航空發(fā)動(dòng)機(jī)跨界、跨域、跨越創(chuàng)新模式的研究

吳文生

（中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所，沈陽(yáng)110015）

0 引言

創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不斷源泉，也是中華民族最鮮明的民族稟賦。航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為工業(yè)皇冠上的明珠，是一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)基礎(chǔ)最高水平的體現(xiàn)，其發(fā)展水平直接代表著一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力和科技實(shí)力。想要實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的快速、健康和可持續(xù)發(fā)展，必須依靠航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新。劉大響[1-2]、張新國(guó)[3]、李清[4]、劉代彪[5]、吳文生[6]等對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)新發(fā)展進(jìn)行了研究，并提出了一些很好的建議和對(duì)策。創(chuàng)新理論鼻祖約瑟夫·熊彼特[7]、顛覆性創(chuàng)新(破壞性創(chuàng)新，Disruptive Innovation)大師克萊頓·克里斯坦森[8-9]提出了基于S形曲線創(chuàng)新和顛覆性創(chuàng)新等創(chuàng)新理念或模式。李善友、劉輝等中國(guó)學(xué)者[10-17]，對(duì)第二曲線創(chuàng)新和跨界創(chuàng)新等創(chuàng)新模式進(jìn)行了廣泛研究，并給出了很多成功的應(yīng)用案例。但是有關(guān)航空發(fā)動(dòng)機(jī)跨界創(chuàng)新、跨域創(chuàng)新、跨越創(chuàng)新（簡(jiǎn)稱“三跨”創(chuàng)新）的研究鮮有文獻(xiàn)發(fā)表。

本研究引入多元思維、第一性原理、技術(shù)進(jìn)步S形曲線和顛覆性創(chuàng)新等思維、理論或方法，意在打破在認(rèn)知邊界、創(chuàng)新領(lǐng)域、創(chuàng)新強(qiáng)度等方面的原有框架或邊界，擴(kuò)展并形成新的框架和邊界，尋求航空發(fā)動(dòng)機(jī)的跨界創(chuàng)新、跨域創(chuàng)新、跨越創(chuàng)新的模式。這些創(chuàng)新模式，將有助于航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)和管理人員和機(jī)構(gòu)創(chuàng)造新理論，發(fā)明新技術(shù)，形成新概念，提出新方案，研發(fā)新產(chǎn)品，進(jìn)而助推航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

1 不斷提升認(rèn)知能力，在原界創(chuàng)新的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)跨界創(chuàng)新

航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)是典型的新技術(shù)覆蓋面廣、新技術(shù)依存度深并且技術(shù)需求靈活多變的高科技產(chǎn)業(yè)，其現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)的創(chuàng)新工作既是一個(gè)關(guān)鍵的創(chuàng)新來源，同時(shí)也是跨界創(chuàng)新的基礎(chǔ)。情緒ABC 理論的創(chuàng)始人阿爾伯特·艾利斯(Albert Ellis：在不同的時(shí)間或環(huán)境下，同一認(rèn)知主體（個(gè)人或團(tuán)隊(duì)）對(duì)于同一事物(A)的認(rèn)知（理念以及評(píng)價(jià)與解釋）可能不同(B1 和B2)，所以得到的結(jié)果(C1 和C2)也會(huì)不同。因而，認(rèn)知主體的認(rèn)知水平對(duì)得到的結(jié)果起著決定性作用。而每個(gè)人員或組織，根據(jù)自身所處的環(huán)境和經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)形成并自然而然地應(yīng)用自身的認(rèn)知框架或認(rèn)知邊界。

