美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)（National Research Council，NRC）2006年年中公布了其在國(guó)家航空航天局（NASA）資助下、按照NASA合同要求完成的《民用航空技術(shù)十年發(fā)展規(guī)劃：未來的基礎(chǔ)》（以下簡(jiǎn)稱《民用航空技術(shù)十年》）報(bào)告，報(bào)告總長(zhǎng)200多頁(yè)，主要內(nèi)容有：確定各項(xiàng)研究與技術(shù)（R&T）挑戰(zhàn)優(yōu)先順序的過程；各項(xiàng)R&T挑戰(zhàn)的解釋；共同課題及障礙；研究發(fā)現(xiàn)和建議。
　　NASA目前正在為制訂未來的航空研究計(jì)劃并行開展三項(xiàng)工作，上述報(bào)告即為其中的一項(xiàng)，另外兩項(xiàng)為：制訂國(guó)家航空政策（2006年12月公布）；NASA自己也在確定未來的優(yōu)先航空研究計(jì)劃（2005年4月完成）。這三項(xiàng)工作的共同目標(biāo)是確保美國(guó)在航空R&T方面的長(zhǎng)期國(guó)家投資，以實(shí)際改善航空運(yùn)輸系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)其它相關(guān)國(guó)家目標(biāo)。
《民用航空技術(shù)十年》報(bào)告認(rèn)為，航空運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)活力、公眾幸福和國(guó)家安全都是非常重要的。航宇工業(yè)長(zhǎng)期以來對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)的貿(mào)易平衡作出了積極的和大量的貢獻(xiàn)。目前美國(guó)的世界航宇工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位受到了挑戰(zhàn)，受到挑戰(zhàn)的領(lǐng)域包括：研究能力、技術(shù)專長(zhǎng)以及民用飛機(jī)和空中交通管理系統(tǒng)的性能。報(bào)告認(rèn)為，保持世界航宇工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位可以為美國(guó)繼續(xù)帶來機(jī)遇，尤其是在設(shè)定飛機(jī)取證和使用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面。因此應(yīng)該采取強(qiáng)有力的行動(dòng)來保持美國(guó)的這一領(lǐng)導(dǎo)地位。而NASA作為一個(gè)政府機(jī)構(gòu)，有責(zé)任來維護(hù)美國(guó)的航空技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者地位。
　　一、研究背景
　　NRC是由美國(guó)自然科學(xué)院（NAS）、美國(guó)工程學(xué)院（NAE）和美國(guó)醫(yī)學(xué)院（IM） 構(gòu)成的美國(guó)科學(xué)院（National Academies）的研究服務(wù)機(jī)構(gòu)，是NAS和NAE向政府、公眾以及科學(xué)與工程團(tuán)體提供服務(wù)的首要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此NRC的報(bào)告顯然很有影響力。
　　《民用航空技術(shù)十年》報(bào)告的研究人員來自于美國(guó)科學(xué)院，共有研究人員超過60人，另有一些管理和工作人員。本報(bào)告的具體研究工作由NRC下屬的"航空與空間工程委員會(huì)"（ASEB）負(fù)責(zé)完成，研究結(jié)果不僅僅針對(duì)NASA，也針對(duì)非NASA研究機(jī)構(gòu)。美國(guó)國(guó)會(huì)的相關(guān)委員會(huì)支持開展這一研究。
　　本研究還指出了民用航空技術(shù)研究與其它領(lǐng)域（如國(guó)防、國(guó)土安全和空間）研究之間的相互促進(jìn)作用。本研究的目的也是為美國(guó)政府制訂參與民用航空技術(shù)的十年戰(zhàn)略。本報(bào)告為隨后進(jìn)行的制訂美國(guó)國(guó)家航空政策的工作提供了一個(gè)有用的基礎(chǔ)。
