從戰(zhàn)略規(guī)劃看航空業(yè)發(fā)展

陳培儒

航空工業(yè)是以高技術(shù)為特征的產(chǎn)業(yè)，航空市場的競爭歸根到底是技術(shù)的競爭。在航空工業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，制造商們在看到機(jī)遇的同時(shí)，也面臨著空前的挑戰(zhàn)——能耗增加、環(huán)境污染以及用戶對航空產(chǎn)品更高性能的追求，這些都增加了商用飛機(jī)的研制難度。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，維持在航空市場的領(lǐng)先地位，近年來一些世界航空強(qiáng)國先后制定了新的發(fā)展規(guī)劃，這些規(guī)劃為未來商用飛機(jī)的發(fā)展指明了方向。

航空工業(yè)的三大挑戰(zhàn)

根據(jù)預(yù)測，到2025年，全球航空客運(yùn)周轉(zhuǎn)量將以年均5%的速度增長。這一數(shù)據(jù)讓飛機(jī)制造商在看到利潤的同時(shí)，也意識(shí)到自身面臨的新挑戰(zhàn)。

首先，客運(yùn)量的增長將消耗更多的燃油資源。當(dāng)前，全球商用飛機(jī)每年消耗大約700億加侖燃油，隨著客運(yùn)量的增加，到2025年，這一數(shù)字將達(dá)到1000億加侖以上。

其次，民眾對于環(huán)保問題的關(guān)注日益突出。目前，航空碳排放占全球碳排放的2%，以當(dāng)前的技術(shù)，未來將增長到3%。盡管從總量上來看，占比并不大，但由于航空運(yùn)輸是直接將二氧化碳排放到高空，對環(huán)境的影響非常顯著。

第三，客戶和乘客對飛機(jī)的性能要求不斷提高。安全性和經(jīng)濟(jì)性是航空公司的不懈追求，而乘客對飛機(jī)舒適性、便捷性的要求也水漲船高。超聲速客機(jī)或?qū)⒃诓痪玫膶碇鼗貧v史舞臺(tái)，更加智能、舒適、娛樂化的客艙也將逐漸成為主流配置。這些需求都對航空技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求。

2009年，在哥本哈根氣象會(huì)議前夕，航空界作出承諾，為降低溫室氣體排放設(shè)定了三個(gè)階段的目標(biāo)：2009到2020年，平均每年提高燃油效率1.5%；2020年，實(shí)現(xiàn)碳中和；2050年，二氧化碳凈排放量降至2005年的一半。

國際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（IATA）指出，要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)需要綜合采用四種手段，分別是投資新技術(shù)（更高效的機(jī)體、發(fā)動(dòng)機(jī)和設(shè)備）、高效運(yùn)營（追求最大效率和最小重量）、建設(shè)高效基礎(chǔ)設(shè)施（改善航線、空中交通管理和機(jī)場等）、采取積極的市場手段（碳補(bǔ)償、全球排放交易等），而投資新技術(shù)被認(rèn)為是最有效的實(shí)現(xiàn)手段。

按照燃油效率改善的歷史規(guī)律（近20年來，年均改善1.5%左右），如果采用傳統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)手段，2020年的減排目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)，但只有發(fā)展全新的技術(shù)（新概念、新構(gòu)型、新能源等顛覆性技術(shù)），才可能實(shí)現(xiàn)2050年的減排目標(biāo)。在此背景下，歐美航空強(qiáng)國已經(jīng)率先行動(dòng)，提出了各自的商用飛機(jī)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，以期在未來的市場競爭中占得先機(jī)。

歐洲：2050航空發(fā)展展望

對于歐洲航空工業(yè)來說，歐盟的角色更像一個(gè)大家長，對區(qū)域內(nèi)各國的航空技術(shù)資源進(jìn)行整合與配置，從而為區(qū)域內(nèi)的企業(yè)提供創(chuàng)新的源泉。

2001年，歐盟成立了航空研究咨詢委員會(huì)（ACARE），統(tǒng)籌歐洲層面的航空研究計(jì)劃，利用歐洲甚至全球的優(yōu)勢資源，發(fā)展歐洲航空工業(yè)。ACARE成立后，提出了《歐洲航空2020愿景》戰(zhàn)略規(guī)劃，勾勒出歐盟航空工業(yè)發(fā)展的宏偉藍(lán)圖，并在增強(qiáng)競爭力、減少污染、改善安全性和提高系統(tǒng)能力方面設(shè)定了具體目標(biāo)。

