航天液體動力技術發展水平評價體系初探

杜飛平、邢理想 /西安航天動力研究所

王婷婷、賈怡 /中國航天系統科學與工程研究院

航天動力系統是航天裝備的“心臟”，是太空活動的重要基礎和核心保障，航天動力技術發展水平直接關系到國家進出空間、探索空間、利用空間的能力，能否擁有國際領先、成熟可靠的航天液體動力技術，發展性能先進、自主可控的航天液體動力產品，則是我國從航天大國邁向航天強國的重要標志。當前，我國尚缺少規范的、能夠對航天液體動力技術發展水平進行科學、量化評價的方法，隨著我國建設航天強國腳步的加快，型號任務的不斷增加和型號需求的不斷擴充，迫切需要建立起一套科學合理、要素完善的航天液體動力技術發展水平評價體系，筆者在梳理和匯總以往及當前在研工程的基礎上，開展歷史數據及經驗定性與定量相結合的綜合分析，對航天液體動力技術特別是其中的共性關鍵技術發展狀態進行客觀研判，從而客觀評估和反映我國航天液體動力技術整體水平，對標航天強國明確主要差距，為相關主管部門及研發單位開展后續工作提供更多的方向指引和決策支撐。

一、航天液體動力技術發展水平的定義

航天液體動力技術起源于液體火箭發動機的技術需求，其相關產品可在高壓、高低溫、高轉速等環境極端化及力、熱、聲等多場耦合條件下工作，是能量密度最大的動力機械，該技術向民用領域延伸，可覆蓋熱能工程、特種泵閥、化工生物等諸多產業需求，廣泛應用于石油、化工、煤炭、電力、消防、交通、環保等相關領域。就技術本身而言，航天液體動力技術具有綜合性、表征性、動態性的特征。

1.綜合性

從技術領域看，航天液體動力技術涵蓋熱力、氣動、燃燒、流體、振動、控制等多個學科，是典型的交叉融合技術群。從技術階段看，航天液體動力技術是研發技術、制造技術、試驗技術和產品技術等的集合。因此，航天液體動力技術發展水平是在多學科滲透、多技術交叉的基礎上，由其研發技術水平、產品技術水平、生產技術水平和試驗技術水平等要素共同作用、耦合決定。

2.表征性

航天液體動力技術細分領域眾多，所包含的技術門類數不勝數，但同一類型的航天液體動力產品所涵蓋的共性技術基本一致，是表征航天液體動力技術發展水平的核心要素。因此，篩選關鍵共性技術對航天液體動力的整體發展情況進行評價，具有較強的可參考性和可操作性。

3.動態性

現代技術發展具有高度的復雜性和高效性，隨著我國航天型號發展的日新月異，航天液體動力技術的發展也呈現出快速迭代、加速演進的動態特性。因此，雖然其技術及其相關因素具有相對穩定性，但根據時間遷移處在不斷變化的過程中，對其發展水平的評價也是一個動態指標，需要根據變化情況進行實時調整。

基于上述航天液體動力技術的3 個特點，航天液體動力技術發展水平是指在一定時期內，結合相關科學、技術和經驗，對其所涉及的研發、制造、試驗和產品等領域關鍵、共性技術能力的發展程度進行的綜合判定。

二、通用技術評價方法在航天液體動力發展水平評價中的適用性

技術成熟度評價是當前國際上共用的對技術發展水平進行評價的重要方法，是指針對某項工程中的某一項特定技術，通過篩選細顆粒度的關鍵技術元素（CTE），考察其在特定時間內在樣機/產品中的試驗驗證情況。可見，技術成熟度評價的主要對象是“微觀”層面的個性化技術，且其評價結果與所在工程的研發進展密切相關，具有時段唯一、技術唯一、工程唯一、結果唯一的“四個唯一”特性（見圖1），即同一項技術在不同工程應用上的評價結果不可“移植”，必須根據其所在工程的技術狀態及試驗驗證情況重新評價。

圖1 技術成熟度評價的“四個唯一”特性

航天液體動力技術發展水平的對象是從不同的液體動力產品中總結、抽取出的共性技術，即具有相同特征的一類技術集群，單個技術項之間的內涵和外延不盡相同。同時，共性技術在不同產品中的應用階段存在差異，不滿足技術成熟度評價“四個唯一”的要求，例如，某共性技術在經過飛行驗證的工程中，其技術成熟度可以達到6～7 級，但在尚處于實驗室原理驗證階段的工程中，其關鍵技術成熟度僅達到3～4 級，等級差異較大，而對其技術發展水平在某一特定時段中的評價應該是明確且唯一的。

