描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787504665317丛书名: 学科发展研究报告系列丛书
内容简介
由中国航空学会编著，介绍了航空科学技术学科发展情况，并对本学科的进展做了全面而准确的总结。学会对所负责的学科发展研究初稿进行研讨及学术交流后，为研究成果的后完成提出实质性修改意见和建议。整套丛书的特点：，确保权威性，注重研究工作的质量，确保研究报告为反映各学科发展情况的*权威性的指导性丛书；第二，体现前瞻性，学科涉及面较大的不要求面面俱到，应注重体现*热点、前瞻和重大学术进展；第三，将2007年第四季度学科发展的内容纳入进去，做到严谨、完整；第四，时效性好；第五，整体性强。
目 录
序 韩启德
前言 中国航空学会
综合报告
中国航空科学技术发展报告
一、引言
二、我国航空科学技术发展现状
三、我国航空科学技术国内外比较分析
四、我国航空科学技术展望与对策
参考文献
专题报告
飞行器设计发展研究报告
空气动力学学科发展研究
飞机结构设计及强度专业发展研究
涡轮 / 冲压组合动力技术发展研究
航空制造技术学科发展报告
航空机电综合学科发展报告
人体与环境工程专业科学技术发展研究
飞行器制导、导航与控制系统学科发展研究
目 录
ABSTRACTS IN ENGLISH
Comprehensive Report
Advances in Aeronautical Science and Technology
Reports on Special Topics
Advances in Aircraft Design and Analysis
Advances in Aerodynamics
Advances in Aircraft Structural Design and Strength
Advances in Turbo-ramjet Combined Cycle Engine
Advances in Aeronautical Manufacturing Technology
Advances in Integrated Aviation Electromechanical Technology
Advances in Human and Environmental Engineering（ HEE）
Science and Technology for Aviation
Advances in Aircraft Guidance, Navigation, and Control
索引
前言 中国航空学会
综合报告
中国航空科学技术发展报告
一、引言
二、我国航空科学技术发展现状
三、我国航空科学技术国内外比较分析
四、我国航空科学技术展望与对策
参考文献
专题报告
飞行器设计发展研究报告
空气动力学学科发展研究
飞机结构设计及强度专业发展研究
涡轮 / 冲压组合动力技术发展研究
航空制造技术学科发展报告
航空机电综合学科发展报告
人体与环境工程专业科学技术发展研究
飞行器制导、导航与控制系统学科发展研究
目 录
ABSTRACTS IN ENGLISH
Comprehensive Report
Advances in Aeronautical Science and Technology
Reports on Special Topics
Advances in Aircraft Design and Analysis
Advances in Aerodynamics
Advances in Aircraft Structural Design and Strength
Advances in Turbo-ramjet Combined Cycle Engine
Advances in Aeronautical Manufacturing Technology
Advances in Integrated Aviation Electromechanical Technology
Advances in Human and Environmental Engineering（ HEE）
Science and Technology for Aviation
Advances in Aircraft Guidance, Navigation, and Control
索引
在线试读
中国航空科学技术发展报告
一、引言
航空科学技术是关系国家安危和国民经济可持续发展的战略性高技术，该学科涉及
众多专业技术领域，技术综合性高，带动性强。随着电子、信息、材料、能源等专业技
术的发展，航空技术的各个专业领域都在发生着日新月异的变化。考虑到对航空科学技
术的各学科专业进行研究的工作量非常庞大，中国航空学会航空科学技术发展年度报告
在 2006 年参加中国科协组织的学科发展研究工作时就确定了分批进行重点研究的原则。
2006 年，重点研究了飞行器设计、飞机结构设计与强度、航空推进系统、飞行控制系统、
惯性 / 组合导航系统、航空电子、人机与环境工程、航空材料、航空制造技术 9 个专业
领域；2008 年又研究了民用飞机、浮空器、空气动力学、航空仿真、航空液压、航空仪
表与测试、应急救生、航空电气工程、航空维修工程等专业技术；2010 年在涉及航空科