自古以來，人們就沒有停止對(duì)認(rèn)知框架或思維邊界影響行動(dòng)能力的哲學(xué)思考。中國(guó)的先祖在《莊子·秋水》中就對(duì)客觀的認(rèn)知局限因素進(jìn)行了精辟地論述：井蛙不可以語(yǔ)于海者，拘于虛也；夏蟲不可以語(yǔ)于冰者，篤于時(shí)也；曲士不可以語(yǔ)于道者，束于教也。古典哲學(xué)創(chuàng)始人康德說，你只是活在你的主觀思維模型里，而不是客觀世界里。當(dāng)代著名的哲學(xué)家卡爾·波普爾說，任何時(shí)候，我們都是被關(guān)進(jìn)自己認(rèn)知框架的囚徒。像“盲人摸象”、蘇東坡效應(yīng)、隧道視野效應(yīng)等這些生動(dòng)形象的哲學(xué)思考，都在提醒：任何人和組織都存在主觀和客觀的認(rèn)知邊界，也就限制了人或組織的思維、認(rèn)知、行動(dòng)和創(chuàng)造等能力。因而，就創(chuàng)新而言，人們?cè)谥匾曉姓J(rèn)知邊界創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，更重要的是要不斷打破和擴(kuò)展原有認(rèn)知邊界實(shí)現(xiàn)跨界創(chuàng)新。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的跨界創(chuàng)新，就要航空發(fā)動(dòng)機(jī)人或組織在認(rèn)知航空發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和規(guī)律時(shí)，采用多元思維打破已形成的認(rèn)知邊界，克服因自身或情境等原因造成的認(rèn)知局限，擴(kuò)展并建立新認(rèn)知邊界，科學(xué)客觀地把握航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行之“真相”和發(fā)展之“趨勢(shì)”，進(jìn)而激發(fā)靈感和尋求突破，創(chuàng)造新理念，發(fā)明新技術(shù)，形成新概念，提出新方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的創(chuàng)新發(fā)展。

1.1 采用換位思維

從利益相關(guān)方、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、旁觀者等，從政府管理人員、工業(yè)和產(chǎn)業(yè)界人員、研究界人員、院校人員、用戶等官產(chǎn)學(xué)研用等，從基層機(jī)構(gòu)人員、行業(yè)性機(jī)構(gòu)人員到國(guó)家性機(jī)構(gòu)人員，從初級(jí)技術(shù)/管理人員、中級(jí)技術(shù)/管理人員、高級(jí)技術(shù)/管理人員等，從設(shè)計(jì)人員、制造人員、試驗(yàn)人員、保障人員等，轉(zhuǎn)換經(jīng)歷和位置的視角和視野，打破自身認(rèn)知邊界，看清和看透航空發(fā)動(dòng)機(jī)真正發(fā)展規(guī)律。在F119 發(fā)動(dòng)機(jī)方案論證階段，為了提高工業(yè)界對(duì)保障性設(shè)計(jì)工作重要地位的認(rèn)識(shí)，美國(guó)空軍和海軍實(shí)施的“藍(lán)二訪問（Blue-Two）”計(jì)劃，就是換位思考的典型案例。PW 公司的管理與技術(shù)人員深入到6 個(gè)地點(diǎn)的空軍基地、海軍空戰(zhàn)基地和發(fā)動(dòng)機(jī)大修廠的典型維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，觀摩一線戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)情況，聽取一線維護(hù)人員的意見與建議，親手完成戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作，親身體會(huì)維護(hù)性設(shè)計(jì)工作的重要性。

1.2 采用類似空間思維

從航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作的多維度視角系統(tǒng)地審視航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新，如研究一個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的部件要從它的六個(gè)視圖（主、俯、左、右、仰、后）審視，也要從它的上游、下游和周圍部件審視，還要從它所處的方案論證、工程研發(fā)、使用保障等航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制階段全面審視，打破并擴(kuò)展自身的認(rèn)知框架或認(rèn)知邊界，看全航空發(fā)動(dòng)機(jī)的整體和部分，看清航空發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，理清航空發(fā)動(dòng)機(jī)固有屬性和內(nèi)在特征，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。

1.3 采用歷史思維

從航空發(fā)動(dòng)機(jī)的過去、現(xiàn)在和未來等時(shí)間維度，采用歷史思維打破自身認(rèn)知邊界，看清和看遠(yuǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展脈絡(luò)和未來發(fā)展趨勢(shì)或演變方向，通過引入新的資源和模式實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。從時(shí)間維度看，在發(fā)動(dòng)機(jī)研制前，F(xiàn)119 發(fā)動(dòng)機(jī)一體化集成產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)充分吸取F100 等發(fā)動(dòng)機(jī)的研制/ 使用中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，確保加快研制進(jìn)程與少走彎路；在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中，采用繼承與創(chuàng)新、性能與六性綜合平衡，確?？蓾M足型號(hào)所有要求；對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)研制的未來，明確要求15%的增長(zhǎng)裕度和改進(jìn)改型的潛力，確?？沙掷m(xù)發(fā)展。

