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近年来的重点航空科技计划或技术线图介绍

※发布时间:2017-8-7 9:02:12   ※发布作者:habao   ※出自何处: 

  “欧盟框架计划”(FP)是目前世界上规模最大的综合性科研与开发计划之一,具有投资额度大、研发领域广、参与机构和人员多等特征。该计划由欧盟委员会实施和管理,同时协调欧盟的科研计划,是近20年来欧盟实施其科技战略和行动的最主要工具。自FP2以来,欧盟已经斥资40亿欧元设立了450个航空研究、技术开发与验证项目。大部分关键技术类研究项目的经费通常在200万到800万欧元之间。有30个大型的集成类项目获得了大额资金投入,经费平均达1亿欧元。

  FP7中的航空研究按照六条活动主线提出,分别是航空运输绿色化;提高时间效率;确保乘客的满意度和安全;提高成本效率;飞机和乘客的安全;开拓航空运输的未来。从活动类别来看,投资规模排前三位的分别是提高成本效率、空中运输绿色化以及确保乘客满意和安全。从技术主题来看,投资规模排前三位的分别是发动机、设计系统和工具以及航电系统。

  值得一提的是,欧盟在FP6、FP7中同中国合作开展了平台研究项目AEROCHINA/AEROCHINA2、GRAIN/GRAIN2,双方科学家共同研究提出了可以合作开展航空技术研究的项目指南。按照指南,双方目前已成功完成了两个项目的联合研究,分别是基于雷诺应力的分离控制和减阻(MARS)和大型钛合金结构铸造(COLTS)项目,还在执行中的项目则涵盖了推进技术与替代燃料、飞行物理、绿色航空材料、诊断与健康管理(PHM)以及与空中交管等领域。

  “洁净天空”联合技术(CSJTI)是欧盟2008年开始实施的针对绿色航空的专项计划,分为CS1和CS2。CS1(2008-2017)总投资16亿欧元,欧盟出8亿欧元,计划瞄准的是《欧洲航空2020愿景》中的减排目标(二氧化碳50%,氮氧化物80%,噪声50%);CS2(2014-2024)总投资40亿欧元,欧盟出17.55亿欧元,计划瞄准的是《2050航空发展展望》中的减排目标(二氧化碳75%,氮氧化物90%,噪声65%)。

  CS1以6大综合技术演示验证(ITD)主题为牵引,进行相关技术集中攻关,将技术成熟度提高至5~6级。CS2将研制商用飞机、支线飞机、公务机和旋翼机的集成验证平台,进一步提高CS1中筛选出的关键技术的成熟度。CS1提出的六大主题分别是智能固定翼飞机(SFWA)、绿色支线飞机、绿色旋翼机、绿色发动机、绿色运行系统和生态设计。其中,生态设计是指开发和验证绿色设计和产品,减少对的影响,提高飞机的再循环使用,加快达到欧盟的《关于化学品注册、评估、许可和法规》(REACH)的要求。在CS1的基础上,CS2将所有成熟技术综合起来进行集成飞行验证的时机已经成熟。CS2将进行新型飞机验证平台(IADP)开发,以验证洁净天空开发的创新技术在飞机层面上的应用。

  国际航空运输协会(IATA)于2009和2013年分别发布了未来民用航空技术发展线图。该文件搜集了相关领域的大量技术,并由专家对这些技术进行了燃油改善潜力的定量评估,从中选出了下列被认为是最有前景的技术:新概念布局技术(翼身融合体等)、层流控制技术(自然层流和混合层流)、主动载荷减轻和变弯度技术、翼梢小翼和肋条、结构健康、复材机翼和机身、创新发动机结构(齿轮传动涡扇、先进涡扇和开式转子)。

  其次,未来民机技术的发展呈现绿色化、高效、低成本、智能化的发展趋势。美、欧的规划都将“节能、减排”作为未来民用航空的发展目标之一,提出了具体的减排目标,甚至安排专门的规划如“洁净天空”;美、欧的规划还安排了大量的以低成本为目标的制造工艺、设计方法、计算工具等项目研究,将低成本研发作为重要的目标;智能控制或将成为未来民机领域的发展热点,包括飞机的智能控制、智能,无人机系统融入国家空域等,这对于提高飞机使用性能、提高空域容量、减轻飞行员负担大有裨益。

  美国以总统担任主任的国家科学技术委员会牵头,联合多个部门制定航空研发规划,将航空科技发展上升为国家战略;欧洲除了有自己的航空科技发展规划外,还在欧盟层面制定了统一的航空科技规划(框架计划、洁净天空等)。为此,欧盟还专门成立了规划制定的专家咨询机构ACARE(欧洲航空研究咨询委员会)。此外,国外规划工作不仅动员了工业领域,还动员了航空运输业、机构等的力量。规划研究和制定持续2~3年。

  在投资方面,美国和欧盟保持了对航空技术领域投入的持续增长。NASA近年来每年向民用航空领域投入5~6亿美元的资金;欧盟从FP2开始将航空航天作为七个战略领域之一进行重点投入,截至FP7投资规模增长了20多倍。另一方面,投资不断加大也符合客观需求:传统技术的挖潜、升级(进步)难度越来越大,新概念、新技术的研发更多是多学科高新技术的交叉融合,其成本费用越来越高。

  美欧航空科技规划的一个最大特点是能够将国家战略目标、航空工业发展目标等上层目标向下分解,最终落实到具体的航空技术发展目标,并且给出可考核的量化指标。例如,NRC在制定《民用航空10年眺望:未来的基础》是就采用了一种现代项目咨询管理方法,即质量功能展开(QFD)方法,增强了规划的科学性。NRC提出6项航空战略目标作为顾客需求,确定了与航空运输系统密切相关的研究与技术(R&T)领域作为支持满足顾客需求的技术特征,采用QFD方法对这些领域的技术的作用和潜力进行打分排序,最后筛选出51项具有高度优先权的R&T挑战项目,以作为未来10年民用航空技术研究项目的基础。

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