美國國家研究委員會（National Research Council，NRC）2006年年中公布了其在國家航空航天局（NASA）資助下、按照NASA合同要求完成的《民用航空技術十年發(fā)展規(guī)劃：未來的基礎》（以下簡稱《民用航空技術十年》）報告，報告總長200多頁，主要內(nèi)容有：確定各項研究與技術（R&T）挑戰(zhàn)優(yōu)先順序的過程；各項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劃并行開展三項工作，上述報告即為其中的一項，另外兩項為：制訂國家航空政策（2006年12月公布）；NASA自己也在確定未來的優(yōu)先航空研究計劃（2005年4月完成）。這三項工作的共同目標是確保美國在航空R&T方面的長期國家投資，以實際改善航空運輸系統(tǒng)并實現(xiàn)其它相關國家目標。
《民用航空技術十年》報告認為，航空運輸系統(tǒng)對美國經(jīng)濟活力、公眾幸福和國家安全都是非常重要的。航宇工業(yè)長期以來對美國經(jīng)濟的貿(mào)易平衡作出了積極的和大量的貢獻。目前美國的世界航宇工業(yè)領導地位受到了挑戰(zhàn)，受到挑戰(zhàn)的領域包括：研究能力、技術專長以及民用飛機和空中交通管理系統(tǒng)的性能。報告認為，保持世界航宇工業(yè)領導地位可以為美國繼續(xù)帶來機遇，尤其是在設定飛機取證和使用的國際標準方面。因此應該采取強有力的行動來保持美國的這一領導地位。而NASA作為一個政府機構，有責任來維護美國的航空技術領導者地位。
　　一、研究背景
　　NRC是由美國自然科學院（NAS）、美國工程學院（NAE）和美國醫(yī)學院（IM） 構成的美國科學院（National Academies）的研究服務機構，是NAS和NAE向政府、公眾以及科學與工程團體提供服務的首要執(zhí)行機構，因此NRC的報告顯然很有影響力。
　　《民用航空技術十年》報告的研究人員來自于美國科學院，共有研究人員超過60人，另有一些管理和工作人員。本報告的具體研究工作由NRC下屬的"航空與空間工程委員會"（ASEB）負責完成，研究結果不僅僅針對NASA，也針對非NASA研究機構。美國國會的相關委員會支持開展這一研究。
　　本研究還指出了民用航空技術研究與其它領域（如國防、國土安全和空間）研究之間的相互促進作用。本研究的目的也是為美國政府制訂參與民用航空技術的十年戰(zhàn)略。本報告為隨后進行的制訂美國國家航空政策的工作提供了一個有用的基礎。
　　二、研究內(nèi)容
　?。?）戰(zhàn)略目標
　　要求未來十年美國的民用航空R&T須有助于達到四個高度優(yōu)先的戰(zhàn)略目標并同時考慮兩個優(yōu)先度稍低的戰(zhàn)略目標。四個高度優(yōu)先的戰(zhàn)略目標是：
　　 ·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。
　　兩個優(yōu)先度稍低的戰(zhàn)略目標是：
　　 ·利用與國防和國土安全研究的相互促進作用；
　　 ·支持空間項目。
　　（2）研究方法和結果
　　研究分五個領域進行，由五個研究小組分別開展：領域A，空氣動力學和航空聲學；領域B，推進和動力；領域C，材料和結構；領域D，動力學、導航、控制與航電系統(tǒng)；領域E，智能和自主系統(tǒng)，運籌與決策，人機一體化系統(tǒng)，組網(wǎng)和通信系統(tǒng)。報告認為，這些領域的進展對民用航空技術有重要的和長遠的影響。
　　研究中采用了質量功能配置(Quality Function Deployment，QFD)方法來確定初選出的89項R&T挑戰(zhàn)的最終排序。根據(jù)這89項R&T挑戰(zhàn)對實現(xiàn)上述六項戰(zhàn)略目標的潛力，從中產(chǎn)生出了51項高度優(yōu)先的R&T挑戰(zhàn)。QFD是產(chǎn)品設計中常用的一種群體決策方法。QFD從質量保證的角度出發(fā)，通過一定的市場調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)的各個階段和各職能部門中，通過協(xié)調各部門的工作以保證最終產(chǎn)品質量，使得設計和制造的產(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個戰(zhàn)略目標即為顧客需求，R&T挑戰(zhàn)即為產(chǎn)品。計算中，按照得分多少排出各領域中各項R&T挑戰(zhàn)的排序，如A1為領域A中的第一優(yōu)先R&T挑戰(zhàn)；對于得分相同的R&T挑戰(zhàn)，用a、b來區(qū)分，如B6a、B6b。
