技術成熟度評估在飛行試驗中的應用

朱江輝，孫勇軍，周占廷

(中國飛行試驗研究院 科技部，陜西 西安710089)

0 引言

技術成熟度評估(TRA)是一種科學的管理方法，它有助于科研項目管理者全面、客觀、及時地了解技術的成熟水平［1］，掌握研發現狀，預估與研發目標的差距和研發風險，更有助于各項技術規劃的科學制定。

技術成熟度評估標準由NASA于20世紀90年代初提出，并被美國空軍研究實驗室作為武器系統技術成熟度的評價方法［2］。目前技術成熟度的概念已在國際上普遍采用，2005-2006年標準版本的技術成熟度等級體系已在英國、法國和日本等國家或組織獲得認可［3］。解放軍總裝備部在“十一五”期間，牽頭制定了《裝備預研技術成熟度評價辦法(試行)》［4］，開始在武器裝備預研項目中推廣應用技術成熟度方法。《技術成熟度等級》和《技術成熟度評價程序與要求》兩項國軍標已經完成了意見征求，不久即將正式頒布，成為“十二五”重大科研項目和型號研制的重要標準。隨后，我國空空導彈、航空發動機和復合材料等相關單位也推廣了技術成熟度等級評價方法［5-8］。本文深入分析了美國國防部和國內武器裝備研制兩種關于技術成熟度等級的定義，結合飛行試驗科學的特點，給出了飛行試驗技術成熟度等級描述。在此基礎上，參考美國按技術成熟度等級將裝備研制劃分的階段和對應內涵，根據技術完成形式對飛行試驗技術發展的不同作用，依據我國科技發展戰略和武器裝備研制周期，對飛行試驗技術成熟度等級進行階段劃分和內涵說明，并在具體業務推進中應用。

1 技術成熟度的相關定義

技術成熟度(TR)是指技術相對于某個具體系統或項目來說所處的發展狀態，它反映了技術對于項目預期目標的滿足程度。

技術成熟度等級(TRL)是指對技術成熟程度進行量度和評測的一種標準，將技術從萌芽狀態到成功應用于系統的整個過程劃分為幾個階段，為管理層和科研單位提供了一種統一的標準化通用語言。

TRA是采辦和科研管理中廣泛采用的一種評估工具，也是產品開發和技術研究承擔機構作為技術評估的手段。通過TRA能夠有效控制產品發展和系統采辦的風險。

技術成熟度評估方法是采用技術成熟度對技術的成熟度進行評價的一套方法、流程和程序，它是采用TRL和一個系統化的實施程序來完成技術成熟度評價報告的一個過程。

2 飛行試驗TRL的確定

美國國防部(DOD)的評估標準將TRL分為9個等級，并明確了每一等級的定義和標準，規定技術必須達到7級才能進入武器系統。此評估標準適用于硬件、軟件和制造技術，表1給出了其具體的成熟度等級定義。

表1 美國國防部TRL定義Table 1 TRL definition of DOD

國內相關單位參考美國有關標準與規章，編制了國內武器裝備研制評估標準。與國外相比，維持了9級TRL，有針對性地細化和修訂了對應的等級評價標準。表2為國內武器裝備研制評估標準等級。

表2 國內武器裝備研制TRL定義Table 2 TRL definition of domestic military equipment development

飛行試驗是試驗環節的一部分，同時又是飛機研制的最后環節，具有其特殊性。近年來，中國飛行試驗研究院組織了各專業試飛專家，成立了專家組，研究了國內外各類技術成熟度等級的要求和內涵，分析了型號試飛生命周期內(立項前、立項階段、設計階段、實施階段、總結階段和拓展階段)所關聯的技術點、技術文件、隊伍建設和管理特點及內涵，針對目前飛行試驗現狀，經過較長時間的論證與研究，于“十二五”初完成了飛行試驗范疇的技術成熟度等級定義，如表3所示。

表3 飛行試驗TRL定義Table 3 TRL definition of flight test

總體來說，TRL是一種已經被證明了在不同機構間傳遞有關衡量新技術狀態的有效參數。涵蓋了技術或技術系統的概念提出、實驗室演示、應用環境證明等階段。飛行試驗TRL標準的確定，為化解型號試飛技術風險，促進科研項目的發展奠定了一定的基礎。

3 飛行試驗TRA的分類與實踐

在武器裝備研制過程中，技術風險控制是一項重要的內容。為了更進一步對技術風險進行控制，美國以分解完成的TRA為基礎，將整個裝備研制過程劃分為4個階段［1］，表4給出了各階段的內涵與TRA的對應關系。

表4 美國裝備研制階段分類Table 4 Classification of U.S.equipment development

技術風險控制的前提是對技術風險進行正確的識別和合適的評估，美國將裝備研制過程分為裝備分析、技術開發、產品開發及生產與裝備四個階段，使得科技管理和實施者可以根據不同階段的側重點對技術風險進行更加有效的把控。

