■ 王巍巍/中國航發(fā)渦輪院

航空發(fā)動機領域的軍民融合走過了很長的道路，有一定的發(fā)展模式和思路，但在新形勢下，尤其是我國把軍民融合上升為國家戰(zhàn)略高度的歷史時期，有必要以創(chuàng)新的發(fā)展思路謀求航空發(fā)動機領域的軍民融合。

軍民融合發(fā)展,指既要保障國防建設又要促進國民經(jīng)濟發(fā)展，是國家為協(xié)調(diào)國防需求和經(jīng)濟發(fā)展而推進的一項重大舉措。習近平主席在十二屆全國人大三次會議解放軍代表團全體會議上提出把軍民融合發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略,這意味著未來各行各業(yè)將進行深度的軍民融合，航空發(fā)動機領域也不例外。

航空發(fā)動機領域軍民融合的典型模式

航空發(fā)動機作為典型的軍民兩用產(chǎn)品，在國防建設和國民經(jīng)濟中具有突出的貢獻，具備典型軍民融合特征，其所在領域具有發(fā)展軍民融合產(chǎn)業(yè)的潛力。航空發(fā)動機研制技術難度大，研制周期長、經(jīng)費投入高。因此航空發(fā)動機領域更加注重研制成果的擴展使用，關注航空發(fā)動機研制成果在軍民兩用領域的相互轉(zhuǎn)移應用。

一型航空發(fā)動機的研制周期需要10～20年，因此在航空發(fā)動機研制之初，就建立起一個既能滿足軍事需求又能滿足民用需求的發(fā)展目標，可以降低研制成本，實現(xiàn)經(jīng)濟可承受性，使研制成果的利用實現(xiàn)最大化。

此外，軍用航空發(fā)動機作為重要的國防武器裝備，在保衛(wèi)國家利益方面發(fā)揮著重要作用，在國際局勢動蕩和地方?jīng)_突不斷的情況下，軍用航空發(fā)動機的研制尤其引人注目，因此把軍用航空發(fā)動機技術的開發(fā)列在民用航空發(fā)動機研制計劃里。航空發(fā)動機領域的軍民融合，大致有以下三種模式。

以AE3007發(fā)動機為動力的RQ-4B和ERJ-145

軍民雙向技術轉(zhuǎn)移

軍民雙向技術轉(zhuǎn)移在航空發(fā)動機領域的應用比較廣泛。它是指將軍用航空發(fā)動機領域的成熟技術轉(zhuǎn)移應用到民用領域，或者把民用航空發(fā)動機技術轉(zhuǎn)移應用到軍用航空發(fā)動機領域。前面已經(jīng)談到了航空發(fā)動機研制的艱巨性，因此一定要最大化地利用其成果，其中最直接的方式之一，就是把已經(jīng)發(fā)展成熟的技術在軍民用領域雙向轉(zhuǎn)移應用。這樣的實例很多，其中以美國F101發(fā)動機最為典型。該發(fā)動機是20世紀60年代末由美國空軍投資、GE公司承制的一款軍用發(fā)動機。在70年代其核心機技術被轉(zhuǎn)移應用到CFM56民用發(fā)動機上。

民用航空發(fā)動機技術向軍用航空發(fā)動機技術轉(zhuǎn)移應用主要發(fā)生在20世紀90年代以后。隨著民用航空發(fā)動機技術的發(fā)展，國際形勢的變化，許多在民用航空發(fā)動機上成熟應用的技術逐步轉(zhuǎn)移應用到軍用航空發(fā)動機上。例如，英國羅羅公司的AE3007發(fā)動機，研制于20世紀90年代，用于支線客機和大型公務機。之后該發(fā)動機被轉(zhuǎn)移應用在美國空軍的RQ-4B“全球鷹”無人機和RQ-4C“人魚海神”上。

寓軍于民

寓軍于民的模式主要是指國家不再設立專門從事武器裝備研制和生產(chǎn)的企業(yè)。大部分的武器裝備研制任務均委托給民用企業(yè)完成。日本是采用寓軍于民開發(fā)軍工產(chǎn)品的典型代表，在航空發(fā)動機領域的很多項目都是以寓軍于民的模式開發(fā)的。例如，日本研發(fā)的組合循環(huán)發(fā)動機（CCE）就是隱藏在一個民用計劃下發(fā)展的。該計劃的目標是探索民用高速運輸機所需推進技術，驗證的組合循環(huán)發(fā)動機具有典型的變循環(huán)特征，如今變循環(huán)發(fā)動機技術已經(jīng)成為下一代戰(zhàn)斗機的關鍵技術。裝備了變循環(huán)發(fā)動機的戰(zhàn)斗機，航程更遠、有效載荷更大，與配備常規(guī)燃氣渦輪發(fā)動機的戰(zhàn)斗機相比作戰(zhàn)優(yōu)勢明顯。

