航空動力強國發展戰略研究

向巧，黃勁東，胡曉煜，晏武英，侯薇

（1. 中國航空發動機集團有限公司，北京 100097；2. 中國航空發動機研究院，北京 101304）

一、前言

作為各類航空器的能量與動力來源，航空動力普遍具有投入多、難度大、風險高、周期長的特點，是多學科交叉、多領域融合的復雜大系統，已成為各國制造業和科技發展水平的重要標志[1,2]。在新工業革命的背景下，世界航空動力強國已制定實施相應的戰略規劃和產業政策，將航空動力發展作為國家戰略，優先發展、高度壟斷、嚴格對外封鎖[3～5]。面對復雜嚴峻的國內外形勢，我國有必要從國家戰略高度綜合研判航空動力領域發展的重大價值和國際經驗，深入剖析行業發展態勢和面臨的急迫問題，科學制定面向2035年和2050年的航空動力強國發展戰略，全面提升科技創新能力與核心競爭力，支撐先進航空裝備更新換代，促進產業不斷優化升級，推動我國航空動力行業優質快速發展。

二、航空動力發展的重要價值

（一）推動強國建設的基礎內容

航空動力是航空器的“心臟”，其發展對研發能力、資源需求、組織管理均有很高要求，一直被視為國家工業基礎和綜合科技水平的體現 [6]。國家“十四五”規劃提出，建設“科技強國”“制造強國”“質量強國”“交通強國”，提升制造業核心競爭力，壯大戰略性新興產業 [7]。航空動力產業與這些規劃內容密切相關，面臨著高質量發展的迫切要求。加快航空動力領域技術和產業發展，將促進國家整體工業水平顯著提升，帶動科技創新事業跨越發展。

我國在裝備制造業和基礎設施建設方面取得了突出進展，但航空動力領域距離世界先進水平仍有不小差距，尚無法完全滿足先進裝備發展需求，部分產品和零部件仍然需要進口或引進國外技術；制造過程中的高效化、精細化、智能化水平也落后于其他高科技行業，成為制造業高質量發展的重點瓶頸之一 [8]。因此，實施航空動力強國發展戰略，將對強國建設構成堅實支撐，有助于提升國家工業基礎能力、支撐國防裝備建設、促進經濟社會發展。

（二）保障綠色發展的先導力量

交通運輸、國防裝備所使用的各類航空器，廣泛使用燃氣渦輪發動機、內燃機等熱力機械以及各類型發動機通過組合、聯合、混合而構成的復合動力裝置。歷經百年發展，傳統的航空動力機械已相對成熟且熱效率得到極大提升，但始終是溫室氣體排放的主要來源之一，成為節能減排的重要方面。

可持續發展是全球性議題，綠色低碳成為未來潮流。我國提出了2030年碳達峰、2060年碳中和的發展目標，綠色發展列入國家規劃，這都要求積極推進能源革命，加快發展方式的綠色轉型。以可持續燃料、電動、混動等為代表的新能源航空動力正在興起并加快推進產業化應用；傳統的航空熱力機械在繼續提升效率的同時，通過努力降低排放水平并積極與新能源“牽手”，以混合動力的方式發揮增量優勢，支持實現綠色發展。

（三）實現創新驅動發展的重要領域

航空動力作為航空器機動能力及能量的來源，多學科交叉、多行業協同特征明顯，工作條件苛刻（高溫、高壓、高轉速），工作環境復雜，自身性能及可靠性指標嚴格；與幾乎所有的工業技術發展密切相關，對先進設計、材料、制造、試驗技術的要求極高。因此，航空動力是表征國家科技創新實力的重要方面、踐行創新驅動發展的關鍵環節。一流的航空動力制造業能夠在國家工業基礎能力提升、科技進步方面發揮突出性的帶動作用，因而加快航空動力領域技術發展是提升國家整體工業基礎及能力的重要途徑 [9]。

堅持創新驅動發展、完善國家科技治理體系已納入國家規劃。我國航空動力從引進仿制逐步過渡到自主發展，但因工業化起步較晚而長期成為制約航空產業自主創新發展的瓶頸；需要加速本領域技術體系發展，盡快升級航空器和動力裝備水平，進一步引領并帶動國家科技創新與工業基礎能力提升。航空動力強國建設需要技術進步、管理提升的協同推動，在加強基礎研究、核心關鍵技術攻關的同時，建立應用深度融合、行業高效協同的發展機制，充分發揮高端復雜技術的溢出與輻射作用，加速諸多類型裝備研制和產業化升級。