1.4 采用系統(tǒng)思維

愛因斯坦說，這個(gè)層級(jí)的問題很難靠這個(gè)層級(jí)的思考來解決。在系統(tǒng)層面，你看到的層級(jí)越多，你見到的世界就越簡(jiǎn)單，解決問題的能力就越強(qiáng)，就越容易實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。從基礎(chǔ)級(jí)管理（Schedule）計(jì)劃、到部門級(jí)管理（Management）計(jì)劃、再到單位級(jí)管理（Administration）計(jì)劃，從微觀、到中觀、再到宏觀，從航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件、到部件/系統(tǒng)、再到整機(jī)，從內(nèi)容層級(jí)方面采用系統(tǒng)思維，打破自身認(rèn)知邊界，看清和看透航空發(fā)動(dòng)機(jī)真正發(fā)展規(guī)律；最后，通過升維賦能和降維攻擊打斷和重建航空發(fā)動(dòng)機(jī)層級(jí)鏈接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。在F119 發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)中采用的并行工程和一體化集成產(chǎn)品小組（IPT），成員來自于美國(guó)空軍和合同商的相關(guān)部門，成員涉及計(jì)劃、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、測(cè)試、產(chǎn)品保障、安全、可靠性、可維護(hù)性、維修性等各個(gè)功能領(lǐng)域，覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)所有零件、部件和單元體，通過充分且全面的交流和合作，取得發(fā)動(dòng)機(jī)全部特性（包括發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)/戰(zhàn)斗機(jī)一體化集成、保障系統(tǒng)等）的綜合平衡。這就是采用系統(tǒng)思維提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)質(zhì)量的典型案例。

2 掌握和應(yīng)用關(guān)鍵的有效知識(shí)，在本域創(chuàng)新的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)跨域創(chuàng)新

創(chuàng)新能力通常是認(rèn)知能力與積累的有效知識(shí)的乘積。有效知識(shí)的積累，在很大程度上是創(chuàng)新的基礎(chǔ)。缺少有效知識(shí)的積累，創(chuàng)新只能是空中樓閣、無源之水，無本之木，尤其是在關(guān)鍵的領(lǐng)域有效知識(shí)對(duì)于創(chuàng)新發(fā)展尤其重要。航空發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)新，就需要采用理論思維，打破自身知識(shí)與技能邊界，擴(kuò)大知識(shí)與技能圈，提升看對(duì)看透航空發(fā)動(dòng)機(jī)理論與實(shí)踐的固有屬性或內(nèi)在特征的能力。因而，如何使航空發(fā)動(dòng)機(jī)的從業(yè)人員能夠精益求精地學(xué)習(xí)和掌握航空發(fā)動(dòng)機(jī)學(xué)科知識(shí)，并將其應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)實(shí)踐，通過知行合一實(shí)現(xiàn)本域創(chuàng)新發(fā)展，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)新管理所必需回答的基礎(chǔ)命題之一。以此為基礎(chǔ)，無論是從航空發(fā)動(dòng)機(jī)涉及的多學(xué)科聯(lián)動(dòng)角度，還是從開拓創(chuàng)新思路的角度，才更加有利于形成航空發(fā)動(dòng)機(jī)交叉學(xué)科和相關(guān)學(xué)科的關(guān)鍵認(rèn)知，從而通過直接移植或間接借鑒實(shí)現(xiàn)跨域創(chuàng)新發(fā)展。

2.1 深耕細(xì)植航空發(fā)動(dòng)機(jī)的理論與實(shí)踐，通過知行合一實(shí)現(xiàn)本域創(chuàng)新發(fā)展

航空發(fā)動(dòng)機(jī)本域創(chuàng)新是緊緊圍繞航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域在橫向和縱向上深耕細(xì)作，以有別于常規(guī)或常人的思維模式，創(chuàng)造新穎的、獨(dú)特的、有價(jià)值的航空發(fā)動(dòng)機(jī)新理論、新方案或概念、新技術(shù)和新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的創(chuàng)新發(fā)展。

（1）橫向創(chuàng)新。

在橫向創(chuàng)新方面，按照改變、更新和創(chuàng)造三個(gè)層次，完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的集成/ 組合性創(chuàng)新（Integrated Innovation）、漸 進(jìn) 性 創(chuàng) 新（Incremental Innovation）和跨越性創(chuàng)新。