学技术各主要专业的基础上，更侧重无人飞行器、直升机、飞行力学、飞行试验、航空
安全、飞行技术、空中交通管理、航空地面保障、航空复合材料、航空可靠性工程等，
均附有专题研究报告。2012—2013 年的学科发展研究，是第二轮研究，内容上将
轮期的研究领域作为重点专题研究，保证航空科学技术学科发展研究的完整性和连
续性。为了利于各专业领域研究的完整和连贯，对这些专业领域的研究时间跨度不限于
2012—2013 年，而是尽可能完整地反映近几年来的进展。通过对航空科学技术各专业分
期分批进行总结、研究，逐步对我国航空科学技术学科的发展情况形成一个基本完整的
描述。
航空科学技术是工程性很强的学科，其进展与工程技术成就紧密相连，其成果应用特
别是集成性应用往往通过工程技术成就体现，本研究工作力求从学科进展的视角对航空科
学技术的发展进行分析研究，通过对我国航空科学技术的新进展、新成果、新见解、新观
点、新方法、新技术及时总结并与国际先进水平进行比较研究，分析航空科学技术学科发
展动态、总趋势及前沿热点；对照国家经济社会发展战略需求，分析我国航空科学技术发
展前景，提出重点研究方向的建议。
二、我国航空科学技术发展现状
随着创新型国家建设进程的不断深入，航空科技的战略性地位更加突出。2008 年，
国家对航空工业进行了重组，并加大了对航空科技创新的支持力度，从而使航空科学技术
进入新的快速发展阶段。2012—2013 年，以 C919 客机、歼 -20、歼 -31、运 -××等为代
表的一批航空新产品的研制也取得重要进展，标志着飞机、直升机、无人机、航空动力等
航空专业领域的科学研究取得了较为全面的新突破。
（一）飞机总体
飞机总体技术是对飞机总体方案设计技术、优化技术和系统集成技术的总称。飞机总
体技术水平的高低对于航空产品的终性能和市场竞争力具有非常大的影响。近年来，我
国在飞机总体技术研究和工程应用方面都取得了显著进展。
1. 两型五代战机歼 -20 和歼 -31 研制取得显著进展
歼 -20 是成都飞机工业集团为解放军研制的一代双发重型隐形战斗机，用于接
替歼 10、歼 11 等第三代空中优势 / 多用途歼击机的未来重型歼击机型号，该机将担负我
军未来对空、对海的主权维护的作战使命。首架原型机于 2011 年 1 月 11 日在成都实现首
飞。歼 -20 采用了单座、双发、全动双垂尾、DSI 鼓包式进气道、上反鸭翼带尖拱边条的
鸭式气动布局。机身为深墨绿色涂装，远观近似于黑色。侧弹舱采用创新结构，可将导弹
发射挂架预先封闭于外侧，同时配备国内的新型空空导弹。其设计布局上，没有采
用美国的 F-22 和俄国 T-50 的常规布局，而是采用了独特的升力体边条翼鸭式气动布局，
此布局使飞机拥有优秀的超音速阻力特性，良好的大仰角升力特性，大仰角稳定性和控制
性。2012 年 5 月 12 日，编号为 2001 的歼 -20 验证机飞赴阎良试飞中心进行试飞。数日后，
编号为 2002 的歼 -20 验证机首飞成功，2013 年 7 月 6 日，编号为 2002 的歼 -20 验证机
再次转场阎良试飞中心，开始定型试飞。
歼 -31 是中国沈阳飞机公司正在研制中的双发单座中型第五代战斗机。歼 -31 采用常
规气动布局，具备 DSI 进气道、梯形主翼、倾斜双垂尾及内置弹仓等，其外观具有典型的
隐形战机特征，歼 -31 于 2012 年 10 月 31 日完成首次飞行测试。歼 -31 的总体布局和外
形类似美国洛克希德·马丁公司设计的 F-35 闪电Ⅱ攻击战斗机；但前移的菱形垂直尾翼
设计与美国空军现役的隐形战机 F-22 猛禽战斗机相似。不同于 F-35 的是，歼 -31
采用了双发动机设计，目前原型机搭载的是俄罗斯制造的克里莫夫 RD-93 发动机。
2. 大型运输机运 -××首飞成功
运 -××运输机是由中国西安飞机工业集团研发的重型军用运输机，为有史以来中国
研制的型军用飞机。西飞负责包括总装在内的大部分制造事务，沈飞、成飞、陕飞、
哈飞及上飞参与部件研制生产。与中国目前使用的伊尔 -76 运输机相比，运 -××的电子
设备有了改进，载重量亦有提高。2013 年 1 月 26 日，运 -××首次飞行试验成功。其后，
运 -××大型运输机又于 2013 年 4 月 20 日在西部某试验基地进行了第二次试飞。运 -××
的第二次成功试飞表明其各项关键技术更趋成熟。
3. 舰载机歼 -15 首飞成功
歼 -15 为重型舰载型战斗机，由沈阳飞机工业集团承担研制，融合了歼 -11B 的技术，
装配鸭翼、折叠式机翼，机尾机身下部装有具有舰载机特征的着舰尾钩；起落架强度高，
前轮能够迎合类似美国海军舰载战斗机拖曳弹射方式。该机配置国产电子扫描阵列雷达及
航电综合系统；机体使用复合材料的用量较苏 -33 多。该机具有航程较远、作战半径较
大、武器挂载量大的优点，可以执行对空、反舰及对地攻击等多种任务，性能接近美国海
军的 F/A-18E/F“超级大黄蜂”。
2009 年 8 月，歼 -15 进行了首次飞行测试。2011 年 4 月 25 日，第二架歼 -15 原型机
进行了飞行测试。歼 -15 采用了由 FWS-10 发动机改型的 FWS-10H 涡扇发动机。起飞推
力提高至12800kg，改善了加速性，发动机具有更为敏捷的推力瞬变能力和速度响应特性，