三、航空動力產業的國際發展經驗

（一）國家層面高度重視，堅持自主創新發展

目前，僅有美國、俄羅斯、英國、法國等少數國家能夠獨立研制高水平的軍/民用航空發動機，占據了世界航空動力產業鏈中的主導地位；相應地，國際航空動力市場處于少數國家壟斷的狀態。航空動力產品技術密集度高、應用融合性強、產業帶動面寬，兼具經濟價值和軍事價值。航空動力發達國家長期以來一直將航空動力產業作為國家高技術戰略產業進行扶持，將燃氣渦輪發動機等動力裝備視為保持國際競爭力的代表性產品。英國作為燃氣渦輪發動機技術的發源地，始終堅持航空動力產業的獨立自主發展；在組建空中客車公司的過程中，可以放棄客機整機而牢牢掌握航空發動機的研制，甚至立法限制航空發動機企業的股權對外轉讓。美國一直將航空航天動力技術視為國家、國防關鍵技術，持續通過國家級技術計劃保持領先優勢，同時以市場化形式驅動航空動力產業競爭力提升 [10]。

（二）科研及管理體系完善，基礎設施能力充足

航空動力發達國家建立起了完善的航空動力科研體系，形成了符合航空動力產品發展規律的管理體系，為產品研制、產業發展筑牢了基礎。這一體系的突出特點表現在“政企學”的合理分工與高效協同：除了從事航空發動機研制生產的企業外，公立科研機構主要從事各應用領域航空動力產品的發展規劃研究，代表官方進行試驗鑒定；高校積極承擔基礎研究及專業人才培養工作。以美國為例，在航空動力的主要應用領域均由政府或軍方管理部門（如國家航空航天局、國防高級研究計劃局）負責制定發展指導政策；美國科學研究院定期發布航空動力領域技術報告，預測未來發展形勢、市場及技術趨勢；空軍研究實驗室、阿諾德工程發展中心等軍方科研部門也深度參與相關產品的研制過程。 此外，這些管理機構下轄了航空動力科研力量，建成了集約化的大型科研基礎設施，為參與航空動力技術研發及產品研制的企業、高校、專業機構提供綜合試驗能力，代表官方履行試驗鑒定任務。這類大型基礎科研設施建設周期長、投資規模大，由政府建設并主導運行的方式提高了利用效率、降低了企業負擔，保障了本國航空動力行業的高效運轉和市場競爭力提升。

（三）注重技術創新，形成市場驅動的良性循環

航空動力發達國家積極采取技術創新引領產業發展的模式，在基礎研究、應用研究方向穩定投入資源并實施傾斜性政策[11]，驅動基礎性、前沿性、創新性航空動力技術演進成熟；優化資源分布并合理集中資源，保持航空動力技術人才隊伍規模，注重技術成果轉化，保障企業研發投入積極性[12]。企業的研發資源投入圍繞航空動力產品研制展開，以先進航空動力產品穩定占據市場份額為目標，保持可持續發展能力。政府動用公共資源投入航空動力基礎研究，不是為了直接創造具有商業化潛力的航空動力新技術，而是促進企業盡量得益于科學源泉和溢出技術，進而開展自主投資并參與市場競爭。發展實踐表明，參與市場競爭并獲得相對競爭優勢的企業，必然在航空動力領域擁有先進技術及產品；圍繞自身發展需求，以自主創新為主要形式，利用自有資源進行通用性與專有性兼具的研究布局；牽引企業外部科研力量，結合有效需求開展定向研發配套，從而實現企業技術與產品供應鏈的可持續發展。

（四） 鼓勵產業合作，分享產業發展利益

航空動力發達國家在組織企業參與國際市場競爭的過程中，注重根據國家戰略需要和經濟發展需求，積極推動利益相關國家和企業開展航空動力產業鏈合作。采取“政府引導、企業實施”方式，實現各自資源的優勢互補，共同開拓市場并降低運營風險，由此增強本國產業實力和創新能力；共同構筑航空動力技術壁壘，保障自身核心利益，阻止產業“后來者”進入，延續高端航空動力市場的壟斷地位。美國向英國、歐盟、日本等國家和地區開放先進航空動力產品研制項目，如采購英國企業研制的軍用航空、艦船用發動機，允許英國企業參與新一代戰斗機的發動機研制，與法國企業合資成立航空發動機公司，吸納德國、日本企業參與先進民用發動機研制等。法國在與美國企業聯合研制單通道客機發動機的同時，與俄羅斯企業聯合研制支線客機發動機，與英國、德國企業聯合研制直升機發動機。英國保持獨立研制大推力民用渦扇發動機的能力， 也與歐洲其他國家聯合研制多型軍用航空發動機。近年來，航空動力發達國家通過提升航空動力碳排放門檻值等手段，壓制市場“后發者”的發展勢頭；加快發展電動化、氫燃料等新概念動力技術，以技術創新來提升航空動力產業門檻。

