美國國防R&D對民用航空技術(shù)的外溢效應(yīng)動態(tài)研究

何昉 楊曉維 曹冰雪

摘要：基于技術(shù)演化理論和計量統(tǒng)計方法研究了國防R&D對民用航空技術(shù)發(fā)展的外溢效應(yīng)及其動態(tài)演變機制。在航空技術(shù)生命初期，由于國防與民用部門對飛行性能提升的共同需求，國防R&D對民用航空技術(shù)起到了重要的推動作用；隨著技術(shù)逐步發(fā)展成熟，國防和民用部門的技術(shù)需求得到了更符合各自部門特性的專門化定義，國防部門對民用航空技術(shù)的推動作用逐步降低。基于知識生產(chǎn)函數(shù)的檢驗表明：1954～2010年間，美國國防R&D對民用航空技術(shù)產(chǎn)生了顯著的正向外溢效應(yīng)。但分段檢驗則顯示這種正向效應(yīng)主要體現(xiàn)在20世紀(jì)80年代之前，80年代至今美國國防R&D對民用航空技術(shù)的外溢效應(yīng)已經(jīng)不再顯著。

關(guān)鍵詞：國防R&D；民用航空技術(shù)發(fā)展；外溢效應(yīng)；技術(shù)演化

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2016.04.03

中圖分類號：F426 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-8409（2016）04-0013-04

Abstract：Based on the theory of technological evolution and statistics method， this paper investigates the dynamics of spillover effect of defense R&D on the development of civil aviation technology in the U.S. During the early stages of technology development， due to similar performanceenhancing demand of the defense and civilian sector， defense R&D promoted civil aviation technology to a large extent. As the technology matures， the technological demand of each sector becomes better defined and specialized， thus the benefit of defense R&D on the civil aviation technology waned compared to early phase. Empirical study based on knowledge production function shows that， from 1954 to 2010， Americas defense R&D has a significant positive spillover effect on civil aviation technology， but this positive effect has no longer significant since 1980s.

Key words：defense R&D； civil aviation technology development； spillover effect； technology evolution

2015年全國“兩會”期間，習(xí)近平主席正式將軍民融合發(fā)展提升為國家戰(zhàn)略，中國軍民融合發(fā)展歷程由此邁入了打破軍民科技體系分割、推進軍民科技基礎(chǔ)深度融合的發(fā)展階段。推進軍民科技基礎(chǔ)融合，必須充分把握軍民科技融合規(guī)律，明晰國防和民用部門在技術(shù)演化過程中扮演的角色以及部門間的互動關(guān)系。本文以美國航空技術(shù)為例，探究國防部門對民用航空技術(shù)發(fā)展的外溢效應(yīng)及其動態(tài)變化特性。

1相關(guān)研究評述

國防R&D對技術(shù)進步的影響一直為學(xué)界所關(guān)注。Rutton認(rèn)為國防R&D通過促進通用技術(shù)發(fā)展，對技術(shù)進步產(chǎn)生了重要推動作用[1]。Mowery認(rèn)為國防R&D會對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新績效產(chǎn)生積極的外溢效應(yīng)[2]。Chakrabarti和Anyanwu的實證研究驗證了國防R&D對技術(shù)進步的正向影響[3]。質(zhì)疑上述結(jié)論的學(xué)者則認(rèn)為，國防R&D對科研資源的吸收會對民用研發(fā)部門產(chǎn)生“擠出效應(yīng)”，進而阻礙民用技術(shù)創(chuàng)新[4，5]?？傮w上看，目前學(xué)者們對國防R&D作用的考察多著眼于宏觀效應(yīng)，而準(zhǔn)確分析國防研發(fā)的宏觀效應(yīng)，必須以國防與民用技術(shù)創(chuàng)新的相互影響機制的認(rèn)識為基礎(chǔ)[6]。因此，有必要深入特定兩用技術(shù)的演化進程，從微觀視角研究國防研發(fā)對民用技術(shù)發(fā)展的影響。