一是，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域大量的已有同類成果，利用特有的專業(yè)特長(zhǎng)與思維，在分析、篩選和歸納的基礎(chǔ)上進(jìn)行重新組合和高度綜合，實(shí)現(xiàn)組合性或集成性創(chuàng)新，完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)既有成果的充分應(yīng)用。像復(fù)合掠形風(fēng)扇葉片、整體葉盤、與渦輪后框架一體化的加力燃燒室等就屬于這種模式的創(chuàng)新。

二是，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域研究不夠深透、論述不夠清楚的內(nèi)容或問題，以新思想、新理念、新視角和新方法，對(duì)已有成果進(jìn)一步補(bǔ)充、完善和豐富，形成新的理論、方案或概念、技術(shù)和產(chǎn)品等，實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)性創(chuàng)新，完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)快速、健康和可持續(xù)發(fā)展的接力。像渦輪葉片從等軸晶、到定向凝固、再到單晶、再到陶瓷基復(fù)合材料的發(fā)展，鈦合金整體葉盤發(fā)展為復(fù)合材料整體葉環(huán)等就屬于這種模式的創(chuàng)新。

三是，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域有爭(zhēng)議和亟待解決的內(nèi)容或問題，通過換向思維和/或逆向思維進(jìn)行思考和判斷，消除原有的爭(zhēng)議和否定并修正原有的錯(cuò)誤，形成新的思想、理論、概念、技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)跨越性創(chuàng)新，完成對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究和產(chǎn)品研發(fā)的深化和完善。F100-PW-100/200 發(fā)動(dòng)機(jī)到F100-PW-220 發(fā)動(dòng)機(jī)，就是糾正強(qiáng)調(diào)性能而忽視可靠性這一錯(cuò)誤研發(fā)思想，從而實(shí)現(xiàn)綜合性能全面提高的典型實(shí)例。

四是，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域以前未曾出現(xiàn)的或前人未曾研究的內(nèi)容或問題，開展開拓性探索研究，提出新思想、新理論、新概念、新方法等，實(shí)現(xiàn)跨越性創(chuàng)新，完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的空白填補(bǔ)。像脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)、波轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、骨架結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)、智能發(fā)動(dòng)機(jī)等就屬于這種模式的創(chuàng)新。

（2）縱向創(chuàng)新。

在縱向創(chuàng)新方面，在找全找準(zhǔn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成要素、子系統(tǒng)和系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過改變、更新和創(chuàng)造三個(gè)層次，完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的跨越性創(chuàng)新、漸進(jìn)性創(chuàng)新和集成/組合性創(chuàng)新。

一是通過構(gòu)成要素增減和重組（舊要素新組合），發(fā)揮組合優(yōu)勢(shì)，即通過舊要素的改變實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的組合性創(chuàng)新，完成系統(tǒng)功能的改善。像短距起飛/垂直降落飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、射流預(yù)冷發(fā)動(dòng)機(jī)等屬于這方面的實(shí)例。

二要評(píng)估和識(shí)別各構(gòu)成要素的長(zhǎng)板/短板，通過長(zhǎng)板要素增長(zhǎng)（長(zhǎng)處更長(zhǎng)）、短板要素補(bǔ)長(zhǎng)（短處變長(zhǎng)）和各要素均衡增長(zhǎng)（長(zhǎng)短都長(zhǎng)），實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的漸進(jìn)性創(chuàng)新，完成系統(tǒng)性能的提高和功能的增強(qiáng)。像F100-PW-100/200 發(fā)動(dòng)機(jī)到F100-PW-220 發(fā)動(dòng)機(jī)這樣的可靠性增長(zhǎng)改型，是短板要素補(bǔ)長(zhǎng)的實(shí)例；F100-PW-220 發(fā)動(dòng)機(jī)到F100-PW-229 發(fā)動(dòng)機(jī)、F110-GE-100 發(fā)動(dòng)機(jī)到F110-GE-129 發(fā)動(dòng)機(jī)這樣的推力增大改型，是長(zhǎng)板要素增長(zhǎng)和各要素均衡增長(zhǎng)的實(shí)例。