之后，歐盟委員會(huì)在ACARE的指導(dǎo)下制定了《2050航空發(fā)展展望》，作為綱領(lǐng)性的文件引領(lǐng)未來發(fā)展。在這份戰(zhàn)略規(guī)劃中，歐盟委員會(huì)提出了到2050年將航空業(yè)二氧化碳排放降低75%、氮氧化物排放降低95%（相比2000年水平）的發(fā)展目標(biāo)。

除了頂層的航空發(fā)展規(guī)劃，歐盟還實(shí)施了史上最龐大、最有影響力的系列框架研發(fā)計(jì)劃，為歐洲航空業(yè)的發(fā)展起到關(guān)鍵性作用。其中，“歐盟框架計(jì)劃（FP）”和“潔凈天空”計(jì)劃最為業(yè)界所關(guān)注。

“歐盟框架計(jì)劃”是目前世界上規(guī)模最大的官方綜合性科研與研發(fā)計(jì)劃之一，具有投資額度大、研發(fā)領(lǐng)域廣、參與機(jī)構(gòu)和人員多等特點(diǎn)。該計(jì)劃由歐盟委員會(huì)實(shí)施和管理，同時(shí)協(xié)調(diào)歐盟各國的科研計(jì)劃，是近二十年來歐盟實(shí)施其科技戰(zhàn)略和行動(dòng)的主要工具。自其實(shí)施以來，歐盟已經(jīng)斥資40億歐元設(shè)立了450個(gè)航空研究、技術(shù)開發(fā)與驗(yàn)證項(xiàng)目。大部分關(guān)鍵技術(shù)類研究項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)在200萬到800萬歐元之間。有30個(gè)大型的集成類項(xiàng)目獲得了大額資金投入，經(jīng)費(fèi)平均達(dá)1億歐元。

“潔凈天空”聯(lián)合技術(shù)倡議（CS JTI）是歐盟2008年開始實(shí)施的針對綠色航空的專項(xiàng)計(jì)劃，分為CS1和CS2。CS1（2008～2017）總投資16億歐元，計(jì)劃瞄準(zhǔn)的是《歐洲航空2020愿景》中的減排目標(biāo)（二氧化碳50%，氮氧化物80%，噪聲50%）；CS2（2014～2024）總投資40億歐元，計(jì)劃瞄準(zhǔn)的是《2050航空發(fā)展展望》中的減排目標(biāo)（二氧化碳75%，氮氧化物90%，噪聲65%）。

值得一提的是，CS2中的多個(gè)子項(xiàng)目匯聚了區(qū)域內(nèi)多家企業(yè)的核心研發(fā)能力，為空客2030年左右將要推出的下一代窄體客機(jī)進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備。

據(jù)《航空周刊》報(bào)道，CS2的目標(biāo)是在一個(gè)集成環(huán)境和工作條件接近飛機(jī)實(shí)際工況的情況下，采用能充分體現(xiàn)機(jī)身結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的平臺(tái)，對飛機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和功能進(jìn)行最終驗(yàn)證，將相關(guān)技術(shù)的成熟度推向6級(jí)，以保障2030年左右即將投入市場的新飛機(jī)的安全性。其具體研究項(xiàng)目包括創(chuàng)新的飛機(jī)結(jié)構(gòu)、更高效的機(jī)體以及能夠減少產(chǎn)品進(jìn)入市場的時(shí)間和增強(qiáng)歐洲對低成本勞動(dòng)力市場競爭力的新制造工藝。

“凈潔天空計(jì)劃2”研制的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新驗(yàn)證平臺(tái)（IADP）共有三個(gè)，分別是大型客機(jī)、支線飛機(jī)和高速旋翼機(jī)。此外，“凈潔天空計(jì)劃2”中還開展了技術(shù)成熟度稍低一點(diǎn)的綜合技術(shù)驗(yàn)證（ITD），主要包括三類，分別是新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)、新型發(fā)動(dòng)機(jī)和新型機(jī)載系統(tǒng)及設(shè)備。