　　這51項高度優(yōu)先的R&T挑戰(zhàn)均勻分布在上述五個R&T領域（見表1）。
　　
表1  51項高度優(yōu)先的R&T挑戰(zhàn)
領域A空氣動力學和航空聲學 A1 新穎的推進/機體結構一體化系統(tǒng)性能A2 通過轉捩、邊界層和分離控制提高氣動性能A3 高性能/靈活的多任務飛機的新穎氣動構型A4a 降低飛機和旋翼噪聲的氣動設計與流體控制方法A4b 準確預測復雜3D構型的氣動性能，包括改進的邊界層轉捩和紊流模型以及相關設計工具A6 耐大氣擾動和不利氣象條件（如結冰）的空氣動力學A7a 能發(fā)揮編隊飛行優(yōu)勢的氣動構型A7b 準確預測尾流渦，以及渦探測和減緩技術A9 V/STOL和ESTOL的氣動性能，包括適當?shù)目刂苿恿10 通過新穎的飛機外形修改以降低/減緩音爆的技術A11 魯棒的和有效率的多學科設計工具
領域B推進和動力 B1a 靜音推進系統(tǒng)B1b 超潔凈燃氣渦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型的智能發(fā)動機和機械動力系統(tǒng)B4 改進的推進系統(tǒng)燃油經(jīng)濟性B5 用于短距起飛和垂直降落的推進系統(tǒng)B6a 能擴展使用包線的變循環(huán)發(fā)動機B6b 集成動力和熱管理系統(tǒng)B8 用于超聲速飛行的推進系統(tǒng)B9 高可靠性、高性能和高功率密度飛機電力系統(tǒng)B10 具有模態(tài)轉換的組合循環(huán)高超聲速推進系統(tǒng)
領域C材料和結構 C1 綜合飛行器健康管理C2 自適應材料和變形結構C3 多學科分析、設計和優(yōu)化C4 下一代聚合物和復合材料C5 噪聲預測和抑制C6a 創(chuàng)新的高溫金屬和環(huán)境涂層C6b 創(chuàng)新的載荷抑制，以及振動和氣動穩(wěn)定性控制C8 高速旋翼機的結構創(chuàng)新C9 高溫陶瓷和涂層C10 多功能材料
領域D動力學、導航、控制與航電系統(tǒng) D1 先進制導系統(tǒng)D2 分布式?jīng)Q策，不確定性決策，飛行軌跡規(guī)劃與預測D3 基于閉環(huán)流量控制的空氣動力學和飛行器動力學D4 智能和自適應飛行控制技術D5 容錯和綜合飛行器健康管理系統(tǒng)D6 改進的機載氣象系統(tǒng)和工具D7 先進通信、導航和監(jiān)視技術D8 人機一體化D9 合成的和增強的視景系統(tǒng)D10 無人機在國家空域的安全使用
領域E智能和自主系統(tǒng)，運籌與決策，人機一體化系統(tǒng)，組網(wǎng)和通信系統(tǒng) E1 設計和評估復雜交互系統(tǒng)的方法、工具以及仿真與建模能力E2 飛機隔離、間隔和排序的新概念和方法E3 人工和自動化系統(tǒng)在隔離保證方面的合適用途，包括高度自動化隔離保證系統(tǒng)的可行性和優(yōu)點E4 經(jīng)濟可承受的新傳感器、系統(tǒng)技術和程序以改進尾流紊流度的預測與測量E5 能在地面和機載人機之間保證有效信息共享和協(xié)調的界面E6 在航空運輸系統(tǒng)的設計與仿真中包含易損性分析E7 通過更好地利用改進的概率預測能使氣象影響最小化的自適應ATM技術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)來評價安全性領先指標E8c 可在有效的任務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R&T挑戰(zhàn)中選出了涉及所有五個R&T領域的5個共同攻關課題：
　　 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)的關鍵部分。
　　 Ⅱ）多學科設計工具。采用多學科設計工具來將高保真的分析與效率高的設計方法相結合，并包容不確定性、多目標和大型系統(tǒng)。許多項R&T挑戰(zhàn)都依賴于改進的多學科設計工具，包括A1、A2、A3、A4a、B1a、B1b、B4、B8、C6b、D3、D4。
　　 Ⅲ）先進構型。采用先進構型以超越常規(guī)技術和飛機的能力，來實現(xiàn)戰(zhàn)略目標。與先進構型密切相關的R&T挑戰(zhàn)有很多項，包括A1、A3、A4a、B3、B6a、B6b、C1、C2、D3和D4等。
　　 Ⅳ）智能和自適應系統(tǒng)。采用智能和自適應系統(tǒng)以明顯改善飛機的性能和魯棒性，以及航空運輸系統(tǒng)整體。與智能和自適應系統(tǒng)共同課題密切相關的R&T挑戰(zhàn)也有很多項，包括A2、A4a、A7b、B3、C1、C2、C5、E1、E2和E3等。