軍民兩用技術研發(fā)

在航空發(fā)動機領域的軍民兩用技術是指在航空發(fā)動機開始先期技術探索時，就瞄準最終軍民兩用的目標，確保后期開發(fā)出的產(chǎn)品既可應用于軍用航空發(fā)動機，也可用于民用航空發(fā)動機。例如，美國現(xiàn)在正在執(zhí)行的“通用經(jīng)濟可承受先進渦輪發(fā)動機”（VAATE）計劃，它就是軍民兩用的經(jīng)濟可承受性渦輪發(fā)動機計劃。在該計劃開始籌劃之初，就明確要通盤考慮到軍民兩用的設計特點，以確保開發(fā)的技術能夠在軍民用領域的轉(zhuǎn)換應用。軍民兩用這種模式能夠降低產(chǎn)品全生命周期的成本，是提高產(chǎn)品經(jīng)濟性的重要手段。

航空發(fā)動機領域軍民融合特點

通過對航空發(fā)動機領域軍民融合模式的闡述可以看出，航空發(fā)動機領域的軍民融合有技術牽引、利益驅(qū)動和機制保障等主要特點。

首先，航空發(fā)動機領域軍民融合的技術牽引包括兩個方面：一方面技術要成熟可靠，不是任何軍用技術或者民用技術都可以轉(zhuǎn)移應用的，只有成熟可靠的技術才具備轉(zhuǎn)移應用的前提條件；另一方面技術要有創(chuàng)新性和生命力，F(xiàn)101軍用發(fā)動機的核心機能夠被民用CFM56發(fā)動機選中，成功轉(zhuǎn)移應用，主要得益于F101發(fā)動機成熟的核心機技術，也得益于該發(fā)動機上采用的創(chuàng)新技術，F(xiàn)101發(fā)動機是當時世界上最先進的航空發(fā)動機。

其次，軍民兩用領域的技術轉(zhuǎn)移應用，要能夠產(chǎn)生經(jīng)濟效益。當年F101發(fā)動機核心機技術之所以能夠成功轉(zhuǎn)移應用到CFM56民用發(fā)動機，其中一個吸引美國當局下決心實施技術轉(zhuǎn)移的促進因素是這一舉措會創(chuàng)造出成千上萬的工作崗位，帶來巨大的經(jīng)濟效益。結(jié)果也正如決策層所料，F(xiàn)101軍用發(fā)動機技術轉(zhuǎn)移應用到民用發(fā)動機CFM56上后，GE公司由此獲得了豐厚的回報，其在民用航空發(fā)動機的市場份額一躍成為世界首位。

第三，航空發(fā)動機領域的軍民融合一定要有國家政策支撐。日本軍民融合模式的發(fā)展也首先得益于政府政策的扶植。日本政府對具有研制和生產(chǎn)軍工產(chǎn)品能力的企業(yè)在經(jīng)費投入上實施政策傾斜，用增大政府訂貨量，提高產(chǎn)品價格等手段吸引和鼓勵企業(yè)從事軍品生產(chǎn)，保護其軍事能力。與此同時，日本還注重企業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，將軍品分散到多個企業(yè)中，既可以掩人耳目，同時又避免過于集中，特別是關鍵技術不是由一家壟斷，這樣使得產(chǎn)品能夠有序競爭，即使一方遇到不可抗力因素，也會由于分散而不至全盤被毀。

航空發(fā)動機領域軍民融合的模式創(chuàng)新

通過對航空發(fā)動機領域一些軍民融合模式及特點的歸納總結(jié)可以看出，成熟技術是實現(xiàn)航空發(fā)動機領域軍民融合的橋梁，創(chuàng)新技術是使產(chǎn)品得以在軍民兩用領域保持生命力和產(chǎn)生經(jīng)濟效益的“殺手锏”。在新的國家戰(zhàn)略條件下，我國航空發(fā)動機領域的軍民融合應立足于成熟技術牽引，著力于創(chuàng)新技術驅(qū)動。為實現(xiàn)航空發(fā)動機領域深度的軍民融合，有必要推動成熟技術和顛覆性技術在航空發(fā)動機領域的高效利用，以及航空發(fā)動機領域的尖端技術向民用領域的流動，實現(xiàn)全方位、多層次和立體的軍民融合發(fā)展。

互聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)走過了四十幾年，目前已經(jīng)發(fā)展得相當成熟，如果我們在航空發(fā)動機領域，建立“互聯(lián)網(wǎng)+航空發(fā)動機” 軍民融合發(fā)展模式，可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)強大的互聯(lián)互通技術，打破航空發(fā)動機行業(yè)發(fā)展壁壘，實現(xiàn)航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，提高其競爭力，提升其快速響應能力，為國防建設和武器裝備快速提供產(chǎn)品。

