我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)起步于測(cè)繪仿制,所涉及的基礎(chǔ)研究大多是被動(dòng)依托型號(hào)推進(jìn),基礎(chǔ)性研究與前瞻性研究方面的薄弱,致使發(fā)動(dòng)機(jī)研究技術(shù)儲(chǔ)備不足。目前,隨著國(guó)家“兩機(jī)”專(zhuān)項(xiàng)的開(kāi)展,基礎(chǔ)技術(shù)研究受到前所未有的重視。在國(guó)家極為重視和大力支持的環(huán)境下,如何構(gòu)建完善的航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究體系是我們需要認(rèn)真思考的問(wèn)題。
基礎(chǔ)研究是科研活動(dòng)的前端和源頭,是關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研和工程型號(hào)研制的前提和條件。
新中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展60多年來(lái),在航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域開(kāi)展了大量的研究工作,取得了一定的成績(jī),基本支撐了現(xiàn)有項(xiàng)目和型號(hào)的研究,但不可否認(rèn)的是,航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)研究工作尚不能滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主創(chuàng)新發(fā)展的要求,依然存在很多需要探討的問(wèn)題,主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。
一是對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究、前沿和基礎(chǔ)技術(shù)研究的總投入仍顯不足,技術(shù)儲(chǔ)備匱乏,以自主創(chuàng)新為核心的航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)體系還在形成過(guò)程中,尚不能實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)裝備建設(shè)的發(fā)展模式。當(dāng)前,基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容不能很好地契合我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主研發(fā)最迫切的技術(shù)需求以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),研究?jī)?nèi)容分散,不夠系統(tǒng),容易出現(xiàn)相互重疊或空白區(qū)域,導(dǎo)致一些研究課題在不同管理領(lǐng)域重復(fù)研究,而一些重要的技術(shù)需求卻一直得不到項(xiàng)目支持。
二是基礎(chǔ)研究管理體系復(fù)雜,管理效率有待提高。航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)頂層缺乏一套系統(tǒng)、完善的項(xiàng)目管理流程和標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)管理的系統(tǒng)性、延續(xù)性差,缺乏從研究需求梳理、到項(xiàng)目分解、到項(xiàng)目過(guò)程管理、再到成果轉(zhuǎn)移應(yīng)用的全流程、一貫性、穩(wěn)定性的管理。研究過(guò)程中缺乏對(duì)項(xiàng)目的跟蹤、協(xié)調(diào),對(duì)最終的研究成果缺乏完善的考評(píng)機(jī)制,成果的驗(yàn)證不足,轉(zhuǎn)移應(yīng)用比例偏低。
三是基礎(chǔ)研究試驗(yàn)設(shè)施布局較為分散,不能全方位地滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究的需求,尤其是缺乏將基礎(chǔ)研究與關(guān)鍵技術(shù)研究從技術(shù)成熟度上銜接起來(lái)的試驗(yàn)條件,且存在一些試驗(yàn)設(shè)施利用率低以及部分設(shè)備重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象。
四是國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)高水平人才短缺,研究人員數(shù)量少,行業(yè)院士寥寥可數(shù),各研究所科研人員比例低,基礎(chǔ)技術(shù)研究人員分散,凝聚力不足。
以上諸多因素影響了我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新能力的提升,急需探討完善符合航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展客觀規(guī)律的基礎(chǔ)研究體系。
圖1 基礎(chǔ)研究體系總體框架
