杜飛平、邢理想 /西安航天動(dòng)力研究所

王婷婷、賈怡 /中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院

航天動(dòng)力系統(tǒng)是航天裝備的“心臟”，是太空活動(dòng)的重要基礎(chǔ)和核心保障，航天動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平直接關(guān)系到國家進(jìn)出空間、探索空間、利用空間的能力，能否擁有國際領(lǐng)先、成熟可靠的航天液體動(dòng)力技術(shù)，發(fā)展性能先進(jìn)、自主可控的航天液體動(dòng)力產(chǎn)品，則是我國從航天大國邁向航天強(qiáng)國的重要標(biāo)志。當(dāng)前，我國尚缺少規(guī)范的、能夠?qū)教煲后w動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平進(jìn)行科學(xué)、量化評(píng)價(jià)的方法，隨著我國建設(shè)航天強(qiáng)國腳步的加快，型號(hào)任務(wù)的不斷增加和型號(hào)需求的不斷擴(kuò)充，迫切需要建立起一套科學(xué)合理、要素完善的航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平評(píng)價(jià)體系，筆者在梳理和匯總以往及當(dāng)前在研工程的基礎(chǔ)上，開展歷史數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)定性與定量相結(jié)合的綜合分析，對(duì)航天液體動(dòng)力技術(shù)特別是其中的共性關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行客觀研判，從而客觀評(píng)估和反映我國航天液體動(dòng)力技術(shù)整體水平，對(duì)標(biāo)航天強(qiáng)國明確主要差距，為相關(guān)主管部門及研發(fā)單位開展后續(xù)工作提供更多的方向指引和決策支撐。

一、航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平的定義

航天液體動(dòng)力技術(shù)起源于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)需求，其相關(guān)產(chǎn)品可在高壓、高低溫、高轉(zhuǎn)速等環(huán)境極端化及力、熱、聲等多場耦合條件下工作，是能量密度最大的動(dòng)力機(jī)械，該技術(shù)向民用領(lǐng)域延伸，可覆蓋熱能工程、特種泵閥、化工生物等諸多產(chǎn)業(yè)需求，廣泛應(yīng)用于石油、化工、煤炭、電力、消防、交通、環(huán)保等相關(guān)領(lǐng)域。就技術(shù)本身而言，航天液體動(dòng)力技術(shù)具有綜合性、表征性、動(dòng)態(tài)性的特征。

1.綜合性

從技術(shù)領(lǐng)域看，航天液體動(dòng)力技術(shù)涵蓋熱力、氣動(dòng)、燃燒、流體、振動(dòng)、控制等多個(gè)學(xué)科，是典型的交叉融合技術(shù)群。從技術(shù)階段看，航天液體動(dòng)力技術(shù)是研發(fā)技術(shù)、制造技術(shù)、試驗(yàn)技術(shù)和產(chǎn)品技術(shù)等的集合。因此，航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平是在多學(xué)科滲透、多技術(shù)交叉的基礎(chǔ)上，由其研發(fā)技術(shù)水平、產(chǎn)品技術(shù)水平、生產(chǎn)技術(shù)水平和試驗(yàn)技術(shù)水平等要素共同作用、耦合決定。

2.表征性

航天液體動(dòng)力技術(shù)細(xì)分領(lǐng)域眾多，所包含的技術(shù)門類數(shù)不勝數(shù)，但同一類型的航天液體動(dòng)力產(chǎn)品所涵蓋的共性技術(shù)基本一致，是表征航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平的核心要素。因此，篩選關(guān)鍵共性技術(shù)對(duì)航天液體動(dòng)力的整體發(fā)展情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，具有較強(qiáng)的可參考性和可操作性。

3.動(dòng)態(tài)性

現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展具有高度的復(fù)雜性和高效性，隨著我國航天型號(hào)發(fā)展的日新月異，航天液體動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展也呈現(xiàn)出快速迭代、加速演進(jìn)的動(dòng)態(tài)特性。因此，雖然其技術(shù)及其相關(guān)因素具有相對(duì)穩(wěn)定性，但根據(jù)時(shí)間遷移處在不斷變化的過程中，對(duì)其發(fā)展水平的評(píng)價(jià)也是一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，需要根據(jù)變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

