2021年世界前沿科技发展态势总结及2022年趋势展望——航空篇

世界航空领域2021年态势总结

全球民用航空产业艰难复苏，多款新机实现首飞。在航空产业方面，全球航空业绩受新冠疫情影响暂未脱困，但已进入恢复期。据国际航空运输协会统计数据显示，2021年全球航空业亏损达518亿美元，同比亏损减少859亿美元。美国波音公司全年新机交付量超过300架，交付量同比翻倍。欧洲空客公司全年交付约600架飞机，营收达40亿欧元，营收同比翻倍。在新机首飞方面，美国波音737 MAX10于6月完成首飞，可搭载230名乘客，预计航程为6100千米；美国乔比航空公司的纯电动eVTOL产品S4全尺寸原型机完成首飞，飞行距离248千米，创造了全球纯电载人飞机单次充电的最远飞行距离记录。法国达索航空“猎鹰6X”公务机于3月完成首飞，最大航程10186千米，最高时速0.9马赫。

主要航空国家推进空中作战平台研发与技术验证，为夺取空中优势奠定基础。在有人战机方面，美国发布下一代战斗机F/A-XX作战概念设计，计划利用其替代F/A-18E/F“超级大黄蜂”舰载战斗机；美国F-15EX战斗机完成首飞，采用了数字技术，将大幅提升任务效能和战场生存力。俄罗斯正式列装苏-57战斗机，并为其配备新型“松鼠”有源相控阵雷达，以提供最大空域视场；俄罗斯首次展示“致胜”轻型隐身战斗机原型机，计划于2025年完成首批战机制造。英国将为“暴风”战斗机项目投资20亿英镑，并与意大利和瑞典共同开展“暴风”战斗机项目研究。法国、德国和西班牙共同研制“未来空战系统”项目的首架原型机，预计于2027年前完成原型机开发。日本启动下一代战机研发项目，并选定洛马公司为其提供集成技术支持，预计于2035年前实现部署。韩国公开首架KF-X战斗机项目原型机，其配备的主动电子扫描阵列雷达、红外探索与追踪及电子战装备均实现国产化。在无人战机方面，美国寻求开发下一代多功能无人机系统，使其具备侦察和护航等能力，以应对未来复杂的空战环境；美国通用原子公司推出新型无人机“莫哈韦”，该无人机可遂行侦察监视、火力打击等任务；美国“小精灵”无人机成功完成首次空中回收试验任务，为美军发展分布式空中作战提供关键技术支持。俄罗斯计划将苏-57战斗机与“猎人”侦察战斗无人机编队飞行，以提高航空航天部队的作战能力。英国授予势必锐航空系统公司3000万英镑合同，以开发“蚊子”忠诚僚机。欧盟为“欧洲无人机”计划提供1亿欧元支持，将开发双涡轮螺旋桨飞机，以摆脱对美国和以色列在无人机领域的依赖。

电推进和氢动力航空技术取得诸多进展。美国开始研制以液态氨作为燃料和冷却剂的涡轮电动航空推进系统；NASA与Electra.aero公司签署合同，以开展电动超短距起降（eSTOL）飞行器研发。英国罗罗公司的2.5兆瓦航空发电系统进入集成试验阶段，将用于混合电推进飞机和多电飞机的机电系统。法国泰雷兹、Drones-Center和ZenT公司利用一架由氢燃料电池技术驱动的无人机联合完成了演示飞行测试；空客公司在西班牙建立氢动力零排放飞机技术开发中心（ZEDC），将开发氢动力飞机使用的非推进动力装置和燃料电池冷却光纤控制系统。德国宇航中心开发多项可用于未来航空运输系统的新型技术，包括新型飞机减排/降噪配置、电动/混动推进系统等。

航空技术与人工智能融合不断深化。美国国防部发布商业算法征询书，寻求创建一种无人机系统自动化网络，使无人机机群在飞行中实现协同工作，以推动自主系统持续发展；美国利用MQ-20无人机对“天空博格人”自主核心系统完成协同飞行测试，证明了该系统对多种无人机的适用性；美空军研究实验室启动“临战”项目，寻求结合人工智能与游戏交互技术，以提高指挥官决策速度。俄罗斯开发无人攻击机“蜂群”系统，利用人工智能实现对各类无人机和“蜂群”编队的操控能力。德国亨索尔特公司与汉堡海尔马特·斯克米特大学展开合作，利用人工合成模拟环境为德军开发无人机蜂群战术级人工智能快速决策系统“鬼把戏”，以加快军事行动决策速度。

世界航空领域2022年趋势展望

全球航空需求向好，航空市场将进入修复期。在疫苗大面积接种和各国管制措施逐渐放宽的背景下，跨区域流动逐渐增加，航空市场需求逐步恢复。国际航空运输协会发布《2020-2022年全球航空业展望》报告预测，2022年，全球航空客运总量将由2021年的23亿人次增长至34亿人次，恢复至2019年（疫情前）的61%；航空货运需求将继续保持强劲增长态势，2022年需求水平同比将增长4.6%。波音公司表示，美国、印度和巴西等国的国内航空客运市场将在2022年中期或末期恢复到2019年水平。美国银行发布调查报告指出，2022年全球商务旅行和国际旅行有望迎来全面复苏。

碳治理下绿色技术将成为引领航空发展的新方向。在全球能源转型的背景下，绿色航空作为航空业可持续发展的重要趋势，已成为世界航空业未来投资发展的重点。空客、波音等七家航空制造商的首席技术官发布联合声明，将于2022年继续支持可持续航空燃料和绿色制氢能力开发，推动航空业的可持续发展，力争在2050年前实现航空运输行动小组（ATAG）提出的航空业净零碳排放目标。英国航空技术研究院计划于2022年通过“零排放飞行”项目发布氢能飞机的详细调研和规划报告，并将研发使用绿色液氢为燃料的远程干线客机。加拿大将为绿色航空战略项目投资20亿加元（约合15.7亿美元），以推进混合电动飞机发动机、混合电动直升机、推进电动教练机等项目研发，促进加拿大航空产业转型发展。

航空强国将持续推进人工智能、数字技术在航空领域的应用拓展。美国将成立“数字转型技术和流程”工业界联盟，以支持空军装备司令部的数字工程和制造工作；美国柯林斯宇航公司设立客户体验中心，将通过数字化演示、交互式数字化演习、沉浸式驾驶模拟等创新手段获取装备运行状态、飞行员/机组人员操控状态等数据信息，帮助军队高层进行采购投资决策。俄罗斯计划于2022年利用“猎人”原型机测试人工智能技术，以加强对目标的精确打击能力。英国BAE公司将于2022年研发数字和物理基础设施，通过虚拟测试和模拟降低“暴风”未来空战系统生产成本。日本防卫省计划为下一代战斗机研发具有人工智能系统的自主无人机，以协助有人机探测敌方战斗机和导弹等威胁目标。

作者丨 张嘉毅

编辑丨 郑实