NASA发布2023航空战略实施规划
NASA发布2023航空战略实施规划
2023年8月，美国国家航空航天局（NASA）航空研究任务部（ARMD）发布《2023年NASA航空战略实施规划》（以下简称《实施规划》），对未来20年NASA航空研究工作重点进行了描绘。
作为主管NASA航空研究工作的部门，航空研究任务部于2015年首次推出《实施规划》，对接NASA五年期战略规划，现已成为向上承接NASA战略向下指导近中远期航空研究任务安排的重要指导文件。该文件基本每两年更新一次，上一版于2020年发布。在此最新版中，使用支持净零碳排放航空系统和实现远期有害物完全零排放技术的可持续航空是关注重点。
主要内容
2023年《实施规划》共64页，包括概要、简介、航空战略、6个领域航空战略重点等。
《2022年NASA战略规划》要求NASA航空研究任务部通过引领革命性飞行器进步和高效飞行运营、领导航空创新实现安全和可持续航空运输，进而“推进高效和可持续航空（战略目标3.2）”。为此提出NASA航空研究的21世纪构想是“我们的高风险、高回报研究将实现具有前所未有灵活性的更安全、更高效和可持续的航空运输。”
《实施规划》以全球高速交通需求保持增长，可持续性、经济可承受性、能源使用，以及技术集合这三大趋势作为需求输入，提出6个领域战略重点，其实施效果则展现出航空研究成果应用后的预期成效。战略重点的实施效果按近期（2020-2035）、中期（2035-2045）、远期（2045后）分别描述，展示了研究结果从概念到实践的发展过程。
当前NASA航空研究设有“空域运行与安全性”“先进飞行器”“综合航空系统”和“变革性航空概念”4个航空技术研究计划，具体落实《实施规划》中的重点研究内容。另外，ARMD航空学评价与试验能力办公室通过维护和增强NASA风洞试验设施等的试验能力，为实现战略目标的研究工作提供强力支撑。
战略重点
《实施规划》提出的6个战略重点是：
全球运行安全、高效增长
民用高速飞机创新
超高效亚声速运输
安全、安静和价格合理的垂直升力航空器
及时全系统安全性保证
航空变革的有保证自主
全球运行安全、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、常态化、高节奏的空域进入。近、中、远期的预期实施效果是：
2020－2035年 提升自主和协同空中交通管理以及日常所有飞行器进入和运营，通过与政府及工业界伙伴合作开发可持续航空运营方法，降低排放、油耗、噪声和尾迹。
2035－2045年 实现动态自主航迹服务和多种非常规飞行器和空中运营融入国家空域系统（NAS）。
2045年后 向为所有未来用户提供可预测、协同、可剪裁和动态适应的数字式服务转变。
NASA计划近期开展新型交通管理概念、集成安全性保证的实时预测建模与仿真工具、自主运行安全集成等技术研究；中期开展协同与面向任务的技术、跨域综合风险缓解的高度数字化技术、机器学习/人工智能的NAS运行等研究；远期将关注具有高水平自主和安全性诊断的革命性全球航空系统的研究。
民用高速飞机创新
该战略重点的构想是实现可行的、经济可承受和完全可持续的陆地上空民用高速空中运输，此处的高速是指（飞行速度）超过马赫数1低于马赫数5。近、中、远期的预期实施效果是：
2020－2035年 确定超声速民机的取证标准。
2035－2045年 引入经济可承受、低声爆、低噪声、低排放的超声速运输机。
2045年后 增加任务通用性和实现超声速运输机市场的增长。
NASA近期主要关注建立可接受的声爆噪声水平的标准，中期研究新一代高速运输机的技术，远期聚焦高效、轻重量相关高速飞机技术和促进高效空中交通管理技术的成熟。研究主题包括：消除民用超声速飞机环境阻碍；高效飞机的综合设计；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