满足了舰载战斗机在起飞、复飞或逃逸性能上的需求，保证了比陆基发动机更强的抗畸变
能力。2012 年 11 月 22 日，首架歼 -15 原型机在辽宁号航空母舰上成功进行着舰测试和
起飞测试。
4. 民用飞机研制不断取得突破
C919 是由中国商用飞机有限责任公司（以下简称中国商飞）研制中的 168 ～ 190 座
级窄体干线客机，专为短程到中程的航线设计，属于单通道 150 座级，标配 168 个座位，
多可容纳 190 个座位。C919 项目于 2008 年 11 月启动。2009 年 9 月 8 日，C919 外形样
机在香港举行的亚洲国际航空展上首次公开亮相。按计划，C919 将于 2014 年首航，2016
年交付航线起用。C919 的尺寸与空中客车 A320 飞机非常近似，机身宽 3.96m，高 4.166m，
机身截面积为 12.915m2，翼展为 33.6m，有效载荷为 20.4t。巡航速度 0.785Ma，飞行
高度 12100m。标准版航距为 4075km、增程版航距则为 5555km。C919 将首先配备进口的
引擎和航电设备以及来自外国公司的其他关键部件，其后根据国内相应产品和技术的逐步
成熟，将采用国产配套产品，不断扩大国内产品与设备的配套比例。飞机将在上海完成设
计和总装。
（二）直升机
2012—2013年，我国在直升机研制、生产能力方面取得长足进步。武直-10、武直-19、
直 -15、AC-313 等新机型相继成功首飞，倾转旋翼飞行器关键技术研究取得了新突破。
1. 武直 -10 惊艳亮相，军用直升机取得重大突破
武直 -10 是中国人民解放军陆军装备的一种中型攻击直升机，是中国自行研制的第
一款同类机种。由昌河飞机工业公司与哈尔滨飞机制造总公司共同负责研究及发展。武
直 -10 可以携带空对空及空对地导弹，能在接敌隐蔽处发动进攻，具有极强的战场生存能
力。其技术指标与综合能力十分先进，专家指出其在世界武装直升机排名上可以达到世界
前三。2012 年 11 月 18 日，武直 -10 正式列装人民解放军陆军航空兵部队。
除武直 -10 外，武直 19 也于 2011 年列装。武直 19 于 2010 年立项、当年完成详细设
计、当年进入总装，原型机于当年 7 月成功首飞，2011 年服役。直 -19 可利用航炮、空
空导弹，同低空固定翼飞机、武装直升机等进行空中格斗。该机可与武直 -10 实现不同档
次的高低搭配，改善装备的配置格局；两款国产武装直升机的研制成功和先后列装，结束
了我国没有专用武装直升机的尴尬，是陆军航空兵装备建设的重大成就。
2. 民用直升机发展取得一批重要成果
在民用直升机方面主要有中欧联合研制的直 -15，以及 AC313。直 -15，也称欧直
EC175，是一种 7 吨级中型运输直升机，由欧洲直升机公司和哈尔滨飞机工业集团联合研
发，于 2008 年 2 月 24 日，以 EC175 的名义在美国休斯敦举办的国际直升机博览会上正
式推出。该项目研发成功后，中法双方各自建立总装生产线，向各自负责的市场区域销售
直升机，并且为用户提供售后支援服务。首批 EC175 直升机于 2012 年交付。欧洲直升机
公司计划在其后 20 年，销售约 800 ～ 1000 架 EC175。
AC313 型直升机是由中航工业直升机所和中航工业昌飞公司共同研制的、我国个
完全按照适航条例的要求和程序进行研制的大型运输直升机，也是我国自行研制生产的唯
一一种大型直升机，填补了我国大型民用直升机生产的空白。该机采用优化的气动外形、
先进的旋翼桨叶翼型和配置，旋翼悬停效率高、尾桨抗侧风能力强，突破了我国大型运输
直升机飞行性能限制瓶颈技术；采用先进的涡轴发动机、大功率传输能力的传动系统、球
柔性复合材料旋翼系统以及综合化的航电系统，改进使用维护性和舒适性，结构、系统安
全性等技术全面升级。该机总体性能已达到当今世界先进水平。AC313 可实现野外一般场
地起降，具备了高原飞行能力，能更好地满足山区等复杂地区对直升机飞行性能的苛刻要
求；适合在海洋气候条件下使用；能在各种复杂恶劣环境下执行人员、物资的运输及搜索
救援、抢险救灾等任务。该机于2010年3月18日首飞。2013年将完成所有适航试飞项目，
获得型号合格证，投入商业化运营。
3. 直升机设计与制造技术飞速进步
在近年来几型直升机的研制生产中，先进制造技术发挥了重要作用。以 AC313 直升
机为例，旋翼系统采用先进复合材料桨叶和钛合金球柔式主桨毂，机体为金属加复合材料
结构，复合材料使用面积占全机的 50%，航空电子系统采用国际通行的 429 数据总线，实
现了数字化综合显示控制。整机性能达到国际第三代直升机水平。突破的关键技术主要
有：传动系统满足 30 分钟的“干运转”安全性要求；燃油系统和机体结构满足抗坠毁及
雷击安全性要求；驾驶员和乘员座椅通过抗坠毁动态安全测试；机体结构、操纵系统及旋
翼系统满足鸟撞安全性要求；机载设备满足雷击和高强辐射场防护设计要求； 座舱布局满
足乘员应急撤离安全性要求；旋翼和复合材料结构满足基于损伤容限疲劳评定要求；机械
系统满足高能转子破裂防护设计要求。
以武直 -10 为例，其主旋翼有五片叶片，由 95KT 复合材料制成。该机型在直 9 基础
上保持直 -9 原型底部结构不变，按适坠性要求，对主体结构进行损伤容限设计改进。重
