歐盟航空業創新的“成績單”

杜婷

14年前，當歐盟高調宣布投入16億歐元啟動“凈潔天空”計劃的時候，很多人都懷疑，這個計劃究竟能為歐洲航空航天業帶來什么實質性的益處。如今，14年過去了，“凈潔天空”計劃已經進入第二階段，不僅歐盟又追加了40億歐元的投入，參與該項目的600多家歐洲企業已不再限于航空航天領域的大型國企和一級供應商，還包括眾多私營企業、高校，甚至行業外的企業。近期，歐盟發布《“凈潔天空2”計劃首份全球評估報告》（以下簡稱“評估報告”），這是自該項目2007年啟動以來，歐盟發布的第一份評估報告。該報告從環境效益和社會效益兩方面開展分析，對全面評估“凈潔天空2”計劃中正在進行項目的潛在影響、驗證其價值具有重要意義。同時業界也將這份報告視為歐盟“凈潔天空”計劃14年來的階段性成績單。

“凈潔天空”計劃的由來

“凈潔天空”計劃是歐洲最大的創新技術研究計劃，2007年由歐盟提出，最初由歐盟研究框架計劃和航空業企業贊助。“凈潔天空”計劃主要研究項目包括：開式轉子技術、齒輪傳動渦扇發動機、渦軸發動機、渦槳發動機和活塞發動機的地面試驗;智能襟翼、創新型尾翼和電動尾槳的驗證試驗;層流機翼、全電系統和智能旋翼槳葉的飛行試驗等。所有這些研究項目的最終目的都是研發更潔凈的航空技術，降低飛機噪音和溫室氣體，減少航空運輸對于環境的影響，從而建立具有競爭力的歐洲航空運輸體系。

2014年，作為“凈潔天空”計劃的延續，“凈潔天空2”計劃啟動。作為一個龐大的跨國項目，“凈潔天空計劃”所遭受的最大非議在于歐盟在選擇合作伙伴時缺乏開放性和公平性，尤其是在選擇一些大型項目的核心合作伙伴時。因此，為了提高公平性和透明性，歐盟將“凈潔天空2”計劃中通過資助項目而成為項目領導者的比例從原來的50%降到40%，剩下60%通過公開招標的形式，廣招天下英雄。在公開招標的合作伙伴中，有一半是長期合作的核心合作伙伴，另一半則是通過項目結盟的一般合作伙伴。

相比“凈潔天空”計劃，“凈潔天空2”計劃更關注大規模的集成驗證項目，以提升技術的成熟度，從而達到下一代商用飛機、支線飛機、公務機和螺旋槳飛機的要求。根據歐盟的部署，“凈潔天空2”計劃由兩個大型飛機飛行驗證平臺、兩個大型系統綜合技術驗證平臺和其他橫向項目組成。兩個大型飛機飛行驗證平臺由空客公司主導、支線飛機項目由阿萊尼亞·馬基公司主導、高速旋翼機項目由阿古斯特韋斯特蘭公司和空客直升機公司共同主導。在大型系統綜合技術驗證平臺中，機身部分由達索公司、空客公司和薩伯公司主導，發動機由賽峰、羅羅和MTU公司主導，機載系統則由泰雷茲公司和利勃海爾公司主導。環保設計方面則由弗勞恩霍夫公司主導，小型飛機則由捷克歐飛公司（Evektor）和比亞喬公司主導。

階段性的成果

根據計劃，“凈潔天空2”計劃將持續到2024年，瞄準的目標是“歐盟2050戰略性長期愿景”的中期目標。到目前為止，總投資額為40億歐元的“凈潔天空2”計劃已經初步達到了預期的目標。根據歐盟委員會的評估，在“凈潔天空2”計劃框架下開發的技術將使二氧化碳、氮氧化物和噪聲減少20%～30%，減少的基準是2014年服役的最先進的民用飛機，到2024年這一階段計劃結束時的目標是將技術成熟度提高至6級。