三要評(píng)估和識(shí)別各構(gòu)成要素的重要程度，通過找到并全力加強(qiáng)長(zhǎng)線發(fā)展的重要要素（立身之本），實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的漸進(jìn)性創(chuàng)新，完成系統(tǒng)性能的提高和功能的增強(qiáng)。像美國(guó)通用的經(jīng)濟(jì)可承受的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)（VAATE）研究計(jì)劃中的高速渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)（HiSTED）、高效小尺寸推進(jìn)系統(tǒng)（ESSP）、結(jié)構(gòu)緊湊的高效直接升力發(fā)動(dòng)機(jī)（CEDLE）、高效嵌入式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)（HEETE）、自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（ACE）等都是這方面的典型實(shí)例。

四是通過找準(zhǔn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)層級(jí)，通過從經(jīng)驗(yàn)技巧到方法流程到學(xué)科原理的追根溯源，在紛繁復(fù)雜要素中找到長(zhǎng)期發(fā)展不變的最底層/基礎(chǔ)要素，再找到基礎(chǔ)要素的基礎(chǔ)（重要）學(xué)科的基礎(chǔ)理論，甚至再進(jìn)一步從哲學(xué)視角提煉出一個(gè)普適的元起點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，也就是堅(jiān)守航空發(fā)動(dòng)機(jī)“將能源轉(zhuǎn)化為飛行器的推動(dòng)力”這個(gè)第一性原理進(jìn)行跨越性創(chuàng)新，完成系統(tǒng)性能和功能的創(chuàng)造性增強(qiáng)。像氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料電池、混合電推進(jìn)系統(tǒng)、太陽(yáng)能發(fā)動(dòng)機(jī)、核能發(fā)動(dòng)機(jī)等屬于這方面的實(shí)例。

2.2 引入交叉學(xué)科的技術(shù)和理念，通過直接移植或間接借鑒實(shí)現(xiàn)跨域創(chuàng)新發(fā)展

航空發(fā)動(dòng)機(jī)跨域創(chuàng)新是指打破固有思維，跳出航空發(fā)動(dòng)機(jī)學(xué)科或領(lǐng)域，通過直接移植或間接借鑒其他學(xué)科或領(lǐng)域已有的成熟且適用的理論知識(shí)和實(shí)踐技能，與航空發(fā)動(dòng)機(jī)學(xué)科或領(lǐng)域進(jìn)行跨域碰撞和融合驗(yàn)證，完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)學(xué)科或領(lǐng)域的理論突破與實(shí)踐優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的創(chuàng)新發(fā)展。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)跨域創(chuàng)新發(fā)展一般是漸進(jìn)性創(chuàng)新和跨越性創(chuàng)新。其一般要經(jīng)歷知識(shí)與技能的引入、跨域碰撞和融合驗(yàn)證三個(gè)階段。首先要通過“學(xué)、問、思、辨”，廣泛深入地掌握管理學(xué)、哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)、生物等學(xué)科或領(lǐng)域已有的比較價(jià)值大的新思想、新理論、新技術(shù)、新方法、新模型等，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的豐富與認(rèn)知的升級(jí)，擴(kuò)展知識(shí)與技能邊界；其次要采用發(fā)散思維，將掌握的其他學(xué)科或領(lǐng)域的先進(jìn)且成熟新思想、新理論、新技術(shù)、新方法等，與航空發(fā)動(dòng)機(jī)學(xué)科或領(lǐng)域持續(xù)地碰撞、交叉、滲透，分析將它們引入航空發(fā)動(dòng)機(jī)的必要性、適用性和可行性，以實(shí)現(xiàn)直接移植或間接借鑒；三是將它們?cè)诤娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)中融合應(yīng)用和驗(yàn)證，發(fā)展和豐富航空發(fā)動(dòng)機(jī)的理論與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)跨域創(chuàng)新發(fā)展。像渦輪基組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪電力混合發(fā)動(dòng)機(jī)、磁流體-渦輪聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)、數(shù)字孿生發(fā)動(dòng)機(jī)、3D 打印發(fā)動(dòng)機(jī)部件等都是跨域創(chuàng)新的典型實(shí)例。

3 掌握和應(yīng)用創(chuàng)新強(qiáng)度理論，在連續(xù)性創(chuàng)新的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)不連續(xù)性（跨越）創(chuàng)新

