航空器技术大揭秘:未来飞行新趋势
航空器技术大揭秘:未来飞行新趋势
航空器技术作为国家科技实力的重要体现,其发展水平直接影响着一个国家的综合竞争力。在航空强国建设稳步推进的背景下,我国正面临着前所未有的发展机遇。根据中国工程科技未来20年发展战略研究,航空工程科技涉及专业领域多、技术风险高、资金投入大、发展周期长,需要制定长期、稳定的发展战略,才能集中力量突破航空工程科技的关键核心技术,实现航空工业的可持续发展。
高能化与智能化:未来航空器技术的双轮驱动
未来航空器技术的发展将围绕高能化和智能化两大方向展开。高能化主要体现在能量、物质的更多掌控,决定了航空装备能达到的物理边界;智能化则通过对信息域与认知域的掌控,提升航空装备的运用能力。
高能化:突破物理极限
高动能、高供能、高效用能是航空器高能化的主要表现。高速飞行、超机动性、长时间滞空等性能指标的提升,将使航空器在速度、高度、留空时间等方面实现突破。例如,低声爆超声速民机的应用,将为商业航空带来革命性的变化。
高供能方面,大推重比、高燃油效率、高功率提取及新能源体系正成为航空动力系统的主要发展趋势。电动飞机和氢动力技术作为低碳化的前沿领域,将为未来民航业创造更大的环保和经济潜力。
高效用能则主要体现在航空机电技术的革新上。多电/全电技术、全机能量优化、变革性能量传输与存储等技术,将在航空电力电气系统中发挥关键作用,大幅提高飞行器的性能水平。
智能化:重塑航空形态
智能化将为航空器赋予自主感知、自主决策、自主执行、自主进化的能力。通过各类传感器和数据融合,飞行器能够完成复杂环境和目标的分类识别;人工智能的引入,将使飞行器在各种复杂场景中快速作出利益最大化的决策;自主执行能力的提升,将使机器替代人在任务执行中的作用;基于“自主遗传进化”算法,智能飞行器将具备持续学习和进化的能力,以应对全新环境。
新能源航空器:绿色转型的实践
在“双碳”目标的推动下,新能源航空器的应用已成为航空业绿色转型的重要方向。可持续航空燃料(SAF)的应用试点,标志着我国在这一领域迈出了重要一步。
2024年9月,国家发改委、中国民航局在北京举行SAF应用试点启动仪式。根据试点工作安排,9月19日起,国航、东航、南航从北京大兴、成都双流、郑州新郑、宁波栎社机场起飞的12个航班将正式加注SAF。此次试点分两阶段实施:第一阶段为2024年9—12月,主要参与单位为国航、东航、南航以及北京大兴机场、成都双流机场、郑州新郑机场、宁波栎社机场;第二阶段为2025年全年,参与单位将逐步增加。
SAF作为以可再生资源或废弃物为原料制成的航空燃料,具有显著的全生命周期减排效果,可与现有航空器和民航基础设施良好兼容。公开信息显示,民航业约99%的碳排放来自航空飞行活动的航油消耗。控制减少航油消耗、积极推动航油脱碳是民航全面推进绿色低碳转型的主攻方向。在传统技术和管理手段减排潜力有限的情况下,可持续航空燃料具有兼容既有设施设备、全生命周期降碳效果显著等优势。
技术突破与挑战:低空经济的崛起
低空经济作为新兴的经济形态,具有辐射面广、产业链条长、成长性和带动性强等特点。2023年,我国低空经济市场规模达到5059.5亿元,预计2026年将超过1万亿元,至2035年有望达到3.5万亿元。目前,我国在无人机研发设计、装备制造、新一代通信技术等领域占据全球领先地位。截至2023年,我国民用无人机注册数首次突破百万量级,达到126.7万架,位居全球第一;无人机企业达1.9万家,拥有大疆、小鹏汇天等一批民用无人机龙头企业。
然而,低空经济的发展也面临诸多挑战。基础设施建设进展缓慢,通用机场数量不足,低空空域利用率低;关键核心技术仍较薄弱,航空发动机、航电系统等核心技术对外依存度高;市场体系发展滞后,应用场景普及率低,缺乏成熟的商业模式;管理体系亟待完善,存在多头管理现象,影响低空飞行效率。
展望未来:科技创新与国际合作
面对航空器技术发展的机遇与挑战,我国需要在以下几个方面持续发力:
加强科技创新体系建设:加大对航空器关键核心技术的研发投入,特别是在航空发动机、航电系统、新能源技术等领域,提升自主创新能力。
推动跨领域协作:航空器技术的发展需要多学科、多领域的协同创新,加强航空、材料、能源、信息等领域的合作,形成合力。
注重国际合作:航空器技术是全球性的课题,需要在国际标准制定、技术交流、市场开拓等方面加强国际合作,实现互利共赢。
完善政策支持体系:制定有利于航空器技术创新和产业发展的政策,特别是在低空经济、新能源航空器等领域,提供必要的政策引导和资金支持。
航空器技术的发展是一个长期的过程,需要持续的努力和投入。但随着科技创新的不断推进,我们有理由相信,未来的航空器将在设计、性能和应用上迎来新的变革,为人类的出行和生活带来更多的便利。