基礎(chǔ)研究體系是以基礎(chǔ)研究管理流程為牽引的各類(lèi)要素的集合,如圖1所示,包括技術(shù)研究體系、技術(shù)管理體系、人力保障體系、條件保障體系、財(cái)務(wù)支撐體系和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),支撐基礎(chǔ)研究從需求分析到技術(shù)轉(zhuǎn)移全生命周期的所有業(yè)務(wù)活動(dòng)。通過(guò)各系統(tǒng)的運(yùn)行,交叉支撐,得以規(guī)范開(kāi)展和全程記錄。
基礎(chǔ)研究體系是以基礎(chǔ)研究管理流程為牽引的各類(lèi)要素的集合(如圖1所示),包括技術(shù)研究體系、技術(shù)管理體系、人力資源體系、條件保障體系、財(cái)務(wù)支撐體系和數(shù)據(jù)庫(kù)體系,支撐基礎(chǔ)研究從需求分析到技術(shù)轉(zhuǎn)移全生命周期的所有業(yè)務(wù)活動(dòng)。
技術(shù)研究體系的兩個(gè)核心是基礎(chǔ)研究各專(zhuān)業(yè)/學(xué)科發(fā)展和基礎(chǔ)技術(shù)研究體系運(yùn)行管理模式。
專(zhuān)業(yè)/學(xué)科的設(shè)置和發(fā)展,以基礎(chǔ)研究需求為牽引,重點(diǎn)突破當(dāng)前航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制生產(chǎn)急需的關(guān)鍵技術(shù),開(kāi)展符合航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)先研究,集中資源有的放矢。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究專(zhuān)業(yè)/學(xué)科的設(shè)置,應(yīng)當(dāng)圍繞航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、使用全生命周期、全流程、全要素來(lái)設(shè)置,既要包含航空發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和各部件所涉及的熱力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、固體力學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、控制學(xué)等學(xué)科,也應(yīng)當(dāng)包含材料、制造工藝、試驗(yàn)測(cè)試、仿真方法、計(jì)量技術(shù)等共性基礎(chǔ)技術(shù)和適航、標(biāo)準(zhǔn)、情報(bào)等技術(shù)基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)。同時(shí)也應(yīng)當(dāng)充分利用其他相關(guān)行業(yè)、領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ),突出重點(diǎn),有所為有所不為。
各專(zhuān)業(yè)/學(xué)科的發(fā)展規(guī)劃應(yīng)當(dāng)以航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃為牽引,并結(jié)合各自專(zhuān)業(yè)/學(xué)科的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),形成需求牽引和技術(shù)推動(dòng)相結(jié)合的發(fā)展思路。從我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看,需求牽引包含兩個(gè)方面的內(nèi)涵:一是夯實(shí)基礎(chǔ)的需求,目的是填補(bǔ)開(kāi)展自主研發(fā)所欠缺的基礎(chǔ)性方法、工具、數(shù)據(jù)短板,建立功能較為完善的正向研發(fā)體系,滿足行業(yè)基本需求;二是支撐發(fā)展的需求,目的是實(shí)現(xiàn)研發(fā)體系的持續(xù)發(fā)展進(jìn)化,使其能夠滿足當(dāng)前乃至下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品研制的要求。技術(shù)推動(dòng)則是以各專(zhuān)業(yè)/學(xué)科的前沿發(fā)展方向?yàn)橹?,為未?lái)更先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)提供知識(shí)和技術(shù)儲(chǔ)備。
基礎(chǔ)技術(shù)研究體系的運(yùn)行在目前各高校、企業(yè)中的技術(shù)研究運(yùn)作基礎(chǔ)上,嘗試一下新的運(yùn)作模式。
聯(lián)合技術(shù)研究中心 為了保持創(chuàng)新活力,充分利用外部資源,項(xiàng)目需求單位以聯(lián)合技術(shù)研究中心(UTRC)的形式,在高校、科研院所、其他企業(yè)等相關(guān)機(jī)構(gòu)中,選擇優(yōu)勢(shì)單位,建立相對(duì)穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作關(guān)系,實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)研究到轉(zhuǎn)移應(yīng)用的全過(guò)程,共同開(kāi)展技術(shù)研究,如圖2所示。