航空技術(shù)是典型的兩用技術(shù)，國防部門的航空技術(shù)轉(zhuǎn)移是推動民用航空技術(shù)發(fā)展的有力支撐[7]，但學(xué)術(shù)界較少對民用航空技術(shù)發(fā)展中國防部門的作用以及這種作用的動態(tài)變化情況進行研究。目前涉及國防研發(fā)對民用航空技術(shù)影響的文獻更多是將其作為國家創(chuàng)新體系和軍民一體化過程中國防部門對民用技術(shù)發(fā)展影響的成例進行介紹[8，9]，沒有結(jié)合技術(shù)演化理論解釋國防R&D對民用技術(shù)創(chuàng)新外溢效應(yīng)的動態(tài)演變，也沒有利用統(tǒng)計方法進行經(jīng)驗驗證。本文擬通過研究美國國防部門對民用航空技術(shù)進步外溢效應(yīng)的動態(tài)演變，彌補上述研究的不足。

2國防研發(fā)對民用航空技術(shù)推動作用的動態(tài)演變

技術(shù)范式和技術(shù)軌道是描述技術(shù)演化的重要概念。技術(shù)范式是基于自然科學(xué)原理，為解決某種問題提供的解決模式。技術(shù)軌道則可以理解為基于某項技術(shù)范式的技術(shù)發(fā)展方向，主要體現(xiàn)為技術(shù)自身的技術(shù)維度和經(jīng)濟維度變化以及兩者之間的權(quán)衡折衷[10]。只要給定技術(shù)和經(jīng)濟維度，技術(shù)演化廣義上就體現(xiàn)為技術(shù)和經(jīng)濟維度的改善以及技術(shù)—經(jīng)濟維度權(quán)衡的變化[10]。

國防部門往往希望本國軍事技術(shù)領(lǐng)先于潛在對手，因此熱衷于技術(shù)性能的提升，愿意為技術(shù)前沿的微小推進支付高額代價，所以在技術(shù)—經(jīng)濟維度權(quán)衡中對技術(shù)維度賦予更大權(quán)重；民用用戶的技術(shù)需求則主要出自利潤動機，從而賦予經(jīng)濟維度更大的權(quán)重。這意味著國防與民用部門對技術(shù)的需求存在著本質(zhì)差異，這種差異在需求牽引的航空技術(shù)發(fā)展中會形成兩部門中不同的技術(shù)軌道。

飛行速度是航空器的重要技術(shù)指標(biāo)。圖1展示了美國廠商研制的戰(zhàn)斗機、大中型轟炸機、大中型軍用運輸機和大中型民用運輸機代表性機型的最大速度數(shù)據(jù)及各類飛機速度的對數(shù)趨勢線。其中，民用運輸機數(shù)據(jù)來自各飛機制造商網(wǎng)站，軍用飛機數(shù)據(jù)取自環(huán)球網(wǎng)軍事兵器數(shù)據(jù)庫。本文主要關(guān)注各類飛機最大飛行速度的總體變化趨勢。從圖1可以看到，軍用飛機的速度指標(biāo)高于民用客機，兩者速度的差距隨著技術(shù)發(fā)展逐步擴大。

從萊特兄弟的飛行到二戰(zhàn)前，是航空技術(shù)的生命初期。此時，航空技術(shù)在科學(xué)原理、工程研制等方面均存在較大不確定性，國防與民用部門對技術(shù)發(fā)展的主要訴求是獲取有關(guān)信息。由于國防部門有更大的風(fēng)險承受意愿去消除新技術(shù)的不確定性，國防R&D的活動不僅使得航空技術(shù)在技術(shù)維度上不斷取得突破，也帶動了民用部門對新技術(shù)的認(rèn)識和應(yīng)用。該時期民用部門引入新技術(shù)以改善飛機性能的速度并不亞于軍事部門[7]，國防和民用部門均偏重航空技術(shù)在技術(shù)維度上的提高，航空技術(shù)軌道在兩部門中的演化也呈現(xiàn)重合狀態(tài)。

軍方在二戰(zhàn)中對高性能的追求使得作戰(zhàn)飛機迅速進入了噴氣時代。此階段的噴氣戰(zhàn)機不斷打破速度記錄，轟炸機也不斷刷新航程記錄 [7]。1958年入役的F-104戰(zhàn)機的時速達(dá)到2330千米，而此時民用客機的最大時速為960千米。這表明，在軍備競賽需求牽引之下，戰(zhàn)斗機和民用客機的技術(shù)軌道已經(jīng)產(chǎn)生分化。該時期的民用客機可以說是轟炸機和軍用運輸機的衍生型號[1]，二者的技術(shù)軌道基本重合。