该战略重点的构想是实现亚声速运输机经济性和环保性能的革命性提升，以及向采用替代推进系统和能源转变。近、中、远期的预期实施效果是：
2020－2035年 飞机满足航空公司和公众对效率、经济性和环保的要求，按确定路线包括综合碳减排机制等向2050年机队级别碳排放净零增长、降低环境噪声和有害物排放努力，技术解决方案得到验证并准备融入下一代飞机设计，持续研究使用非碳燃料的完全零有害物排放的推进系统架构与子系统。
2035－2045年 飞机通过采用高效、降噪降低有害物排放的革命性改进满足效率提升、经济性和环保要求，通过降低非二氧化碳影响和碳减排机制加速向机队净零碳排放努力，先进机体技术和飞机电推进等新的推进方式得到初步应用。
2045年 飞机进一步改善能源效率、降低噪声和有害物排放，满足经济性要求的能力有变革性改变，飞机和推进系统实现现代化的洁净能源结构，对碳减排的依赖以及非二氧化碳的影响最小化。
该战略重点关注发展面向干线民机的飞机技术和使用洁净能源，飞机技术研究涉及提升气动和结构效率的机体技术、电推进等创新性推进技术。
安全、安静和价格合理的垂直升力飞行器
该战略重点将实现垂直升力飞行器广泛应用于运输和多种服务，包括新任务和市场。近、中、远期的预期实施效果是：
2020－2035年 通过降低环境影响、改善安全性和进入现有和新市场提升新型垂直升力构型航空器的能力。
2035－2045年 引入新的垂直升力构型和技术，拓展新市场、提升可靠性易用性、降低环境影响。
2045年后 各种尺寸的垂直升力飞行器广泛用于运输和各种服务，运行方式成熟并具有低的环境影响。
NASA近期将研究降低垂直升力飞行器噪声的方法、验证分析工具；中期研究扩大美国在全球垂直升力飞行器市场的关键技术，建立噪声、安全性、可靠性和性能的新标准；远期主要关注消除安静、高效、自主航空器在城市和乡村环境运营障碍的技术。
及时全系统安全性保证
该战略重点将实现航空系统和运营过程拥有预测、探测和缓解潜在安全性风险的能力。近、中、远期的预期实施效果是：
2020－2035年 让更多的用户更好的获得安全性数据，实现系统级监控和预测；
2035－2045年 引入及时航空安全性管理系统（IASMS），对国家空域系统持续监控、收集多种数据；
2045年后 自适应实时安全性威胁管理将增加更多的自主人机决策支持，以实现复杂运行过程的诊断预测和风险缓解，以及支撑全系统安全性保证。
NASA近期将研究实时监控、实时异常、先兆识别数据的获取和数据的初步集成以便为用户提供潜在风险的综合性查看；中期集成IASMS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；远期通过高度自动化的机器学习和人工智能驱动的综合的IASMS，实现智能安全性监控。
航空变革的有保证自主
该战略重点将在航空应用场景中安全地实现自主。近、中、远期的预期实施效果是：
2020－2035年 引入有限自主的航空系统，实现高度自动化飞行器初步安全和高效的融入国家空域系统；
2035－2045年 引入灵活自主的航空系统，实现更自主的飞行器广泛应用于国家空域系统；
2045年后 引入有保证自主的分布式协作航空系统。
NASA近期关注任务级目标导向的自适应自动化、人机协作控制、广泛的基于机器的学习；中期研究自动航迹协调、异构和更自主飞行器的安全高效集成、验证与确认以及自主系统保证；远期投向大规模系统的极度灵活性和适应性等技术研究。
初步看法
与2020年版相比，《实施规划》的变化不算大，部分战略重点的说法做了小的改动，关于超声速飞机未来的规划内容基本没变，相当于时间往后推迟了约十年。降噪、减排等可持续航空的内容更清楚和更频繁的出现，是对2021年美国提出2050年美国航空业实现寿命周期净零温室气体排放目标的响应。另一个新的变化是出现了机器学习、人工智能技术更多的研究与应用，说明这些技术将得到进一步重视与发展。