圖2 聯(lián)合技術(shù)研究中心管理模式
聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)平臺(tái) 針對(duì)產(chǎn)品研制或預(yù)研項(xiàng)目研究過(guò)程中出現(xiàn)的緊迫性技術(shù)問(wèn)題,以項(xiàng)目的研究院所和企業(yè)為主搭建聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)平臺(tái)(UTRP),組織行業(yè)內(nèi)外的相關(guān)專(zhuān)家組進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān),如圖3所示。
圖3 聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)平臺(tái)管理模式
打造全行業(yè)協(xié)同的創(chuàng)新基地 充分利用高校、中科院所等科研機(jī)構(gòu)、各行業(yè)研究機(jī)構(gòu)、軍方研究所、企業(yè)等相關(guān)單位的科研力量,以新型舉國(guó)體制開(kāi)展基礎(chǔ)研究工作,建立“小核心、大協(xié)作、專(zhuān)業(yè)化、開(kāi)放式”的協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制,將全社會(huì)的優(yōu)勢(shì)力量集中到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)研究需求上來(lái)。同時(shí),要積極拓展國(guó)際合作渠道,建立全球技術(shù)與人才獲取網(wǎng)絡(luò)。
建立面向全社會(huì)開(kāi)放的基礎(chǔ)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) 圍繞基礎(chǔ)研究全生命周期數(shù)據(jù)管理與服務(wù)能力提升,利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和眾創(chuàng)、眾包等新理念,發(fā)揮社會(huì)優(yōu)勢(shì)力量,共同參與到技術(shù)開(kāi)發(fā)與研究過(guò)程中來(lái),建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。
技術(shù)管理體系的核心是針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究所形成的科研項(xiàng)目,建立全生命周期的項(xiàng)目管理流程和方法。項(xiàng)目管理是以項(xiàng)目為對(duì)象的系統(tǒng)管理方法,運(yùn)用科學(xué)經(jīng)濟(jì)的方法對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行高效率的計(jì)劃、組織、指導(dǎo)和控制,使項(xiàng)目在時(shí)間、費(fèi)用和技術(shù)效果上達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。項(xiàng)目管理貫穿于項(xiàng)目的整個(gè)生命周期,對(duì)項(xiàng)目的全過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)綜合協(xié)調(diào)與優(yōu)化。
基礎(chǔ)研究項(xiàng)目管理流程如圖4所示。
圖4 航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目管理流程
針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目,在研究開(kāi)始前,項(xiàng)目的立項(xiàng)要注重需求牽引,鼓勵(lì)原始創(chuàng)新。為此,在組織項(xiàng)目立項(xiàng)之前,進(jìn)行相關(guān)需求的分析研究工作是很有必要的。需求分析的主要目的是通過(guò)調(diào)查研究,基本摸清該領(lǐng)域的發(fā)展需求、當(dāng)前國(guó)際、國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、技術(shù)發(fā)展要求等一系列基本情況,為該領(lǐng)域相關(guān)項(xiàng)目的立項(xiàng)提供比較全面、系統(tǒng)和帶有前瞻性的指導(dǎo)。除此之外,還要將分析工作和科技成果轉(zhuǎn)化情況相結(jié)合,在分析需求時(shí)即注重研究成果可轉(zhuǎn)移應(yīng)用的程度。
在指南的編制和發(fā)布環(huán)節(jié),應(yīng)先發(fā)布“需求”,由各高校、科研院所等機(jī)構(gòu),以需求為出發(fā)點(diǎn),結(jié)合本單位的科研能力,完成指南的編寫(xiě)工作。之后,組織行業(yè)專(zhuān)家對(duì)指南進(jìn)行評(píng)審,根據(jù)與需求的符合程度對(duì)指南進(jìn)行篩選和排序,以確保指南內(nèi)容能夠滿足需求,并優(yōu)先保證需求更加急迫的指南進(jìn)行發(fā)布和立項(xiàng)。