1961～1979年期間的軍用航空技術(shù)發(fā)展受到越戰(zhàn)經(jīng)驗的極大影響。美軍三代戰(zhàn)斗機的技術(shù)發(fā)展重點轉(zhuǎn)向了機動性等方面[11]，轟炸機則強調(diào)高超音速突防能力。作戰(zhàn)飛機的這些發(fā)展總體來說對民用客機意義不大，因而作戰(zhàn)飛機與民用飛機的技術(shù)軌道分化逐步擴大。1970年服役的C-5運輸機為波音747等寬體客機奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，但隨著公眾對噴氣發(fā)動機巨大噪聲與污染批評的涌動，美國民用客機的技術(shù)發(fā)展重點轉(zhuǎn)向了商業(yè)效率和降噪減排，軍用和民用運輸機的技術(shù)需求差異初步顯現(xiàn)。

1980年至今是軍民部門航空技術(shù)軌道分化程度日漸加大的時期。美國四代作戰(zhàn)飛機主要提高隱身性能，軍用運輸機則強調(diào)運輸能力和效率的提高。美國航空產(chǎn)業(yè)界推出的新客機多為老型號的升級改進型，民用和軍用運輸機的設(shè)計目標(biāo)也產(chǎn)生了較大分化。這意味著隨著航空技術(shù)的成熟，軍民部門間對技術(shù)—經(jīng)濟維度權(quán)衡的本質(zhì)差異使得兩部門的技術(shù)發(fā)展需求得到了符合部門特性的專門化定義，這使得運輸機技術(shù)在軍民部門中的發(fā)展軌道呈現(xiàn)分化趨勢，未來國防部門對民用航空技術(shù)的外溢作用將會逐漸減弱。

3經(jīng)驗研究方法和數(shù)據(jù)

基于以上分析，提出兩個待檢驗命題：

命題1：雖然美國國防部門研發(fā)支出主要著眼于軍事需求，但這些研發(fā)支出整體上對民用航空技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了積極的外溢效應(yīng)。

命題2：隨著航空技術(shù)的發(fā)展，國防與民用部門的技術(shù)需求逐漸分化，因此國防部門對民用航空技術(shù)的外溢效應(yīng)隨著技術(shù)成熟而逐漸降低。

本文將基于知識生產(chǎn)函數(shù)來驗證上述命題。

31模型設(shè)定

將時期t的知識生產(chǎn)函數(shù)設(shè)定為學(xué)者們常用的柯布—道格拉斯形式[12，13，14]：

Y（t）=δ（t）Rm（t）αRc（t）βRi（t）γA（t）θ （1）

其中，Y表示航空技術(shù)知識產(chǎn)出，Rm、Rc、Ri分別表示聯(lián)邦政府國防與民用航空R&D支出以及航空產(chǎn)業(yè)界的私人R&D支出，A表示航空技術(shù)知識存量，δ表示其他影響航空知識生產(chǎn)因素的綜合作用。

目前學(xué)者們度量知識產(chǎn)出的最好指標(biāo)是專利。本文將美國航空技術(shù)授權(quán)專利按申請年份進行歸并，得到每年最終被授權(quán)航空技術(shù)發(fā)明專利的申請數(shù)序列，以之代表各年航空技術(shù)知識產(chǎn)出。專利申請人申請專利的主要動機在于獲取技術(shù)壟斷地位以得到商業(yè)回報，但美國專利審查程序禁止向公開后可能危害國家安全的發(fā)明進行授權(quán)。航空技術(shù)對國家安全意義重大，其研發(fā)大部分由政府支持，因而航空技術(shù)的專利申請傾向較低[15]，所以本文將航空技術(shù)專利解讀為民用航空技術(shù)發(fā)展的度量。因此，估計式（1）得到的國防R&D系數(shù)，理論上反映的是國防R&D對民用航空技術(shù)的外溢效應(yīng)。

由于缺乏細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域的長期R&D數(shù)據(jù)，本文用各部門總R&D支出作為各部門航空研發(fā)支出的代理變量。由于產(chǎn)出與投入統(tǒng)計口徑不一致，直接估計式（1）得到的彈性系數(shù)可能沒有太大意義，因此選擇用各投入變量的變化率進行估計，以期在一定程度上消除統(tǒng)計口徑差異的影響。由于國防R&D支出在軍種間競爭下基本呈現(xiàn)穩(wěn)定分配格局，故其整體支出的變化大致能夠反映單一軍種支出的變化，國防R&D變量的估計系數(shù)可以滿足研究目的。

