2022年航空領域前沿科技發展態勢及2023年趨勢展望

全球技術地圖 發佈 2023-01-30T07:59:20.952065+00:00

在癸卯新年到來之際,國際技術經濟研究所全體同仁祝各位讀者朋友新年快樂、幸福安康。感謝大家長久以來的關注和支持,也期待未來我們能一直有你相伴。我們將在春節期間連續九天獻上專題文章「年度科技發展態勢總結與展望」,希望能為讀者朋友們提供些許參考。本文為航空領域專題。

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一、世界航空領域2022年態勢總結

美俄歐日韓等推進先進空戰平台研發、測試與升級,持續提升空中力量優勢與戰略威懾。美國對608架F-16戰鬥機進行22項改裝,旨在提高殺傷力,以有效應對當前與未來威脅;美國與澳大利亞、日本和英國擬圍繞「下一代空中主宰」(NGAD)計劃開展技術合作;美空軍首架B-21「空襲者」隱身轟炸機進入地面測試階段,或在2022年底實現首飛;美空軍核武器中心批准F-35A戰鬥機攜載B61-12制導核航彈的初始設計方案;美空軍新型KC-46A加油機創造36小時不間斷飛行新記錄,為提升美全球作戰能力提供支持;美空軍對下一代EC-37B「羅盤呼叫」電子戰飛機開展測試,進一步提升電子探測、定位及干擾能力。俄羅斯改進型蘇-57戰鬥機首飛,對機載設備擴展功能、人工智慧輔助設備以及各種新型武器進行測試。法國、德國、西班牙共同開展新一代戰鬥機發動機原型機試驗,並啟動「未來作戰航空系統」(FCAS)新階段研發工作。法國、德國、瑞典啟動未來中型戰術貨運項目,將聯合開發一種新的固定翼中型運輸機。法國、德國、希臘、義大利、荷蘭和英國啟動「下一代旋翼機能力」項目,共同探索未來直升機的創新方案。日本與英國、義大利共同開發新一代戰機,預計在2035年前服役。韓國KF-21「獵鷹」戰鬥機首架原型機成功完成首飛,使韓國將成為世界上第8個成功研製超聲速戰鬥機的國家。

空中無人系統成為主要航空國家發展重點。美國海軍完成MQ-8C無人機首次艦載作戰部署,進一步提升海軍態勢感知和情監偵能力;美海軍超級「大黃蜂」戰機展示有人-無人編隊飛行能力,是海軍實現分布式海上作戰願景邁出的重要一步;美空軍使用「死神」無人機試射新型「地獄火」飛彈,以提升持續打擊能力;通用原子公司為MQ-Next無人機提出新型混合動力推進技術模塊化概念,提高其隱身性能;通用原子公司公布「開局」和「進化」兩種無人機系統,前者將滿足與有人機協同作戰需求,後者可提升美軍戰場信息優勢和空域主宰能力;美陸軍在「會聚工程-2022」和「實驗示範網關」演習中使用K1000 ULE和「空射效應」無人機集群,提升戰場通信覆蓋和偵察能力;DARPA啟動「無基礎設施發射和可回收先進X戰機」項目,推進新概念無人機技術研發。俄羅斯安卓技術科研生產聯合體開發LAOP-500無人機,用於對抗敵方人員、重型裝甲車輛等威脅目標。英國首架「守護者」RG Mk1無人機系統完成驗收測試,將正式移交皇家空軍;英國陸軍開展蜂群無人機演示活動,對態勢感知和人工智慧等技術進行測試。芬蘭和德國合作開展與「有人-無人編組飛行」研究相關的測試和飛行演示。歐洲空客公司利用A400M運輸機進行投射無人機研究,驗證空中發射無人機技術;歐洲中高空長航時遠程無人機系統通過綜合基線審查,將成為歐洲未來空戰的重要組成系統。韓國國防科學研究院計劃與大韓航空公司合作實施「隱身無人機開發」項目,開展無人機設計工作。