　　二、研究?jī)?nèi)容
　?。?）戰(zhàn)略目標(biāo)
　　要求未來十年美國(guó)的民用航空R&T須有助于達(dá)到四個(gè)高度優(yōu)先的戰(zhàn)略目標(biāo)并同時(shí)考慮兩個(gè)優(yōu)先度稍低的戰(zhàn)略目標(biāo)。四個(gè)高度優(yōu)先的戰(zhàn)略目標(biāo)是：
　　 ·提高容量；
　　 ·提高安全性和可靠性；
　　 ·提高效率和性能；
　　 ·降低能耗和環(huán)境影響。
　　兩個(gè)優(yōu)先度稍低的戰(zhàn)略目標(biāo)是：
　　 ·利用與國(guó)防和國(guó)土安全研究的相互促進(jìn)作用；
　　 ·支持空間項(xiàng)目。
　?。?）研究方法和結(jié)果
　　研究分五個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行，由五個(gè)研究小組分別開展：領(lǐng)域A，空氣動(dòng)力學(xué)和航空聲學(xué)；領(lǐng)域B，推進(jìn)和動(dòng)力；領(lǐng)域C，材料和結(jié)構(gòu)；領(lǐng)域D，動(dòng)力學(xué)、導(dǎo)航、控制與航電系統(tǒng)；領(lǐng)域E，智能和自主系統(tǒng)，運(yùn)籌與決策，人機(jī)一體化系統(tǒng)，組網(wǎng)和通信系統(tǒng)。報(bào)告認(rèn)為，這些領(lǐng)域的進(jìn)展對(duì)民用航空技術(shù)有重要的和長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。
　　研究中采用了質(zhì)量功能配置(Quality Function Deployment，QFD)方法來確定初選出的89項(xiàng)R&T挑戰(zhàn)的最終排序。根據(jù)這89項(xiàng)R&T挑戰(zhàn)對(duì)實(shí)現(xiàn)上述六項(xiàng)戰(zhàn)略目標(biāo)的潛力，從中產(chǎn)生出了51項(xiàng)高度優(yōu)先的R&T挑戰(zhàn)。QFD是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常用的一種群體決策方法。QFD從質(zhì)量保證的角度出發(fā)，通過一定的市場(chǎng)調(diào)查方法獲取顧客需求，并采用矩陣圖解法將顧客需求分解到產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段和各職能部門中，通過協(xié)調(diào)各部門的工作以保證最終產(chǎn)品質(zhì)量，使得設(shè)計(jì)和制造的產(chǎn)品能真正地滿足顧客的需求，并能降低產(chǎn)品成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。
　　具體在本研究中，6個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)即為顧客需求，R&T挑戰(zhàn)即為產(chǎn)品。計(jì)算中，按照得分多少排出各領(lǐng)域中各項(xiàng)R&T挑戰(zhàn)的排序，如A1為領(lǐng)域A中的第一優(yōu)先R&T挑戰(zhàn)；對(duì)于得分相同的R&T挑戰(zhàn)，用a、b來區(qū)分，如B6a、B6b。
　　這51項(xiàng)高度優(yōu)先的R&T挑戰(zhàn)均勻分布在上述五個(gè)R&T領(lǐng)域（見表1）。
　　
表1  51項(xiàng)高度優(yōu)先的R&T挑戰(zhàn)
領(lǐng)域A空氣動(dòng)力學(xué)和航空聲學(xué) A1 新穎的推進(jìn)/機(jī)體結(jié)構(gòu)一體化系統(tǒng)性能A2 通過轉(zhuǎn)捩、邊界層和分離控制提高氣動(dòng)性能A3 高性能/靈活的多任務(wù)飛機(jī)的新穎氣動(dòng)構(gòu)型A4a 降低飛機(jī)和旋翼噪聲的氣動(dòng)設(shè)計(jì)與流體控制方法A4b 準(zhǔn)確預(yù)測(cè)復(fù)雜3D構(gòu)型的氣動(dòng)性能，包括改進(jìn)的邊界層轉(zhuǎn)捩和紊流模型以及相關(guān)設(shè)計(jì)工具A6 耐大氣擾動(dòng)和不利氣象條件（如結(jié)冰）的空氣動(dòng)力學(xué)A7a 能發(fā)揮編隊(duì)飛行優(yōu)勢(shì)的氣動(dòng)構(gòu)型A7b 準(zhǔn)確預(yù)測(cè)尾流渦，以及渦探測(cè)和減緩技術(shù)A9 V/STOL和ESTOL的氣動(dòng)性能，包括適當(dāng)?shù)目刂苿?dòng)力A10 通過新穎的飛機(jī)外形修改以降低/減緩音爆的技術(shù)A11 魯棒的和有效率的多學(xué)科設(shè)計(jì)工具