新布置燃油系统，满足抗弹击、自密封的适坠性要求。对该机型操纵／控制、液压、电气
重新设计；换装纵列／串座式窄机身驾驶舱布局，驾驶员在前，射手兼副驾驶员在后，装
抗坠毁吸能座椅，在座舱周围采用局部装甲防护。起落架为后三点固定跪式设计，保证坠
毁时乘员的安全。机身涂以吸波材料，大面积复合材料结构，平板驾驶舱玻璃，提高隐身
能力。两侧采用短翼，每侧有两个外挂点，对武器悬挂装置进行重新设计，可同时挂 8 枚
反坦克导弹 / 对空导弹 + 两个火箭弹发射巢，亦可以以 8 枚反坦克导弹加 8 枚对空导弹的
配置共 16 枚起飞作战。
而武直 -19 采用四桨叶 Starflex 星形柔性复合材料单旋翼，主旋翼桨叶前缘为抛物线
形的桨尖，旋翼直径12.01m，后机身采用涵道式尾桨，采用H450民用直升机的升力系统，
安装 H425 直升机的传动系统、动力采用涡轴 8C/ 法国“阿赫耶”2C 引擎，对动力系统、
传动系统、冷却系统进行适应性改进、对主减系统进一步改进，以便在直升机空重和
起飞重量增加的情况下仍然保持较好的飞行性能。改进后武直 -19 起飞重量增至 4500kg，
空机重量增至 2350kg，可用燃油量增至 850kg，续航能力增加至 4 小时。武直 -19 机身涂
吸波材料，采用大面积复合材料结构，平板驾驶舱玻璃，涵道式尾桨等提高隐身性能。目
前，其隐身和机动性能仍逊于“科曼奇”，但性能大体相当、且成本低，可以大规模取代
现服役的 SA342 小羚羊和直 -9WA/Z。
（三）航空动力
航空制造是制造业中高新技术集中的领域，整个制造过程对材料、工艺、加工手
段、试验测试等都有极高的要求，而航空发动机技术则是高新技术中的尖端代表。近年
来，我国发动机事业在过去 50 年的技术积累下取得了较大进展。目前我国新的代战斗机
开始装备部队，与此相对应的采用进口俄罗斯发动机配套的局面正在改变。太行发动机
是我国自主研制的大推力涡轮风扇发动机，20 世纪 80 年代开始立项研制，2005 年完成定
型，已部分列装歼 -10、歼 -11，其多型改型正在用于新战机的动力国产化；为第四代战
斗机及舰载机等配套的发动机也在研制之中。用于配套高级教练机的岷山发动机，用于配
套通用飞机的九寨发动机均在研制中；秦岭发动机是 20 世纪 70 年代引进英国斯贝发动机
的国产衍生型，经历材料、附件等的国产化，同时吸取了更多的先进技术对其进行改进、
提升性能，已形成新的技术状态；2003 年开始批量生产。昆仑发动机是沈阳发动机设计
研究所按照国军标自行研制的台具有全部知识产权的中等推力加力涡轮喷气发动机，
80 年代开始研制，经过 259 项严格考核，2002 年 7 月通过国家设计定型，可以满足歼 -7、
歼 -8 改进型推力增大的需求。
（四）飞行力学
近年来，我国针对先进飞行器设计的需要，在消化、吸收国外先进技术成果的基础
上，通过自主创新、发展，在飞行力学理论、方法和技术研究中都取得了新的突破。
1. 非线性飞行动力学研究
飞机在大迎角状态下作快速俯仰、滚转、偏航运动，使气动力呈现出非对称、非线性
和非定常的特性。近年来国内外在非定常气动力机理、实验研究方面开展了大量的工作，
取得了一定的进展。尤其在风洞实验中，建立了模拟飞机单自由度运动、两自由度耦合运
动的大振幅动态实验装置，获得了部分非定常以及耦合的气动数据，揭示出一些新的非定
常非线性气动特性。研究表明，传统的气动模型已不再完全适用于描述大迎角过失速机动
气动力。随着现代控制理论、智能控制的发展，非线性、非定常、多变量系统的辨识与控
制的方法得到了极大的丰富。其中的理论成果也被从事风洞试验与飞行力学研究的工作者
们引入了飞机大迎角状态气动建模领域。模糊逻辑、神经网络等新的方法在飞机大迎角状
态气动建模中都得到了成功运用，获得了许多有益的成果。
2. 弹性飞行动力学研究
现代飞机的设计追求更高的巡航性能、更高的机动性和敏捷性。为了使机体的结构重
量尽可能降低，现代飞机设计往往降低了对结构刚性的要求，而广泛使用轻质的新型复合
材料。这使得飞机越来越呈现出轻结构、大柔性和低阻尼的特点，气动弹性及气动伺服弹
性问题越来越突出。
近年来，我国在弹性飞行器非定常气动力预测技术、弹性飞行器飞行动力学理论等方
面开展了深入研究。如发展了在时间域求解流场和结构耦合控制方程，从而精确预测结构
做任意运动和变形下的非线性非定常气动力的 CFD/CSD 耦合计算方法；在弹性飞行器建
模、耦合机理、稳定性、动响应等方面取得了具有国际水平的创造性研究成果，并形成了
较为完善的理论和方法体系。
3. 非定常气动建模技术研究
在新一代战斗机研制过程中，为清楚地认识飞机做机动飞行时所受的六自由度的气动
力，非定常空气动力的研究已成为气动设计中的重要内容。为了使飞机在大攻角多自由度
耦合运动中依然可控，具有争夺空战中优势的能力，对飞机的大攻角及非定常动态气动特
性进行了深入的研究。在大攻角大振幅非定常空气动力风洞试验的基础上开展了非定常气
动力建模及空气动力数学模型构建。随着计算机水平的大幅提高，CFD 技术已经被广泛地
在各种工程中运用，近年来的气动弹性计算中也都逐渐采用了以跨音速小扰动方程、NS
方程或 Euler 方程为基础的 CFD 技术来计算非定常气动力。
4. 民机飞行品质和适航性研究
