可用于客货运的安静、安全和经济的垂直起降飞行器是城市空运系统的关键。

NASA X-59 安静超声速技术（QueSST）验证机的机翼装配件准备安装机翼蒙皮。

NASA 研究人员在德州达拉斯国际机场附近的空中交通管理实验室进行空管技术验证。

NASA 正在探索采用电推进技术的STARC-ABL 飞机概念设计。

吴蔚

今年2月，美国国家航空航天局（NASA）航空研究任务部发布《2019战略实施规划》，对未来25年NASA航空研究工作重点进行了描述。2019年版规划修改优化了部分战略重点， 展现出未来美国民用航空运输的发展远景。

未来25年NASA航空研究重点

2019战略实施规划提出的6个战略重点是：全球运行的安全、高效增长；民用超声速飞机的创新；超高效亚声速运输机；安全、安静和价格合理的垂直起降航空器；及时全系统安全性保证；航空变革的有保证自主。NASA航空研究部围绕6个战略重点及预期实施效果规划其研究工作，战略重点的实施效果按近期（2015~2025年）、中期（2025~2035年）、远期（2035年后）分别描述， 展示了研究成果从概念到实践的发展过程，NASA的研究工作也随之不断深入。

全球运行的安全、高效增长。该战略重点的构想是对所有用户实现安全、可剪裁、日常高节奏空域进入。实施效果为2015~2025年，提升常规飞机跨所有飞行运行阶段（又称为“域”）的运行性能，实现新飞行器的初步进入（ATM+1）；2025~2035年，逐步增加自主和协作空中交通管理（ATM）和日常所有飞行器的进入和运行（ATM+2），包括无人机系统完全融入国家空域系统（NAS）；2035年后实现动态自主航迹服务（ATM+3）和NAS的变革。该战略重点的技术关注点集中在未来航空系统的概念、运行和技术，NASA航空研究将从两个方面着手，一是发展关键的安全性和自动技术以及安全性管理能力，实现FAA对下一代空中交通系统（NextGen） 和NAS的未来计划并扩展能力。二是超越FAA的目前规划、研发创新的概念与技术。近期研究建模仿真、试验基于航迹的运行（TBO）和NextGen概念的工具以及研究失控、风险感知与探测等安全性问题；中期通过新的ATM概念、与安全性保证集成的实时可预测建模仿真工具等，实现NAS效率和可预测性的提升；远期关注具有更高自主和安全性诊断能力的革命性全球航行系统的研究。研究主题包括先进运行概念、技术与自动化，紧急风险的安全性管理，综合建模仿真与试验， 空域运行性能实现措施。

民用超声速飞机的创新。该战略重点的构想是实现可行的、经济可承受的民用超声速空中运输。实施效果为2015~2025年，形成超声速民机认证标准；2025~2035年引入经济可承受的、低声爆、低噪声、低排放超声速运输机；2035年后增加任务通用性和实现超声速运输机市场的增长。NASA航空研究的主要任务是近期开发验证工具与技术并与国际标准制订组织确定声爆等级，发展低声爆设计工具与模型；中期将研究新一代超声速运输机降噪降排放的技术；后期将关注发展使超声速航线运输更具竞争力的空中交通管理等的技术。研究主题包括消除民用超声速飞机环境阻碍、设计与效率的综合、建模仿真与试验能力、高效的超声速飞行运行。

超高效亚声速运输机。该战略重点此次进行了调整优化，未来将实现亚声速运输机经济性和环保性能的革命性提升。实施效果为2015~2025年飞机将满足航空公司和公众对效率、经济性、环保的要求，并向机队级别碳排放零增长方向改进；2025~2035年飞机实现噪声和能源效率的革命性提升、机队水平较2005年碳排放零增长，初步应用电推进技术；2035年后飞机持续改进噪声和能源效率、机队水平较2005年碳排放降低50%。NASA近期将加速先进技术开发、研究先进飞行器概念和使能技术；中期开展颠覆性创新概念、技术和方法的研究，并开展大规模验证促进技术转移；远期继续开展先进计算方法、创新材料与结构等方法和技术的研究。研究主题包括超高效机体、超高效推进、超高效飞行器系统综合、建模仿真与试验能力。