針對空客的下一代窄體客機(jī)，CS2的研究涉及了多項(xiàng)技術(shù)。在氣動(dòng)外形方面，將開展跨聲速柔性機(jī)翼和新的機(jī)身外形研究，關(guān)注采用絲束曲線鋪放復(fù)合材料進(jìn)行氣動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)采用低密度和多功能材料改善金屬機(jī)身設(shè)計(jì)。該計(jì)劃將對復(fù)合材料翼盒和部分機(jī)身進(jìn)行地面演示驗(yàn)證。未來，這種結(jié)構(gòu)組合極有可能成為下一代窄體客機(jī)采用的結(jié)構(gòu)形式。在新材料方面，該計(jì)劃則將為A320替代機(jī)型生產(chǎn)全新低成本復(fù)合材料結(jié)構(gòu)翼盒。

美國：未來技術(shù)路線圖

作為航空工業(yè)強(qiáng)國，20世紀(jì)70年代中期，美國商用飛機(jī)產(chǎn)品的市場占有率曾經(jīng)高達(dá)96%。但隨著歐盟國家組建的空客公司的成功，美國的霸主地位開始受到挑戰(zhàn)。2005年，空客飛機(jī)的市場占有率第一次超過50%，徹底打破了美國長期以來在商用飛機(jī)領(lǐng)域的壟斷地位。

面對來自歐洲航空航天工業(yè)整體日益強(qiáng)勁的競爭實(shí)力以及歐洲出臺(tái)的雄心勃勃的航空科技發(fā)展規(guī)劃，美國國內(nèi)各界人士不斷呼吁政府加大對航空科研的投資力度，盡快出臺(tái)新的航空科研政策及研發(fā)計(jì)劃，以確保美國在航空航天領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

美國國家航空航天局（NASA）作為國內(nèi)最主要的航空航天科研機(jī)構(gòu)，在這場應(yīng)對歐盟競爭的“戰(zhàn)斗”中自然是當(dāng)仁不讓。NASA先后制定了《響應(yīng)呼喚：保持美國領(lǐng)先的航空計(jì)劃》、《民用航空10年眺望：未來的基礎(chǔ)》、《航空研究與發(fā)展國家規(guī)劃》等宏觀戰(zhàn)略規(guī)劃，但業(yè)界對這些規(guī)劃褒貶不一。直到2015年，NASA發(fā)布了其歷史上首份《航空技術(shù)路線圖》。

路線圖提出了未來民用航空發(fā)展的六大戰(zhàn)略推動(dòng)力——全球航空的安全和高效增長、民用超聲速飛機(jī)創(chuàng)新、超高效民用飛行器、向低碳推進(jìn)方式的轉(zhuǎn)變、實(shí)時(shí)系統(tǒng)級(jí)安全保證、使飛行擁有可保障的機(jī)器自主。每個(gè)戰(zhàn)略推動(dòng)力可分解為若干個(gè)目標(biāo)，每個(gè)目標(biāo)牽引出幾個(gè)研究主題或遠(yuǎn)期研究工作。

在《航空技術(shù)路線圖》發(fā)布之前，NASA開展的環(huán)境負(fù)責(zé)任航空項(xiàng)目（ERA）也取得了不錯(cuò)的成績。ERA項(xiàng)目共完成8項(xiàng)集成技術(shù)演示驗(yàn)證，相關(guān)技術(shù)達(dá)到了可轉(zhuǎn)化為先進(jìn)、超高效商用飛機(jī)產(chǎn)品的成熟度水平。8項(xiàng)演示驗(yàn)證中的2項(xiàng)是在波音757環(huán)保驗(yàn)證機(jī)上進(jìn)行的。第一項(xiàng)是在757垂尾上進(jìn)行的掃掠噴氣作動(dòng)技術(shù)，該技術(shù)旨在通過噴流增加垂尾方向舵?zhèn)攘?，減小垂尾面積。第二項(xiàng)技術(shù)是驗(yàn)證布置在757機(jī)翼前緣上的防蟲涂層如何避免機(jī)翼前緣被昆蟲污染，從而保持層流流動(dòng)。

俄羅斯：將目光投向國際市場

俄羅斯在蘇聯(lián)時(shí)期是世界航空工業(yè)最強(qiáng)的國家之一，但其商用飛機(jī)產(chǎn)品相對落后。在經(jīng)歷了20世紀(jì)90年代的政治動(dòng)蕩和經(jīng)濟(jì)蕭條之后，俄羅斯的航空工業(yè)發(fā)展一度停滯，商用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)更是一落千丈。