随着国内大型飞机和通用航空器的迅猛发展，民机飞行品质和适航性研究成为国内飞
行力学的重要研究内容。系统地总结了飞机大迎角时的一些重要的非线性现象，研究了飞
机非线性动态特性的各种方法以及近年来应用这些方法研究非线性动态特性方面所取得的
成果。应用鲁棒控制技术，解决了飞行中的一些控制问题。对于飞机在风切变中近地平飞
情况，计算了闭环极点区。对于飞机在风切变中下滑着陆鲁棒控制系统，采用了改变
加权阵法，在时域内进行了设计探索。对于多输入多输出系统也从理论上作了研究。
（五）飞行试验
飞行试验经历了从定性评定到按相关标准、规范进行定量评定的发展过程。试飞领域
当前面临的新的挑战和问题主要是：试飞方案越来越复杂，综合程度越来越高，必须借助
于计算机辅助设计系统对试飞方案进行设计和优化；机载总线大量应用，使试飞测试系统
类型和数据量急剧增加，遥测传输速率不断提高，试飞测试系统必须实现网络化；机载软
件数量呈指数增加，机载软件验证的飞行试验比重增大；随着航空制造业数字化设计和制
造技术的应用，数字化和虚拟试飞将成为飞行试验新的手段。
1. 军用飞机型号飞行试验
对军用飞机新研型号设计定型试飞项目日益扩展，经多年积累和近年来大规模基础条
件建设，已形成可承担与完成以下定型试飞项目的较为完善的试飞技术体系：结构验证试
验，飞行品质验证试验，飞行性能验证试验和阻力测量，推进系统验证试验，武器火控系
统验证试验，设备系统验证试验，航空电子系统验证试验，电气系统验证试验，飞行控制
系统验证试验，生存力 / 易损性验证试验，可靠性维修性测试性和保障性验证试验，直升
机设计定型 / 鉴定试飞，新型号发动机设计定型 / 鉴定试飞，新研航空二级产品设计定型 /
鉴定试飞等。
2. 开展了多项研究性飞行试验
我国飞行试验机构已经可以进行空气动力学、飞行力学、结构完整性、动力装置和机
载系统设备一般性的专题研究试飞和型号研制中所需的特定项目的科研攻关试飞。
在空气动力学飞行试验研究方面，已经开展了气动力测量研究、飞机极曲线测量飞行
试验、气动导数飞行试验测量、飞机抖振边界飞行试验研究、超临界机翼气动力设计技术
一、引言
航空科学技术是关系国家安危和国民经济可持续发展的战略性高技术，该学科涉及
众多专业技术领域，技术综合性高，带动性强。随着电子、信息、材料、能源等专业技
术的发展，航空技术的各个专业领域都在发生着日新月异的变化。考虑到对航空科学技
术的各学科专业进行研究的工作量非常庞大，中国航空学会航空科学技术发展年度报告
在 2006 年参加中国科协组织的学科发展研究工作时就确定了分批进行重点研究的原则。
2006 年，重点研究了飞行器设计、飞机结构设计与强度、航空推进系统、飞行控制系统、
惯性 / 组合导航系统、航空电子、人机与环境工程、航空材料、航空制造技术 9 个专业
领域；2008 年又研究了民用飞机、浮空器、空气动力学、航空仿真、航空液压、航空仪
表与测试、应急救生、航空电气工程、航空维修工程等专业技术；2010 年在涉及航空科
学技术各主要专业的基础上，更侧重无人飞行器、直升机、飞行力学、飞行试验、航空
安全、飞行技术、空中交通管理、航空地面保障、航空复合材料、航空可靠性工程等，
均附有专题研究报告。2012—2013 年的学科发展研究，是第二轮研究，内容上将
轮期的研究领域作为重点专题研究，保证航空科学技术学科发展研究的完整性和连
续性。为了利于各专业领域研究的完整和连贯，对这些专业领域的研究时间跨度不限于
2012—2013 年，而是尽可能完整地反映近几年来的进展。通过对航空科学技术各专业分
期分批进行总结、研究，逐步对我国航空科学技术学科的发展情况形成一个基本完整的
描述。
航空科学技术是工程性很强的学科，其进展与工程技术成就紧密相连，其成果应用特
别是集成性应用往往通过工程技术成就体现，本研究工作力求从学科进展的视角对航空科
学技术的发展进行分析研究，通过对我国航空科学技术的新进展、新成果、新见解、新观
点、新方法、新技术及时总结并与国际先进水平进行比较研究，分析航空科学技术学科发
展动态、总趋势及前沿热点；对照国家经济社会发展战略需求，分析我国航空科学技术发
展前景，提出重点研究方向的建议。
二、我国航空科学技术发展现状
随着创新型国家建设进程的不断深入，航空科技的战略性地位更加突出。2008 年，
国家对航空工业进行了重组，并加大了对航空科技创新的支持力度，从而使航空科学技术
进入新的快速发展阶段。2012—2013 年，以 C919 客机、歼 -20、歼 -31、运 -××等为代
表的一批航空新产品的研制也取得重要进展，标志着飞机、直升机、无人机、航空动力等
航空专业领域的科学研究取得了较为全面的新突破。
（一）飞机总体
飞机总体技术是对飞机总体方案设计技术、优化技术和系统集成技术的总称。飞机总
体技术水平的高低对于航空产品的终性能和市场竞争力具有非常大的影响。近年来，我
国在飞机总体技术研究和工程应用方面都取得了显著进展。
1. 两型五代战机歼 -20 和歼 -31 研制取得显著进展
歼 -20 是成都飞机工业集团为解放军研制的一代双发重型隐形战斗机，用于接
替歼 10、歼 11 等第三代空中优势 / 多用途歼击机的未来重型歼击机型号，该机将担负我
军未来对空、对海的主权维护的作战使命。首架原型机于 2011 年 1 月 11 日在成都实现首