高超聲速、雷射及高功率微波等武器系統研發進程加速,部分裝備投入實戰。在高超聲速武器方面,美國正在制定「國家高超聲速計劃2.0」,尋求發展顛覆性和先進性作戰能力;美國對「高超聲速吸氣式武器概念」、AGM-183A、「作戰火力」等高超聲速系統開展飛行測試,推進高超武器裝備化研發進行;美國國防部與多元化的行業團隊合作,開發高超聲速能力測試設施「多服務先進能力高超聲速試驗台」,以更快地驗證和部署高超聲速系統;「平流層發射」公司Talon高超聲速飛行器原型機完成首次試飛,將為多類高超聲速技術研究提供飛行試驗支持;雷神公司為美空軍設計、開發和生產高超聲速攻擊巡航飛彈(HACM)系統。俄羅斯利用「匕首」高超聲速飛彈摧毀烏克蘭多個軍事目標,首次展示高超聲速武器實戰打擊能力;俄羅斯即將批量生產「鋯石」高超聲速飛彈,並將其裝備俄海軍艦隊。英國計劃實施「高超聲速飛行器實驗」計劃,開發創新的高超聲速技術;英國公布名為「5號方案」的軍用高超聲速飛機模型及其概念方案,推進可重複使用高超聲速系統研發。澳大利亞設立高超聲速研究中心,為澳國防部、工業界、大學和國際合作夥伴提供高超聲速技術測試場所。伊朗稱其研製出了首枚高超聲速彈道飛彈。在雷射武器系統方面,美國洛馬向美空軍研究實驗室交付「下一代緊湊型環境下的雷射器改進」系統,為美戰機提供新型攔截手段;美海軍首次使用高能雷射武器系統擊落模擬飛行中的亞聲速巡航飛彈靶機;諾格公司完成300千瓦級高能雷射器原型機的初步設計審查工作,未來有望將功率提升至1兆瓦。俄羅斯列裝「佩列斯韋特」雷射武器系統,提升對空天威脅的防禦能力。英國國防部開展首次「龍火」遠程高能雷射定向能武器測試,對新型武器系統的性能和可行性開展評估。德國海軍「薩克森」號護衛艦成功完成高能雷射武器在短距離和超短距離內的反無人機作戰試驗。在高功率微波武器系統方面,美國國防部與雷神公司開發高功率微波防空武器系統,提升對高超聲速飛彈和無人機的防禦能力;美國聯合反小型無人機系統辦公室完成單次對抗多架無人機的高功率微波技術演示任務。

清潔航空受到更多關注,技術研發取得新進展。美國波音公司發布《可持續發展報告》,承諾到2030年交付可以使用100%可持續燃料飛行的民用飛機,並支持民航業到2050年實現全球民航運行淨零碳排放的承諾。歐盟正式發布《航空綠色協議-歐洲可持續航空願景》,擬到2050年實現航班二氧化碳淨零排放;歐盟委員會成立零排放航空聯盟,呼籲航空界通過引進氫和電動飛機來實現歐洲2050年的碳中和目標。英國發布《航空零排放》戰略,提出2040年實現國內航空運輸和機場淨零排放的目標。在技術發展方面,美國GE航空的Passport發動機使用100%可持續航空燃料完成了首次飛行測試。英國皇家空軍利用裝備遄達700發動機的軍用改型A330運輸機完成全球首次使用100%可持續燃料的軍用飛機飛行測試任務;羅羅公司將開發渦輪發電機技術,擴大可持續航空燃料使用範圍。歐洲空客公司A400M運輸機首次使用部分可持續航空燃料開展飛行測試。德國漢莎集團與殼牌國際石油公司達成有史以來規模最大的可持續航空燃料交易,推進實現航空碳中和目標。荷蘭聯盟組織開展「氫能飛機動力總成和存儲系統」計劃,擬開發用於40-80座改裝型支線渦槳飛機的氫電推進系統。