此外，專利申請還與宏觀經(jīng)濟環(huán)境相關(guān)，并且從R&D投入到專利申請還存在時滯[15]。因此，還要控制影響專利申請的其他因素并考慮投入的滯后效應(yīng)。根據(jù)Griliches的研究，本文控制的變量為GDP和聯(lián)邦政府其他支出[15]。據(jù)此對式（1）兩邊取對數(shù)并對時間求導(dǎo)，再加入控制變量及滯后解釋變量，本文的回歸方程為：

Y=δ+α·mRm+β·cRc+γ·iRi+θ·A+λ·Q+μ·oOo+ζj∑nj=1Xt-j（2）

其中，Q和Oo分別表示GDP和聯(lián)邦政府其他支出，λ和μ分別為Q和Oo的估計參數(shù)。最后一項表示各投入變量的滯后值及其參數(shù)。

32數(shù)據(jù)說明

基于INCOPAT平臺得到每年最終獲得授權(quán)的航空技術(shù)（國際分類號：B64）發(fā)明專利申請數(shù)量序列。投入數(shù)據(jù)方面，受到私人部門數(shù)據(jù)的限制，只能使用1953～2010年的全國分部門R&D支出數(shù)據(jù)。聯(lián)邦總支出、國防支出、國防R&D支出數(shù)據(jù)取自美國2016財年預(yù)算案。私人部門R&D數(shù)據(jù)取自美國國家科學(xué)與工程統(tǒng)計中心發(fā)布的產(chǎn)業(yè)R&D數(shù)據(jù)。聯(lián)邦民用R&D支出為總聯(lián)邦研發(fā)支出減去國防R&D支出。聯(lián)邦其他支出則為聯(lián)邦總支出減去國防支出和民用研發(fā)支出。最后，為了取得實際值，根據(jù)美國國防價格指數(shù)將國防支出、國防R&D支出調(diào)整為以2009年價格為基準(zhǔn)的實際值；聯(lián)邦民用研發(fā)與其他支出、私人R&D支出和GDP根據(jù)GDP平減指數(shù)進行調(diào)整。知識存量A則根據(jù)相關(guān)研究，以15%為知識折舊率，利用永續(xù)盤存法構(gòu)建出來[13]。各變量的描述性統(tǒng)計如表1所示。

4估計過程和結(jié)果分析

41平穩(wěn)性檢驗

基于ADF方法檢驗變量的平穩(wěn)性，檢驗的滯后期根據(jù)AIC準(zhǔn)則確定，檢驗結(jié)果如表2所示。大部分變量均在1%的顯著性水平下平穩(wěn)，變量A和NDRD亦能以較大概率拒絕非平穩(wěn)性。

42結(jié)果分析

由于方程中的變量均是平穩(wěn)的，可以直接使用OLS方法進行估計，方程中各投入變量滯后階數(shù)根據(jù)估計系數(shù)顯著性和AIC準(zhǔn)則確定。1954～2010年時間段的估計結(jié)果如表3所示：其中，方程（1）只包含各R&D支出變量的當(dāng)期值，并選擇變量A和GDP的滯后階數(shù)；方程（2）在方程（1）基礎(chǔ)上考慮研發(fā)支出的滯后效應(yīng)，并剔除不顯著變量；方程（3）加入可能會對專利申請產(chǎn)生影響的變量NDGO。方程（4）剔除了方程（3）中的不顯著變量。

根據(jù)表3得到以下結(jié)論：首先，當(dāng)期國防R&D的系數(shù)在不同估計中均顯著大于0，系數(shù)顯著性與穩(wěn)健性均較高。該結(jié)果表明1954～2010年期間，國防R&D對美國民用航空技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了正向外溢效應(yīng)。其次，滯后三期的聯(lián)邦民用R&D與滯后一期知識存量對民用航空技術(shù)發(fā)展均具有顯著影響。前者反映了國家航空航天局民用航空研發(fā)對民用航空技術(shù)的正向作用；后者的負(fù)值令人驚訝，但基于其較高的穩(wěn)健性，可能與航空技術(shù)研發(fā)以聯(lián)邦政府支持下的大型研發(fā)項目為主，從而導(dǎo)致專利申請出現(xiàn)“集聚”現(xiàn)象有關(guān)。最后，刻畫技術(shù)需求效應(yīng)的變量GDP的系數(shù)顯著大于0，表明專利申請確實受到經(jīng)濟增長的同向影響。因此學(xué)者們在估計以專利為產(chǎn)出指標(biāo)的知識生產(chǎn)函數(shù)時，不僅要考慮R&D的滯后效應(yīng)，還要控制宏觀經(jīng)濟等外部影響因素?？傮w上看，上述回歸結(jié)果支持命題1。

