欧盟航空业创新的“成绩单”

杜婷

14年前，当欧盟高调宣布投入16亿欧元启动“净洁天空”计划的时候，很多人都怀疑，这个计划究竟能为欧洲航空航天业带来什么实质性的益处。如今，14年过去了，“净洁天空”计划已经进入第二阶段，不仅欧盟又追加了40亿欧元的投入，参与该项目的600多家欧洲企业已不再限于航空航天领域的大型国企和一级供应商，还包括众多私营企业、高校，甚至行业外的企业。近期，欧盟发布《“净洁天空2”计划首份全球评估报告》（以下简称“评估报告”），这是自该项目2007年启动以来，欧盟发布的第一份评估报告。该报告从环境效益和社会效益两方面开展分析，对全面评估“净洁天空2”计划中正在进行项目的潜在影响、验证其价值具有重要意义。同时业界也将这份报告视为欧盟“净洁天空”计划14年来的阶段性成绩单。

“净洁天空”计划的由来

“净洁天空”计划是欧洲最大的创新技术研究计划，2007年由欧盟提出，最初由欧盟研究框架计划和航空业企业赞助。“净洁天空”计划主要研究项目包括：开式转子技术、齿轮传动涡扇发动机、涡轴发动机、涡桨发动机和活塞发动机的地面试验;智能襟翼、创新型尾翼和电动尾桨的验证试验;层流机翼、全电系统和智能旋翼桨叶的飞行试验等。所有这些研究项目的最终目的都是研发更洁净的航空技术，降低飞机噪音和温室气体，减少航空运输对于环境的影响，从而建立具有竞争力的欧洲航空运输体系。

2014年，作为“净洁天空”计划的延续，“净洁天空2”计划启动。作为一个庞大的跨国项目，“净洁天空计划”所遭受的最大非议在于欧盟在选择合作伙伴时缺乏开放性和公平性，尤其是在选择一些大型项目的核心合作伙伴时。因此，为了提高公平性和透明性，欧盟将“净洁天空2”计划中通过资助项目而成为项目领导者的比例从原来的50%降到40%，剩下60%通过公开招标的形式，广招天下英雄。在公开招标的合作伙伴中，有一半是长期合作的核心合作伙伴，另一半则是通过项目结盟的一般合作伙伴。

相比“净洁天空”计划，“净洁天空2”计划更关注大规模的集成验证项目，以提升技术的成熟度，从而达到下一代商用飞机、支线飞机、公务机和螺旋桨飞机的要求。根据欧盟的部署，“净洁天空2”计划由两个大型飞机飞行验证平台、两个大型系统综合技术验证平台和其他横向项目组成。两个大型飞机飞行验证平台由空客公司主导、支线飞机项目由阿莱尼亚·马基公司主导、高速旋翼机项目由阿古斯特韦斯特兰公司和空客直升机公司共同主导。在大型系统综合技术验证平台中，机身部分由达索公司、空客公司和萨伯公司主导，发动机由赛峰、罗罗和MTU公司主导，机载系统则由泰雷兹公司和利勃海尔公司主导。环保设计方面则由弗劳恩霍夫公司主导，小型飞机则由捷克欧飞公司（Evektor）和比亚乔公司主导。

阶段性的成果

根据计划，“净洁天空2”计划将持续到2024年，瞄准的目标是“欧盟2050战略性长期愿景”的中期目标。到目前为止，总投资额为40亿欧元的“净洁天空2”计划已经初步达到了预期的目标。根据欧盟委员会的评估，在“净洁天空2”计划框架下开发的技术将使二氧化碳、氮氧化物和噪声减少20%～30%，减少的基准是2014年服役的最先进的民用飞机，到2024年这一阶段计划结束时的目标是将技术成熟度提高至6级。