因此，航天液體動力技術的發展水平無法借助傳統的技術成熟度評價方法進行客觀描述，而是應瞄準共性技術的本體特征，深入挖掘其研發過程中的共性要素，創新其評價指標設置及評價方法，從而使不同產品能夠基于統一規范的評價標準開展評價，以保證評價結果的科學性和準確性。

三、航天液體動力技術發展水平評價的基本原則

1.標準化原則

一是術語標準化，對技術水平建立統一的概念表征；二是模型標準化，對同類型的不同產品的共性技術運用統一的評價模型；三是參數標準化，同類型的不同產品用于模型運算的參數統一。

2.系統性原則

評價體系的指標選取要全面系統、層次分明，其權重設計不僅能夠從不同的維度、角度衡量航天液體動力技術的發展，還要體現指標間的內在邏輯關系。

3.準確性原則

評價體系的設計要堅持目標導向，聚焦體現航天液體動力發展現實的技術水平，而與技術水平的發展趨勢或潛在的技術能力無關。同時，評價結果要具有可比性，易于和同行業或國際水平相比較。

4.科學性原則

一是指標體系的全面性，定性與定量、主觀評價與客觀數據有機結合，確保評價內容的主要要素完整、不遺漏；二是指標設定的有效性，選取可獲取、可量化、可對比、相互獨立的指標，合理約束指標數量，提高評估的簡化度和可操作性。標。航天液體動力技術研發主要分為設計、試驗2個環節，其中設計環節包含設計方案、設計規范、計算方法、模型（庫）、數據庫、軟件平臺等關鍵要素，試驗環節包括試驗方案、規范、通用性等關鍵要素。基于TBS 中提取出的共性技術，應用以上要素為其初步建立評價指標，以富氧補燃循環發動機共性技術中的工況調節技術為例，如表2 所示。

表2 工況調節技術評價指標體系

四是評價定準。針對每項共性技術的評價指標，根據其特點制定定性或定量的評價準則，并設置評分規則，仍以上述工況調節技術為例，僅列舉其中工況調節方案的評價準則和評分規則，如表3 所示。

表3 工況調節技術評價指標體系及評價準則

五是指標確權。航天液體動力技術評價是一個典型的多指標綜合評價，合理確定指標權重對評估的真實性、客觀性至關重要，考慮到該指標體系中定量指標與定性指標兼具，因此綜合采用專家評價/層次分析法完成指標權重的確定。首先，對同一層級指標的重要性進行兩兩比較，形成判斷矩陣；

四、航天液體動力技術發展水平評價指標體系設計思路

基于上述基本原則，圍繞航天液體動力技術發展水平評價的基本特征，以系統思維統籌考慮評價體系的各個要素，按照分類、解構、解析、定準、確權的思路開展指標體系設計（見圖2）。

圖2 指標體系設計思路示意

一是產品分類。航天液體動力產品根據其工作原理、工作介質、應用場景等可分為多種產品類型，如富氧補燃循環發動機等，不同產品類型間的共性技術差異較大，因此首先需對其產品類型進行分類，為后續共性技術的篩選和提取打下基礎。

二是技術解構。針對某一類型的航天液體動力產品，對其進行技術結構分解（TBS），分解出適用于此類型產品的共性技術，為提升評價效率，TBS 只進行第一級分解，共性技術顆粒度適中，數量不宜過多，以10 ～15 項左右為宜。以富氧補燃循環發動機為例，其共性技術分解結果共14 項，如表1 所示。

表1 富氧補燃循環發動機共性技術TBS分解

三是要素解析。具體解析航天液體動力技術研發過程中的關鍵要素，形成每項共性技術的評價指然后，進行一致性檢驗，由判斷矩陣計算被比較元素對于該準則的相對權重，如果一致性檢驗不通過，則調整判斷矩陣直至一致性指標合格；最后，根據專家的專業知識、經驗以及研究方向確定專家的經驗系數，綜合統計專家判斷矩陣計算所得權重，乘以該專家經驗系數得到各指標最終權重，并進行排序，形成最終確權結果。