四、我國航空動力行業發展態勢及面臨的問題

（一）我國航空動力發展現狀

數十年來，我國航空動力行業歷經“構建基本能力、初步軍民結合、逐步完善提高、探索開放協作”等發展階段，目前已取得長足進步，基本建立了配套齊全的工業體系，為國防安全和經濟建設提供了重要支撐。在前期，航空發動機因長期處于測繪仿制過程，技術研發水平相對落后；近年來，得益于國家支持和市場發展，航空動力研發體系能力獲得快速提升。

在基礎研究和技術研發方面，突破了航空發動機多項核心技術，基本構建了具有自主知識產權的技術體系，通過持續推進成果應用來促進航空發動機重點產品的科研生產及質量提升。在產品研制方面，先進民用渦軸發動機、大型客機發動機研制取得重大進展，大功率渦槳發動機、寬體客機發動機的關鍵技術得到驗證，為傳統產品升級確立技術基礎；中小型渦噴/渦扇發動機、活塞發動機研制也取得積極進展。高校、科研院所、民營企業廣泛參與航空發動機的研制配套，為我國航空動力產品譜系提供了必要補充 [13]。

截至目前，我國航空動力行業共生產航空發動機超過7×104臺，基本保障了各類裝備制造與使用的需求；建立了較為完整的航空發動機產業體系，形成了規模適中、結構合理的專業技術隊伍；具備了高性能軍用航空發動機的研制保障能力，實現了先進民用航空發動機的適航取證；材料、工藝、制造裝備、試驗設施等基礎能力建設取得顯著進步 [1]。

（二）我國航空動力發展面臨的問題

國產航空發動機的先進性、可靠性、產能等尚無法完全保障先進航空器的需求；產業化水平不高、制造能力不強，精準、高效、穩定的綜合生產體系有待構建，在全球航空動力產業鏈中仍處于初級零部件供應商層次；民用維修市場仍以外資企業為主，無法形成完整的自主產業鏈；航空發動機配套方面的工業基礎能力不足，部分設備、基礎元器件與國際先進水平仍存在差距，無法充分保障先進航空發動機的自主研制、生產、維護 [14]。

我國航空發動機科研體系不能匹配先進技術和產品研發需求，基礎研究積累、成熟技術儲備、產品研制規劃之間存在錯位或失配；依然缺乏完整的民用航空發動機自主研制經驗，先進民用航空發動機的研制立項及市場開拓困難重重。領域技術創新及試驗能力有所欠缺，技術儲備相對薄弱，先進產品研制因瓶頸技術制約而使進度滯后；大型試驗設備的數量和能力相比國際主流存在差距，部分特種試驗設施仍屬空白，現有及規劃中的試驗設備數量、規模以及測試范圍、數據處理能力難以滿足先進航空發動機技術驗證和產品研制的需要。

我國尚未明確統籌管理航空動力發展的主管部門，現行政策法規不能全面保障航空動力行業的持續發展且航空產業立法尚屬空白。政策和資源的長期連續支持存在不確定性，可能制約航空動力行業穩健發展，不利于充分發揮航空動力對基礎工業的技術牽引與產業輻射作用。航空動力領域的知識產權保護、成果轉化機制尚不健全，制約了科技成果共享和拓展應用，不利于行業效益優化。

在專業技術人才方面，我國航空動力行業的高層次領軍人才數量明顯不足，加之中青年人才梯隊建設不夠扎實，影響了領域技術攻關與自主創新能力；相應的綜合評價與合理激勵機制有待健全。

五、實施航空動力強國建設的內涵、目標與途徑

（一）航空動力強國建設的內涵

航空動力強國指我國航空動力行業在經濟社會發展、國防裝備建設中發揮新興產業支柱與戰略性保障作用，引領航空動力科技發展和航空產業發展方向，具備完善的自主創新能力、可靠的自我循環能力、一流的國際競爭力、與國家綜合實力相稱的世界影響力。

