国家材料腐蚀与防护科学数据中心
National Materials Corrosion and Protection Data Center
中文 | Eng 数据审核 登录 反馈
航空领域颠覆性技术
2016-11-15 09:25:30 作者:赵群力 来源:中国航空报

1479092582152

 

  对颠覆性技术的认识

 

  关于对颠覆性技术的认识,主要有以下五点。一是发展颠覆性技术是构筑先发优势的关键。二是颠覆性技术是航空装备升级换代的决定性力量。三是颠覆性技术具有风险高、周期长的特点。四是发展颠覆性技术必须要注重对新技术的集成。五是发展颠覆性技术必须要关注实际使用效果。


  颠覆性技术这一概念最早是在1995年由哈佛大学的一位教授提出的。今年8月份国务院发布了“十三五”科技创新规划,规划提出要把构造先发优势作为重点任务。如果要构造先发优势,就必须要加强颠覆性技术的研究,这就是现阶段我们为什么要注重颠覆性技术。


  二是颠覆性技术是航空装备升级换代的决定性力量。颠覆性技术很早就在航空领域产生和发展,例如,人类最早升空是采用气球,依靠空气浮力,到莱特兄弟发明飞机就是一种颠覆性的变化。之后到1939年西科斯基发明直升机,采用旋翼技术来实现;贝尔公司从螺旋桨飞机发展到喷气式飞机,这些都是颠覆性技术。从过去追求飞机的高速,到追求隐身,再到超机动飞行,这些技术也都是颠覆性的。所以说,颠覆性技术是促进航空装备升级换代的决定性力量。


  三是颠覆性技术具有高风险、周期长的特点,因为它涉及很多新的技术领域,存在很多不可预知的风险。国外有很多项目做了很多年,最后被迫下马。例如,美国的X-30、RAH-66、E-10、ABL,还有一些多次发生事故的项目比如HTV-2、X-51等等。


  四是发展颠覆性技术必须注重对新技术的集成。发展颠覆性技术必须要借鉴其他专业、其他学科的新技术。中国工程院院士徐匡迪认为,颠覆性技术必须是基于坚实的科学原理,而不是神话和幻想。准确地说他们都是科学原理的创新型应用;成功的颠覆性技术往往是跨学科、跨领域的集成创新,而不是设计、材料、工艺方面的线性创新。


  五是发展颠覆性技术必须要关注实际的使用效果。例如,欧洲开发的“协和”超声速客机,这个飞机从技术上达到了原来的技术目标,但是在使用过程中发现它的噪声、油耗、成本经济性的问题超出了原来的预期,原计划想卖200多架,实际上只卖了20多架,导致这个飞机没有得到预期的商业成功。


 
具有颠覆性潜力的新技术

 

  具有颠覆性潜力的新技术,主要包括高超声速技术、无人机技术、变体飞机技术、高速直升机技术、空基发射航天器技术、分布式电推进技术、激光武器技术和计算材料学。


  高超声速技术,特点是飞行速度快,可以执行远程快速的任务,侦察、作战,也可以执行作为航天器发展的第一级,进行空间发射,用途广阔。但它的技术难度非常高,包括动力、布局和热结构等问题。近些年,陆续取得了重要的进展。


  无人机技术,得益于信息技术的发展,形成了多种新的用法,发展潜力巨大。现在美国和欧洲、俄罗斯都在研究一些新的无人机,包括作战用的、空中加油用的、运输用的,等等。


  变体飞机技术,通过变体的方式提高飞机飞行效率。难点在于如何实现飞机变体,速度要快,幅度也要足够大。经过长期不懈的研究,现在这项技术也取得了突破。


  高速直升机技术,目前直升机的飞行速度、航程和携带任务能力都非常有限。为了满足未来的发展需要,美国、欧洲和俄罗斯都开展了高速直升机的技术研发,飞行速度定为400~500千米/时。


  伪卫星技术,让飞机像卫星一样更长时间在天上停留,执行长期连续的监视、观测、通信和导航等任务。现在欧洲、美国、中国都开展了一些研究。英国的“西风”太阳能无人机,目标是巡航高度在2.1万千米,续航时间达到3个月,这个飞机计划在今年完成首飞,现在英国国防部已经有了订货。


  空基发射航天器技术,目前发射卫星成本高、对发射场依赖性大、使用不灵活。现在国外在研究用飞机来发射航天器技术,这项技术的概念最早在20世纪90年代就有了,美国叫轨道科学公司曾经用“飞马座”火箭发射过400千克的载荷。但是它的发射能力相对来说比较小,只能发射一些小的载荷。从发展趋势上可以看到,不管是美国或者是俄罗斯都在研究和发展这项技术。如果这项技术将来普及的话会有很多的卫星发射通过航空器来实现。