領(lǐng)域B推進(jìn)和動(dòng)力 B1a 靜音推進(jìn)系統(tǒng)B1b 超潔凈燃?xì)鉁u輪燃燒室以降低在所有飛行段的氣體和顆粒排放B3 在維修間隔期能夠自診斷和重新構(gòu)型的智能發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)B4 改進(jìn)的推進(jìn)系統(tǒng)燃油經(jīng)濟(jì)性B5 用于短距起飛和垂直降落的推進(jìn)系統(tǒng)B6a 能擴(kuò)展使用包線的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)B6b 集成動(dòng)力和熱管理系統(tǒng)B8 用于超聲速飛行的推進(jìn)系統(tǒng)B9 高可靠性、高性能和高功率密度飛機(jī)電力系統(tǒng)B10 具有模態(tài)轉(zhuǎn)換的組合循環(huán)高超聲速推進(jìn)系統(tǒng)
領(lǐng)域C材料和結(jié)構(gòu) C1 綜合飛行器健康管理C2 自適應(yīng)材料和變形結(jié)構(gòu)C3 多學(xué)科分析、設(shè)計(jì)和優(yōu)化C4 下一代聚合物和復(fù)合材料C5 噪聲預(yù)測(cè)和抑制C6a 創(chuàng)新的高溫金屬和環(huán)境涂層C6b 創(chuàng)新的載荷抑制，以及振動(dòng)和氣動(dòng)穩(wěn)定性控制C8 高速旋翼機(jī)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新C9 高溫陶瓷和涂層C10 多功能材料
領(lǐng)域D動(dòng)力學(xué)、導(dǎo)航、控制與航電系統(tǒng) D1 先進(jìn)制導(dǎo)系統(tǒng)D2 分布式?jīng)Q策，不確定性決策，飛行軌跡規(guī)劃與預(yù)測(cè)D3 基于閉環(huán)流量控制的空氣動(dòng)力學(xué)和飛行器動(dòng)力學(xué)D4 智能和自適應(yīng)飛行控制技術(shù)D5 容錯(cuò)和綜合飛行器健康管理系統(tǒng)D6 改進(jìn)的機(jī)載氣象系統(tǒng)和工具D7 先進(jìn)通信、導(dǎo)航和監(jiān)視技術(shù)D8 人機(jī)一體化D9 合成的和增強(qiáng)的視景系統(tǒng)D10 無人機(jī)在國(guó)家空域的安全使用
領(lǐng)域E智能和自主系統(tǒng)，運(yùn)籌與決策，人機(jī)一體化系統(tǒng)，組網(wǎng)和通信系統(tǒng) E1 設(shè)計(jì)和評(píng)估復(fù)雜交互系統(tǒng)的方法、工具以及仿真與建模能力E2 飛機(jī)隔離、間隔和排序的新概念和方法E3 人工和自動(dòng)化系統(tǒng)在隔離保證方面的合適用途，包括高度自動(dòng)化隔離保證系統(tǒng)的可行性和優(yōu)點(diǎn)E4 經(jīng)濟(jì)可承受的新傳感器、系統(tǒng)技術(shù)和程序以改進(jìn)尾流紊流度的預(yù)測(cè)與測(cè)量E5 能在地面和機(jī)載人機(jī)之間保證有效信息共享和協(xié)調(diào)的界面E6 在航空運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真中包含易損性分析E7 通過更好地利用改進(jìn)的概率預(yù)測(cè)能使氣象影響最小化的自適應(yīng)ATM技術(shù)E8a 透明的和協(xié)作的決策支持系統(tǒng)E8b 采用使用和維修數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)安全性領(lǐng)先指標(biāo)E8c 可在有效的任務(wù)和注意力管理方面支持操作人員的界面和程序
 
（3）共同課題
　　從這51項(xiàng)R&T挑戰(zhàn)中選出了涉及所有五個(gè)R&T領(lǐng)域的5個(gè)共同攻關(guān)課題：