創(chuàng)新理論鼻祖熊彼特[7]說：無論把多少輛馬車連續(xù)相加，都不能得到一輛火車。只有從馬車跳到火車的時(shí)候，才能取得十倍速的增長(zhǎng)。1995 年，美國(guó)哈佛商學(xué)院教授克里斯坦森在《哈佛商業(yè)評(píng)論》首次提出“顛覆性技術(shù)”這一理念，因此獲得了“顛覆大師”的美譽(yù)。這一理論[8-9]給創(chuàng)新帶來了強(qiáng)力沖擊，得到了廣泛的應(yīng)用和極高的贊譽(yù)。李善友[10]在大量的創(chuàng)新研究后全面深入地論述了第二曲線創(chuàng)新。綜合這些理論精華，本研究得出基于S 形曲線的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究與產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新模式，如圖1 所示。

圖1 基于S 形曲線的航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)創(chuàng)新模式

3.1 連續(xù)性和不連續(xù)性（跨越）創(chuàng)新模式

航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究與產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新，完全符合并遵循S 形曲線創(chuàng)新模式，包括連續(xù)性創(chuàng)新和不連續(xù)性創(chuàng)新。

3.1.1 連續(xù)性創(chuàng)新

連續(xù)性創(chuàng)新（Continuous Innovation），是沿第一條S 形曲線發(fā)展的創(chuàng)新，屬于從1 到N 的量變（不會(huì)改變游戲規(guī)則）創(chuàng)新。其從萌芽期慢慢切入，呈現(xiàn)緩慢發(fā)展態(tài)勢(shì)；在經(jīng)歷破局點(diǎn)之后，經(jīng)歷快速增長(zhǎng)期和緩慢增長(zhǎng)期，進(jìn)入成熟期（在此出現(xiàn)極限點(diǎn)）；最終進(jìn)入衰退期。在衰退期，即便是投入大量的研發(fā)資源，其性能和功能也不會(huì)有太大的提升，到新的S 曲線出現(xiàn)并快速發(fā)展后，第一條S 曲線會(huì)下降甚至停下來，最終退出歷史舞臺(tái)。其包括漸進(jìn)性創(chuàng)新和集成性或組合性創(chuàng)新。渦輪前溫度的不斷提升；結(jié)構(gòu)質(zhì)量的不斷降低，例如：從分體葉盤結(jié)構(gòu)、到整體葉盤、再到整體葉環(huán)，如圖2 所示；氣動(dòng)效率的不斷提升，從常規(guī)葉片、到掠形葉片、再到復(fù)合掠形葉片等；這些屬于典型的遵循S形曲線的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究連續(xù)性創(chuàng)新。每一代發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷系列化衍生發(fā)展，例如：F110 系列發(fā)動(dòng)機(jī)從F110-GE-100 發(fā)展到F110-GE-129，再發(fā)展到F110-GE-132 發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于典型的遵循S 形曲線的航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品研發(fā)連續(xù)性創(chuàng)新。

圖2 分體葉盤、整體葉盤、整體葉環(huán)

3.1.2 不連續(xù)性創(chuàng)新

不連續(xù)性創(chuàng)新（Discontinuous Innovation）或稱跨越性創(chuàng)新，按照克里斯坦森的顛覆性創(chuàng)新理論，是從第一條S 形曲線遷移進(jìn)入第二條S 形曲線的創(chuàng)新，屬于從0 到1 的發(fā)生質(zhì)變的創(chuàng)新，是可以改變也可以不改變游戲規(guī)則的創(chuàng)新。其包括突破性（Radical Innovation）創(chuàng)新和顛覆性創(chuàng)新。

（1）突破性創(chuàng)新。

突破性創(chuàng)新就是從第一條S 形曲線右上角遷移進(jìn)入第二條S 形曲線，屬于不改變游戲規(guī)則的正向不連續(xù)創(chuàng)新。其以成熟的連續(xù)性技術(shù)為基礎(chǔ)，以更精、更細(xì)、更高端（如能力提高、功能增強(qiáng)、功能增加等）為目標(biāo)，鎖定第一曲線右上方的高端技術(shù)遷移進(jìn)入第二曲線，實(shí)現(xiàn)跨越性創(chuàng)新。從渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)到自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)、多電發(fā)動(dòng)機(jī)、智能發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、間冷回?zé)嵫h(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)等，是遵循S 形曲線的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究突破性創(chuàng)新。軍用小涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)跨代發(fā)展、民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)從傳統(tǒng)直接傳動(dòng)風(fēng)扇發(fā)展到齒輪傳動(dòng)風(fēng)扇和開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，是遵循S 形曲線的航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品研發(fā)突破性創(chuàng)新。