為了檢驗命題2，依據(jù)上節(jié)區(qū)分的航空技術(shù)發(fā)展階段，再次估計式（2）?？紤]到20世紀(jì)80年代初是軍用運輸機與民用客機的明顯分化期，同時為了保證最低樣本數(shù)要求，選擇以1981年作為分段點進行分段估計（敏感性檢驗顯示，以1980年之后的任意一年為斷點的檢驗都能夠得到相同的估計結(jié)果）。限于篇幅，在表4中只報告主要方程的估計結(jié)果。

表4顯示，1954～1981年時段，國防R&D變量的系數(shù)顯著為正，聯(lián)邦民用R&D、知識存量和GDP的影響也與全時段的估計類似。與之相反的是，在1982～2010年時段的估計中，沒有發(fā)現(xiàn)國防與民用R&D對民用航空技術(shù)產(chǎn)生顯著外溢效應(yīng)的證據(jù)，GDP與知識存量的影響仍然顯著?？傮w來看，分段回歸結(jié)果對命題2提供了經(jīng)驗支持。

5研究結(jié)論

本文檢驗了美國航空技術(shù)演化過程中國防部門R&D對民用航空技術(shù)發(fā)展溢出效應(yīng)的動態(tài)演變情況。研究結(jié)果顯示，國防R&D對民用航空技術(shù)發(fā)展總體上產(chǎn)生了顯著的正向溢出效應(yīng)，但這種正向溢出效應(yīng)隨著國防與民用部門對航空技術(shù)需求的分化而逐漸降低。對現(xiàn)有研究的主要貢獻在于：（1）在現(xiàn)有文獻脈絡(luò)中首次利用計量統(tǒng)計方法檢驗了國防R&D對民用航空技術(shù)溢出效應(yīng)的動態(tài)演變情況，并基于技術(shù)演化理論對其進行了理論解釋，為學(xué)界進一步總結(jié)軍民科技融合發(fā)展規(guī)律增添了微觀層次案例基礎(chǔ)；（2）通過選擇適當(dāng)變量、控制外部因素等方式，完善了知識生產(chǎn)函數(shù)的估計方法。

考慮技術(shù)發(fā)展的路徑依賴性，本文對美國國防部門在民用航空技術(shù)發(fā)展中的作用及其動態(tài)變化的研究，對我國處于初創(chuàng)期的民用航空制造業(yè)的發(fā)展規(guī)劃有著一定的指導(dǎo)意義。目前，我國軍用航空部門已經(jīng)具備了良好的科研與生產(chǎn)能力，而民用航空制造業(yè)則正處于發(fā)展起步階段。本文的經(jīng)驗分析表明，在這樣的條件下，軍用部門對民用技術(shù)發(fā)展的潛在外溢效應(yīng)將十分顯著。在我國推進增長方式轉(zhuǎn)型和軍民深度融合的背景下，充分發(fā)揮軍用部門對民用航空技術(shù)進步的外溢效應(yīng)，能夠有效促進民用航空技術(shù)的跨越式發(fā)展。為此提出以下建議：

（1）加大成熟軍用技術(shù)向民用航空制造部門的轉(zhuǎn)移力度，最大限度地實現(xiàn)軍用與民用航空研發(fā)部門在基礎(chǔ)知識、測試場所等方面的互通共享，充分發(fā)揮軍用部門對民用航空技術(shù)發(fā)展的外溢效應(yīng)，促進民用航空技術(shù)發(fā)展。

（2）利用軍用部門對新技術(shù)不確定性較高的承受意愿，彌補市場主體對早期技術(shù)研發(fā)激勵的不足，促使航空科技發(fā)展融入國家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，積極培育零部件等配套產(chǎn)業(yè)的軍民融合型市場主體，為未來民用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。

本研究的局限性以及未來研究方向。首先，以總R&D數(shù)據(jù)為投入變量估計單類技術(shù)知識生產(chǎn)函數(shù)會引致誤差，未來研究應(yīng)該嘗試發(fā)掘美國各部門的航空技術(shù)R&D投資數(shù)據(jù)。此外，對航空技術(shù)專利進行細(xì)分也是未來研究的必要方向，比如將專利分類方法匹配到標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)分類，這樣會使計量檢驗結(jié)果更有意義。

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（責(zé)任編輯：辜萍）