互聯(lián)互通，打破封鎖

“互聯(lián)網(wǎng)+航空發(fā)動機”融合效應

3D打印技術作為一項前沿的先進制造技術，已經(jīng)成為全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的重要推動力，如果我們把它與航空發(fā)動機聯(lián)合起來，建立“3D打印+航空發(fā)動機”的融合發(fā)展模式，將會推動高新技術在軍民兩用技術雙向流動。

互聯(lián)網(wǎng)+航空發(fā)動機

航空發(fā)動機本身是知識密集型產(chǎn)品，但在其研發(fā)過程中卻存在信息孤島，即設計、試驗、試制、批產(chǎn)和使用維修等信息分散，甚至相互割裂。如果把互聯(lián)網(wǎng)和航空發(fā)動機聯(lián)合起來，可以打破行業(yè)壁壘，消除設計、試驗、制造和使用等全生命周期領域的信息孤島，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通和信息資源整合，同時利用互聯(lián)網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)可以把航空發(fā)動機的全生命周期的數(shù)據(jù)集成起來，以使數(shù)據(jù)資源得到有效利用和深度挖掘?；ヂ?lián)網(wǎng)平臺的協(xié)同技術具有跨地域和跨領域快速傳遞信息的功能，航空發(fā)動機的研制涉及領域眾多，利用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)作平臺可以實現(xiàn)便捷的協(xié)同、數(shù)據(jù)的共享，打破航空發(fā)動機研制中各領域信息封鎖的障礙。

航空發(fā)動機研制周期長，費用高，采用“互聯(lián)網(wǎng)+發(fā)動機”融合發(fā)展模式，可以利用互聯(lián)網(wǎng)平臺的虛擬仿真技術，研發(fā)出各種性能指標的部件、核心機和驗證機，然后開展一系列仿真驗證試驗，最后根據(jù)飛機的需求和任務性質(zhì)，對相應的部件、核心機和整機匹配模擬，建立發(fā)動機數(shù)字化孿生體，最終通過仿真技術實現(xiàn)虛擬環(huán)境下的線下整機交付，建立儲備，以備不時之需。仿真技術，可以有助于航空發(fā)動機實現(xiàn)從傳統(tǒng)設計向預測設計的轉(zhuǎn)變，可以在和平年代就根據(jù)虛擬現(xiàn)實手法，開展航空發(fā)動機設計，進而達到縮短研制周期，快速形成裝備，最終打贏戰(zhàn)爭的目的。

3D打印+航空發(fā)動機

3D打印技術作為一種先進的制造技術，可在航空發(fā)動機領域得到很好的應用，能夠一定程度提高制造精度、縮短加工時間和降低成本等，但3D打印技術作為一種顛覆性技術，僅僅發(fā)揮這些優(yōu)勢，只怕是辜負了其顛覆性技術的盛名。如果能將3D打印設計理念與航空發(fā)動機設計理念融合起來，一方面航空發(fā)動機的設計人員可利用3D打印帶來的技術優(yōu)勢，重新審視航空發(fā)動機部件的結(jié)構(gòu)設計；另一方面，也可以通過在航空發(fā)動機領域的應用促進3D打印技術的進一步成熟。“3D打印+航空發(fā)動機”融合發(fā)展模式，把航空發(fā)動機領域?qū)?D打印技術的應用定位在“面向3D打印技術的航空發(fā)動機設計”，而把3D打印技術在航空發(fā)動機領域的應用定位在“面向航空發(fā)動機設計的3D打印技術”。

高新技術融合效應

“面向3D打印技術的航空發(fā)動機設計”是指使航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)設計人員擺脫以往結(jié)構(gòu)設計的某些束縛，利用3D打印技術快速而精密地制造出任意復雜形狀的零件，解決過去難以制造的復雜結(jié)構(gòu)零件問題，采用創(chuàng)新的航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)實現(xiàn)無約束設計。如果不突破航空發(fā)動機傳統(tǒng)的設計理念，基于原有結(jié)構(gòu)設計發(fā)動機，采用3D打印技術制造優(yōu)勢不明顯。因此，將3D打印設計理念與航空發(fā)動機設計理念融合起來，既能夠發(fā)揮3D打印技術潛能，又能夠提升航空發(fā)動機創(chuàng)新設計水平。

“面向航空發(fā)動機設計的3D打印技術”指在3D打印設計理念中要考慮航空發(fā)動機的設計需求，通過設計驅(qū)動3D打印技術提升。未來新一代航空發(fā)動機可能會采用許多新材料，例如，陶瓷基復合材料，但現(xiàn)有技術還不能針對這種材料進行3D打印。另外，航空發(fā)動機的設計會受到常規(guī)制造工藝工具和設計經(jīng)驗局限的約束，無法實現(xiàn)按需設計的目的。因此，有必要把3D打印技術與航空發(fā)動機設計的需求牽引結(jié)合起來，尋求新的設計方法和工具，全面發(fā)掘3D打印技術優(yōu)勢。

