九大顛覆性技術將如何改變航空業

2016年09月06日

在8月28日舉辦的中國航空創新創業大會上，中航工業經濟技術研究院科技情報專業特級專家、系統工程研究所總師、研究院趙群力談到了目前航空領域幾項顛覆性技術，這些技術能夠給航空業帶來飛躍性的進步。

"顛覆性技術"的概念最早於1995年在《哈弗商業評論》中提出，指能夠建立新技術和新市場的突變式技術。2016年國務院發布的"十三五"科技創新規劃中也提到要"構造先發優勢"，重視顛覆性技術的作用。趙群力表示，顛覆性技術風險高，研發周期長，但卻是航空裝備升級換代的決定性力量。

一、高超音速技術

高超音速指物體的速度超過5倍音速。高超音速飛行器采用的超音速沖壓發動機被認為是繼螺旋槳和噴氣推進之後的"第三次動力革命"。美國、俄羅斯、法國、日本、印度等國正不斷開展實驗。

2013年，美國軍方最新研發的實驗型高超音速飛機X-51A以5倍多音速的速度飛行了3分多鐘；2014年，美國國防部先進研究項目局（DARPA）啟動了"高超音速吸氣式武器概念（HAWC）"和"戰術助推滑翔系統（TBG）"這兩個項目，將於2018年或2019年進行測試。

高超音速技術將主要用於運輸、攻擊、ISR、進入空間等。預計2020年，美軍可掌握高超聲速導彈的技術；2030年掌握有限用途和使用次數的高超聲速飛機技術；2040年掌握可多次、長時間使用高超聲速飛機技術。

二、無人機技術

這個無人機絕不是僅僅指目前網上有出售的那些遙感小型無人機，這項技術在軍事和商業領域都有很大的應用前景。

2016年6月，美國辛辛那提大學開發的"阿爾法"（ALPHA）智能超視距空戰系統通過了專家評估，並在空戰模擬器環境下，擊敗了有著豐富經驗的退役美國空軍上校吉恩·李。

三、變體飛機技術

變體飛機，既變形飛機，指飛行器在飛行過程中可以改變形狀，有效地實現外形的分布式連續式變形，以適應寬廣變化的飛行環境，完成各種任務使命。

2015年5月，美國柔性系統公司（FlexSys）的分布式柔性變形機翼技術取得重大進展，使用這種技術的變形襟翼在"灣流"III飛機上的偏轉角（固定設置）達到預期的30度，並成功驗證了飛行性能。

四、高速直升機技術

高速直升機是指保留直升機的飛行特征，且巡航速度達到400至500千米每小時的直升機，運輸效率和機動性優越。目前直升機的巡航速度一般為每小時200至300千米。美國從20世紀五六十年代開始探索高速直升機，歐洲、俄羅斯也在積極推進。

最新進展中，值得關注的有西科斯基、貝爾直升機公司以及極光公司的三個方案。

上圖第一幅顯示的是西科斯基/波音的SB-1方案。該直升機最大起飛重量約為13.6噸，可在高溫、高原環境下搭載4名機組成員和12名全副武裝的士兵，最大飛行速度能夠達到250節（463千米/時）。預計將在2016年晚些時候開始總裝，2017年下半年完成首飛。

第二大方案是貝爾直升機公司V-280方案（上圖），采用傾轉旋翼設計，設計速度達280節，航程800海裏，可乘坐4名機組人員及14名武裝人員，有效載荷為12000磅，計劃2017年首飛。

極光公司的"雷擊"方案（上圖），設計的持續飛行速度達到556-741千米/小時，懸停效率不低於75%；巡航狀態升阻比不低於10，有用載重（燃油和有效載荷）不低於總重的40%，有效載荷不低於總重的12.5%。

五、偽衛星技術

偽衛星技術可以使對位置測算的精確度更高，負責實時接收GPS信號並測出偽距誤差，把誤差數據提供給本地用戶，用戶則以此更正自己測得的偽距，使計算出的位置精度更高。

目前的方案包括英國"西風"太陽能無人機，巡航高度為7萬英尺（21336米），續航時間可達3月，可攜帶有效載荷5公斤。據說英國國防部已經訂購了兩架，計劃2016年首飛。

美國的"禿鷹"太陽能無人機概念方案中，無人機能攜帶1000磅、5千瓦的載荷，最長可以在空中連續工作5年，但由於技術難度太大，項目已經終止。

六、空基發射航天器技術

1990年代，軌道科學公司就改裝了洛克希德公司（現洛克希德·馬丁公司）研制的三發動機寬體噴氣式客機L-1011，來發射"飛馬座"火箭，其近地軌道運載能力443kg，成功發射過幾十次。

2002年，DARPA啟動"空中發射輔助太空進入（ALASA）"項目，目標是在24小時內將100磅衛星發射進入地球低衛星軌道，而且每次發射成本不超過100萬美元。

七、分布式電推進技術

分布式混合電推進系統，是指通過傳統燃氣渦輪發動機為分布在機翼和機身的多個電機/風扇提供電力，並由電機驅動風扇提供絕大多數或全部的推力的新型推進系統。

這項技術的最大優勢是能極大地降低推進系統燃油消耗量和各種排放，並且減少噪聲，對商用或軍用飛機都有應用價值。歐洲、美國政府都將分布式混合電推進系統視為潛力技術，在2030年後投入使用。

NASA的X-57分布式電推進技術驗證機將在2017年首飛。空客已經開始研究基於分布式混合電推進系統的翼身融合飛機方案。

八、機載激光武器技術

1990年代，美國空軍啟動了基於氧碘激光器的ABL和ATL機載激光武器研究計劃，用於戰區彈道導彈助推段防禦及其他戰術目標防禦，具有反衛星能力。2010年，由於試驗未達到預期目標，以及使用維護上的諸多困難，空軍停止了這項計劃。盡管如此，美國在目標搜索與跟蹤、激光大氣傳輸補償、抖動控制和高能激光束管理等方面取得了重要進展。

九、計算材料技術

材料對航空設備的更新與完善至關重要。計算材料技術的主要用途是，可以通過理論模型和計算，預測或設計材料結構與性能，從而大幅提高新材料的研發效率，並且可以按照特定的要求設計出滿足工程需要的特種材料和超材料。

其關鍵技術是材料建模技術、材料仿真技術、材料數據庫。2011年，奧巴馬政府曾正式決定進行材料基因組計劃，目標是將新材料的研發周期縮短一半。

美國奎斯泰克（Questek）公司已經使用計算材料技術開發新型材料。2014年，該公司開發出多種高性能結構鋼且在飛機上得到應用。

新聞來源：界面