（2）顛覆性創(chuàng)新。

顛覆性創(chuàng)新是從第一條S 形曲線左下角遷移進(jìn)入的第二條S 形曲線，屬于改變游戲規(guī)則的負(fù)向不連續(xù)創(chuàng)新。其以新興的顛覆性技術(shù)為基礎(chǔ)，以更簡(jiǎn)單、更便宜、更可靠、更便捷為目標(biāo)，鎖定第一曲線左下方的低端或邊緣技術(shù)分形遷移進(jìn)入第二曲線，實(shí)現(xiàn)跨越性創(chuàng)新。歷史上從活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)到渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，是從發(fā)動(dòng)機(jī)原理層面開展的顛覆性創(chuàng)新。目前正在發(fā)展的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)（如圖3 所示）、換熱預(yù)冷發(fā)動(dòng)機(jī)、混合電力推進(jìn)等新概念發(fā)動(dòng)機(jī)，都是從基本熱力循環(huán)和基本結(jié)構(gòu)形式層面開展的顛覆性創(chuàng)新。

圖3 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)

3.2 如何實(shí)現(xiàn)不連續(xù)性創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)新的飛躍

在連續(xù)性和不連續(xù)性（跨越）創(chuàng)新模式中，更重要的是如何實(shí)現(xiàn)不連續(xù)性創(chuàng)新。綜合熊彼特[7]、克里斯坦森[8-9]、李善友[10]等學(xué)者的研究成果，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的不連續(xù)性創(chuàng)新可以按以下技法從第一曲線遷移進(jìn)入第二曲線。

在沿第一曲線進(jìn)行連續(xù)性創(chuàng)新發(fā)展的過程中，主動(dòng)研究和觀察第一曲線增長(zhǎng)速度的變化，通過第一曲線或其單一子系統(tǒng)或要素增長(zhǎng)速度呈現(xiàn)快速降低的特征，識(shí)別和判斷整個(gè)曲線的極限點(diǎn)（臨界點(diǎn)），開始決策終止該曲線。主動(dòng)研究和觀察眾多候選第二曲線增長(zhǎng)速度的變化，通過候選第二曲線呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的特征識(shí)別和判斷整個(gè)曲線的破局點(diǎn)，并投入重度資源擊穿破局點(diǎn)，適時(shí)整形遷移進(jìn)入第二曲線，實(shí)現(xiàn)突破性的跨越性創(chuàng)新；也可以主動(dòng)研究和觀察第一曲線中子系統(tǒng)或要素的變化，通過尋找快速增長(zhǎng)的單一子系統(tǒng)或要素的破局點(diǎn)，并投入重度資源擊穿破局點(diǎn)，適時(shí)分形遷移進(jìn)入第二曲線，實(shí)現(xiàn)顛覆性的跨越性創(chuàng)新。

這里的快速增長(zhǎng)和快速降低的具體參數(shù)根據(jù)不同行業(yè)不同時(shí)期都會(huì)有很大不同，因此具體界定需要專門的研究和判斷。

4 航空發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)新的建議

航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品經(jīng)過幾十年的蓬勃發(fā)展，隨著以仿真和數(shù)字孿生技術(shù)為代表的設(shè)計(jì)技術(shù)、以復(fù)合材料技術(shù)為代表的先進(jìn)材料技術(shù)、以3D 打印技術(shù)為代表的先進(jìn)加工技術(shù)和以新型爆震發(fā)動(dòng)機(jī)為代表的新型循環(huán)技術(shù)等新技術(shù)的不斷成熟，未來的航空發(fā)動(dòng)機(jī)正在面臨著大量創(chuàng)新爆發(fā)的新機(jī)遇，將會(huì)產(chǎn)生大量的甚至是革命性的進(jìn)步。每一次的技術(shù)和產(chǎn)品革命都會(huì)帶來一次行業(yè)大洗牌，未能夠跨越創(chuàng)新門檻的人員和組織將會(huì)被無情地淘汰出局。航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)人員和組織要不甘于做“駐扎者”，要勇于做“攀登者”，通過以上跨界、跨域創(chuàng)新模式實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)跨越性創(chuàng)新發(fā)展，確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)世界的新變化，跟上時(shí)代的新潮流，成為行業(yè)的領(lǐng)航者。

