王妙香丨美国发布《国家航空科技优先事项》 - 海洋观察航空器技术

2023年3月17日，美国联邦政府总统府科技政策办公室发布《国家航空科技优先事项》（以下统称《优先事项》）文件，提出并阐释了保持美国航空领域全球领导地位的战略优先事项。该文件更新并取代了指导美国2020年前航空研发规划的《2006年国家航空研究与发展政策》，延续了美国从国家层面指导并规划航空科技发展的顶层设计方式，再次体现了美国对航空科技战略地位的一贯重视，也是美国实施所谓“大国竞争”战略以来首次披露航空科技发展战略方向和重点选择。 2 w0 O7 o9 W( a g. ?( ]$ D

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制定发布动因 $ A+ Q2 T3 t" q e$ W3 ]" @

《优先事项》在其引言部分，提出了美国在国家层面制定发布该文件动因：

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一是航空领域的领先地位长期以来保障着美国经济繁荣和国家安全。例如，从经济方面看，航空行业每年创造美国国内生产总值的4.9%，2019年经济活动总额达1.9万亿美元，提供就业岗位1000多万个；航空是美国第二大制造业出口行业，2019年出口额达1480亿美元。

二是美国航空行业面临减少对气候影响这一重大挑战。根据美国《2021年航空气候行动规划》和国家安全政策，航空行业须通过提高飞机运营效率、创新飞机和发动机技术、使用可持续航空燃料及新能源，减少并最终消除航空温室气体排放。

三是应用新技术需要提高美国国家空域系统容量。随着无人机、空中出租车、气球等航空器使用增多，以及航天器的发射和返回变得频繁，国家空域系统需进一步提高容量，并转型为下一代航空运输系统，为集成新的飞机和空中交通管理系统创造最佳运营环境。

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文件主要内容

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《优先事项》围绕3大战略优先事项提出了需优先发展的技术，明确了优先事项研发所遵循的7大原则以及政府各部门的职责和任务。

战略优先事项

《优先事项》提出了美国在航空科技领域的三大战略优先事项:

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①实现可持续航空

为此，美国将同时采取4种方法：

一是与航空利益相关方协调，支持运营商采用新一代高效低排放飞机和发动机技术；

二是继续投资改进基础设施和空中交通管理工具，提高飞机运营效率，大幅减少能源使用和环境影响；

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三是加快可持续航空燃料的开发、测试和认证，并在美国国内广泛生产和采用，重点是“即用型”燃料，希望可持续航空燃料产量到2030年达到114亿升，达到2050年达1325亿升；

四是开发和使用新的先进燃料，如根据消除航空汽油铅排放计划，继续为活塞飞机开发无铅燃料等。

②改造国家空域系统

政府将优先考虑国家空域系统现代化改造，优先发展小型无人机和先进空中交通航空器，如电动垂直起降航空器、电动短距起降航空器和其他高度自动化的电动客货运航空器等，并集成到国家空域系统；支持实施先进空中交通服务所需的飞机和技术认证监管框架、基础设施、培训和认证流程的更新。

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③提升连通性和速度

着力探索新技术，加强航空运输的全球连通性，包括可持续超声速技术（减少起降噪声及高空排放，并显著提高机体和发动机效率）、高超声速技术（含相关空气动力学、高速推进、先进材料以及强韧制导导航控制技术）等。

指导原则

《优先事项》提出了航空科技优先事项研发应遵循的7大原则：

①促进安全

政府将持续促进航空运输安全，投资于提升空中交通管理效率和防撞的系统，提高定位、导航和授时新资源的商业可用性，创建更强韧的航空体系。

②保护环境

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政府将推动颠覆性的技术创新，同时倡导制定州、地方和国际政策，减少排放，实现安静、清洁、节能的航空运输。

③提升经济竞争力

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政府将创建促进私营部门创新和国际合作的体系，如支持航空新技术研发和创新的标准和监管方法，支持高风险的设计和开发方法，提高技术成熟度。

④加速创新

政府将继续推动先进储能技术、氢、电、替代燃料以及减少温室气体排放所需技术的研发，优先技术包括自主、人工智能和机器学习、安全的硬件和软件系统、高强度材料、轻量化电池和充电技术、先进的推进系统、实现敏捷开发的新设计工具，能降低碳排放和提高运营效率的新燃料等，并与企业合作加快技术转化。

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⑤加强国家安全

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超声速和高超声速等新技术对国防安全具有重要意义，同时政府将优先考虑安全、敏捷的航空技术系统来保证航空运输安全，优先考虑现代信息技术系统中硬件和软件的设计安全，提升航空运营安全性。