  分布式电推进技术,把涡轮发动机产生的能量转变为电能,优势是空气流量增大、发动机油耗降低。在起飞和降落不需要发动机满负荷工作时,通过电动机来工作,可以降低工作消耗。现在美国和欧洲都有一些分布式电推进发动机的计划在往前走。


  机载激光武器,反应速度非常快,以光速进行杀伤;成本很低,发射一次只付出能量的消耗。但是这个技术难度比较大,美国在20世纪90年代启动过机载激光器的研究计划,但最终由于重量太大、使用维护困难,没有达到预期目标,在2010年项目终止。


  计算材料技术,特点是可以通过材料的组成来计算预测它的性能,也可以通过所需要的性能指标来反算设计材料的构成,这样的话使材料的设计和研发取得跨越性的变化。但是这个技术也有几个难点,一个是材料的建模技术,材料多种多样,如何对每一种材料进行可靠、可信的建模;另外,还要有大量的数据库才能进行仿真和推算,使得材料的性能得以保障。现在这项技术在一些个别材料的设计和应用上已经得到应用。


 
加快颠覆性技术发展的建议

 

  加快颠覆性技术发展的建议主要有以下五点,一是加强基础研究。实际上我们国家也已经认识到基础研究的重要性,不管是国家科学自然基金还是航空基金的投入都在加大,除了资金投入、人才投入,更重要的是机制问题,基础研究的机制也要进行革命的变化才能使基础研究真正能够加强。


  二是加强技术引领。颠覆性技术原创性很强,用户事先很难了解技术到底有什么作用,可以达到什么效果。例如,“曼哈顿”计划,美国的科学家发现核物理的进步可能会导致原子弹的产生,他们主动联合写了一封信,通过爱因斯坦签字以后交给美国总统罗斯福,这是科学家发现颠覆性的技术会产生,而不是美国陆军或者是美国空军有这个需求让科学家研究,这是技术推动导致很典型的案例。在航空领域也有很多,包括喷气发动机的产生,它产生的时候也是先有发动机,发动机研制出来以后再找飞机,能用在战斗机上提高战斗机的飞行速度。


  三是要加强技术评价。要避免颠覆性技术风险,就要及时对技术进行评价。如果做颠覆性技术开发,也要加强这方面的技术评价工作。虽然这个评价非常困难,但也要继续坚持下去。美国对技术评价投入很多,并且动用了政府总审计署有一些第三方机构进行评价,从而保证它的技术在往前稳步的发展。


  四是完善创新机制。笔者在做研究时看过一篇美国总统科技咨询委员会写给总统的报告,报告里面讲到关于振兴美国制造业的方法,他们认为解决的方法不是要出台一些产业政策,而是要制定一些创新的政策。比如光伏产业、风电产业,国家有很多的优惠政策,最后的结果是产能的过剩。所以我们认为重要的是要制定创新的政策,而不是再出台一系列针对某一个产业的政策。


  五是要建设创新网络,解决创新中的风险问题。技术从发现到发展,到最后形成产业化,要经历很多过程。在这个过程当中风险最大的就是技术程度3到6的阶段。所以怎样维持这个阶段的科研工作需要有一个机制的创新,美国主要是政府投入,制造创新网络参与的成员,包括政府、大学、社区学院、国家实验室、大企业、小企业、初创性企业、风险投资伙伴等。它动用全社会的力量,有钱的出钱,有人力的出人力,有试验设备的出试验设备,这么一个庞大的群体参与进来,每个群体的诉求是不一样的,所以它要制定一个有针对性的机制能够各取所需,各尽所能,实现协同创新,这样使创新进入良性的可持续创新发展的阶段。(作者单位为中航工业发展研究中心)

 

 

免责声明:本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有,如果涉及侵权,请第一时间联系本网删除。

关于国家科技资源服务平台

国家科技基础条件平台中心是科技部直属事业单位,致力于推动科技资源优化配置,实现开放共享,其主要职责是:承担国家科技基础条件平台建设项目的过程管理和基础性工作;承担国家科技基础条件平台建设发展战略、规范标准、管理方式、运行状况和问题的研究,以及国际合作与宣传、培训等工作;承担科技基础条件门户系统的建设与运行管理工作;参与对在建和已建国家科技基础条件平台项目的考核评估和运行监督工作。

国家科技资源服务平台相关网站


国家材料腐蚀与防护科学数据中心

国家高能物理科学数据中心

国家基因组科学数据中心

国家微生物科学数据中心

国家空间科学数据中心

国家天文科学数据中心

国家对地观测科学数据中心

国家极地科学数据中心

国家青藏高原科学数据中心

国家生态科学数据中心

国家冰川冻土沙漠科学数据中心

国家计量科学数据中心

国家地球系统科学数据中心

国家人口健康科学数据中心

国家基础学科公共科学数据中心

国家农业科学数据中心

国家林业和草原科学数据中心

国家气象科学数据中心

国家地震科学数据中心

国家海洋科学数据中心