（1）解放思想是創(chuàng)新成功的基礎(chǔ)。

對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)新，思想必須先行，要開放思維，打破個(gè)人的本位主義或自我中心主義和組織的集體迷思，克服固有成見和墨守成規(guī)，克服無知自大，做到“認(rèn)知謙遜”和不做“束于教的曲士”。即使開始有抵觸心理，也要首先循序漸進(jìn)地?zé)釔?，然后發(fā)自內(nèi)心地接受，最后心悅誠(chéng)服地執(zhí)行。

（2）人和組織保障是創(chuàng)新成功的核心因素。

對(duì)于人員，要廣泛引進(jìn)不同地域、不同院校、不同學(xué)科、不同經(jīng)歷的人才和精英，避免單一，追求多元，打造百家爭(zhēng)鳴文化。對(duì)于組織，要組建跨行業(yè)、跨部門、跨專業(yè)、跨層級(jí)、跨職級(jí)的集成產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)（IPT），如：負(fù)責(zé)產(chǎn)品研發(fā)決策評(píng)審的決策團(tuán)隊(duì)（IPMT）、負(fù)責(zé)市場(chǎng)管理與產(chǎn)品規(guī)劃的管理團(tuán)隊(duì)（PMT）、負(fù)責(zé)產(chǎn)品研發(fā)的產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)（PDT）、負(fù)責(zé)產(chǎn)品平臺(tái)與技術(shù)研究的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)（TDT）；更重要的是必須給予團(tuán)隊(duì)關(guān)鍵崗位配置合適的人員，授予關(guān)鍵崗位人員一定的技術(shù)決定權(quán)、資源調(diào)配權(quán)和團(tuán)隊(duì)成員考核權(quán)，以及給予關(guān)鍵崗位人員相應(yīng)的待遇；甚至成立獨(dú)立研發(fā)機(jī)構(gòu)，乃至建立異地研發(fā)中心。讓創(chuàng)新在開放的土壤中茁壯成長(zhǎng)，結(jié)出豐碩成果。

（3）模式是創(chuàng)新成功的靈魂。

對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)新，首先要主動(dòng)學(xué)習(xí)和掌握先進(jìn)且適用的創(chuàng)新模式和方法，從空間、時(shí)間、系統(tǒng)等維度，打破并擴(kuò)展單一視角的認(rèn)知邊界，克服出現(xiàn)“盲人摸象”“井底觀天”等現(xiàn)象，不做“篤于時(shí)的夏蟲”和“三季人”，全看、看清、看準(zhǔn)、看對(duì)和看遠(yuǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行之“形”和發(fā)展之“勢(shì)”，通過跨系統(tǒng)層級(jí)、跨結(jié)構(gòu)要素、跨相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域和借鑒S 形曲線創(chuàng)新理論，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的集成性或組合性創(chuàng)新、漸進(jìn)性創(chuàng)新和跨越性創(chuàng)新。

（4）跨越性創(chuàng)新是創(chuàng)新成功的最高目標(biāo)。

第二S 形曲線的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展是實(shí)現(xiàn)不連續(xù)創(chuàng)新的前提，而這有賴于在各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域廣泛、深入和長(zhǎng)期不懈的預(yù)先研究積累，以及對(duì)于技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的敏銳把握。航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)和創(chuàng)新技術(shù)都不可能買到，因此如果沒有一以貫之的預(yù)研探索與積累，當(dāng)?shù)谝粭lS 曲線進(jìn)入到衰退期再開展新的S 曲線的探索，將會(huì)造成“遠(yuǎn)水解不了近渴”的危險(xiǎn)局面。因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)人員和機(jī)構(gòu)是否具備旺盛的創(chuàng)新能力尤其是原理性創(chuàng)新，能否始終守住“第一性原理”，是否一以貫之地持續(xù)重視預(yù)研工作，對(duì)于其長(zhǎng)遠(yuǎn)的生存和發(fā)展尤其重要。同時(shí)原理性創(chuàng)新離不開基礎(chǔ)研究，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究工作更多地在高校中開展，因此原理性創(chuàng)新不僅是對(duì)高校中基礎(chǔ)研究能力和定力的考驗(yàn)，也是對(duì)工程研究機(jī)構(gòu)在基礎(chǔ)研究方面的牽引和調(diào)動(dòng)能力的考驗(yàn)。