◎中國工程院院士、中國商飛公司首席科學(xué)家、C919大型客機(jī)總設(shè)計(jì)師 吳光輝

一、發(fā)展前景

（一）國家戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提出新要求

未來民用飛機(jī)的發(fā)展將具有怎樣的前景和機(jī)遇？隨著智慧民航的建設(shè)，大飛機(jī)的發(fā)展是很光明的?？倳浽谏田w曾說過：“我們要做一個(gè)強(qiáng)國，就一定要把裝備制造業(yè)搞上去，把大飛機(jī)搞上去，起帶動(dòng)作用、標(biāo)志性作用?！蓖瑫r(shí)還有一段話：“中國是最大的飛機(jī)市場(chǎng)，過去有人說造不如買、買不如租，這個(gè)邏輯要倒過來，要花更多資金來研發(fā)、制造自己的大飛機(jī)?！边@是總書記給我們的一個(gè)任務(wù)。

國家對(duì)未來轉(zhuǎn)型的新要求、新業(yè)態(tài)，包括對(duì)科技人員提出了新要求?！笆濉逼陂g，在科技部以及張軍院士的領(lǐng)導(dǎo)下，國家在未來科技發(fā)展中提及了民航發(fā)展；在“十四五”和到2035年之前的一個(gè)科技規(guī)劃重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)，國家談到了更多關(guān)于大飛機(jī)、民用航空的發(fā)展，以及對(duì)全國樞紐建設(shè)、通航的良好長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃?？梢钥闯鲈趪覒?zhàn)略轉(zhuǎn)型的過程中，中央領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們的要求就是我們未來發(fā)展的巨大機(jī)遇。

吳光輝院士

（二）全球技術(shù)進(jìn)步帶來新機(jī)遇

全球的科技進(jìn)步對(duì)科技發(fā)展帶來了良好機(jī)遇：首先，在高技術(shù)產(chǎn)品更新?lián)Q代的加速方面，新材料、新電子、新技術(shù)的更新迭代，包括衛(wèi)星通信等，都對(duì)大飛機(jī)、民用航空具有深遠(yuǎn)影響；第二，當(dāng)前各發(fā)達(dá)國家紛紛實(shí)施“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，從奧巴馬期間的美國重返裝備制造業(yè)，到歐洲都提出的新航空發(fā)展規(guī)劃；第三，新一代信息技術(shù)和制造業(yè)的深度融合，交叉融合技術(shù)將會(huì)對(duì)民航和民用飛機(jī)帶來新機(jī)遇。

過去做飛機(jī)的理念是先將飛機(jī)做出來我們?nèi)ビ茫沁@樣造出來的飛機(jī)與實(shí)際的發(fā)展、未來的需求存在脫節(jié)，因此我認(rèn)為下一步發(fā)展是新技術(shù)融合與民航發(fā)展的緊密接觸，包括新材料、新技術(shù)等應(yīng)用，都將會(huì)為新飛機(jī)、民航業(yè)的發(fā)展帶來更多新機(jī)遇。

（三）未來民機(jī)發(fā)展指向新方向

未來民用飛機(jī)的發(fā)展新方向是產(chǎn)品譜系的進(jìn)一步健全。國家未來發(fā)展新方向一定是譜系上的完善，還會(huì)出現(xiàn)超音速客機(jī)。例如當(dāng)前大家熱議的美國開啟的商業(yè)太空旅行，每人要價(jià)至少25萬美金，由此可見很多飛機(jī)產(chǎn)品譜系的完善可以催生更多新業(yè)態(tài)，同時(shí)也會(huì)對(duì)新興技術(shù)的發(fā)展起到推進(jìn)作用。

（四）市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局產(chǎn)生新變化

二次世界大戰(zhàn)時(shí)期共有58個(gè)飛機(jī)制造商，其中約有88款噴氣式客機(jī)，但最后全部退出了歷史舞臺(tái)。由此可見即使是大國在做飛機(jī)方面也存在很多困難，具有先進(jìn)技術(shù)且實(shí)力雄厚的日本在做支線機(jī)方面也很困難。但目前我們ARJ21已經(jīng)交付給客戶50余架飛機(jī)，其中在成都就有近20多架飛機(jī)在運(yùn)營(yíng)，飛向祖國各地。其實(shí)我國的ARJ21和日本MRJ是同期啟動(dòng)的，但MRJ到目前為止仍沒有完成試飛，七八年前MRJ到西雅圖整個(gè)三架飛機(jī)開始試飛，但由于存在一些適航問題，很多技術(shù)問題無法解決，最后又把CRJ系列買過去，因此這個(gè)市場(chǎng)格局競(jìng)爭(zhēng)會(huì)對(duì)未來飛機(jī)的發(fā)展產(chǎn)生影響。