“凈潔天空2”計劃主要由兩個大型飛機飛行驗證平臺、兩個大型系統綜合技術驗證平臺和其他橫向項目組成。兩個大型飛機飛行驗證平臺由空客公司主導，支線飛機項目由阿萊尼亞·馬基公司主導，高速旋翼機項目由阿古斯特韋斯特蘭公司和空客直升機公司共同主導。

在“凈潔天空2”計劃中，空客投入大量資源用于研發層流機翼和開式轉子技術，雖然從短期來看，空客還不能從這兩項新技術中獲益，但計劃在這些新技術的基礎上于2030年左右推出全新概念飛機。

“凈潔天空2”計劃的另一個重要內容是對下一代中短程客機可能采用的候選技術進行飛行試驗，將技術成熟度提高至6級。其中，最引人關注的是與發動機相關的新技術，包括混合動力推進概念、激進的甚高涵道比發動機（VHBR）研制驗證。

在“凈潔天空2”計劃中，發動機相關項目由羅羅和賽峰攜手推進，致力于將新技術應用于下一代商用發動機上。該項目包括2個飛行試驗驗證項目和4個地面試驗項目。由羅羅主導的用于遠程客機的甚高涵道比發動機測試飛行已于2019年開始。

賽峰的子公司斯奈克瑪在“凈潔天空”計劃中，針對未來中短程商用飛機發動機項目進行了兩項研究：一是開式轉子技術的研究，二是研發一款涵道比大于15：1的超高涵道比發動機驗證機。這一驗證機將在2022年開始地面試驗。

盡管距離“凈潔天空2”計劃結束還有幾年，但是項目管理團隊已經計劃啟動“凈潔天空3”計劃了。如果計劃順利獲批，“凈潔天空3”計劃將采用與以往完全不同的逆向規劃的方法進行編制，最早從2021年1月開始啟動。與之前不同，在“凈潔天空3”計劃中，歐洲航空安全局（EASA）將參與其中，這將有利于未來新技術的投入應用。

在“凈潔天空3”計劃中，一個亟待解決的難題是如何保證項目的順利實施，以避免再次出現無疾而終的情況。2017年，賽峰進行了一次全尺寸的反向旋轉開式轉子發動機項目（CROR）地面試驗，但是空客在同年宣布，不再給賽峰提供飛行試驗平臺。盡管空客并沒有對CROR的技術設計理念提出太多的非議，但顯然空客并不看好這一技術在近期、中期的應用前景。因此，為了避免這種情況再次發生，管理方正在考慮要求主制造商作出承諾，雙方探索一種“可見的、強有力的聯系”，從而實現協同發展。

此外，“凈潔天空3”計劃的另一個導向性變化是那些低技術成熟度的概念也會得到支持。那些被認為不夠成熟、無法進行全面驗證但有發展前景的技術將作為候選的基礎研究項目，一旦達到所需的技術成熟度，這些技術就可以轉移到演示項目。相反，如果一些技術在演示驗證階段表現不佳，可能會被返回基礎研究項目池進行更多輪迭代研究。

歐盟的首份評估

此次，歐盟發布的這份《評估報告》圍繞“凈潔天空2”計劃涉及的面向遠程飛機、中短程飛機、支線飛機和通用/公務機等4個細分市場，圍繞任務層面、機場層面、機隊層面這三個方面與2014年服役的最先進的民用飛機進行環境效益、社會經濟效益評估。

《評估報告》指出，從環境效益的角度來看，在任務層面，“潔凈天空”計劃已取得實質性的進展，大多數新型概念的技術成熟度都實現甚至超過了原定目標。

其中，支線飛機研究項目在性能方面取得顯著的提升，可降低碳排放20%～34%、氮排放降低56%～67%、噪聲降低20%～68%。在干線飛機方面，中短程領域可降低碳排放17%～26%，氮排放降低8%～39%，噪聲降低20%～30%;通用/公務機領域的技術也正在實現并超越其目標，可降低碳排放21%～31%，氮排放降低27%～28%，噪聲降低20%～50%。由于目前沒有商用旋翼機可以在性能上與新型混合概念機型比較，所以尚不能確定參照機型、為量化評估新型混合概念機型的減排降噪性能做參考。