“3D打印+航空發(fā)動機” 的融合模式促進民用經(jīng)濟中產(chǎn)生的高新技術在航空發(fā)動機領域的創(chuàng)新發(fā)展，不僅使航空發(fā)動機領域受益，也可推動3D打印技術進一步挖掘潛力，實現(xiàn)軍民技術雙向流動、相互促進和協(xié)調(diào)發(fā)展，即新的設計理念驅(qū)動下的3D打印技術發(fā)展和3D打印技術驅(qū)動下的航空發(fā)動機設計理念的創(chuàng)新。

航空發(fā)動機領域軍民融合的發(fā)展思路

航空發(fā)動機領域軍民融合要堅持需求牽引，以國家政策作為主導，以技術創(chuàng)新為手段，來開啟深度的軍民融合發(fā)展模式。我們可以嘗試采用航空發(fā)動機領域常用的GOTChA方法來梳理航空發(fā)動機領域軍民融合發(fā)展思路。GOTChA由目的（Goals）、目標（Objectives）、技術挑戰(zhàn)（Technical Challenges）和方法（Approaches）構(gòu)成。采用該方法，有助于合理制定頂層目標和分目標，理清航空發(fā)動機領域軍民融合所面臨的困難和挑戰(zhàn)，確定合理的發(fā)展路線。

以“互聯(lián)網(wǎng)+航空發(fā)動機” 為例來闡述如何應用該方法。其頂層目標（Goals），即實現(xiàn)深度的軍民融合。然而，這個目標不可能一蹴而就，需要各個分目標(Objectives)的實現(xiàn)來支撐，例如，要提升航空發(fā)動機自主研發(fā)能力、跨界融合能力和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級能力等。

為達到這些目的，需要面臨很多挑戰(zhàn)(Challenges)。首先是該領域的開放，航空發(fā)動機屬于國防領域的產(chǎn)品，如果把它與互聯(lián)網(wǎng)融合起來，不得不考慮行業(yè)的開放性，不可能全開放，但要開放到什么程度，才能最大限度的利用到互聯(lián)網(wǎng)平臺帶來的效益，需要有國家相關的法規(guī)和政策來支撐。其次，是利用已有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，還是再建設?按照軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略中“凡是國家經(jīng)濟社會體系能辦的事，國防建設不要另鋪攤子”的精神，在“互聯(lián)網(wǎng)+航空發(fā)動機”軍民融合發(fā)展中，可以利用現(xiàn)有的或者正在發(fā)展的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，但必須要進行定制化改造。第三，要實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+航空發(fā)動機”既要有高速、高效的計算機技術，還要有滿足航空發(fā)動機全生命周期設計的虛擬仿真技術，包括軟件等。再有就是人們對客觀世界的認知，以我們現(xiàn)有的知識，可能還不能完全預料可能會面臨的挑戰(zhàn)和困難。最終就是為應對挑戰(zhàn)要采用的方法和途徑，例如，互聯(lián)互通方法和跨界融合途徑等。

航空發(fā)動機領域軍民融合發(fā)展的思路可以采用GOTChA方法來梳理。例如，航空發(fā)動機領域軍民融合的核心目標就是要實現(xiàn)富國和強軍，就是要軍民平衡發(fā)展，相互兼容，彼此協(xié)調(diào)。為了達到這個目的，可以把它再分解為若干個子目標，既要能夠促進航空發(fā)動機核心技術發(fā)展和加強自主研發(fā)能力，同時又能帶動國民經(jīng)濟發(fā)展，催生新的產(chǎn)業(yè)鏈。為達到這些目標，必須要面臨很多挑戰(zhàn)和克服困難，例如，如何建立創(chuàng)新機制、開放機制、保密機制和技術轉(zhuǎn)移機制。為應對這些挑戰(zhàn)，最主要的是需要創(chuàng)新的工作思路或者顛覆性技術手段來攻克，例如，“3D打印+航空發(fā)動機”等技術途徑。

結(jié)束語

目前，航空發(fā)動機領域正在實施“兩機”重大專項，這是非常好的時機，可以根據(jù)國家武器裝備建設和國家經(jīng)濟發(fā)展需要，在重點領域選擇一批具有重大戰(zhàn)略意義的軍民兩用技術，納入國家科技計劃，其中最主要的是要有創(chuàng)新的思路和先進的技術管理方法，找到合適的發(fā)展途徑，找到影響軍民融合發(fā)展的問題，只有準確地確定和預測出可能面臨的挑戰(zhàn)和要面臨的困難，才能找出合適的解決問題的途徑，最終真正實現(xiàn)航空發(fā)動機領域深度的軍民融合。