在立項(xiàng)評(píng)估過(guò)程中,對(duì)不同價(jià)值導(dǎo)向、性質(zhì)特征的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)分門(mén)別類(lèi)設(shè)立評(píng)價(jià)原則和評(píng)價(jià)指標(biāo),建立量化的評(píng)價(jià)體系和相對(duì)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)這樣的評(píng)價(jià)體系,使參與立項(xiàng)評(píng)審的專(zhuān)家能夠根據(jù)已設(shè)定的評(píng)判維度客觀地審視被評(píng)審項(xiàng)目的具體情況,從而做出相對(duì)科學(xué)規(guī)范的評(píng)價(jià)。
在研究過(guò)程中,要強(qiáng)化對(duì)研究過(guò)程的監(jiān)控。除了在特定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行中期評(píng)估外,還可以學(xué)習(xí)西方發(fā)達(dá)國(guó)家為每個(gè)項(xiàng)目配置一名技術(shù)經(jīng)理。技術(shù)經(jīng)理從技術(shù)層面在項(xiàng)目研究過(guò)程中對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤,以定期研討、檢查等方式了解項(xiàng)目進(jìn)展,保證項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度;積極協(xié)調(diào),協(xié)助項(xiàng)目承擔(dān)方解決研究中存在的困難;適時(shí)糾偏,確保最終的研究成果符合課題要求。技術(shù)經(jīng)理除了對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度和質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督把控外,還要對(duì)項(xiàng)目存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)、識(shí)別、評(píng)估,并協(xié)助項(xiàng)目承擔(dān)方規(guī)避或應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)。
研究結(jié)束后,要強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)移應(yīng)用與成果共享。為此,首先要建立完善的成果考評(píng)機(jī)制,從項(xiàng)目成果所產(chǎn)生的技術(shù)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和發(fā)展?jié)摿Φ确矫鎸?duì)創(chuàng)新成果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),使成果的水平和價(jià)值得到有效的展示和計(jì)量。除此之外,還應(yīng)設(shè)立技術(shù)轉(zhuǎn)移的資金投入機(jī)制,對(duì)產(chǎn)生良好效益的科技創(chuàng)新成果,在行業(yè)內(nèi)大力推廣應(yīng)用,加大科研成果的轉(zhuǎn)化力度。同時(shí),也可以通過(guò)申請(qǐng)專(zhuān)利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)機(jī)制,以及設(shè)立成果有償轉(zhuǎn)移機(jī)制和共享機(jī)制,在社會(huì)上加以推廣,從而獲得更大的效益。
基礎(chǔ)研究的條件保障體系建設(shè)主要包含信息化平臺(tái)建設(shè)、試驗(yàn)設(shè)施建設(shè)和仿真能力建設(shè)三方面。
搭建基礎(chǔ)研究體系信息化平臺(tái),可以有效強(qiáng)化跨地區(qū)和跨單位的業(yè)務(wù)協(xié)同能力,實(shí)現(xiàn)對(duì)研究成果的有效歸集和知識(shí)提煉,加強(qiáng)成果共享。如圖5所示,基礎(chǔ)研究管理平臺(tái)由項(xiàng)目管理系統(tǒng)(MPM)、知識(shí)管理系統(tǒng)(PDM)、試驗(yàn)管理系統(tǒng)、人才管理系統(tǒng)四個(gè)系統(tǒng)組成。
項(xiàng)目管理系統(tǒng)對(duì)所有已存在的項(xiàng)目(包括歷史項(xiàng)目及在研項(xiàng)目)提供項(xiàng)目及其相關(guān)成果、設(shè)備、人員等重要信息的記錄、查詢、檢索功能,即項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)功能。除此之外,對(duì)于在研項(xiàng)目,項(xiàng)目管理系統(tǒng)提供貫穿項(xiàng)目全生命周期的管理工具,協(xié)助技術(shù)管理體系的實(shí)施。