在機場層面，《評估報告》認為“降噪技術的進展使機場也得到大幅改善”。評估選擇阿姆斯特丹史基浦機場、羅馬菲烏米奇諾機場、斯德哥爾摩阿蘭達機場、漢堡機場和圖盧茲布拉尼亞克機場作為代表性機場，對2050年機場采用“潔凈天空2”計劃技術的效果進行評價，預估了噪聲差異。

在噪聲層面上，歐洲機場2050年60-65dB（A）晝夜等效聲級影響面積減少了約10%～15%，受影響人口和高度受影響人口顯著減少了10%～25%，碳排放降低8%～13.5%，氮排放降低6.5%～10.5%。

在機隊層面，《評估報告》認為“潔凈天空2”計劃有望達到《歐洲綠色新政》新目標——2050年實現“碳中和”的目標。預計2050年全球75%的可用座位公里數將由采用“潔凈天空2”計劃技術的飛機運營，其余25%的可用座位公里仍將由采用傳統技術、尚未退役的飛機運營。與采用傳統技術的飛機相比，“潔凈天空2”計劃的新技術可使2050年單個座位每公里的碳排放、氮排放分別降低15%和31%。同時，《評估報告》預計2050年超過55%的碳排放由中短程航程（小于4000公里）的中型和大型飛機產生，這兩類飛機在所有航班中的比例約為55%，而2020年該比例為15%;全球超過1萬公里的遠程航班造成的排放量將降低至6%，相比2020年降低3%。

在社會效益方面，《評估報告》從流通性和連通性優勢、航空層面宏觀經濟影響、社會影響以及社會競爭力等方面對“潔凈天空2”計劃的社會影響開展評價。

在流通性和連通性方面，引入航程800公里、巡航速度300公里/小時的窄體飛機后，4小時內可送乘客比例可大幅提高30%，若飛機巡航速度達到400公里/小時，該比例可提高至37%。

兩款概念型快速旋翼機和70座級多任務區域渦槳飛機在性能方面得到顯著提升，可充分執行搜救、緊急醫療等服務。此外由于飛行速度提升、飛機時長縮短，更便于運送旅客，在機場樞紐支線和商業城際客運等任務模擬中，飛行時間減少25%～43%。與世界其他地區相比，在歐盟28國宏觀經濟層面，航空業的總附加值和總就業人數高于平均水平。預測表明，歐洲和全球航空相關就業表現出積極的增長態勢，航空創造的總附加值也有顯著增加。

在競爭力和社會影響方面，所有利益相關者都認為“潔凈天空2”計劃對提高歐盟的工業技術知識、競爭力和創造就業機會起到了積極作用。“潔凈天空2”計劃使航空界能夠輕松地進行合作和分享想法，研究人員可以了解行業需求，中小企業有機會接觸行業領導者及相關設施，工業界也可受益于中小企業的創新潛力和研究中心、學術界的專業能力。

《評估報告》認為，“‘潔凈天空已經在航空領域成功建立了一個強大的創新網絡和優質的供應鏈，積極推動清潔、綠色航空的發展。”截至2020年底，“潔凈天空2”計劃已發起并評估了4次核心伙伴倡議和11次提案倡議，40億歐元預算/18億歐元資金的公私合營計劃吸引了諸多參與者，目前來自多個領域的940余個實體參與了超過550個項目的投資，汽車等其他行業的新勢力加入該計劃并提供了關鍵的創新動力。統計數據顯示，中小企業的參與度很高，許多中小企業是首次參加歐盟計劃，超過5000名的歐洲工程師和科學家參與了“潔凈天空2”計劃。

由此可見，過去14年，作為歐洲最大的創新技術研究計劃，“凈潔天空”計劃已經取得了有目共睹的成績，更重要的是，在這個計劃的帶動下，歐盟進一步凝聚了一批小微企業、高校和科研院所對航空航天業的參與，相信未來在“凈潔天空”計劃的牽引下，這些參與其中的企業不僅將從中受益，更有望逐步成為未來歐洲航空業核心的合作伙伴，而這或許比“凈潔天空”計劃本身更有價值。