欧盟将修订航空远景规划《航迹2050》

李慧熹
　　2020年12月，欧洲航空研究和创新咨询委员会（ACARE）发布报告《变革时刻——迫切需要重新考虑欧洲“航迹2050”》（以下简称《变革时刻》）。介绍了自《航迹2050》2011年发布以来欧洲航空业取得的进展，以及各领域实施的成功案例。
　　2000年，欧盟委员会为航空业制定了第一个愿景《欧洲航空业：2020远景》。2011年，又发布《航迹2050》，明确了欧盟航空未来的发展方向和重点。
　　《变革时刻》提出：当前航空业面临着新的三大挑战，分别是各航空公司和整个生态系统如何平稳度过迫在眉睫的新冠疫情危机，如何为更具弹性的行业制定复苏计划，以及如何加快业内各部门的参与脚步以确保航空业的未来具有可持续发展性和竞争力。ACARE提出对《航迹2050》的重新思考，既是对过往成就的总结，也是在新的形势下更好的谋划未来发展。本文对《变革时刻》主要内容进行分析解读，以期对我国制定航空中长期发展规划有所借鉴。
　　《航迹2050》实施以来航空业取得的进展
　　欧洲航空业一直在不断地采用创新技术，以期在客机降噪和减排方面达到《航迹2050》的目标。
　　第一，先进构型的机翼和翼尖实现油耗和噪声降低。在过去的几十年中，所有投入市场的新型飞机（如空中客车A380和A350）设计都配备了气动外形优美的机翼来节省燃料，同时通过加装翼尖小翼改善起飞性能从而降低噪声。翼尖小翼最多可减少4%~5％的燃油消耗和二氧化碳排放。例如，A320neo鲨鳍小翼型翼尖最多可节省4％的燃油消耗。
　　第二，高效安静的发动机。当代的飞机都采用新一代加大直径的发动机和内部齿轮箱提供动力，从而降低了油耗和噪声。与上一代发动机相比，先进的涡扇发动机可降低高达15％的油耗。
　　第三，复合机身和水平尾翼使飞机更轻巧、更坚固、更耐用。机体重量减轻和空气动力外形改进有助于降低燃油消耗。复合材料具有高强度、低重量和耐用性三重特性。30多年来，欧洲航空业一直处于材料科学的最前沿，并率先在商用喷气客机中使用碳纤维增强材料。最新一代的飞机广泛使用比铝更轻、比铁更坚固且比两者都更耐腐蚀的碳纤维增强材料。欧洲航空供应链也随之进行了更新，因此现在可以为飞机提供完整的复合机身和水平尾翼。复合机体不仅变得更坚固、更耐用、更轻量，而且还减少了在航空运营中所需的维护量。例如，A350XWB超轻机体中一半以上（53％）的材料都是采用创新的全新碳纤维增强塑料，下一代飞机将采用更多的3D打印部件，从而进一步减轻重量和降低成本。
　　第四，增加了乘客舒适度。当今的飞机客舱可以为乘客提供更舒适、更安全的飞行体验。机舱变得更清洁、更明亮、更安静，并且准备迎接未来的机舱技术。
　　第五，层流技术的发展有助于减少排放。层流技术有望减少下一代飞机的能源消耗和排放。在欧洲联合技术倡议“洁净天空”计划的推动下，欧盟联合20个主要合作伙伴、约500名人员，开展了BLADE项目（全称为“欧洲突破性层流飞机验证机”），其目标是减少50％的机翼摩擦阻力和最高降低5％的二氧化碳排放量，从而改善航空业对环境的影响。
　　第六，安全性方面取得长足进步。取得这一成功的关键因素在于有效的监管、强大的安全文化、培训方面的改进以及飞机系统技术的进步。
　　第七，贯穿于飞机的整个寿命周期的可持续发展理念。欧盟在航空领域引入涵盖了生态设计和循环经济的可持续发展概念。航空业定期对新兴技术进行审视，以检验其是否可以有效地减少废弃物、能源或挥发性有机化合物对环境的影响。
　　第八，更加高效的空中交通管理。自2014年引入了“自由路线空域”这一概念以来，欧洲航空业已经少排放了超过260万吨的二氧化碳（约占航空二氧化碳总排放量的0.5％）。欧洲航空业实施了单一欧洲天空ATM研究计划，旨在根据创新的技术和运营解决方案实现空中交通管理系统的现代化和统一化。目前正在部署技术升级，以提高效率、减少排放并降低噪声。此外，“单一欧洲天空效能计划”定义了环境、安全、效率和容量方面的指标和目标。
　　五大变化因素
当前形势下，新的环境和预测正在影响整个世界和航空业。《变革时刻》共指出了5个主要因素：
　　一是政策调整：航空业的繁荣有赖于强大而稳定的政策环境。最近的形势变化迫使航空业调整其政策。
　　欧盟成员国已采取了一项新的增长战略，以实现可持续发展、节能高效和具有竞争力的经济。欧盟旨在履行其法律义务，以在2050年实现气候中和。新的需求和期望要求相关方立即进行长期投资，以便为未来的航空业提供全新的技术解决方案。欧盟通过框架计划等政策工具，对航空的研究和创新进行了充分的设计和稳定的投入。但是，对于未来航空的颠覆性设计，如赛博物理系统、可持续替代燃料和氢能等，需要在全球层面对发展和政策监管等开展协商并保持一致，同时也需要欧盟出台相关的政策，明确如何协调来自世界各地具有不同学术背景的人才。