航空動力強國的核心在于提供高度自主保障、滿足經濟與國防建設需要的現代化航空動力產品，支撐國家諸多領域全面發展。航空動力強國的支柱是航空動力產業的創新發展能力，具體表現為基礎堅實、結構完善、調控有序、協同高效、配套完備的航空動力技術體系及產業鏈條，帶動關聯行業發展，輻射相關基礎學科，促進工程技術進步。航空動力強國的基礎在于：涵蓋基礎研究、預先研究、產品研制、制造生產、服務保障等全生命周期，能力協調匹配的航空動力工業體系；國家戰略引領、“產學研”協同發展、應用深度融合、技術創新與管理創新協調的航空動力行業體制及機制；國際一流的專業技術人才隊伍；保障行業可持續發展的法律規章與配套政策。

（二）航空動力強國建設的目標

到2035年，建立完善的航空動力研發體系，技術創新、產品研制、生產能力顯著提升，重點產品性能達到國際先進水平，民用航空發動機獲得國際市場準入并投入批量使用，躋身航空動力先進國家行列。

到2050年，建立高水平的航空動力研發體系，技術創新、產品研制、生產能力進入世界前列，產品體系全面滿足航空器裝備及航空運輸需求，在世界航空發動機市場具有強競爭力，躋身航空動力強國行列。

（三）航空動力強國建設的途徑

1. 加快先進產品研制

適度超前布局航空動力領域重點產品， 優先發展高性能、高可靠、低成本、低排放的先進航空發動機。推動各類型航空動力產品的融合發展，整合各自技術優勢，研制組合/聯合/混合動力，拓展航空動力產品應用范圍。

按照產品全生命周期低碳管理理念，推動航空動力產業綠色發展。實施節能減排技術創新，推廣低碳、生物質、可再生合成燃料的應用。逐步普及綠色智能制造工藝和再制造，實現產品制造綠色發展。

建設具有自主知識產權，運用系統工程理論，適應高技術復雜度、高系統集成性、全流程需求管理要求的航空動力產品研發體系，顯著提升先進技術驗證及產品研發方案優化的速度。應對未來市場需求，適時整合產品類型、優化產品結構，將產品體系向中高端拓展。

2. 健全重大基礎設施

建設重大試驗設施和關鍵設備。重點發展飛行試驗臺、高空模擬試驗臺等大型基礎設施，非接觸、非干涉測試以及微型化、智能化測試等先進試驗測試技術。系統規劃能力條件建設，提高重大基礎設施及關鍵設備的自主保障水平，充分支撐技術研究/驗證、產品研制的需要。

針對航空動力行業應用特征，建設以萬兆網絡能力為核心的基礎環境，配套完成萬兆信息安全產品的升級拓展；具備高性能計算及圖形顯示條件，拓展存儲備份、數據容災、多項目協同信息管理等能力。完善信息安全體系，拓展信息集成與共享系統，實現跨單位多學科的協同設計、聯合驗證；構建三維設計、生產制造一體化鏈路，形成關鍵工序柔性化制造的信息化保障條件。

筑牢航空動力產品全生命周期保障能力，建立完備的交付、維修保障系統；不斷優化航空動力產品使用及維修的效率，實現標準化、規范化的維修體系。建立并完善再制造技術和裝備體系，加強再制造拆解工藝與技術、高效清洗、無損檢測、壽命評估技術、修復成形與加工等研究，形成再制造技術的系統解決方案。

3. 突破共性關鍵技術

強化航空動力領域國家戰略科技力量，組建航空動力科技國家實驗室，科學實施重大科技項目，實現新一代航空動力核心關鍵技術和共性技術突破。積極開展顛覆性技術研究及應用，圍繞基礎理論、共性關鍵技術開展前瞻性研究，發展能量管理、健康評估及管理、智能控制、組合/混合/聯合動力系統匹配及模態轉換等航空動力技術。

著眼未來航空動力領域的高效化、智能化、綠色化，系統謀劃未來航空動力領域技術創新工作。把握未來先進航空動力由低適用性向高適用性、由機械化向數字化及智能化、由化石能源向可持續能源的發展趨勢，以航空器平臺的實際需求為牽引，及時在齒輪傳動渦扇發動機、混合電推進系統、高超聲速航空動力、氫/氨/生物燃料推進系統及其關鍵技術方面開展深入研究。

4. 布局基礎技術研究

開展先進材料、制造工藝、設計方法、基礎元器件、工業軟件等方面的協同攻關，加強能源供給、設計工具、智能制造等方向的基礎工業創新。拓寬航空動力領域信息與技術的共享渠道，健全航空動力科技成果的推廣轉化、信息共享、政策咨詢、知識產權等服務，形成利益共享的長效機制。