基于上述航天液體動(dòng)力技術(shù)的3 個(gè)特點(diǎn)，航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平是指在一定時(shí)期內(nèi)，結(jié)合相關(guān)科學(xué)、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其所涉及的研發(fā)、制造、試驗(yàn)和產(chǎn)品等領(lǐng)域關(guān)鍵、共性技術(shù)能力的發(fā)展程度進(jìn)行的綜合判定。

二、通用技術(shù)評(píng)價(jià)方法在航天液體動(dòng)力發(fā)展水平評(píng)價(jià)中的適用性

技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)是當(dāng)前國際上共用的對(duì)技術(shù)發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)的重要方法，是指針對(duì)某項(xiàng)工程中的某一項(xiàng)特定技術(shù)，通過篩選細(xì)顆粒度的關(guān)鍵技術(shù)元素（CTE），考察其在特定時(shí)間內(nèi)在樣機(jī)/產(chǎn)品中的試驗(yàn)驗(yàn)證情況。可見，技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)的主要對(duì)象是“微觀”層面的個(gè)性化技術(shù)，且其評(píng)價(jià)結(jié)果與所在工程的研發(fā)進(jìn)展密切相關(guān)，具有時(shí)段唯一、技術(shù)唯一、工程唯一、結(jié)果唯一的“四個(gè)唯一”特性（見圖1），即同一項(xiàng)技術(shù)在不同工程應(yīng)用上的評(píng)價(jià)結(jié)果不可“移植”，必須根據(jù)其所在工程的技術(shù)狀態(tài)及試驗(yàn)驗(yàn)證情況重新評(píng)價(jià)。

圖1 技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)的“四個(gè)唯一”特性

航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平的對(duì)象是從不同的液體動(dòng)力產(chǎn)品中總結(jié)、抽取出的共性技術(shù)，即具有相同特征的一類技術(shù)集群，單個(gè)技術(shù)項(xiàng)之間的內(nèi)涵和外延不盡相同。同時(shí)，共性技術(shù)在不同產(chǎn)品中的應(yīng)用階段存在差異，不滿足技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)“四個(gè)唯一”的要求，例如，某共性技術(shù)在經(jīng)過飛行驗(yàn)證的工程中，其技術(shù)成熟度可以達(dá)到6～7 級(jí)，但在尚處于實(shí)驗(yàn)室原理驗(yàn)證階段的工程中，其關(guān)鍵技術(shù)成熟度僅達(dá)到3～4 級(jí)，等級(jí)差異較大，而對(duì)其技術(shù)發(fā)展水平在某一特定時(shí)段中的評(píng)價(jià)應(yīng)該是明確且唯一的。

因此，航天液體動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展水平無法借助傳統(tǒng)的技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)方法進(jìn)行客觀描述，而是應(yīng)瞄準(zhǔn)共性技術(shù)的本體特征，深入挖掘其研發(fā)過程中的共性要素，創(chuàng)新其評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)置及評(píng)價(jià)方法，從而使不同產(chǎn)品能夠基于統(tǒng)一規(guī)范的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)開展評(píng)價(jià)，以保證評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

三、航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平評(píng)價(jià)的基本原則

1.標(biāo)準(zhǔn)化原則

一是術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)技術(shù)水平建立統(tǒng)一的概念表征；二是模型標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)同類型的不同產(chǎn)品的共性技術(shù)運(yùn)用統(tǒng)一的評(píng)價(jià)模型；三是參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，同類型的不同產(chǎn)品用于模型運(yùn)算的參數(shù)統(tǒng)一。

2.系統(tǒng)性原則

評(píng)價(jià)體系的指標(biāo)選取要全面系統(tǒng)、層次分明，其權(quán)重設(shè)計(jì)不僅能夠從不同的維度、角度衡量航天液體動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展，還要體現(xiàn)指標(biāo)間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。