“净洁天空2”计划主要由两个大型飞机飞行验证平台、两个大型系统综合技术验证平台和其他横向项目组成。两个大型飞机飞行验证平台由空客公司主导，支线飞机项目由阿莱尼亚·马基公司主导，高速旋翼机项目由阿古斯特韦斯特兰公司和空客直升机公司共同主导。

在“净洁天空2”计划中，空客投入大量资源用于研发层流机翼和开式转子技术，虽然从短期来看，空客还不能从这两项新技术中获益，但计划在这些新技术的基础上于2030年左右推出全新概念飞机。

“净洁天空2”计划的另一个重要内容是对下一代中短程客机可能采用的候选技术进行飞行试验，将技术成熟度提高至6级。其中，最引人关注的是与发动机相关的新技术，包括混合动力推进概念、激进的甚高涵道比发动机（VHBR）研制验证。

在“净洁天空2”计划中，发动机相关项目由罗罗和赛峰携手推进，致力于将新技术应用于下一代商用发动机上。该项目包括2个飞行试验验证项目和4个地面试验项目。由罗罗主导的用于远程客机的甚高涵道比发动机测试飞行已于2019年开始。

赛峰的子公司斯奈克玛在“净洁天空”计划中，针对未来中短程商用飞机发动机项目进行了两项研究：一是开式转子技术的研究，二是研发一款涵道比大于15：1的超高涵道比发动机验证机。这一验证机将在2022年开始地面试验。

尽管距离“净洁天空2”计划结束还有几年，但是项目管理团队已经计划启动“净洁天空3”计划了。如果计划顺利获批，“净洁天空3”计划将采用与以往完全不同的逆向规劃的方法进行编制，最早从2021年1月开始启动。与之前不同，在“净洁天空3”计划中，欧洲航空安全局（EASA）将参与其中，这将有利于未来新技术的投入应用。

在“净洁天空3”计划中，一个亟待解决的难题是如何保证项目的顺利实施，以避免再次出现无疾而终的情况。2017年，赛峰进行了一次全尺寸的反向旋转开式转子发动机项目（CROR）地面试验，但是空客在同年宣布，不再给赛峰提供飞行试验平台。尽管空客并没有对CROR的技术设计理念提出太多的非议，但显然空客并不看好这一技术在近期、中期的应用前景。因此，为了避免这种情况再次发生，管理方正在考虑要求主制造商作出承诺，双方探索一种“可见的、强有力的联系”，从而实现协同发展。

此外，“净洁天空3”计划的另一个导向性变化是那些低技术成熟度的概念也会得到支持。那些被认为不够成熟、无法进行全面验证但有发展前景的技术将作为候选的基础研究项目，一旦达到所需的技术成熟度，这些技术就可以转移到演示项目。相反，如果一些技术在演示验证阶段表现不佳，可能会被返回基础研究项目池进行更多轮迭代研究。

欧盟的首份评估

此次，歐盟发布的这份《评估报告》围绕“净洁天空2”计划涉及的面向远程飞机、中短程飞机、支线飞机和通用/公务机等4个细分市场，围绕任务层面、机场层面、机队层面这三个方面与2014年服役的最先进的民用飞机进行环境效益、社会经济效益评估。

《评估报告》指出，从环境效益的角度来看，在任务层面，“洁净天空”计划已取得实质性的进展，大多数新型概念的技术成熟度都实现甚至超过了原定目标。

其中，支线飞机研究项目在性能方面取得显著的提升，可降低碳排放20%～34%、氮排放降低56%～67%、噪声降低20%～68%。在干线飞机方面，中短程领域可降低碳排放17%～26%，氮排放降低8%～39%，噪声降低20%～30%;通用/公务机领域的技术也正在实现并超越其目标，可降低碳排放21%～31%，氮排放降低27%～28%，噪声降低20%～50%。由于目前没有商用旋翼机可以在性能上与新型混合概念机型比较，所以尚不能确定参照机型、为量化评估新型混合概念机型的减排降噪性能做参考。