　　 Ⅰ）基于物理的分析工具。該課題的目的是使分析能力超出現(xiàn)有的建模和模擬能力并減少使用經(jīng)驗(yàn)方法（如嘗試法）。例如，紊流建模，該分析工具是A2、A4a、B1a、B1b等R&T挑戰(zhàn)的關(guān)鍵部分。
　　 Ⅱ）多學(xué)科設(shè)計(jì)工具。采用多學(xué)科設(shè)計(jì)工具來將高保真的分析與效率高的設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，并包容不確定性、多目標(biāo)和大型系統(tǒng)。許多項(xiàng)R&T挑戰(zhàn)都依賴于改進(jìn)的多學(xué)科設(shè)計(jì)工具，包括A1、A2、A3、A4a、B1a、B1b、B4、B8、C6b、D3、D4。
　　 Ⅲ）先進(jìn)構(gòu)型。采用先進(jìn)構(gòu)型以超越常規(guī)技術(shù)和飛機(jī)的能力，來實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略目標(biāo)。與先進(jìn)構(gòu)型密切相關(guān)的R&T挑戰(zhàn)有很多項(xiàng)，包括A1、A3、A4a、B3、B6a、B6b、C1、C2、D3和D4等。
　　 Ⅳ）智能和自適應(yīng)系統(tǒng)。采用智能和自適應(yīng)系統(tǒng)以明顯改善飛機(jī)的性能和魯棒性，以及航空運(yùn)輸系統(tǒng)整體。與智能和自適應(yīng)系統(tǒng)共同課題密切相關(guān)的R&T挑戰(zhàn)也有很多項(xiàng)，包括A2、A4a、A7b、B3、C1、C2、C5、E1、E2和E3等。
　　 Ⅴ）復(fù)雜交互系統(tǒng)。采用復(fù)雜交互系統(tǒng)可以更好地了解航空運(yùn)輸系統(tǒng)的特性以及改善航空運(yùn)輸系統(tǒng)性能的選擇，航空運(yùn)輸系統(tǒng)本身就是一個(gè)復(fù)雜交互系統(tǒng)。與復(fù)雜交互系統(tǒng)共同課題密切相關(guān)的R&T挑戰(zhàn)包括C1、E1、D2、E2、B3、C3、E3、E4、E6、A7b、E8a、E8b、E5和D10。
　　這些共同課題本身不是最終結(jié)果，它們是達(dá)到最終結(jié)果的一種手段。每一個(gè)共同課題都將提供解決上述五個(gè)R&T領(lǐng)域中的多項(xiàng)挑戰(zhàn)的實(shí)現(xiàn)途徑。每一個(gè)共同課題所帶來的相互促進(jìn)作用將使NASA的航空項(xiàng)目能最有效率地利用可用資源。
　?。?）關(guān)鍵障礙
　　即使每項(xiàng)R&T挑戰(zhàn)都被成功地解決，在實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略目標(biāo)之前還必須解決兩個(gè)關(guān)鍵的障礙，它們是：
　　 ·認(rèn)證。隨著系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，確保新技術(shù)能完全應(yīng)用的認(rèn)證方法也變得更加難以確定。NASA應(yīng)該與FAA合作，研究新的認(rèn)證方法以改善對(duì)認(rèn)證的信心和減少認(rèn)證所花費(fèi)的時(shí)間。
　　 ·對(duì)內(nèi)部和外部變革的管理。隨著各個(gè)組成元素之間的相互作用變得更加復(fù)雜以及內(nèi)部和外部約束數(shù)量的增多，變革象航空運(yùn)輸系統(tǒng)這樣的復(fù)雜交互系統(tǒng)變得更加困難。因此需要新的工具和技術(shù)來預(yù)期和引入變革。
　　三、對(duì)NASA今后工作的建議
　　本研究指導(dǎo)委員會(huì)提出了8條建議，這些建議概述了優(yōu)先開展民用航空技術(shù)R&T研究以及實(shí)現(xiàn)相應(yīng)戰(zhàn)略目標(biāo)所需要采取的行動(dòng)。這8條建議是：
　?。?） NASA應(yīng)該將上述51項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)作為未來十年自己民用航空技術(shù)研究項(xiàng)目的基礎(chǔ)。
　　（2） 美國(guó)政府應(yīng)該將建立一個(gè)穩(wěn)定的航空R&T計(jì)劃列為高度優(yōu)先工作，作為必要，這個(gè)計(jì)劃應(yīng)該向那些取得滿意進(jìn)展的研究項(xiàng)目提供十年以上的持續(xù)經(jīng)費(fèi)。
　?。?） NASA應(yīng)該采用5個(gè)"共同課題"來最有效率地利用民用航空R&T資源。