知識(shí)管理系統(tǒng)對(duì)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目全生命周期內(nèi)產(chǎn)生的所有研究成果(報(bào)告、軟件、論文、專(zhuān)利、技術(shù)文件等)及管理文件(指南、項(xiàng)目書(shū)、合同、規(guī)章制度等)進(jìn)行歸檔,并提供相應(yīng)的檢索以及跨單位的成果共享功能。同時(shí),知識(shí)管理系統(tǒng)還將集成文獻(xiàn)數(shù)字圖書(shū)館功能。在成果歸集達(dá)到一定規(guī)模后,還可以選擇開(kāi)發(fā)基于大數(shù)據(jù)分析的智能分析模塊,進(jìn)一步強(qiáng)化成果知識(shí)的歸集與提煉。在項(xiàng)目管理過(guò)程中,知識(shí)管理系統(tǒng)為項(xiàng)目的論證與評(píng)審工作提供必要的數(shù)據(jù)支撐。
試驗(yàn)管理系統(tǒng)記錄國(guó)內(nèi)已建成并投入使用的、正在建設(shè)的或計(jì)劃建設(shè)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究試驗(yàn)設(shè)備的具體信息,并提供實(shí)時(shí)的查詢與預(yù)約功能。在項(xiàng)目管理過(guò)程中,試驗(yàn)管理系統(tǒng)為項(xiàng)目的論證與評(píng)審工作提供必要的數(shù)據(jù)支撐。
人才管理系統(tǒng)記錄國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)研究的科研人員、管理人員的基本情況信息,包括職稱、所屬機(jī)構(gòu)、歷史參與項(xiàng)目、聯(lián)系方式等。除此之外,人才管理系統(tǒng)還根據(jù)完成科研項(xiàng)目情況,形成人才能力后評(píng)價(jià)的記錄,為跨地區(qū)、跨單位的信息交流提供平臺(tái)。在項(xiàng)目管理過(guò)程中,人才管理系統(tǒng)為項(xiàng)目的各階段評(píng)審工作推薦相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家組成評(píng)審專(zhuān)家組。
圖5 基礎(chǔ)研究體系信息化平臺(tái)架構(gòu)
全面分析已有試驗(yàn)設(shè)施基礎(chǔ)上,針對(duì)缺失和缺少的試驗(yàn)設(shè)備開(kāi)展統(tǒng)籌建設(shè)。首先要做到需求牽引,統(tǒng)籌規(guī)劃,建立完整的試驗(yàn)設(shè)施體系,全方位地滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究的需求。其次,試驗(yàn)設(shè)施的建設(shè)應(yīng)該分步實(shí)施,重點(diǎn)突出,根據(jù)各單位學(xué)科優(yōu)勢(shì),各有側(cè)重。第三,在試驗(yàn)設(shè)施的全國(guó)布局方面能夠做到全國(guó)一盤(pán)棋,不同研究機(jī)構(gòu)之間能夠開(kāi)放設(shè)施共享,協(xié)同創(chuàng)新。
在仿真能力建設(shè)方面,除了搭建高性能的計(jì)算環(huán)境外,還應(yīng)該注重仿真工具、軟件的開(kāi)發(fā),以及仿真工程的應(yīng)用等。首先,高性能計(jì)算環(huán)境建設(shè)中,既要保證各單位具有一定的高性能計(jì)算能力,又要考慮全行業(yè)布局的統(tǒng)籌與協(xié)調(diào)。其次,關(guān)注仿真軟件工具的自主開(kāi)發(fā)與商用軟件的二次開(kāi)發(fā),真正實(shí)現(xiàn)軟件應(yīng)用的自主可控。
在人才隊(duì)伍建設(shè)方面,對(duì)于現(xiàn)有的人員,首先要做到存量人員最大化利用,基于項(xiàng)目建立項(xiàng)目集成團(tuán)隊(duì)(Integrated Program Team,IPT),包括高校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè),國(guó)際合作等優(yōu)勢(shì)力量,打破單位界限,分工明確,信息共享、資源共享,聯(lián)合開(kāi)展研究。
在后續(xù)人才培養(yǎng)方面,要做到培養(yǎng)模式多元化,以基礎(chǔ)研究項(xiàng)目為牽引,積極與國(guó)內(nèi)外高校、科研機(jī)構(gòu)建立多元、靈活的人才培養(yǎng)模式,共同制訂、實(shí)施人才培養(yǎng)合作計(jì)劃,培養(yǎng)既具有扎實(shí)理論功底,又具有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的高水平人才隊(duì)伍,增強(qiáng)基礎(chǔ)研究的能力。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)研究為技術(shù)研發(fā)和型號(hào)研發(fā)提供關(guān)鍵性的基礎(chǔ)技術(shù),一款成功的航空發(fā)動(dòng)機(jī)從研發(fā)到制造都需要以雄厚的基礎(chǔ)研究為基礎(chǔ),而這正是我國(guó)目前所缺失的,也正是我們急需建設(shè)研究體系的意義所在。