3.準(zhǔn)確性原則

評(píng)價(jià)體系的設(shè)計(jì)要堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向，聚焦體現(xiàn)航天液體動(dòng)力發(fā)展現(xiàn)實(shí)的技術(shù)水平，而與技術(shù)水平的發(fā)展趨勢或潛在的技術(shù)能力無關(guān)。同時(shí)，評(píng)價(jià)結(jié)果要具有可比性，易于和同行業(yè)或國際水平相比較。

4.科學(xué)性原則

一是指標(biāo)體系的全面性，定性與定量、主觀評(píng)價(jià)與客觀數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合，確保評(píng)價(jià)內(nèi)容的主要要素完整、不遺漏；二是指標(biāo)設(shè)定的有效性，選取可獲取、可量化、可對(duì)比、相互獨(dú)立的指標(biāo)，合理約束指標(biāo)數(shù)量，提高評(píng)估的簡化度和可操作性。標(biāo)。航天液體動(dòng)力技術(shù)研發(fā)主要分為設(shè)計(jì)、試驗(yàn)2個(gè)環(huán)節(jié)，其中設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)包含設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)規(guī)范、計(jì)算方法、模型（庫）、數(shù)據(jù)庫、軟件平臺(tái)等關(guān)鍵要素，試驗(yàn)環(huán)節(jié)包括試驗(yàn)方案、規(guī)范、通用性等關(guān)鍵要素。基于TBS 中提取出的共性技術(shù)，應(yīng)用以上要素為其初步建立評(píng)價(jià)指標(biāo)，以富氧補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)共性技術(shù)中的工況調(diào)節(jié)技術(shù)為例，如表2 所示。

表2 工況調(diào)節(jié)技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

四是評(píng)價(jià)定準(zhǔn)。針對(duì)每項(xiàng)共性技術(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)其特點(diǎn)制定定性或定量的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，并設(shè)置評(píng)分規(guī)則，仍以上述工況調(diào)節(jié)技術(shù)為例，僅列舉其中工況調(diào)節(jié)方案的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則和評(píng)分規(guī)則，如表3 所示。

表3 工況調(diào)節(jié)技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

五是指標(biāo)確權(quán)。航天液體動(dòng)力技術(shù)評(píng)價(jià)是一個(gè)典型的多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，合理確定指標(biāo)權(quán)重對(duì)評(píng)估的真實(shí)性、客觀性至關(guān)重要，考慮到該指標(biāo)體系中定量指標(biāo)與定性指標(biāo)兼具，因此綜合采用專家評(píng)價(jià)/層次分析法完成指標(biāo)權(quán)重的確定。首先，對(duì)同一層級(jí)指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，形成判斷矩陣；

四、航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)思路

基于上述基本原則，圍繞航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平評(píng)價(jià)的基本特征，以系統(tǒng)思維統(tǒng)籌考慮評(píng)價(jià)體系的各個(gè)要素，按照分類、解構(gòu)、解析、定準(zhǔn)、確權(quán)的思路開展指標(biāo)體系設(shè)計(jì)（見圖2）。

圖2 指標(biāo)體系設(shè)計(jì)思路示意

一是產(chǎn)品分類。航天液體動(dòng)力產(chǎn)品根據(jù)其工作原理、工作介質(zhì)、應(yīng)用場景等可分為多種產(chǎn)品類型，如富氧補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)等，不同產(chǎn)品類型間的共性技術(shù)差異較大，因此首先需對(duì)其產(chǎn)品類型進(jìn)行分類，為后續(xù)共性技術(shù)的篩選和提取打下基礎(chǔ)。

二是技術(shù)解構(gòu)。針對(duì)某一類型的航天液體動(dòng)力產(chǎn)品，對(duì)其進(jìn)行技術(shù)結(jié)構(gòu)分解（TBS），分解出適用于此類型產(chǎn)品的共性技術(shù)，為提升評(píng)價(jià)效率，TBS 只進(jìn)行第一級(jí)分解，共性技術(shù)顆粒度適中，數(shù)量不宜過多，以10 ～15 項(xiàng)左右為宜。以富氧補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)為例，其共性技術(shù)分解結(jié)果共14 項(xiàng)，如表1 所示。

