马来西亚签证加急:竞逐空天：现状与趋势

竞逐空天：现状与趋势  

2011-03-29 20:35:48|  分类： 角斗场 |  标签：航空  客机  飞机  波音  美军   |字号大中小 订阅

王湘穗

——点评世界空天科技的发展

“歼20”一飞冲天，引发了国人的强烈关注和高度热忱。这正是空天科技的魅力所在。然而从整体上看，我们虽然在军事航空领域取得了长足进步，却仍未突破动力、材料等关键技术瓶颈；我们想进入民用大型飞机制造俱乐部，但也才刚刚起步；我国的通用航空还处于萌芽阶段。为了竞逐空天，作为空天领域的追赶者，我们必须对世界主要航空科技和产业发展的整体状况有所了解，才能避免犯夜郎自大的错误。

动如脱兔：战场牵引的变革

从38天轰炸加上100小时地面战的海湾战争起，美国发动几场局部战争都呈现出空中化的趋势。空天力量成为遂行作战任务的主力，不止是空军，美国陆军、海军、海军陆战队的作战也要依靠空中打击、空中机动和空天情报与通讯的支持。

面对最复杂多变的战争行动，特别是将不同类型威胁搅和在一起的新形态地面战，预先设计制造的空中装备难免会出现不适应。在伊拉克战争的开始阶段，美军拥有对伊军的全面优势，但在占领伊拉克后的游击战中，却付出了巨大的伤亡。在战场实际需求的推动下，美军发展出了长航时无人机技术和战术，满足了实时监控战场、实时打击目标的新要求。2001年美军在进入阿富汗时，几乎没有无人机装备。10年后，在阿富汗战场上的美军已有7000架无人机在执行任务。

尽管身陷游击战场，作为全球霸权支柱的美军，却更关注于其他大国的军事挑战。据2010年美军发布的《技术地平线》报告，将美国面临的国家威胁分为“失败国家”、“同等的中国”和“复兴的俄罗斯”三类，由此提出了美国空军未来的能力需求和装备发展方向。在推出F-22主战飞机后，美军还在继续研究下一代主战飞机。一方面加紧实验X-37B系列的空天飞机，希望拥有2小时打遍全球的能力；另一方面也在实验X-47B无人战斗机，计划在2013年实现在航母上试飞X-47B，希望与传统武器结合形成新的威慑和实战能力。对未来航空装备的发展方面，各军种都提出了应对未来战争的“空中解决方案”。

除了对手国家，美国还面临着许多新的非传统安全的挑战，这也是航空装备需要解决的新问题。在美军看来，相比传统威胁，恐怖主义等新安全挑战具有更高的发生概率，并有可能造成更大灾难，形成“国家级震撼”。因此，需要有应对这类安全挑战的装备。

虽然有高额预算支持，需要同时面对其他国家军事力量的挑战，又要应对日益增长的新安全威胁，美军仍有些捉襟见肘。特别是金融危机爆发后，美国的军费开支的增长受到了更多的限制。美国国防部甚至被迫关闭F22的生产线。如今，美国的军事战略依然徘徊在如何同时满足传统军事需求和反恐、反海盗以及应急救援行动等非传统安全需求之间。在军事航空领域，美军的动向常常具有示范意义。因此未来10年，两类不同需求的交织局面，既成为牵引航空科技发展的新动力，也增加了航空科技发展的不确定性。

以逸待劳：波音空客的竞争战略

在全球民用大型飞机市场的存量上，波音占有70%的份额，空客约占30%；而在目前每年的增量上，空客占51%，波音占49%。为了争夺世界航空市场的更大份额，这两家航空寡头相互向世界贸易组织告状对方接受了国家补贴，其实，波音公司是美国最大的军用航空装备制造商，欧洲航空与宇航集团（EADS）则是空客的母公司。两家或明或暗，谁也没少拿国家的补贴。这也证明，航空科技确实是具有军民融合特征的国家战略高科技。

在和平时期保持对巨大航空市场的占有，是实现维航空科技可持续平稳发展的基础。航空市场是没有硝烟的高科技战场。据统计， 欧洲现有航空产业从业人员46.83万， 2009年产值达到1004亿欧元；而美国现有航空航天从业人员62.42万人，2009年产值2165亿美元。世界航空界一直存在着一种看法：民用航空市场是只能容得下两个人的房间，有第三个人在就太挤了。

谁会是民用航空市场的第三人？C919是中国商用飞机公司的单通道客机，计划在2014年首飞，2016年投入运营；而在此期间，俄罗斯与加拿大也将推出类似的飞机。中国的C919、俄罗斯的M21、庞巴迪的C系列飞机都将采用新型发动机，因而在性能和经济性指标上，比目前的737系列和A320系列略占优势，有可能成为波音和空客的竞争者。