飞。歼 -20 采用了单座、双发、全动双垂尾、DSI 鼓包式进气道、上反鸭翼带尖拱边条的
鸭式气动布局。机身为深墨绿色涂装，远观近似于黑色。侧弹舱采用创新结构，可将导弹
发射挂架预先封闭于外侧，同时配备国内的新型空空导弹。其设计布局上，没有采
用美国的 F-22 和俄国 T-50 的常规布局，而是采用了独特的升力体边条翼鸭式气动布局，
此布局使飞机拥有优秀的超音速阻力特性，良好的大仰角升力特性，大仰角稳定性和控制
性。2012 年 5 月 12 日，编号为 2001 的歼 -20 验证机飞赴阎良试飞中心进行试飞。数日后，
编号为 2002 的歼 -20 验证机首飞成功，2013 年 7 月 6 日，编号为 2002 的歼 -20 验证机
再次转场阎良试飞中心，开始定型试飞。
歼 -31 是中国沈阳飞机公司正在研制中的双发单座中型第五代战斗机。歼 -31 采用常
规气动布局，具备 DSI 进气道、梯形主翼、倾斜双垂尾及内置弹仓等，其外观具有典型的
隐形战机特征，歼 -31 于 2012 年 10 月 31 日完成首次飞行测试。歼 -31 的总体布局和外
形类似美国洛克希德·马丁公司设计的 F-35 闪电Ⅱ攻击战斗机；但前移的菱形垂直尾翼
设计与美国空军现役的隐形战机 F-22 猛禽战斗机相似。不同于 F-35 的是，歼 -31
采用了双发动机设计，目前原型机搭载的是俄罗斯制造的克里莫夫 RD-93 发动机。
2. 大型运输机运 -××首飞成功
运 -××运输机是由中国西安飞机工业集团研发的重型军用运输机，为有史以来中国
研制的型军用飞机。西飞负责包括总装在内的大部分制造事务，沈飞、成飞、陕飞、
哈飞及上飞参与部件研制生产。与中国目前使用的伊尔 -76 运输机相比，运 -××的电子
设备有了改进，载重量亦有提高。2013 年 1 月 26 日，运 -××首次飞行试验成功。其后，
运 -××大型运输机又于 2013 年 4 月 20 日在西部某试验基地进行了第二次试飞。运 -××
的第二次成功试飞表明其各项关键技术更趋成熟。
3. 舰载机歼 -15 首飞成功
歼 -15 为重型舰载型战斗机，由沈阳飞机工业集团承担研制，融合了歼 -11B 的技术，
装配鸭翼、折叠式机翼，机尾机身下部装有具有舰载机特征的着舰尾钩；起落架强度高，
前轮能够迎合类似美国海军舰载战斗机拖曳弹射方式。该机配置国产电子扫描阵列雷达及
航电综合系统；机体使用复合材料的用量较苏 -33 多。该机具有航程较远、作战半径较
大、武器挂载量大的优点，可以执行对空、反舰及对地攻击等多种任务，性能接近美国海
军的 F/A-18E/F“超级大黄蜂”。
2009 年 8 月，歼 -15 进行了首次飞行测试。2011 年 4 月 25 日，第二架歼 -15 原型机
进行了飞行测试。歼 -15 采用了由 FWS-10 发动机改型的 FWS-10H 涡扇发动机。起飞推
力提高至12800kg，改善了加速性，发动机具有更为敏捷的推力瞬变能力和速度响应特性，
满足了舰载战斗机在起飞、复飞或逃逸性能上的需求，保证了比陆基发动机更强的抗畸变
能力。2012 年 11 月 22 日，首架歼 -15 原型机在辽宁号航空母舰上成功进行着舰测试和
起飞测试。
4. 民用飞机研制不断取得突破
C919 是由中国商用飞机有限责任公司（以下简称中国商飞）研制中的 168 ～ 190 座
级窄体干线客机，专为短程到中程的航线设计，属于单通道 150 座级，标配 168 个座位，
多可容纳 190 个座位。C919 项目于 2008 年 11 月启动。2009 年 9 月 8 日，C919 外形样
机在香港举行的亚洲国际航空展上首次公开亮相。按计划，C919 将于 2014 年首航，2016
年交付航线起用。C919 的尺寸与空中客车 A320 飞机非常近似，机身宽 3.96m，高 4.166m，
机身截面积为 12.915m2，翼展为 33.6m，有效载荷为 20.4t。巡航速度 0.785Ma，飞行
高度 12100m。标准版航距为 4075km、增程版航距则为 5555km。C919 将首先配备进口的
引擎和航电设备以及来自外国公司的其他关键部件，其后根据国内相应产品和技术的逐步
成熟，将采用国产配套产品，不断扩大国内产品与设备的配套比例。飞机将在上海完成设
计和总装。
（二）直升机
2012—2013年，我国在直升机研制、生产能力方面取得长足进步。武直-10、武直-19、
直 -15、AC-313 等新机型相继成功首飞，倾转旋翼飞行器关键技术研究取得了新突破。
1. 武直 -10 惊艳亮相，军用直升机取得重大突破
武直 -10 是中国人民解放军陆军装备的一种中型攻击直升机，是中国自行研制的第
一款同类机种。由昌河飞机工业公司与哈尔滨飞机制造总公司共同负责研究及发展。武
直 -10 可以携带空对空及空对地导弹，能在接敌隐蔽处发动进攻，具有极强的战场生存能
力。其技术指标与综合能力十分先进，专家指出其在世界武装直升机排名上可以达到世界
前三。2012 年 11 月 18 日，武直 -10 正式列装人民解放军陆军航空兵部队。
除武直 -10 外，武直 19 也于 2011 年列装。武直 19 于 2010 年立项、当年完成详细设