飛行試驗極其昂貴、費時，并存在潛在危險［9］，因此技術發展一直是中國飛行試驗研究院科研生產的主題。在研究美國裝備研制過程階段劃分與內涵的基礎上，結合我國科技發展的戰略——“生產一代、研制一代、預研一代、探索一代”和武器裝備研制的生命周期——“論證、方案、工程研制、設計定型、生產定型”［10］，依據飛行試驗TRA標準，按照技術完成形式對飛行試驗的不同作用，中國飛行試驗研究院將飛行試驗技術發展方向也分為四大類，具體的分類內涵與技術成熟度等級的對應關系如表5所示。

表5 飛行試驗技術分類Table5 Technical classification of flight test

可以看出:飛行試驗的“探索類技術”與國內科技發展戰略的“探索一代”和美國裝備研制過程的“裝備分析”相對應;“預研類技術”與國內科技發展戰略的“預研一代”和美國裝備研制過程的“技術開發”相對應;“發展類技術”與國內科技發展戰略的“研制一代”和美國裝備驗證過程的“產品開發”相對應;“基礎類技術”與國內科技發展戰略的“生產一代”和美國裝備研制過程的“生產與裝備”相對應。

需要指出的是，這里的“基礎類技術”與廣義上的“基礎科研”中的涵義不同。飛行試驗中的“基礎類技術”指型號任務已經完成了相應科目的地面試驗或飛行驗證后，應形成對應的作業文件、操作手冊、院標準或國標、國軍標等內容;而“基礎科研”指高新技術的共性關鍵技術和基礎前沿技術等相關范疇內容。“基礎類技術”的目的是對已經掌握的技術進行系統的提煉，形成對本專業后續人員和與行業相關人員具有參考和指導意義的手冊或標準;“基礎科研”是針對前沿技術的跟蹤與突破。

參照美國裝備研制過程的分類和國內科技發展戰略分段，飛行試驗TRA四個階段的劃分使得科研管理者和科研具體實施者在技術風險控制上更加科學、合理。中國飛行試驗研究院在近兩年的預先研究、航空基金管理、技術創新和型號試飛支持技術等工作中，已經應用飛行試驗TRA理念和技術的階段分類與內涵對其進行管控。

飛行試驗TRA準則的產生和技術階段分類的推行，使得飛行試驗與國內外各相關行業的技術風險管控體系進行了接軌，技術工作的推進與管理更加標準化、制度化和系統化。通過近兩年的推廣，達到了如下目的:

(1)有助于科研人員在完成型號地面試驗或飛行試驗后樹立系統提煉的意識;

(2)明確了只有技術發展類或基礎類技術(技術成熟度大于或等于7的技術)才能應用于型號試飛中;

(3)給定了預研類項目的等級和準則描述，使得各科研人員對預研項目立項選題范圍進一步明確，有益于促進項目申報的成功率;

(4)拓展了飛行試驗從業者的視野，只要是與飛行器有關的新原理、新概念的研究，都屬于飛行試驗的技術范疇，不僅僅限于航空領域。

4 結束語

飛行試驗TRA的制定、飛行試驗技術發展類別的劃分和內涵的梳理，為相關研究和試驗的技術風險管理起到了一定的作用。后續仍需加強以下工作:加強飛行試驗TRA和技術類別劃分和內涵的認識、理解和掌握;TRA可以有效地對重大項目“拖降漲”(拖進度、降指標、漲經費)問題進行控制，應該采取措施盡快將梳理出的飛行試驗TRL納入到日常科研管理框架中去。

［1］ Director.Technology readiness assessment(TRA)deskbook［R］.Defense Research and Engineering，2009.

［2］ Mankins J C.Technology readiness levels:a white paper［R］.Office of Space Access and Technology NASA，1995.

［3］ 安茂春，王志健.國外技術成熟度評價方法及其應用［J］.評價與管理，2008(2):1-4.

［4］ 孟雪松，曾相戈，褚恒之.技術成熟度與風險管理關系研究［J］.航空標準化與質量，2012(3):6-9.

［5］ 段磊，劉代軍，劉琪.技術成熟度評估在空空導彈科研管理中的作用［J］.航空兵器，2012(8):54-57.

［6］ 李瑤.航空發動機技術成熟度評價方法研究［J］.燃氣渦輪試驗與研究，2010，23(5):47-51.

［7］ 藍元沛，關志東，孟慶春.復合材料飛機結構技術成熟度評價方法［J］.復合材料學報，2010，27(6):150-154.

［8］ 彭紹雄，薄延珍，李學園，等.技術成熟度評價方法在導彈武器系統中的應用［J］.艦船電子工程，2011，31(8):157-159.

［9］ Stoliker F N.飛行試驗工程導論［M］.張立功，等譯.西安:中航工業試飛中心，2012.

［10］陳華雄，歐陽進良，毛建軍.技術成熟度評價在國家科技計劃項目管理中的應用探討［J］.科技管理研究，2012(16):191-195.