（五）復(fù)雜國際形勢(shì)催生新挑戰(zhàn)

當(dāng)前世界面臨百年未有之大變局，國際復(fù)雜形勢(shì)所帶來的新挑戰(zhàn)對(duì)我們來講是產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈安全穩(wěn)定的問題，同時(shí)也是自主的問題。要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵新技術(shù)、新材料等的自主可控，我們?nèi)孕枰粋€(gè)開放的政策，需要建立一個(gè)更加安全穩(wěn)定的供應(yīng)鏈，為民航業(yè)的發(fā)展提供保障。

（六） 疫情對(duì)民航業(yè)帶來新業(yè)態(tài)

在疫情這個(gè)特殊背景下，飛機(jī)、航空領(lǐng)域催生了新業(yè)態(tài)，同時(shí)也對(duì)我們提出新要求，那么，航空將如何更好應(yīng)對(duì)？例如，若我們一旦發(fā)現(xiàn)一個(gè)異常，整個(gè)飛機(jī)都要進(jìn)行隔離，前后6排都要隔離14天，這對(duì)于航空運(yùn)營(yíng)存在較大影響。因此，誰在未來的基礎(chǔ)設(shè)施中解決這個(gè)問題，誰就將會(huì)在行業(yè)內(nèi)獲取先機(jī)。我認(rèn)為疫情過后，航空業(yè)存在爆發(fā)性的增長(zhǎng)，增長(zhǎng)一定會(huì)對(duì)我們的業(yè)態(tài)產(chǎn)生新的影響。

（七）航空市場(chǎng)前景依然廣闊

我們對(duì)未來航空的發(fā)展是非常有信心的，商飛對(duì)未來飛機(jī)的一個(gè)總體預(yù)測(cè)是：2018年到2039年，我們將會(huì)達(dá)到接近1萬架飛機(jī)，全球?qū)?huì)超過4萬架飛機(jī)。到2025年，中國很可能超過美國，成為世界運(yùn)輸量第一名。在2025年到2030年期間，我們一定會(huì)實(shí)現(xiàn)世界第一。在對(duì)民航未來這樣的預(yù)測(cè)下，智慧民航的提出是十分必要的，智慧民航將在飛機(jī)市場(chǎng)、在航空市場(chǎng)、在航空發(fā)展等方面發(fā)揮重要作用。

二、發(fā)展趨勢(shì)及核心技術(shù)

（一）商用飛機(jī)不同發(fā)展階段的性能指標(biāo)要求

商用飛機(jī)在不同階段其發(fā)展指標(biāo)要求均不相同，比如說在20世紀(jì)50年代到70年代，通過商用飛機(jī)的飛信號(hào)數(shù)字讓我們了解了疲勞問題；707出現(xiàn)的一些問題讓我們知道了除不同安全壽命設(shè)計(jì)以外還存在損傷容限上問題。在上一階段的運(yùn)輸發(fā)展中，我們累積了很多經(jīng)驗(yàn)，例如適航條例，都是用血和生命換來的，每一個(gè)條例都是在大量工作和一些事故中提升了標(biāo)準(zhǔn)。一直到20世紀(jì)70年代甚至90年代，并沒有太多革新的東西出現(xiàn)，而未來的發(fā)展將是智能的，其性能指標(biāo)要求將更適合于飛行，而人為因素將會(huì)極大地降低。

（二）升級(jí)技術(shù)+融合技術(shù)，打造“六性”商用飛機(jī)

