從戰略規劃看航空業發展

陳培儒

航空工業是以高技術為特征的產業，航空市場的競爭歸根到底是技術的競爭。在航空工業蓬勃發展的今天，制造商們在看到機遇的同時，也面臨著空前的挑戰——能耗增加、環境污染以及用戶對航空產品更高性能的追求，這些都增加了商用飛機的研制難度。為了應對這些挑戰，維持在航空市場的領先地位，近年來一些世界航空強國先后制定了新的發展規劃，這些規劃為未來商用飛機的發展指明了方向。

航空工業的三大挑戰

根據預測，到2025年，全球航空客運周轉量將以年均5%的速度增長。這一數據讓飛機制造商在看到利潤的同時，也意識到自身面臨的新挑戰。

首先，客運量的增長將消耗更多的燃油資源。當前，全球商用飛機每年消耗大約700億加侖燃油，隨著客運量的增加，到2025年，這一數字將達到1000億加侖以上。

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

第三，客戶和乘客對飛機的性能要求不斷提高。安全性和經濟性是航空公司的不懈追求，而乘客對飛機舒適性、便捷性的要求也水漲船高。超聲速客機或將在不久的將來重回歷史舞臺，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的發展提出了更高的要求。

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

國際航空運輸協會（IATA）指出，要實現上述目標需要綜合采用四種手段，分別是投資新技術（更高效的機體、發動機和設備）、高效運營（追求最大效率和最小重量）、建設高效基礎設施（改善航線、空中交通管理和機場等）、采取積極的市場手段（碳補償、全球排放交易等），而投資新技術被認為是最有效的實現手段。

按照燃油效率改善的歷史規律（近20年來，年均改善1.5%左右），如果采用傳統的技術改進手段，2020年的減排目標可以實現，但只有發展全新的技術（新概念、新構型、新能源等顛覆性技術），才可能實現2050年的減排目標。在此背景下，歐美航空強國已經率先行動，提出了各自的商用飛機技術發展規劃，以期在未來的市場競爭中占得先機。

歐洲：2050航空發展展望

對于歐洲航空工業來說，歐盟的角色更像一個大家長，對區域內各國的航空技術資源進行整合與配置，從而為區域內的企業提供創新的源泉。

2001年，歐盟成立了航空研究咨詢委員會（ACARE），統籌歐洲層面的航空研究計劃，利用歐洲甚至全球的優勢資源，發展歐洲航空工業。ACARE成立后，提出了《歐洲航空2020愿景》戰略規劃，勾勒出歐盟航空工業發展的宏偉藍圖，并在增強競爭力、減少污染、改善安全性和提高系統能力方面設定了具體目標。

之后，歐盟委員會在ACARE的指導下制定了《2050航空發展展望》，作為綱領性的文件引領未來發展。在這份戰略規劃中，歐盟委員會提出了到2050年將航空業二氧化碳排放降低75%、氮氧化物排放降低95%（相比2000年水平）的發展目標。

除了頂層的航空發展規劃，歐盟還實施了史上最龐大、最有影響力的系列框架研發計劃，為歐洲航空業的發展起到關鍵性作用。其中，“歐盟框架計劃（FP）”和“潔凈天空”計劃最為業界所關注。

“歐盟框架計劃”是目前世界上規模最大的官方綜合性科研與研發計劃之一，具有投資額度大、研發領域廣、參與機構和人員多等特點。該計劃由歐盟委員會實施和管理，同時協調歐盟各國的科研計劃，是近二十年來歐盟實施其科技戰略和行動的主要工具。自其實施以來，歐盟已經斥資40億歐元設立了450個航空研究、技術開發與驗證項目。大部分關鍵技術類研究項目的經費在200萬到800萬歐元之間。有30個大型的集成類項目獲得了大額資金投入，經費平均達1億歐元。

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

值得一提的是，CS2中的多個子項目匯聚了區域內多家企業的核心研發能力，為空客2030年左右將要推出的下一代窄體客機進行技術儲備。

據《航空周刊》報道，CS2的目標是在一個集成環境和工作條件接近飛機實際工況的情況下，采用能充分體現機身結構創新的平臺，對飛機的系統設計和功能進行最終驗證，將相關技術的成熟度推向6級，以保障2030年左右即將投入市場的新飛機的安全性。其具體研究項目包括創新的飛機結構、更高效的機體以及能夠減少產品進入市場的時間和增強歐洲對低成本勞動力市場競爭力的新制造工藝。

“凈潔天空計劃2”研制的結構創新驗證平臺（IADP）共有三個，分別是大型客機、支線飛機和高速旋翼機。此外，“凈潔天空計劃2”中還開展了技術成熟度稍低一點的綜合技術驗證（ITD），主要包括三類，分別是新型飛機結構、新型發動機和新型機載系統及設備。

針對空客的下一代窄體客機，CS2的研究涉及了多項技術。在氣動外形方面，將開展跨聲速柔性機翼和新的機身外形研究，關注采用絲束曲線鋪放復合材料進行氣動結構設計，同時采用低密度和多功能材料改善金屬機身設計。該計劃將對復合材料翼盒和部分機身進行地面演示驗證。未來，這種結構組合極有可能成為下一代窄體客機采用的結構形式。在新材料方面，該計劃則將為A320替代機型生產全新低成本復合材料結構翼盒。