　　 Ⅴ）復雜交互系統(tǒng)。采用復雜交互系統(tǒng)可以更好地了解航空運輸系統(tǒng)的特性以及改善航空運輸系統(tǒng)性能的選擇，航空運輸系統(tǒng)本身就是一個復雜交互系統(tǒng)。與復雜交互系統(tǒng)共同課題密切相關的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果，它們是達到最終結果的一種手段。每一個共同課題都將提供解決上述五個R&T領域中的多項挑戰(zhàn)的實現(xiàn)途徑。每一個共同課題所帶來的相互促進作用將使NASA的航空項目能最有效率地利用可用資源。
　?。?）關鍵障礙
　　即使每項R&T挑戰(zhàn)都被成功地解決，在實現(xiàn)戰(zhàn)略目標之前還必須解決兩個關鍵的障礙，它們是：
　　 ·認證。隨著系統(tǒng)變得越來越復雜，確保新技術能完全應用的認證方法也變得更加難以確定。NASA應該與FAA合作，研究新的認證方法以改善對認證的信心和減少認證所花費的時間。
　　 ·對內(nèi)部和外部變革的管理。隨著各個組成元素之間的相互作用變得更加復雜以及內(nèi)部和外部約束數(shù)量的增多，變革象航空運輸系統(tǒng)這樣的復雜交互系統(tǒng)變得更加困難。因此需要新的工具和技術來預期和引入變革。
　　三、對NASA今后工作的建議
　　本研究指導委員會提出了8條建議，這些建議概述了優(yōu)先開展民用航空技術R&T研究以及實現(xiàn)相應戰(zhàn)略目標所需要采取的行動。這8條建議是：
　?。?） NASA應該將上述51項技術挑戰(zhàn)作為未來十年自己民用航空技術研究項目的基礎。
　?。?） 美國政府應該將建立一個穩(wěn)定的航空R&T計劃列為高度優(yōu)先工作，作為必要，這個計劃應該向那些取得滿意進展的研究項目提供十年以上的持續(xù)經(jīng)費。
　?。?） NASA應該采用5個"共同課題"來最有效率地利用民用航空R&T資源。
　?。?） NASA應該支持基礎研究，為新技術的實際認證標準創(chuàng)建基礎。
　?。?） 美國政府除開發(fā)和應用技術外還應該調整各機構的責任，以改善聯(lián)邦機構的變革管理并確保安全和有效地向未來航空運輸系統(tǒng)轉換。
　?。?） NASA應該保證院校和工業(yè)界更多地參與其民用航空R&T計劃，包括在內(nèi)部研究人員與外部研究機構（工業(yè)界和院校）之間更加平衡地分配研究經(jīng)費。截至2006年1月，NASA似乎仍堅持將93%（太多）的航空研究經(jīng)費留給內(nèi)部研究人員。
　?。?） NASA應該向非NASA研究人員咨詢以確定可應用于關鍵航空R&T計劃的最有效的設施和工具，應該促進合作研究以確保各項R&T計劃具有最合適的研究能力，包括試驗設施、計算模型與設施以及來自其它政府、工業(yè)界和學術界的智力資本。
　?。?） 美國政府應該對機構（設置）選擇方案進行一次高水平的評審以確保美國在民用航空技術的領導地位。
　　本報告還鼓勵NASA進行下列工作：
　　 ·與其它公立和私立機構密切協(xié)調和合作，以利用政府機構和私營企業(yè)資助下的橫向技術領域的成果。
　　 ·將每項新技術都開發(fā)到與之相適應的完備等級，因為工業(yè)界對繼續(xù)開發(fā)新技術的興趣隨著急需程度和預期回報而變化。
　　 ·與美國防部和工業(yè)界協(xié)調，投資于與改進的地面/飛行試驗設施和診斷技術相關的研究。
　　四、研究特點
　　對照2005年4月NASA下屬的國家航空航天研究所（NIA）領導完成的《響應呼喚：保持美國領先的航空計劃》綜合研究計劃報告（詳見本數(shù)據(jù)庫2005年9月16日文章，以下簡稱《美國領先》報告），來看看本報告的研究特點：
　?。?） 與《美國領先》報告相比，本報告重點在民用航空技術，關注的時間段更長（十年）。
　?。?） 本報告的組織完成者不屬于NASA，而《美國領先》報告則由NASA下屬的NIA領導完成，說明NASA在制訂未來航空研究計劃時是綜合采納內(nèi)部和外部的多方面意見。
　?。?） 研究中采用了現(xiàn)代項目咨詢管理方法，即質量功能配置(QFD)方法，增強了科學性，降低了盲目性。
　?。?） 本報告和《美國領先》報告在研究中采用了一種相同的研究模式，即先確定研究計劃要滿足的國家戰(zhàn)略目標，然后圍繞滿足這些國家戰(zhàn)略目標來制訂航空研究計劃。
　?。?） 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。