普京總統(tǒng)上臺(tái)后，十分注重航空工業(yè)的發(fā)展。為此，俄羅斯出臺(tái)了一系列發(fā)展規(guī)劃，從這些頂層戰(zhàn)略規(guī)劃中不難看出，俄羅斯當(dāng)前的航空科技政策和投資向基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域傾斜，建立航空科技儲(chǔ)備是其目前最主要的任務(wù)之一。航空電子和發(fā)動(dòng)機(jī)是俄羅斯目前最關(guān)心的兩個(gè)方向。從產(chǎn)品上說，俄羅斯更加重視生產(chǎn)制造能力的恢復(fù)和提升，特別強(qiáng)調(diào)材料和基礎(chǔ)技術(shù)研究。

《2015年前俄羅斯航空工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》是俄羅斯重振航空工業(yè)的綱領(lǐng)性文件，提出了“在航空工業(yè)建立有效市場導(dǎo)向、具有自我發(fā)展能力的新一代業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)；提高航空工業(yè)及相關(guān)行業(yè)企業(yè)的創(chuàng)新積極性和設(shè)施更新水平；簡化航空企業(yè)進(jìn)入金融市場程序，拓寬利用有價(jià)證券市場吸引金融資源的渠道”等重大行動(dòng)計(jì)劃。雖然該戰(zhàn)略并不是專門的科技發(fā)展戰(zhàn)略，但對俄羅斯航空工業(yè)的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用。

2017年，俄羅斯又發(fā)布了《2025年前航空工業(yè)民用產(chǎn)品出口發(fā)展戰(zhàn)略》。這一次，俄羅斯將目光投向了國際市場。該戰(zhàn)略規(guī)劃主要著眼于以下兩方面：

首先，要盡快打破取證和技術(shù)準(zhǔn)入壁壘。該戰(zhàn)略提出，要在航空航天工業(yè)委員會(huì)國際協(xié)作活動(dòng)框架下，積極參加準(zhǔn)入和取證、飛行安全、航空器環(huán)保性、部件互換性和數(shù)控安全性等領(lǐng)域新標(biāo)準(zhǔn)的制定，防止通過提高要求限制俄制產(chǎn)品進(jìn)入國際市場；協(xié)調(diào)俄羅斯和國外對產(chǎn)品的取證要求，包括針對航空產(chǎn)品研制和制造商、取證機(jī)構(gòu)工作標(biāo)準(zhǔn)的要求；與有潛在購買國家的航空適航鑒定機(jī)構(gòu)簽訂政府間協(xié)議，承認(rèn)俄羅斯航空適航機(jī)構(gòu)頒發(fā)的適航證，探索關(guān)稅調(diào)節(jié)的可能性。

其次，推動(dòng)配套制造商融入全球供應(yīng)鏈。為使配套制造商進(jìn)入大型航空器制造商的全球供應(yīng)鏈，俄羅斯將采取以下措施：通過財(cái)政措施支持航空發(fā)動(dòng)機(jī)、部件和儀表行業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)等獲得外部采購及初次交付；在國有航空公司采購時(shí)，針對國外航空制造商提出產(chǎn)品生產(chǎn)地方化水平以及科研和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工作在俄羅斯領(lǐng)土內(nèi)的工作量要求，以此決定航空產(chǎn)品的交付量；在實(shí)施飛機(jī)制造業(yè)、直升機(jī)制造業(yè)合作項(xiàng)目時(shí)，規(guī)定在俄羅斯國內(nèi)的配套生產(chǎn)程度。

眾所周知，航空工業(yè)是一個(gè)需要持續(xù)投入、長期探索的過程，單憑企業(yè)自身無法建立完整的科研體系，只有在國家層面通過頂層設(shè)計(jì)、科學(xué)謀劃、動(dòng)員廣泛力量研究制定發(fā)展規(guī)劃才能使航空工業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展，而這也是歐美國家能夠一直占據(jù)航空科技制高點(diǎn)的關(guān)鍵所在。對于志存高遠(yuǎn)的中國航空工業(yè)來說，這些國家的做法無疑是值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的。