表1 富氧補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)共性技術(shù)TBS分解

三是要素解析。具體解析航天液體動(dòng)力技術(shù)研發(fā)過程中的關(guān)鍵要素，形成每項(xiàng)共性技術(shù)的評(píng)價(jià)指然后，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，由判斷矩陣計(jì)算被比較元素對(duì)于該準(zhǔn)則的相對(duì)權(quán)重，如果一致性檢驗(yàn)不通過，則調(diào)整判斷矩陣直至一致性指標(biāo)合格；最后，根據(jù)專家的專業(yè)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)以及研究方向確定專家的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，綜合統(tǒng)計(jì)專家判斷矩陣計(jì)算所得權(quán)重，乘以該專家經(jīng)驗(yàn)系數(shù)得到各指標(biāo)最終權(quán)重，并進(jìn)行排序，形成最終確權(quán)結(jié)果。

五、航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平評(píng)價(jià)相關(guān)建議

開展航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展水平評(píng)價(jià)，除了需要建立科學(xué)完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系外，也需要注重評(píng)價(jià)工作的組織實(shí)施，通過進(jìn)一步明確組織架構(gòu)、建強(qiáng)專家體系、強(qiáng)化評(píng)價(jià)支撐等手段，進(jìn)一步提升評(píng)價(jià)的客觀性、高效性和有效性。

1.健全評(píng)價(jià)組織體系

建議設(shè)置由管理層和評(píng)估層（包括自評(píng)價(jià)和第三方評(píng)價(jià)）組成的兩層三級(jí)評(píng)價(jià)組織體系。其中，管理層既是整個(gè)評(píng)價(jià)工作的管理決策機(jī)構(gòu)，也是評(píng)價(jià)工作的委托方，負(fù)責(zé)做好評(píng)價(jià)工作的頂層設(shè)計(jì)、綜合協(xié)調(diào)和整體推進(jìn)。評(píng)估層是評(píng)估工作的具體執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由于航天液體動(dòng)力產(chǎn)品類型眾多，涉及的核心、共性技術(shù)具有較強(qiáng)的專業(yè)性，因此由相關(guān)產(chǎn)品或技術(shù)的主要承研單位承擔(dān)自評(píng)價(jià)的主體責(zé)任單位，一方面有利于為指標(biāo)體系設(shè)計(jì)過程中的技術(shù)解構(gòu)，為要素解析環(huán)節(jié)提供更多專業(yè)化的建議，使指標(biāo)體系構(gòu)建更加科學(xué)、完整，另一方面在具體評(píng)價(jià)工作中，由主要承研單位提供自評(píng)價(jià)報(bào)告，不僅可以獲得更加客觀、貼近一線的技術(shù)發(fā)展水平反饋，也能推動(dòng)主要承研單位主動(dòng)審視自身技術(shù)和產(chǎn)品，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)其發(fā)展過程中的短板和不足，有效對(duì)標(biāo)世界前沿科技發(fā)展水平，為后續(xù)研發(fā)工作開展重點(diǎn)提供更準(zhǔn)確的方向指引。同時(shí)，為確保評(píng)價(jià)結(jié)果的公正性和準(zhǔn)確性，還應(yīng)依托專業(yè)機(jī)構(gòu)作為第三方評(píng)價(jià)的主體責(zé)任單位，專業(yè)機(jī)構(gòu)應(yīng)具體負(fù)責(zé)評(píng)價(jià)工作全流程的籌劃、組織和支撐服務(wù)工作，并負(fù)責(zé)組建高水平的評(píng)價(jià)專家組，通過材料審查、現(xiàn)場考察、演示驗(yàn)證等形式，結(jié)合自評(píng)價(jià)單位提交的自評(píng)價(jià)報(bào)告進(jìn)行集中評(píng)議，結(jié)合實(shí)際情況提出定性評(píng)價(jià)意見，并最終形成評(píng)價(jià)結(jié)論。

2.完善評(píng)價(jià)專家組建設(shè)