在中央處理器、電子元器件等方面系統開展國產化研究，打破國際技術壟斷。針對高精度、高可靠性、高響應測試，非接觸式測量等技術開展研究，形成通過試驗驗證且先進完備的方法工具、規范、數據庫集合，適應航空動力新產品研制亟需。

發展具有自主知識產權的仿真計算軟件，建成大型數字化信息交互分析平臺，形成較為系統的高精度仿真手段，提升一體化協同設計效率。推動制造技術與仿真技術的融合，建立航空動力產品加工、裝配仿真一體化平臺，優化工藝設計流程并縮短周期，提升生產穩定性并嚴格控制加工精度的離散性。

六、對策建議

（一）健全政策法規體系

建議制定《航空產業促進法》，優化航空產業、航空動力行業的外部發展環境，形成國家主導、社會參與的航空強國建設氛圍；推動航空動力產業鏈整合與專業化分工，合理集聚優質資源，統一流程與標準，提高社會資源利用率，保障航空動力產業的全面自主創新發展。完善自主航空動力產品的扶持政策，支持航空動力行業高質量發展，可參照航空動力發達國家的《購買美國產品法》等法律，以立法形式落實航空動力自主保障的要求，促進國內市場上國產航空發動機及其配套產品的擴大使用與迭代更新。研究制定符合世界貿易組織要求的國產民用航空發動機扶持政策，提升裝機使用量，通過充分的實際應用提升用戶信心；加大通用航空發動機、支線航空發動機的發展扶持力度，以國際適航雙邊協議形式為國產航空發動機進入主流國際市場創造條件；在市場保護、稅收、融資等方面合理給予優惠政策，加快民用航空發動機產業化進程并提高國際市場競爭力。

（二）深化行業體制改革

優化航空動力行業管理體制，增強產業發展活力。創新重大科技項目組織實施模式，鼓勵企業與科研院所的高水平長期穩定合作；充分發揮市場機制作用，推進航空發動機企業混合所有制改革，加快實現資本、管理、技術的融合發展，促進航空動力行業結構調整與轉型升級。制定航空動力行業基礎設施、科研試驗設施、共性工藝及技術面向全社會開放共享的管理辦法，引導社會創新資源向航空動力領域聚集，注重培育“專精特新”企業群體以激發中小企業的創新活力。建立基于全生命周期成本的裝備采購制度，鼓勵企業先期投入和自主建設，應用采購成本均攤或后補償等形式進行核銷，激發企業不斷提升研發生產效率。拓寬行業信息的雙向發布渠道，健全成果推廣/轉化、信息共享、政策咨詢、知識產權等服務的長效機制。開展技術成熟度評價工作，推動先進民用技術在航空動力領域的應用。

（三）優化行業運行機制

建議全面推進航空動力領域的深度融合開放,建立協作共贏機制，推動技術轉移/轉化，盡快實現民用航空動力產品產業化；面向社會開放重點資源，通過資源共享機制破解航空動力行業的過高壁壘，推動產業規模擴大和質量提升。構建市場化導向的民用航空發動機研制環境，樹立市場觀、客戶觀，強化契約精神引導的市場化合同管理、成本核算、供應商管控與市場營銷機制。強化“飛發”協調的一體化運行，推動國內航空運營單位與主制造商的密切合作。落實民航適航審定部分與工業方的聯合工作機制，推動民航局方要求與適航規章在航空動力產品研制體系中的貫徹落實。

（四）完善人才培養體系

加強航空動力科研與工程技術人才隊伍建設，培育以高級別的專業技術人才、技能人才、管理人才為核心，專業配套、結構合理、素質優良、充滿活力的行業人才隊伍。加強技能人才崗位培養與實踐鍛煉，培育兼具基礎研究、綜合設計、試驗試制、工藝制造等能力的綜合性團隊。圍繞重大專項、高新工程等重點任務，在國家層面出臺專門政策，拓寬國際高端人才引進渠道，培育一批學識淵博、思維超前、造詣深厚、行業知名的領軍型人才和專業技術優勢團隊。構建以重點任務完成、價值創造水平為核心的人才考核評價體系，針對設計研發、試驗測試、生產制造、項目管理等崗位實施差異性激勵辦法，提升行業人員的社會地位和榮譽感，保障核心骨干團隊的長期穩定性，調動科研人員的積極性和創造性。