二、世界航空領域2023年趨勢展望

主要航空國家將穩步推進空戰裝備與武器系統研發與裝備進程。美國B-21隱身轟炸機有望於2023年實現首飛;美空軍計劃在2023-2027年為B-21隱身轟炸機項目投入290億美元,用於開展研究、開發、試驗、採購等支出;波音公司擬於2023年2月完成「下一代干擾機-中頻段」系統研發工作,用於替代EA-18G飛機裝備的AN/ALQ-99戰術干擾系統;美國防部「多服務先進能力高超聲速試驗台」項目擬於2023年開展測試,提升高超聲速系統測試能力。英國將於2023年接收「守護者」無人機,逐漸取代「收割者」無人機,承擔情報、監視、瞄準和偵察任務。俄羅斯計劃於2023年為蘇-30戰機裝備AL-41F-1S發動機,提升戰機載彈能力;俄羅斯「獵人」重型隱身無人機將於2023年開始量產。日本擬在2023至2024財年採購以色列「哈洛普」和美國「彈簧刀」等攻擊型無人機,為推進島嶼碉堡化建設提供支持;日本計劃於2023年將高超聲速衝壓式空氣噴氣發動機應用於高超聲速飛彈研究。土耳其計劃於2023年推出首架具備隱身巡航能力的TF-X原型戰機。

反無人機裝備研發與部署或成為關注重點。美國海軍計劃於2023年為本土和海外海軍陸戰隊的設施安裝反無人機系統,為關鍵基礎設施提供針對小型無人機的探測、識別、跟蹤和摧毀能力;L3哈里斯公司將為美海軍開發全向光電/紅外探測能力,有效提升反無人機能力;萊特耶公司將為美陸軍開發「盾牌」反無人機系統,以抵禦小型無人機威脅;美陸軍計劃在步兵戰車上集成20千瓦的雷射武器,豐富對小型無人機的防禦手段。德國萊茵金屬公司將於2023年對高能雷射武器系統開展測試,幫助德軍提升反無人機能力。烏克蘭或將在2023年接收美國提供的首批「吸血鬼」反無人機系統,提升關鍵軍事設施對俄無人機的防禦能力。法國計劃於2023年採購和部署「反無人機模塊化保護系統」,以保護關鍵基礎設施免受無人機攻擊。印度將開發針對無人機實施軟硬殺傷的反無人機微型飛彈,提升對蜂群無人機的防禦能力。

新能源飛行裝備和配套技術系統有望取得新突破。美國NASA將於2023年與行業夥伴合作設計、製造、試驗大型驗證機,為開發新一代低排放單通道客機奠定技術基礎。英國電飛公司計劃於2023年上半年交付「可變規模、可擴展的能量裝置」飛機電池,通過模塊化設計快速部署到電動飛機系統中,推進電動飛機設計研發進程。法國Elixir Aircraft公司液氫渦輪發動機驗證機擬於2023年首飛,推進綠色航空技術發展。歐洲空客公司在英國、西班牙、德國等地設立的氫技術零碳排放開發中心將於2023年全面投入運營,並為首個全功能低溫氫氣罐地面試驗開展準備工作。芬蘭石油公司耐斯特新加坡研發中心計劃於2023年啟用,將具備年產220萬噸可持續航空燃料的能力。

作者簡介

張嘉毅國務院發展研究中心國際技術經濟研究所研究六室,副主任

研究方向:航空航天領域形勢跟蹤及關鍵核心技術、前沿技術研究

聯繫方式:18910175731@163.com zjy@drciite.org

作者簡介

雲仲倫國務院發展研究中心國際技術經濟研究所研究六室,助理分析員

研究方向:航空航天領域形勢跟蹤及關鍵核心技術、前沿技術研究

聯繫方式:yuzholun@163.com

編輯丨鄭實

研究所簡介

國際技術經濟研究所(IITE)成立於1985年11月,是隸屬於國務院發展研究中心的非營利性研究機構,主要職能是研究我國經濟、科技社會發展中的重大政策性、戰略性、前瞻性問題,跟蹤和分析世界科技、經濟發展態勢,為中央和有關部委提供決策諮詢服務。「全球技術地圖」為國際技術經濟研究所官方微信帳號,致力於向公眾傳遞前沿技術資訊和科技創新洞見。

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