美國：未來技術路線圖

作為航空工業強國，20世紀70年代中期，美國商用飛機產品的市場占有率曾經高達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。2005年，空客飛機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領域的壟斷地位。

面對來自歐洲航空航天工業整體日益強勁的競爭實力以及歐洲出臺的雄心勃勃的航空科技發展規劃，美國國內各界人士不斷呼吁政府加大對航空科研的投資力度，盡快出臺新的航空科研政策及研發計劃，以確保美國在航空航天領域的領先地位。

美國國家航空航天局（NASA）作為國內最主要的航空航天科研機構，在這場應對歐盟競爭的“戰斗”中自然是當仁不讓。NASA先后制定了《響應呼喚：保持美國領先的航空計劃》、《民用航空10年眺望：未來的基礎》、《航空研究與發展國家規劃》等宏觀戰略規劃，但業界對這些規劃褒貶不一。直到2015年，NASA發布了其歷史上首份《航空技術路線圖》。

路線圖提出了未來民用航空發展的六大戰略推動力——全球航空的安全和高效增長、民用超聲速飛機創新、超高效民用飛行器、向低碳推進方式的轉變、實時系統級安全保證、使飛行擁有可保障的機器自主。每個戰略推動力可分解為若干個目標，每個目標牽引出幾個研究主題或遠期研究工作。

在《航空技術路線圖》發布之前，NASA開展的環境負責任航空項目（ERA）也取得了不錯的成績。ERA項目共完成8項集成技術演示驗證，相關技術達到了可轉化為先進、超高效商用飛機產品的成熟度水平。8項演示驗證中的2項是在波音757環保驗證機上進行的。第一項是在757垂尾上進行的掃掠噴氣作動技術，該技術旨在通過噴流增加垂尾方向舵側力，減小垂尾面積。第二項技術是驗證布置在757機翼前緣上的防蟲涂層如何避免機翼前緣被昆蟲污染，從而保持層流流動。

俄羅斯：將目光投向國際市場

俄羅斯在蘇聯時期是世界航空工業最強的國家之一，但其商用飛機產品相對落后。在經歷了20世紀90年代的政治動蕩和經濟蕭條之后，俄羅斯的航空工業發展一度停滯，商用飛機產業更是一落千丈。

普京總統上臺后，十分注重航空工業的發展。為此，俄羅斯出臺了一系列發展規劃，從這些頂層戰略規劃中不難看出，俄羅斯當前的航空科技政策和投資向基礎技術領域傾斜，建立航空科技儲備是其目前最主要的任務之一。航空電子和發動機是俄羅斯目前最關心的兩個方向。從產品上說，俄羅斯更加重視生產制造能力的恢復和提升，特別強調材料和基礎技術研究。

《2015年前俄羅斯航空工業發展戰略》是俄羅斯重振航空工業的綱領性文件，提出了“在航空工業建立有效市場導向、具有自我發展能力的新一代業務結構；提高航空工業及相關行業企業的創新積極性和設施更新水平；簡化航空企業進入金融市場程序，拓寬利用有價證券市場吸引金融資源的渠道”等重大行動計劃。雖然該戰略并不是專門的科技發展戰略，但對俄羅斯航空工業的發展起到了極大的促進作用。

2017年，俄羅斯又發布了《2025年前航空工業民用產品出口發展戰略》。這一次，俄羅斯將目光投向了國際市場。該戰略規劃主要著眼于以下兩方面：

首先，要盡快打破取證和技術準入壁壘。該戰略提出，要在航空航天工業委員會國際協作活動框架下，積極參加準入和取證、飛行安全、航空器環保性、部件互換性和數控安全性等領域新標準的制定，防止通過提高要求限制俄制產品進入國際市場；協調俄羅斯和國外對產品的取證要求，包括針對航空產品研制和制造商、取證機構工作標準的要求；與有潛在購買國家的航空適航鑒定機構簽訂政府間協議，承認俄羅斯航空適航機構頒發的適航證，探索關稅調節的可能性。

其次，推動配套制造商融入全球供應鏈。為使配套制造商進入大型航空器制造商的全球供應鏈，俄羅斯將采取以下措施：通過財政措施支持航空發動機、部件和儀表行業產品和服務等獲得外部采購及初次交付；在國有航空公司采購時，針對國外航空制造商提出產品生產地方化水平以及科研和實驗設計工作在俄羅斯領土內的工作量要求，以此決定航空產品的交付量；在實施飛機制造業、直升機制造業合作項目時，規定在俄羅斯國內的配套生產程度。

眾所周知，航空工業是一個需要持續投入、長期探索的過程，單憑企業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計、科學謀劃、動員廣泛力量研究制定發展規劃才能使航空工業持續、健康發展，而這也是歐美國家能夠一直占據航空科技制高點的關鍵所在。對于志存高遠的中國航空工業來說，這些國家的做法無疑是值得我們學習和借鑒的。