　　二是经济发展：在2008~2009年经济危机之前，多国政府政策推动了市场的放松管制并减少了国家干预。航空业也因此提高整个行业的效率，促进了全球移动性的增长。推动航空业发展的经济因素包括：自2000年以来，空中交通量增加了一倍以上；航空运输业通过对新技术的投资改进设计和制造技术，大幅提高了航空器的效率，并显著降低了乘客每公里的成本；卓越设计方法优化了飞机设计，并提高了飞机的可制造性和可靠性。
　　三是技术进步：这些技术进步包括翼尖构型、复合材料的应用和层流技术的发展等。航空业需要对可能在未来数10年内投入应用的新技术、集成方法和数字化使能因素进行最新的预测，以便协调所有利益相关方。清洁和高效的能源利用将成为未来几年的关键因素，新的颠覆性技术必然会影响飞机上的能量存储方式，以及机场的能源供应、发动机设计以及许多其他方面，其中包括飞机的环境和热管理。数字化转型的使能因素正面临着严峻的挑战，这些挑战包括如何将航空业的当前业务流程数字化，它们亦提供了巨大的机遇来利用数字生态系统中的技术，从而以更快的速度提供更好的解决方案。
　　四是社会期望：随着公众意识和政治监管对环保的要求越来越高，航空业必须应对社会方面的压力，加快行动步伐，减少航空运输对环境的影响。社会移动性不仅需要新门类的解决方案（例如，无人机、城市空中交通和区域混合动力飞机），而且还需要与其他交通方式和其他利益相关方进行更广泛的合作。航空业必须与欧洲航空安全局合作，通过创新从根本上改变当前的运营方式，从而不断提高航空领域的技术安全水平。其涉及范围很广，涵盖自动驾驶和无人驾驶飞机以及导航和交通管理。对于新冠疫情危机，还必须采用新的健康安全措施，包括旅客和行李的检查、周边安全和监视、访问控制以及网络安全。
　　五是新冠疫情的冲击：由于航空公司当前正面临生存压力，在没有外部资助的情况下难以投资高效的新飞机。因此需要在航空领域加快部署现有的脱碳解决方案，并在新技术上进行充分的投资。航空业务对于各国的经济复苏至关重要，甚至可以促进欧洲工业跨越国界的发展。必须保护整个行业的高技能职业岗位，并在整个行业范围内对航空公司部署现有脱碳解决方案的行为进行鼓励性投资。欧洲必须保持自身的世界竞争力，以建立优势并捍卫其领先地位。
　　重新考虑对策正当其时
政治、经济、技术、社会和疫情方面的因素，迫使欧洲修订《航迹2050》愿景，使其涵盖更广泛的范围，包括研究、创新和部署。
　　最近的形势变化要求航空业调整其政策：考虑到政治上的放松管制和保护主义的抬头，以及到2050年实现气候中和的迫切需要，研究与创新战略需要在欧盟国家以外的其他地方也保持一致。因此，欧洲航空研究政策与监管框架之间必须采取协调一致的方法并保持不变。这就需要在研究创新外，采取更全面的国际合作。如此一来，建立“地平线欧洲”研究框架法规所倡议的伙伴关系和协同合作就显得尤为必要。
　　世界经济的健康发展，有赖于航空业提供的连通性和移动性。在过去20年中，航空旅行的规模扩大了一倍。新冠疫情危机已完全破坏了航空公司的经济商业模式。欧洲需要进行持续的经济影响分析，并提供专门的建议以帮助航空业从这场危机中复苏，重新建立社会移动性和增强欧洲凝聚力，以及支持相关行业的复苏。
　　虽说飞机行业在某些领域是技术的引领者，但在其他领域却是技术的追随者。云计算和人工智能等最新的数字化使能因素正在向行业发起挑战，要求其以前所未有的速度跟随这些领域的发展脚步并整合行业新入者。航空业还需要加快可持续航空燃料和新燃料/能源设计（如氢）的技术开发。
　　全社会期望更加绿色环保的未来能够更快的来临。这正在推动行业加快攻克新能源的技术挑战。日益增加的社会移动性要求与外部利益相关方加强合作，在新的新冠疫情形势下，安全和保障仍然是重中之重。
　　因此，欧洲航空业正面临严峻挑战。在整个价值链中做出全面而高效的响应至关重要。要实现《航迹2050》的目标，就必须始终关注航空利益相关方紧密依赖的投资链，刺激和推动研究和创新利益相关方日益增长的投资需求，并鼓励运营商更多地将高性能产品投入到其运营当中。
　　启示与思考
一是欧洲具有创新的雄心和技术储备，并有志于引领航空业大步迈向碳中和。当今世界，气候和环境相关的挑战日益严峻。全球气候变化的驱动因素不受大陆和国家边界的限制。欧洲委员会提出了一项《欧洲绿色协议》，旨在使欧盟在2050年之前实现“气候中立”。航空业同其他行业一样，也应制定一个可行的计划以实现绿色目标。
　　二是安全、绿色、数字、高效是欧盟未来航空发展的关键词。安全至上、绿色化、高效、低成本、智能化将是欧盟未来航空科技发展的重点方向，除了持续推动航业传统专业领域，如气动、材料、动力等不断发展外，还将借鉴新兴领域的成果。如云计算、大数据、人工智能、机器学习等，赋能航空业实现数字化转型。
　　三是欧盟继续面向全球广泛开展科技国际合作的战略不会改变。欧盟一直高举“开放科学、开放创新和向世界开放”旗帜，通过欧洲内部的联合和与中国、俄罗斯、加拿大、日本、美国等国家同步开展航空科技国际合作，提升其航空科技创新的效率、质量、全球竞争力和影响力。