据空客公司估计，未来20年，世界民航运输业共需求新飞机25850架，价值3.2万亿美元。其中单通道客机17870 架，双通道客机6240架，超大型客机1740架。而波音公司估计，未来20年世界共需求新飞机30900架，价值3.6万亿美元，其中，中国需求新飞机4330架，价值4800亿美元。目前，空客和波音的手里拥有4500个737和A320的订单，到2015年才完全交货。两家巨头更关注的是在B787和A350，B747-800与A380之间的竞争。

对单通道客机市场，波音和空客两家很可能采取“跨代竞争”的战略，即利用自己在技术、资金、经验上的优势，在新机型立足未稳之时，全力开发下一代技术更为超前的替代机型。目前两家已经在不约而同的研发下一代新布局、新发动机客机的工程应用，很可能在2020年前后推出翼身融合布局飞机（BWB）新的客机，以技术的“代次差”，彻底解除新对手的威胁。可以肯定，未来的民机市场，将难免发生市场或超出市场的激烈竞争。中国的追赶者，不应心存侥幸。

目前全球范围内共有32万架通用飞机，其中美国有22.8万架，美国通用航空相关从业人员126.5万，每年为美国GDP贡献1500亿美元。随着低空空域政策的放宽，中国通用航空则可能面临着快速增长，为航空科技和航空产业的发展提供新的主要增长点。

奠基未来：加强规划与推进项目

1945年在冯.卡门的领导下，美国空军根据未来10年可能的军事需求和技术能力，制订了《面向新地平线》的报告。2010年，美军发布了名为《技术地平线》的第7份报告，展望未来战略环境变化、技术进步和资源限制，定位美国空军未来二十年代关键科学技术领域，确保在2030及以后能获得最大的优势。

报告中，美军提出了从平台转向能力、从单域转向交叉域等12项“方向转变”的思想，以实现空中优势的最大化。最近美国空军提出新轰炸机将是 “能够在同一平台上进行比过去多得多的活动，加入多得多的性能”。这说明美军的思想转变已经用以指导具体的研究计划。

航空技术突破需要长期持续的投入，必须有前瞻性的战略需求研究，避免出现失败的型号。F-22从1990年首飞至今，已经过去20年，在单价突破3.5亿美元的情况下，订货一再削减，目前的生产线已经封存。F-22不再受到重视的原因，并非其技术不够先进，而是其设计初衷难以满足现有安全环境下作战模式的需求，但其持续多年的技术研发所突破的先进技术与战场需求已经不再契合。根据2010年美国《四年防务评估》，美国空军未来10年重点是，研发采购无人机系统，改善第四代战斗机的装备，发展新一代轰炸机这类远程打击平台，发展包括运输机 加油机 预警机等支援保障飞机，完善航空武器装备体系，增强整体作战能力。此外，美空军计划研制一种新型的侦查飞艇，它能在2万米高空飞行数年。

         俄罗斯近年来也加强了对航空科技和项目发展的规划，据《2006～2015年俄空军发展构想》和《2009～2015年俄联邦国家航空总体发展计划》，俄罗斯在航空武器装备上将采取改进与研发武器装备并举的策略，增加武器装备的信息化水平，全面提升空天防御作战能力。俄空军计划于2020年以前，对航空兵现役各类作战飞行器和防空部队现役各类防空武器装备实施技术升级改造，研发和装备一批新型信息化武器装备。2020年前俄空军将重点研发和装备隐身化、精确化、无人化、网络化和空天防御一体化的高技术武器装备。俄空军武器装备的更新率将达到70％，将装备大约1500架更新的飞机和 500多架新型无人机，其中包括40－50架最新的T-50第四代战斗机。

在民用航空领域，美国制订了《民用航空技术十年发展规划：未来的基础》报告。报告确立了提高容量，提高安全性和可靠性，提高效率和性能，降低能耗和环境影响，利用与国防和国土安全研究的相互促进作用，支持空间项目等6大目标。提出要在空气动力学和航空声学；推进和动力；材料和结构领域；动力学、导航、控制与航电系统；智能和自主系统，运筹与决策、人机一体化系统、组网和通信系统等5大领域，解决89项技术挑战，并从中选出了51项高度优先的技术难题。对每一项研究都要在基础级、学科级、多学科和系统级4个层面上开展，通过加深对基本原理的理解，以提出学科级、多学科、系统级的解决方案，使民用和军用合作伙伴开发革命性的系统，以满足他们的不同需要。

欧盟重视欧洲航空工业需求的开发研究，已经在第六、七框架中通过设立技术平台和新的合作技术项目，帮助工业界开展国际竞争，并且在航空领域发挥世界领导地位的作用。

航空先进国家还具体提出多个前沿研究项目，主要有下一代天地往返运输系统、先进航空推进概念和超音速客机计划。

下一代天地往返运输系统。2011年，美国的航天飞机将退役，美国提出研制新的、成本更低的天地往返运输系统，并鼓励民间机构参与，并开展了相关的试验验证工作。欧盟、日本、俄罗斯也在开展类似计划。