在机场层面，《评估报告》认为“降噪技术的进展使机场也得到大幅改善”。评估选择阿姆斯特丹史基浦机场、罗马菲乌米奇诺机场、斯德哥尔摩阿兰达机场、汉堡机场和图卢兹布拉尼亚克机场作为代表性机场，对2050年机场采用“洁净天空2”计划技术的效果进行评价，预估了噪声差异。

在噪声层面上，欧洲机场2050年60-65dB（A）昼夜等效声级影响面积减少了约10%～15%，受影响人口和高度受影响人口显著减少了10%～25%，碳排放降低8%～13.5%，氮排放降低6.5%～10.5%。

在机队层面，《评估报告》认为“洁净天空2”计划有望达到《欧洲绿色新政》新目标——2050年实现“碳中和”的目标。预计2050年全球75%的可用座位公里数将由采用“洁净天空2”计划技术的飞机运营，其余25%的可用座位公里仍将由采用传统技术、尚未退役的飞机运营。与采用传统技术的飞机相比，“洁净天空2”计划的新技术可使2050年单个座位每公里的碳排放、氮排放分别降低15%和31%。同时，《评估报告》预计2050年超过55%的碳排放由中短程航程（小于4000公里）的中型和大型飞机产生，这两类飞机在所有航班中的比例约为55%，而2020年该比例为15%;全球超过1万公里的远程航班造成的排放量将降低至6%，相比2020年降低3%。

在社会效益方面，《评估报告》从流通性和连通性优势、航空层面宏观经济影响、社会影响以及社会竞争力等方面对“洁净天空2”计划的社会影响开展评价。

在流通性和连通性方面，引入航程800公里、巡航速度300公里/小时的窄体飞机后，4小时内可送乘客比例可大幅提高30%，若飞机巡航速度达到400公里/小时，该比例可提高至37%。

两款概念型快速旋翼机和70座级多任务区域涡桨飞机在性能方面得到显著提升，可充分执行搜救、紧急医疗等服务。此外由于飞行速度提升、飞机时长缩短，更便于运送旅客，在机场枢纽支线和商业城际客运等任务模拟中，飞行时间减少25%～43%。与世界其他地区相比，在欧盟28国宏观经济层面，航空业的总附加值和总就业人数高于平均水平。预测表明，欧洲和全球航空相关就业表现出积极的增长态势，航空创造的总附加值也有显著增加。

在竞争力和社会影响方面，所有利益相关者都认为“洁净天空2”计划对提高欧盟的工业技术知识、竞争力和创造就业机会起到了积极作用。“洁净天空2”计划使航空界能够轻松地进行合作和分享想法，研究人员可以了解行业需求，中小企业有机会接触行业领导者及相关设施，工业界也可受益于中小企业的创新潜力和研究中心、学术界的专业能力。

《评估报告》认为，“‘洁净天空已经在航空领域成功建立了一个强大的创新网络和优质的供应链，积极推动清洁、绿色航空的发展。”截至2020年底，“洁净天空2”计划已发起并评估了4次核心伙伴倡议和11次提案倡议，40亿欧元预算/18亿欧元资金的公私合营计划吸引了诸多参与者，目前来自多个领域的940余个实体参与了超过550个项目的投资，汽车等其他行业的新势力加入该计划并提供了关键的创新动力。统计数据显示，中小企业的参与度很高，许多中小企业是首次参加欧盟计划，超过5000名的欧洲工程师和科学家参与了“洁净天空2”计划。

由此可见，过去14年，作为欧洲最大的创新技术研究计划，“净洁天空”计划已经取得了有目共睹的成绩，更重要的是，在这个计划的带动下，欧盟进一步凝聚了一批小微企业、高校和科研院所对航空航天业的参与，相信未来在“净洁天空”计划的牵引下，这些参与其中的企业不仅将从中受益，更有望逐步成为未来欧洲航空业核心的合作伙伴，而这或许比“净洁天空”计划本身更有价值。