未來的飛機(jī)可能將是自動(dòng)駕駛有人值守的，與無人飛行類似，但不同的是有人值守，這樣的做法將使勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度降低，大家出行會(huì)更方便。智能飛機(jī)的實(shí)現(xiàn)是技術(shù)的升級(jí)加融合，是航空技術(shù)的提高，比如說阻力的減少、新型動(dòng)力的出現(xiàn)、噪聲的進(jìn)一步降低、新型發(fā)動(dòng)機(jī)、新型材料、多電、航電這些技術(shù)的發(fā)展；第二個(gè)是融合技術(shù)，例如區(qū)塊鏈、5G，還有我們將來的北斗導(dǎo)航，利用所有技術(shù)融為一體形成立體交通，還有很多跨界多學(xué)科的結(jié)合，組合到一起打造六性的商業(yè)飛機(jī)，六性即為安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、舒適性、智能性、快捷性。

（三） 民機(jī)未來核心技術(shù)版圖

六性商用飛機(jī)可以達(dá)到提高氣動(dòng)效率、減少重量的效果。節(jié)能減排是我們經(jīng)常提到的，國家提出在2030年要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，因此在航空發(fā)展中將我們將減排提到了很高的位置。安全導(dǎo)航、智能便捷、快捷高效會(huì)延伸一系列飛機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)。未來民機(jī)從需求到最后飛機(jī)技術(shù)應(yīng)用將出現(xiàn)一系列先進(jìn)技術(shù)。

在制造方面，目前我們也在探索智能制造，比如商飛第一個(gè)5G工業(yè)園區(qū)實(shí)現(xiàn)了六個(gè)一：全球第一個(gè)5G工業(yè)園區(qū)；第一個(gè)5G全連接工廠；第一個(gè)基于5G的新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；第一批5G工業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景；第一批5G工業(yè)創(chuàng)新智力成果；第一個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈5G制造創(chuàng)新生態(tài)。

民航的智慧出行，從預(yù)定開始，通過智能芯片、導(dǎo)航芯片實(shí)現(xiàn)大腦思考什么，現(xiàn)實(shí)就會(huì)顯示什么。在智慧運(yùn)營(yíng)方面，例如等效目視飛行，充分利用合成視景系統(tǒng)在圖形化顯示、精確導(dǎo)航、多維度態(tài)勢(shì)感知等方面的優(yōu)勢(shì)，提升低能見度進(jìn)近、著陸和起飛的能力。

要促進(jìn)技術(shù)中智慧運(yùn)營(yíng)方面，例如怎樣解決復(fù)雜氣象的問題，我們也在探討前期的氣象信息是否能實(shí)時(shí)傳回，地面的氣象雷達(dá)和飛機(jī)上的氣象雷達(dá)融合在一起，作為放行依據(jù)之一。這都是未來智能飛行可能出現(xiàn)的一些場(chǎng)景，也是實(shí)景融合加虛擬現(xiàn)實(shí)。比如起飛時(shí)，通過紅外探測(cè)進(jìn)行引導(dǎo)與滑行，通過AeroMACS+5G防撞系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛、飛機(jī)的智慧防撞，數(shù)據(jù)鏈的導(dǎo)航路線一鍵接收，飛機(jī)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)高效安全的起飛決策，不用人工輸入命令去做太多的干預(yù)。

爬升也將是一種智慧、經(jīng)濟(jì)的爬升，或者根據(jù)不同的需求來做航路上的爬升。尤其是4D航跡，不再需要到空中進(jìn)行繞飛。如果我們精確地將所有的排序都排好，飛機(jī)在空中調(diào)節(jié)飛行速度，就可以實(shí)現(xiàn)效率的提高。在整個(gè)飛行航路上，我認(rèn)為在滑行階段，通過AeroMACS+5G+紅外+雷達(dá)感知，加上北斗，利用5G分米級(jí)的定位，完全可以實(shí)現(xiàn)車、人、障礙物、飛機(jī)的合理避讓。

在空中時(shí)，巡航階段對(duì)飛機(jī)周邊環(huán)境態(tài)勢(shì)的感知、行為的預(yù)測(cè)、航道的切換、實(shí)景的增強(qiáng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)決策有人干預(yù)，無人飛行有人值守、靈活的航路管理等。