先进航空推进概念。2010年4月，波音已经展示了一种采用氢燃料可连续飞行4天的无人机，预计在2011年投放飞行。其他动力方式，如利用太阳能，激光，和等离子推进也有可能在空天融合的背景下逐渐从航天器向航空飞行器转化。为验证超燃冲压发动机技术而研制的X-51验证机在2010年春取得了成功，实现了5马赫的高超声速飞行，将为未来高超声速巡航导弹的研制提供技术基础，其推进技术也可能会用于未来天地运输系统。

超音速客机计划。日本及法国合作的新一代超音速客机开发计划已经在2005年开始， 日本宇航研究机构、川崎重工等日本企业与美国航空航天局及波音公司等参与研制新一代超音速客机。2009年，日本宇航机构在东京国际航宇展会上公布了其最新的安静型超音速技术验证机研制计划和高超音速客机前期研究计划，并展示了两种飞机的模型。美国洛克希德—马丁公司与波音公司日前都向美国航空航天局提交了未来新型超音速飞机的方案。 欧洲“长期先进推进概念与技术”则提出了速度更快的A2方案，使用液氢燃料，以4-8马赫飞行。A2方案已进行了3年的研究，未来研究目标是为5马赫飞行的飞行器制定详细的路线图。

在需求与技术的结合上寻求突破

          需求是引导航空科技发展的动力，而技术提供了满足需求的条件。航空器的发展从来就不是技术发展的自然延伸，它是战场和市场的需求与技术可能的结合。未来10年，航空科技可能在以下项目上取得突破性进展。

新型浮空器。美国空军认为，近空间浮空器平台能够提供长期持久的情报、监视、侦察，为直接能量（激光）武器等反导、反卫星武器提供搭载平台，相对于常规飞机和侦察卫星在成本和实时性等方面有明显优势。但尽管近空间飞行器还存在种种技术问题未解决，美国国防部高级研究计划局仍授权洛克希德.马丁公司4亿美元的合同，研发高空监视飞艇，计划2018年实现。格鲁曼公司赢得了美军5.17亿美元的飞艇合同，将打造一个足球场大小的飞艇，并可能在2011年就能投入阿富汗战场，该飞艇将建造3艘，飞艇可携带2500磅的有效载荷，盘旋飞行速度为30节，留空时间可达3周。

翼身融合布局运输机。喷气式民航飞机在气动、结构、材料、飞行控制等技术领域已经取得了巨大技术进步，可供挖掘提升的技术空间已经变的越来越有限。随着性能要求的进一步提高，布局设计这一被“遗忘”的设计手段重新受到重视，近年来美、法、俄等国先后展开了翼身融合布局在民用飞机领域的应用研究。综合看，翼身融合布局可能在10年内取得突破，翼身融合的货机型有可能在2020年完成研制，客机有可能在未来20年成为现实。

隐身无人战斗机。尽管关于下一代战斗机的有人还是无人的争争还在继续，美国、俄罗斯、欧洲等都正在开展无人战斗机型号研制，根据其时间表估计，利用隐身无人战斗机单独或配合有人战斗机执行作战任务可能在未来10年内成为现实，并可能加装高速远程精确打击武器、实现自主控制等方式扩大其活动范围。

复合材料更为广泛的应用。复合材料已经广泛应用于航空器结构设计和制造。第四代战斗机F-22、F-35，以及法国的号称三代半的“阵风”和欧洲的“台风”战斗机，复合材料的用量已经占到了飞机结构重量的20%～50%。民机方面，A380所用的复合材料重达30吨，占飞机结构重量的25%。波音787采用全复合材料的机身，其机翼、短舱及内装饰都用了大量复合材料，复合材料用量占飞机结构重量的50%。与之构成直接竞争的A350XWB的复合材料用量将增至52%。复合材料在现代航空发动机上的应用量也在增多。

      新动力和新能源。在动力方面，传统的涡扇发动机制造商普惠、罗罗、CFM均在进行技术革新，以应对经济性和排放需求。同时，美国空军加快了替代能源的研究和军用航空燃料替代试验，并制订了到2016年实现一半航空燃油的替代目标。随着替代能源技术的进一步发展，与之相适应的发动机技术，包括氢燃料发动机、燃料电池、以及电推进等方式都有可能在技术获得突破后应用于航空器。

通过上述对空天科技领域和产业发展虽是简略、却是全景式描绘，我们对自己、对竞争对手可能会有更清晰的认识。“知彼知己，百战不殆”，这一至理名言，对战场、市场都同样有效。