五、航天液體動力技術發展水平評價相關建議

開展航天液體動力技術發展水平評價，除了需要建立科學完善的評價指標體系外，也需要注重評價工作的組織實施，通過進一步明確組織架構、建強專家體系、強化評價支撐等手段，進一步提升評價的客觀性、高效性和有效性。

1.健全評價組織體系

建議設置由管理層和評估層（包括自評價和第三方評價）組成的兩層三級評價組織體系。其中，管理層既是整個評價工作的管理決策機構，也是評價工作的委托方，負責做好評價工作的頂層設計、綜合協調和整體推進。評估層是評估工作的具體執行機構，由于航天液體動力產品類型眾多，涉及的核心、共性技術具有較強的專業性，因此由相關產品或技術的主要承研單位承擔自評價的主體責任單位，一方面有利于為指標體系設計過程中的技術解構，為要素解析環節提供更多專業化的建議，使指標體系構建更加科學、完整，另一方面在具體評價工作中，由主要承研單位提供自評價報告，不僅可以獲得更加客觀、貼近一線的技術發展水平反饋，也能推動主要承研單位主動審視自身技術和產品，進一步發現其發展過程中的短板和不足，有效對標世界前沿科技發展水平，為后續研發工作開展重點提供更準確的方向指引。同時，為確保評價結果的公正性和準確性，還應依托專業機構作為第三方評價的主體責任單位，專業機構應具體負責評價工作全流程的籌劃、組織和支撐服務工作，并負責組建高水平的評價專家組，通過材料審查、現場考察、演示驗證等形式，結合自評價單位提交的自評價報告進行集中評議，結合實際情況提出定性評價意見，并最終形成評價結論。

2.完善評價專家組建設

評價專家組是評價工作的核心技術支撐，專家組的整體專業水平和群體決策形成的水平直接關系最終評價結果是否嚴謹、科學、準確。因此，為保障評價工作順利開展，需要建立軍民融合、研用結合的評審專家體系。航天液體動力技術是典型的軍民兩用技術，不僅是宇航裝備發展的重要基礎，也與流體機械、熱能工程等民用先進技術領域技術產品有較強的聯系，在評價專家的遴選中應充分把握軍民科技創新融合不斷加深的趨勢，在以軍工單位專家為主體的基礎上，有選擇地邀請和吸納軍隊、高校、科研院所、民口企業等多源專家參與評價工作，一方面有利于敏銳洞察液體動力技術在航天以外領域的發展水平，與航天技術發展形成對標，加強評價結果的客觀性、全面性，另一方面也有助于民口專家發現可以滿足民用領域需求的航天高新技術，借助評價工作推動航天領域高新技術向民口轉移轉化。同時，還要注重專家構成的研用結合，在開展技術評價、科研評價的基礎上加強需求端論證與應用端評價，從而進一步突出評價工作的應用導向作用，推動技術成果從實驗室向產品、從產品向系列、從系列向產業的持續發展，引導形成研用高效迭代的科技創新環境。

3.強化評價工作支撐問效

隨著世界科技競爭日趨激烈，高技術發展日新月異，航天液體動力技術發展的總體水平也呈現出較高的動態性，因此有必要將評價工作與航天整體的技術發展規劃、國家工程技術預見等常態化的評價性、指南性工作有效結合起來，建立關鍵、共性技術發展水平評價的支撐問效機制，提高評價準確性，拓展評價實效性。對于液體動力領域內的基礎研發成果、前沿技術動態、技術發展階段等，開展常態化的國內外情報跟蹤、分析和專家調查，及時了解國內外相關技術領域的發展現狀和熱點方向，為每3～5 年一次的評價工作建立完備的情報基礎支撐。同時，針對當前世界大國、強國間科技博弈加劇，美國對我國科技領域“限制、制裁、圍堵”的不利局面，圍繞技術評價工作強化技術預警，在客觀研判技術發展水平的同時對于航天液體動力技術創新鏈、產業鏈、價值鏈等方面對外依賴性強、受制約、卡脖子的薄弱環節進行全面分析、深入調查和長期動態監測，并提供解決預案，從而使評價工作可以更好地發揮技術發展“指揮棒”的作用，成為切實推進技術發展的重要工具。