安全、安静和价格合理的垂直起降航空器。该战略重点为重新制订提出，将实现垂直起降飞行器广泛应用于运输和多种服务。实施效果为2015~2025年提升垂直起降飞行器的性能，包括经济性、环保性能和现有市场的易用性；2025~2035年引入新的垂直起降飞行器和技术，实现新市场、提升易用性、降低环境影响；2035年后各种尺寸的垂直起降飞行器广泛用于运输和各种服务。NASA近期将研究垂直起降飞行器用多学科设计分析优化工具、噪声建模、提高功率转换效率和可靠性等的技术；中期针对扩大垂直起降飞行器市场和建立噪声、安全性等标准，研究噪声预测、全构型仿真高精度算法、高效替代推进方案等；远期主要关注消除安静、高效、自主飞行器在城市环境运营障碍的技术，包括升力和推进系统的高效集成、低噪声运行技术等。研究主题包括洁净和高效的推进、高效和安静的飞行器、安全舒适和易用能力、建模仿真与试验能力。

及时的全系统安全性保证。该战略重点的发展将达到航空系统和运行过程拥有预测、探测和缓解潜在安全性风险的能力。实施效果为2015~2025年， 及时安全性监控和告警工具可扩大系统感知和提供有限的运行决策支持；2025~2035年全域的综合预测技术将实现NAS范围内更为综合和实时的探测与告警能力；2035年后自适应实时安全性威胁管理将实现NAS范围的安全性保证和完全综合的威胁探测与评估能力。为此， 近期NASA将主要研究初步的持续实时监控、已知安全性风险的实时故障与诊断识别；中期实现安全边际和可信决策支持工具的综合全系统持续监控；2035年后通过综合威胁探测、预测和决策支持，实现实时智能安全性监控。研究主题包括持续全系统安全性感知（监控），安全性风险识别和评价（评估），协调的预防、缓解和恢复（缓解），实验验证和评估。

航空变革的有保证自主。该项战略重点将在航空应用场景中安全实现自主，通过应用机器智能和机器连通性为民用航空带来自主技术应用的巨大改变。实施效果为2015~2025年引入有限自主的航空系统，实现功能级目标；2025~2035年引入灵活自主的航空系统，可执行任务级目标；2035年后引入有保证自主的分布式协作航空系统，大规模自主系统将实现系统层面的管理。NASA航空研究的任务是开发自主航空系统的概念、架构和应用，进行技术研发和验证。近期关注预定自主和初级目标导向和自适应自动化；中期关注任务级目标导向的自适应自动化；远期投向大规模系统的极度灵活性和适应性，具有极高的可靠性和从干扰恢复能力。研究主题包括复杂自主系统设计的技术和方法，自主系统的保证、验证与确认， 复杂航空系统的人员-自主编组，自主空域和飞行器系统的实现和集成， 自主系统的试验与评价。

实施规划简要分析

NASA航空研究部2019战略实施规划是NASA当前航空研究战略的更为具体的落实，指明了未来NASA航空研究的大方向，成为向上承接研究战略、向下指导研究任务安排的重要政策性文件。从该文件可以看出：

一是未来民用航空运输的发展图景更为明确。文件中提出的6项战略重点是NASA为未来美国民用航空运输提出的发展路径，可以借此预见未来全球民用航空运输的图景。围绕6项战略重点的三阶段实施效果近似于每个十年的发展目标，有助于了解未来民用航空运输不同时期的可能进展。

二是突出发展超声速客机、垂直起降飞行器两种新型平台。这两种平台将成为未来25年美国民用航空运输领域着重研发的新航空器，其相关技术和认证标准的发展将加快。

三是持续研发使航空运输更安全、更环保的技术。包括可将无人机、垂直起降飞行器融入空域系统的先进空中交通管理概念和技术，航空系统安全性监控、故障与识别技术，飞行器自主技术、降噪设计技术、电推进技术等。