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⑥培养人才

政府将通过人力投资来培养航空人才，首先是建立航空技术学科社区来培养人才和创造力，营造强大的、技术先进的航空研发环境；其次是通过与学术机构、各社区以及各级院校合作，为青年提供与航空优先事项相关的学习、实习及就业机会，重点培养技能卓越的跨学科技术队伍。

⑦保障航空运输公平

政府将优先考虑改善国内和国际机场，增加机场流动性，扩大通道，并改善残疾人和行动不便者的连通性，保持未来航空运输的可负担性和公平性，使航空运输服务于所有社区。

政府部门职责

针对推进各项航空科技优先事项，《优先事项》明确了美国联邦政府7个主要相关部门或组织的职责：

商务部。组织下属各局，促进航空投资、创新、安全和标准制定。其中，国家海洋和大气管理局提供气象观测、预报和天气决策支持，帮助维持飞行安全和效率；支持优化长途航线，提高运营效率、降低碳排放、提高机场容量。国家标准与技术研究院确保精密航空仪器的制造商和用户实现尽可能高的测量质量和生产率。国际贸易管理局在先进空中交通、可持续航空技术和高速飞行等领域，确保美国企业拥有在国外市场发展和取得成功的手段工具。

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国防部。通过技术（建模、仿真和设计工具），测试基础设施和劳动力投资、开发和应用，应对航空相关的国家安全挑战。该部应支持包括先进材料、可再生能源和存储、高超声速以及数字转型等航空技术领域，并与高校合作培养下一代具备数字技能的专家等。

能源部。投资于能源和环保，包括航空可再生燃料、高超声速技术、新材料和适用于航空的新制造工艺研发。该部应牵头可持续航空燃料大挑战活动，提供资金支持，降低此类燃料经济成本、扩大生产应用；创新各种尺寸飞机的机载储能技术研究、测试；投资开发制氢和碳化硅纳米纤维复合材料；降低铝铈合金等先进材料成本，减轻航空器结构组件重量并提高强度。

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运输部。同其下的联邦航空管理局（FAA）合作制定有利的政策法规，以促进创新并维护航空安全；继续与行业和社区合作，优化航空运营效率，减少航空噪声和排放。

国家航空航天局。通过可持续飞行国家伙伴关系，开发和验证超高效飞机所需的一系列技术，使下一代窄体机和宽体机分别有望在2035年和2040年投放市场，耗油率比当前同级最优飞机降低30%，并减少噪声和常规污染物排放；探索飞机和推进系统，如利用非即用型能源（低温燃料等）、混动／全电推进技术；评估可持续航空燃料和其他非传统燃料的可行性、气候影响以及相关技术，确保使用安全；通过X-59超声速飞行验证来评估超声速技术的社区可接受性，寻求降低起降噪声、高空排放和提升飞机效率的相关方法，促进高超声速关键基础技术研发；探索最先进的空域和安全管理工具。

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国家科学基金会。投资于核心科学领域的研究，如自主控制、人工智能及机器学习；先进材料和结构；未来制造；嵌入式传感器和算法；电池和储能技术创新；使氢能成为可行燃料的创新；可持续航空燃料；新测量技术等。

国家运输安全委员会。开发和扩展调查流程和工具，为无人机、先进空中交通、超声速飞机和清洁能源等新兴交通技术和系统的事故调查做好准备。

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启示建议

《优先事项》表明美继续将前沿航空研发置于国家战略层面，重点聚焦电气化、高速化、智能化、环保化等方向进行布局，且既重视产品技术也重视设计工具。鉴此，围绕我国提升国产民机竞争力及航空科技发展、助力实现“双碳”目标，建议：

一是优化完善航空科技顶层规划。围绕绿色化、自主化等重要方向，统筹管理、研究、生产、运营和服务机构，研究制定并持续优化飞机、发动机、燃料／能源等发展路线图，适当加大对超声速、高超声速航空运输技术的前瞻性布局。

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二是积极推进无人机航空运营。国家民航局于2022年8月批复深圳市民用无人驾驶航空试验区，顺丰、美团等企业已在深圳开展规模化无人机物流配送运营，建议总结经验，加速探索在具有高频需求的智慧城市应用场景（如应急物资运输、医疗救援）进行飞行测试和商业试运行。

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三是加快可持续航空燃料开发、测试和认证。建议政府机构、运营商、燃料供应商和航空主制造商等通力协作，继续推进可持续航空燃料的开发、测试、认证和推广应用，积极参与国际认证标准制定，加快生产新工艺研发以及工业生产装置建设，解决原料、技术与产能难题，形成完备的可持续航空燃料产业体系，抢抓绿色航空领域这一重要发展机遇。

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中国航空工业发展研究中心 王妙香

主编：王元元

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执行主编：胡毅华

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