在落地時(shí)，可以通過機(jī)場(chǎng)跑道及其周邊環(huán)境態(tài)勢(shì)感知、進(jìn)近安全評(píng)估、進(jìn)近操作輔助指引、復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)近著陸規(guī)劃、夜間/雨天環(huán)境下進(jìn)近與著陸控制、滑行自動(dòng)引導(dǎo)/人工智能自動(dòng)生成滑行路線、實(shí)時(shí)監(jiān)控飛機(jī)尾流，縮短飛機(jī)起降間隔，以及對(duì)雷雨的精確規(guī)避。另一方面，我們希望可以實(shí)現(xiàn)起飛間隔時(shí)間的縮短，例如考慮利用紅外精準(zhǔn)探測(cè)熱尾流，通過具有離子流的測(cè)試將機(jī)場(chǎng)上的尾流輸進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)一分鐘放一架飛機(jī)，再通過飛機(jī)起飛以后的時(shí)間間隔，對(duì)不同的航向、航路進(jìn)行劃分或調(diào)配，使得每一條跑道起降間隔均可以實(shí)現(xiàn)縮短。通過智慧的賦能，未來空管可以創(chuàng)造一個(gè)良好的運(yùn)行條件，相信通過智慧民航的建設(shè)，出現(xiàn)晚點(diǎn)的情況會(huì)越來越少。

通過民機(jī)的智能運(yùn)營(yíng)、維護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)一旦飛機(jī)在空中出現(xiàn)問題，快速智能檢測(cè)，并在落地的第一時(shí)間實(shí)配套備件進(jìn)行維修，從而對(duì)下一個(gè)航班不造成影響。

（四）智慧通航展望

智慧通航在我國疫情防控和復(fù)工復(fù)產(chǎn)工作中都發(fā)揮著重要作用。未來智慧通航要突破新一代飛行器關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智慧空域管理與智慧飛行運(yùn)行。

（五）無人貨運(yùn)飛機(jī)應(yīng)用

無人機(jī)貨運(yùn)的發(fā)展具有良好的前景。相較于無人客運(yùn)，目前已經(jīng)有好幾條航線在做無人貨運(yùn)，目前我國貨運(yùn)航班均為半夜起飛，若未來實(shí)現(xiàn)無人貨運(yùn)飛機(jī)的應(yīng)用，就可以更好提高效率，可見其未來發(fā)展非常廣闊。

（六） 國外民機(jī)未來發(fā)展方向

在國外民航未來發(fā)展中，美國提出了六大引擎和四大計(jì)劃，歐洲也提出了2050年的航跡規(guī)劃。

（七）波音公司和空客公司新技術(shù)新產(chǎn)品

波音和空客都提及了眾多新產(chǎn)品新技術(shù)。波音公司提及了推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展、未來UAM生態(tài)系統(tǒng)、促進(jìn)生物安全、可持續(xù)燃料（SAF）等；空客的新產(chǎn)品新技術(shù)涉及數(shù)字化、零排放、能量回收技術(shù)、自主飛行等。

三、未來產(chǎn)品預(yù)測(cè)

（一）新構(gòu)型民機(jī)技術(shù)日趨成熟

當(dāng)前民機(jī)的技術(shù)日益成熟，新型飛機(jī)的技術(shù)和一些構(gòu)型的驗(yàn)證機(jī)，當(dāng)前已經(jīng)具有幾十款，16個(gè)典型的超音速飛機(jī)。

（二）超音速民機(jī)將重返天空

可以預(yù)見，2025年可能會(huì)出現(xiàn)超音速民機(jī)。前不久，美國總統(tǒng)拜登也宣布要發(fā)展超音速飛機(jī)，可見這是未來的一個(gè)新發(fā)展趨勢(shì)。

（三）新能源民機(jī)將應(yīng)運(yùn)而生

空客日前宣布了它的電動(dòng)飛行計(jì)劃，我們目前也在著手研發(fā)。若未來可控核聚變能夠產(chǎn)生小型核堆，則航空的發(fā)展會(huì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步飛躍，同時(shí)新能源民機(jī)也將應(yīng)運(yùn)而生。

（四）面向大眾的“城市飛的”將成為現(xiàn)實(shí)

面向大眾城市化的出行，未來可能會(huì)出現(xiàn)飛行汽車、多樣化的立體交通，遠(yuǎn)途飛行將采用超音速、采用大型飛機(jī)，而近程我們采用一種小型短途或者無人汽車。

從航空的最初發(fā)展到現(xiàn)在，人類對(duì)于飛行夢(mèng)想的追求從未停歇，同時(shí)人們對(duì)美好生活的需要不斷增加，大飛機(jī)承載著中國人的夢(mèng)想，相信未來的民航一定會(huì)有更好的發(fā)展，我們的事業(yè)會(huì)更加輝煌！