科技储备是其目前最主要的任务之一。航空电子和发动机是俄罗斯目前最关心的两个方向。从产品上说，俄罗斯更加重视生产制造能力的恢复和提升，特别強调材料和基础技术研究。

《2015年前俄罗斯航空工业发展战略》是俄罗斯重振航空工业的纲领性文件，提出了“在航空工业建立有效市场导向、具有自我发展能力的新一代业务结构；提高航空工业及相关行业企业的创新积极性和设施更新水平；简化航空企业进入金融市场程序，拓宽利用有价证券市场吸引金融资源的渠道”等重大行动计划。虽然该战略并不是专门的科技发展战略，但对俄罗斯航空工业的发展起到了极大的促进作用。

2017年，俄罗斯又发布了《2025年前航空工业民用产品出口发展战略》。这一次，俄罗斯将目光投向了国际市场。该战略规划主要着眼于以下两方面：

首先，要尽快打破取证和技术准入壁垒。该战略提出，要在航空航天工业委员会国际协作活动框架下，积极参加准入和取证、飞行安全、航空器环保性、部件互换性和数控安全性等领域新标准的制定，防止通过提高要求限制俄制产品进入国际市场；协调俄罗斯和国外对产品的取证要求，包括针对航空产品研制和制造商、取证机构工作标准的要求；与有潜在购买国家的航空适航鉴定机构签订政府间协议，承认俄罗斯航空适航机构颁发的适航证，探索关税调节的可能性。

其次，推动配套制造商融入全球供应链。为使配套制造商进入大型航空器制造商的全球供应链，俄罗斯将采取以下措施：通过财政措施支持航空发动机、部件和仪表行业产品和服务等获得外部采购及初次交付；在国有航空公司采购时，针对国外航空制造商提出产品生产地方化水平以及科研和实验设计工作在俄罗斯领土内的工作量要求，以此决定航空产品的交付量；在实施飞机制造业、直升机制造业合作项目时，规定在俄罗斯国内的配套生产程度。

众所周知，航空工业是一个需要持续投入、长期探索的过程，单凭企业自身无法建立完整的科研体系，只有在国家层面通过顶层设计、科学谋划、动员广泛力量研究制定发展规划才能使航空工业持续、健康发展，而这也是欧美国家能够一直占据航空科技制高点的关键所在。对于志存高远的中国航空工业来说，这些国家的做法无疑是值得我们学习和借鉴的。