　?。?） NASA應(yīng)該支持基礎(chǔ)研究，為新技術(shù)的實(shí)際認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建基礎(chǔ)。
　?。?） 美國(guó)政府除開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)外還應(yīng)該調(diào)整各機(jī)構(gòu)的責(zé)任，以改善聯(lián)邦機(jī)構(gòu)的變革管理并確保安全和有效地向未來航空運(yùn)輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。
　?。?） NASA應(yīng)該保證院校和工業(yè)界更多地參與其民用航空R&T計(jì)劃，包括在內(nèi)部研究人員與外部研究機(jī)構(gòu)（工業(yè)界和院校）之間更加平衡地分配研究經(jīng)費(fèi)。截至2006年1月，NASA似乎仍堅(jiān)持將93%（太多）的航空研究經(jīng)費(fèi)留給內(nèi)部研究人員。
　　（7） NASA應(yīng)該向非NASA研究人員咨詢以確定可應(yīng)用于關(guān)鍵航空R&T計(jì)劃的最有效的設(shè)施和工具，應(yīng)該促進(jìn)合作研究以確保各項(xiàng)R&T計(jì)劃具有最合適的研究能力，包括試驗(yàn)設(shè)施、計(jì)算模型與設(shè)施以及來自其它政府、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的智力資本。
　　（8） 美國(guó)政府應(yīng)該對(duì)機(jī)構(gòu)（設(shè)置）選擇方案進(jìn)行一次高水平的評(píng)審以確保美國(guó)在民用航空技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)地位。
　　本報(bào)告還鼓勵(lì)NASA進(jìn)行下列工作：
　　 ·與其它公立和私立機(jī)構(gòu)密切協(xié)調(diào)和合作，以利用政府機(jī)構(gòu)和私營(yíng)企業(yè)資助下的橫向技術(shù)領(lǐng)域的成果。
　　 ·將每項(xiàng)新技術(shù)都開發(fā)到與之相適應(yīng)的完備等級(jí)，因?yàn)楣I(yè)界對(duì)繼續(xù)開發(fā)新技術(shù)的興趣隨著急需程度和預(yù)期回報(bào)而變化。
　　 ·與美國(guó)防部和工業(yè)界協(xié)調(diào)，投資于與改進(jìn)的地面/飛行試驗(yàn)設(shè)施和診斷技術(shù)相關(guān)的研究。
　　四、研究特點(diǎn)
　　對(duì)照2005年4月NASA下屬的國(guó)家航空航天研究所（NIA）領(lǐng)導(dǎo)完成的《響應(yīng)呼喚：保持美國(guó)領(lǐng)先的航空計(jì)劃》綜合研究計(jì)劃報(bào)告（詳見本數(shù)據(jù)庫(kù)2005年9月16日文章，以下簡(jiǎn)稱《美國(guó)領(lǐng)先》報(bào)告），來看看本報(bào)告的研究特點(diǎn)：
　?。?） 與《美國(guó)領(lǐng)先》報(bào)告相比，本報(bào)告重點(diǎn)在民用航空技術(shù)，關(guān)注的時(shí)間段更長(zhǎng)（十年）。
　　（2） 本報(bào)告的組織完成者不屬于NASA，而《美國(guó)領(lǐng)先》報(bào)告則由NASA下屬的NIA領(lǐng)導(dǎo)完成，說明NASA在制訂未來航空研究計(jì)劃時(shí)是綜合采納內(nèi)部和外部的多方面意見。
　　（3） 研究中采用了現(xiàn)代項(xiàng)目咨詢管理方法，即質(zhì)量功能配置(QFD)方法，增強(qiáng)了科學(xué)性，降低了盲目性。
　?。?） 本報(bào)告和《美國(guó)領(lǐng)先》報(bào)告在研究中采用了一種相同的研究模式，即先確定研究計(jì)劃要滿足的國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)，然后圍繞滿足這些國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)來制訂航空研究計(jì)劃。
　?。?） 本研究中采取了"共同課題"的途徑，形式新穎，具有可以充分利用可用資源的優(yōu)點(diǎn)。