计、当年进入总装，原型机于当年 7 月成功首飞，2011 年服役。直 -19 可利用航炮、空
空导弹，同低空固定翼飞机、武装直升机等进行空中格斗。该机可与武直 -10 实现不同档
次的高低搭配，改善装备的配置格局；两款国产武装直升机的研制成功和先后列装，结束
了我国没有专用武装直升机的尴尬，是陆军航空兵装备建设的重大成就。
2. 民用直升机发展取得一批重要成果
在民用直升机方面主要有中欧联合研制的直 -15，以及 AC313。直 -15，也称欧直
EC175，是一种 7 吨级中型运输直升机，由欧洲直升机公司和哈尔滨飞机工业集团联合研
发，于 2008 年 2 月 24 日，以 EC175 的名义在美国休斯敦举办的国际直升机博览会上正
式推出。该项目研发成功后，中法双方各自建立总装生产线，向各自负责的市场区域销售
直升机，并且为用户提供售后支援服务。首批 EC175 直升机于 2012 年交付。欧洲直升机
公司计划在其后 20 年，销售约 800 ～ 1000 架 EC175。
AC313 型直升机是由中航工业直升机所和中航工业昌飞公司共同研制的、我国个
完全按照适航条例的要求和程序进行研制的大型运输直升机，也是我国自行研制生产的唯
一一种大型直升机，填补了我国大型民用直升机生产的空白。该机采用优化的气动外形、
先进的旋翼桨叶翼型和配置，旋翼悬停效率高、尾桨抗侧风能力强，突破了我国大型运输
直升机飞行性能限制瓶颈技术；采用先进的涡轴发动机、大功率传输能力的传动系统、球
柔性复合材料旋翼系统以及综合化的航电系统，改进使用维护性和舒适性，结构、系统安
全性等技术全面升级。该机总体性能已达到当今世界先进水平。AC313 可实现野外一般场
地起降，具备了高原飞行能力，能更好地满足山区等复杂地区对直升机飞行性能的苛刻要
求；适合在海洋气候条件下使用；能在各种复杂恶劣环境下执行人员、物资的运输及搜索
救援、抢险救灾等任务。该机于2010年3月18日首飞。2013年将完成所有适航试飞项目，
获得型号合格证，投入商业化运营。
3. 直升机设计与制造技术飞速进步
在近年来几型直升机的研制生产中，先进制造技术发挥了重要作用。以 AC313 直升
机为例，旋翼系统采用先进复合材料桨叶和钛合金球柔式主桨毂，机体为金属加复合材料
结构，复合材料使用面积占全机的 50%，航空电子系统采用国际通行的 429 数据总线，实
现了数字化综合显示控制。整机性能达到国际第三代直升机水平。突破的关键技术主要
有：传动系统满足 30 分钟的“干运转”安全性要求；燃油系统和机体结构满足抗坠毁及
雷击安全性要求；驾驶员和乘员座椅通过抗坠毁动态安全测试；机体结构、操纵系统及旋
翼系统满足鸟撞安全性要求；机载设备满足雷击和高强辐射场防护设计要求； 座舱布局满
足乘员应急撤离安全性要求；旋翼和复合材料结构满足基于损伤容限疲劳评定要求；机械
系统满足高能转子破裂防护设计要求。
以武直 -10 为例，其主旋翼有五片叶片，由 95KT 复合材料制成。该机型在直 9 基础
上保持直 -9 原型底部结构不变，按适坠性要求，对主体结构进行损伤容限设计改进。重
新布置燃油系统，满足抗弹击、自密封的适坠性要求。对该机型操纵／控制、液压、电气
重新设计；换装纵列／串座式窄机身驾驶舱布局，驾驶员在前，射手兼副驾驶员在后，装
抗坠毁吸能座椅，在座舱周围采用局部装甲防护。起落架为后三点固定跪式设计，保证坠
毁时乘员的安全。机身涂以吸波材料，大面积复合材料结构，平板驾驶舱玻璃，提高隐身
能力。两侧采用短翼，每侧有两个外挂点，对武器悬挂装置进行重新设计，可同时挂 8 枚
反坦克导弹 / 对空导弹 + 两个火箭弹发射巢，亦可以以 8 枚反坦克导弹加 8 枚对空导弹的
配置共 16 枚起飞作战。
而武直 -19 采用四桨叶 Starflex 星形柔性复合材料单旋翼，主旋翼桨叶前缘为抛物线
形的桨尖，旋翼直径12.01m，后机身采用涵道式尾桨，采用H450民用直升机的升力系统，
安装 H425 直升机的传动系统、动力采用涡轴 8C/ 法国“阿赫耶”2C 引擎，对动力系统、
传动系统、冷却系统进行适应性改进、对主减系统进一步改进，以便在直升机空重和
起飞重量增加的情况下仍然保持较好的飞行性能。改进后武直 -19 起飞重量增至 4500kg，
空机重量增至 2350kg，可用燃油量增至 850kg，续航能力增加至 4 小时。武直 -19 机身涂
吸波材料，采用大面积复合材料结构，平板驾驶舱玻璃，涵道式尾桨等提高隐身性能。目
前，其隐身和机动性能仍逊于“科曼奇”，但性能大体相当、且成本低，可以大规模取代
现服役的 SA342 小羚羊和直 -9WA/Z。
（三）航空动力
航空制造是制造业中高新技术集中的领域，整个制造过程对材料、工艺、加工手
段、试验测试等都有极高的要求，而航空发动机技术则是高新技术中的尖端代表。近年
来，我国发动机事业在过去 50 年的技术积累下取得了较大进展。目前我国新的代战斗机
开始装备部队，与此相对应的采用进口俄罗斯发动机配套的局面正在改变。太行发动机
是我国自主研制的大推力涡轮风扇发动机，20 世纪 80 年代开始立项研制，2005 年完成定
型，已部分列装歼 -10、歼 -11，其多型改型正在用于新战机的动力国产化；为第四代战
斗机及舰载机等配套的发动机也在研制之中。用于配套高级教练机的岷山发动机，用于配