評(píng)價(jià)專家組是評(píng)價(jià)工作的核心技術(shù)支撐，專家組的整體專業(yè)水平和群體決策形成的水平直接關(guān)系最終評(píng)價(jià)結(jié)果是否嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、準(zhǔn)確。因此，為保障評(píng)價(jià)工作順利開展，需要建立軍民融合、研用結(jié)合的評(píng)審專家體系。航天液體動(dòng)力技術(shù)是典型的軍民兩用技術(shù)，不僅是宇航裝備發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也與流體機(jī)械、熱能工程等民用先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)產(chǎn)品有較強(qiáng)的聯(lián)系，在評(píng)價(jià)專家的遴選中應(yīng)充分把握軍民科技創(chuàng)新融合不斷加深的趨勢，在以軍工單位專家為主體的基礎(chǔ)上，有選擇地邀請(qǐng)和吸納軍隊(duì)、高校、科研院所、民口企業(yè)等多源專家參與評(píng)價(jià)工作，一方面有利于敏銳洞察液體動(dòng)力技術(shù)在航天以外領(lǐng)域的發(fā)展水平，與航天技術(shù)發(fā)展形成對(duì)標(biāo)，加強(qiáng)評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性、全面性，另一方面也有助于民口專家發(fā)現(xiàn)可以滿足民用領(lǐng)域需求的航天高新技術(shù)，借助評(píng)價(jià)工作推動(dòng)航天領(lǐng)域高新技術(shù)向民口轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。同時(shí)，還要注重專家構(gòu)成的研用結(jié)合，在開展技術(shù)評(píng)價(jià)、科研評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)需求端論證與應(yīng)用端評(píng)價(jià)，從而進(jìn)一步突出評(píng)價(jià)工作的應(yīng)用導(dǎo)向作用，推動(dòng)技術(shù)成果從實(shí)驗(yàn)室向產(chǎn)品、從產(chǎn)品向系列、從系列向產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，引導(dǎo)形成研用高效迭代的科技創(chuàng)新環(huán)境。

3.強(qiáng)化評(píng)價(jià)工作支撐問效

隨著世界科技競爭日趨激烈，高技術(shù)發(fā)展日新月異，航天液體動(dòng)力技術(shù)發(fā)展的總體水平也呈現(xiàn)出較高的動(dòng)態(tài)性，因此有必要將評(píng)價(jià)工作與航天整體的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃、國家工程技術(shù)預(yù)見等常態(tài)化的評(píng)價(jià)性、指南性工作有效結(jié)合起來，建立關(guān)鍵、共性技術(shù)發(fā)展水平評(píng)價(jià)的支撐問效機(jī)制，提高評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性，拓展評(píng)價(jià)實(shí)效性。對(duì)于液體動(dòng)力領(lǐng)域內(nèi)的基礎(chǔ)研發(fā)成果、前沿技術(shù)動(dòng)態(tài)、技術(shù)發(fā)展階段等，開展常態(tài)化的國內(nèi)外情報(bào)跟蹤、分析和專家調(diào)查，及時(shí)了解國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和熱點(diǎn)方向，為每3～5 年一次的評(píng)價(jià)工作建立完備的情報(bào)基礎(chǔ)支撐。同時(shí)，針對(duì)當(dāng)前世界大國、強(qiáng)國間科技博弈加劇，美國對(duì)我國科技領(lǐng)域“限制、制裁、圍堵”的不利局面，圍繞技術(shù)評(píng)價(jià)工作強(qiáng)化技術(shù)預(yù)警，在客觀研判技術(shù)發(fā)展水平的同時(shí)對(duì)于航天液體動(dòng)力技術(shù)創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈等方面對(duì)外依賴性強(qiáng)、受制約、卡脖子的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行全面分析、深入調(diào)查和長期動(dòng)態(tài)監(jiān)測，并提供解決預(yù)案，從而使評(píng)價(jià)工作可以更好地發(fā)揮技術(shù)發(fā)展“指揮棒”的作用，成為切實(shí)推進(jìn)技術(shù)發(fā)展的重要工具。