套通用飞机的九寨发动机均在研制中；秦岭发动机是 20 世纪 70 年代引进英国斯贝发动机
的国产衍生型，经历材料、附件等的国产化，同时吸取了更多的先进技术对其进行改进、
提升性能，已形成新的技术状态；2003 年开始批量生产。昆仑发动机是沈阳发动机设计
研究所按照国军标自行研制的台具有全部知识产权的中等推力加力涡轮喷气发动机，
80 年代开始研制，经过 259 项严格考核，2002 年 7 月通过国家设计定型，可以满足歼 -7、
歼 -8 改进型推力增大的需求。
（四）飞行力学
近年来，我国针对先进飞行器设计的需要，在消化、吸收国外先进技术成果的基础
上，通过自主创新、发展，在飞行力学理论、方法和技术研究中都取得了新的突破。
1. 非线性飞行动力学研究
飞机在大迎角状态下作快速俯仰、滚转、偏航运动，使气动力呈现出非对称、非线性
和非定常的特性。近年来国内外在非定常气动力机理、实验研究方面开展了大量的工作，
取得了一定的进展。尤其在风洞实验中，建立了模拟飞机单自由度运动、两自由度耦合运
动的大振幅动态实验装置，获得了部分非定常以及耦合的气动数据，揭示出一些新的非定
常非线性气动特性。研究表明，传统的气动模型已不再完全适用于描述大迎角过失速机动
气动力。随着现代控制理论、智能控制的发展，非线性、非定常、多变量系统的辨识与控
制的方法得到了极大的丰富。其中的理论成果也被从事风洞试验与飞行力学研究的工作者
们引入了飞机大迎角状态气动建模领域。模糊逻辑、神经网络等新的方法在飞机大迎角状
态气动建模中都得到了成功运用，获得了许多有益的成果。
2. 弹性飞行动力学研究
现代飞机的设计追求更高的巡航性能、更高的机动性和敏捷性。为了使机体的结构重
量尽可能降低，现代飞机设计往往降低了对结构刚性的要求，而广泛使用轻质的新型复合
材料。这使得飞机越来越呈现出轻结构、大柔性和低阻尼的特点，气动弹性及气动伺服弹
性问题越来越突出。
近年来，我国在弹性飞行器非定常气动力预测技术、弹性飞行器飞行动力学理论等方
面开展了深入研究。如发展了在时间域求解流场和结构耦合控制方程，从而精确预测结构
做任意运动和变形下的非线性非定常气动力的 CFD/CSD 耦合计算方法；在弹性飞行器建
模、耦合机理、稳定性、动响应等方面取得了具有国际水平的创造性研究成果，并形成了
较为完善的理论和方法体系。
3. 非定常气动建模技术研究
在新一代战斗机研制过程中，为清楚地认识飞机做机动飞行时所受的六自由度的气动
力，非定常空气动力的研究已成为气动设计中的重要内容。为了使飞机在大攻角多自由度
耦合运动中依然可控，具有争夺空战中优势的能力，对飞机的大攻角及非定常动态气动特
性进行了深入的研究。在大攻角大振幅非定常空气动力风洞试验的基础上开展了非定常气
动力建模及空气动力数学模型构建。随着计算机水平的大幅提高，CFD 技术已经被广泛地
在各种工程中运用，近年来的气动弹性计算中也都逐渐采用了以跨音速小扰动方程、NS
方程或 Euler 方程为基础的 CFD 技术来计算非定常气动力。
4. 民机飞行品质和适航性研究
随着国内大型飞机和通用航空器的迅猛发展，民机飞行品质和适航性研究成为国内飞
行力学的重要研究内容。系统地总结了飞机大迎角时的一些重要的非线性现象，研究了飞
机非线性动态特性的各种方法以及近年来应用这些方法研究非线性动态特性方面所取得的
成果。应用鲁棒控制技术，解决了飞行中的一些控制问题。对于飞机在风切变中近地平飞
情况，计算了闭环极点区。对于飞机在风切变中下滑着陆鲁棒控制系统，采用了改变
加权阵法，在时域内进行了设计探索。对于多输入多输出系统也从理论上作了研究。
（五）飞行试验
飞行试验经历了从定性评定到按相关标准、规范进行定量评定的发展过程。试飞领域
当前面临的新的挑战和问题主要是：试飞方案越来越复杂，综合程度越来越高，必须借助
于计算机辅助设计系统对试飞方案进行设计和优化；机载总线大量应用，使试飞测试系统
类型和数据量急剧增加，遥测传输速率不断提高，试飞测试系统必须实现网络化；机载软
件数量呈指数增加，机载软件验证的飞行试验比重增大；随着航空制造业数字化设计和制
造技术的应用，数字化和虚拟试飞将成为飞行试验新的手段。
1. 军用飞机型号飞行试验
对军用飞机新研型号设计定型试飞项目日益扩展，经多年积累和近年来大规模基础条
件建设，已形成可承担与完成以下定型试飞项目的较为完善的试飞技术体系：结构验证试
验，飞行品质验证试验，飞行性能验证试验和阻力测量，推进系统验证试验，武器火控系
统验证试验，设备系统验证试验，航空电子系统验证试验，电气系统验证试验，飞行控制
系统验证试验，生存力 / 易损性验证试验，可靠性维修性测试性和保障性验证试验，直升
机设计定型 / 鉴定试飞，新型号发动机设计定型 / 鉴定试飞，新研航空二级产品设计定型 /
鉴定试飞等。
2. 开展了多项研究性飞行试验
我国飞行试验机构已经可以进行空气动力学、飞行力学、结构完整性、动力装置和机
载系统设备一般性的专题研究试飞和型号研制中所需的特定项目的科研攻关试飞。
在空气动力学飞行试验研究方面，已经开展了气动力测量研究、飞机极曲线测量飞行
试验、气动导数飞行试验测量、飞机抖振边界飞行试验研究、超临界机翼气动力设计技术
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