法国国家航空航天研究院发布科学与技术路线图
2025年1月底，法国国家航空航天研究院（ONERA）发布《科学技术路线图》文件（简称《路线图》）。《路线图》规划了该机构未来5-10年在航空航天与国防领域的应用研究重点，明确了长期目标，旨在构建战略框架，以技术创新推动法国航空航天产业转型。2016年4月，法国国家航空航天研究院发布了《2015-2025年科学战略计划》，提出了多学科优化与评估、智能系统、未来风洞、湍流控制的前沿探索、计算流体力学、战略航空航天材料、更具适应性的航空航天器结构、复杂推进系统、光子学与光电系统、电磁学与雷达、多模态人工感知技术、传感器与空间环境共12项科学研究领域所面临的挑战，明确了基础性科学研究的方向。2022年3月，法国国防部与法国国家航空航天研究院签署了《2022-2026年目标与绩效合同》，明确了双方认可的军事和民用项目研究重点。《路线图》是《2015-2025年科学战略计划》与《2022-2026年目标与绩效合同》内容的战略融合，确认了法国国家航空航天研究院的应用研究与分析方向，为法国在航空航天与国防领域的科学研究与技术创新提供了行动框架，构建了未来发展的参考指南。
《路线图》围绕航空航天与国防相关产品与能力发展的10大技术主题，提出了29个具体专题的路线图，明确了其核心技术挑战、发展目标和计划开展的研究活动，其中涉及国防军事的高超声速武器、战略武器2个主题相关6个专题的路线图没有公开。有6个主题、共18个专题的路线图与航空相关。航空技术主题涉及6个方面：民用和军用飞机的新用途与扩展任务，减少航空运输的环境影响，航空运输的效率、安全与认证，自然与使用环境监测，大系统新概念以及新型仿真工具。主题一是民用和军用飞机的新用途与扩展任务，包括按需出行电动飞机、自主互联飞机、适用于扩展任务的更安全旋翼机以及超声速飞行的物理机制4个子专题。《路线图》强调增强无人机、电动飞机、自主系统、旋翼机、超声速飞行五大技术的能力，以拓展潜在任务范围。按需出行电动飞机的发展方面，到2030年前将针对4到6人客运、点对点货运、医疗外送等需求，开展飞发综合研究、整机设计等，开发地面验证机、缩比飞行验证机，验证飞机构型设计和相关技术。自主互联飞机方面，到2040年前开展当前与未来运行场景融合研究，飞机自主创新功能、感知系统、新型空中交通管理功能的设计集成与验证，人为因素、自主功能仿真、机载计算机架构和飞行验证。适用于扩展任务的更安全旋翼机方面，重点关注各类旋翼机的性能提升，到2035年前进行气动、飞行力学与初步设计的性能优化研究，外部噪声控制研究，飞行员辅助系统、飞机维护和可用性提升，增强抗毁性、抗结冰、抗雷击等能力研究。超声速飞行的物理机制方面，通过开发物理模型、数值工具和试验手段掌握超声速飞机的气动、噪声及排放性能，到2035年前开展大气边界层的气动特性表征、超声速排放的高保真建模、超声速排放法规提案、模拟工具与模型的实验验证等，支撑民用超音速飞行回归。主题二是减少航空运输的环境影响，包括更高效更低排放发动机、创新飞发综合以及环境与气候影响3个子专题。随着航空运输量持续高速增长，航空脱碳势在必行。更高效更低排放发动机方面，聚焦新型推进系统设计与实验方法、可持续燃料研究，到2035年前开展风扇及螺旋桨多学科设计与优化研究、压缩机设计方法、燃烧室测试设备开发、高温金属材料和复合材料应用探索、燃料性能分析。创新飞发综合方面，围绕大展弦比桁架支撑翼常规构型和翼身融合体构型，2030年前开展气动效率改善、飞机减重方法、噪声特性分析与抑制等的研究。环境与气候影响方面，研究涉及飞机尾迹、交通情景模型开发、排放影响和减排策略等，到2028年前开展尾迹形成和特性研究、航空二氧化碳和非二氧化碳排放最小化策略、保持最高水平的排放测量能力。主题三是航空运输的效率、安全与认证，包括降低成本、缩短周期的未来飞机认证支持工具1个子专题。开发新方法工具，支持新飞机的认证，并降低认证成本和时间。到2035年前培育认证文化，深化安全、扰民及合规手段认知，协同认证与认证后续支持研究。主题四是自然与使用环境监测，包括观测地球和人类活动的机载传感器以及自然与使用环境的增强人工智能感知2个子专题。该研究主题旨在采用无源光电技术、激光雷达、主动/被动雷达、电磁传感器等高性能观测方法，提高监测图像数据的数量和质量，并结合人工智能和机器学习加强数据处理能力。观测地球和人类活动的机载传感器方面，聚焦无人机、飞机以及航天器等多平台的监视与情报收集、环境监测需求等，到2030年前开发紧凑型雷达、大范围电磁场测量系统、紧凑型全色/多光谱成像验证机、机载预警红外数据采集传感器等。自然与使用环境的增强人工智能感知方面，利用人工智能增强地理情报及机载感知，到2030年前开发时空分析软件解决方案、3D与4D建模（数字孪生）、多模态异构数据融合、行为分析与预测技术，构建人工智能高性能计算基础设施等。主题五是大系统新概念，包括作战战场的协同与交互系统以及航空航天与国防系统的通信互联2个子专题。自主系统间的互联性将成为信息流管理、人工智能以及下一代通信的关键，目标是实现网络化作战以及基于人工智能的通信。作战战场的协同与交互系统方面，到2040年前着眼发展战场协同与交互系统，将软件工具集成到未来任务指挥中心和自主、分布式、可协同的机器人系统（战场机器人、空中和海上无人机）中，执行军事（监视、护卫、情报收集、目标搜索）和民用（环境勘察、搜救支援）复杂任务。航空航天与国防系统的通信互联方面，面向城市空中交通与无人机交通管理、未来空战系统的通信需求，到2033年前开发光通信与高频无线电通信关键技术研究、环境物理模型研究、处理技术、系统性能评估工具、通信实验室以及未来系统代表性验证平台。主题六是新型仿真工具，包括高保真多物理场数值仿真平台与方法、航空航天数值仿真的应用挑战、混合实验仿真、数字材料、国防仿真以及航空航天飞行器设计综合研讨会6个子专题。该主题旨在将数值仿真工具和实验数据相结合，开发装备系统论证和认证工具与平台、新一代航空装备的多学科仿真工具等，助力航空系统的设计和整体性能评估与验证。高保真多物理场数值仿真平台与方法方面，到2035年前开展多物理场仿真算法与优化方法等的研究，通过整合物理建模、多物理场耦合工具以及数据处理技术，支持数字孪生研发。航空航天数值仿真的应用挑战方面，到2030年前利用直升机发动机试验台开展发动机整机多物理场流动研究以及建立高超声速层流-湍流转捩模型、开展大马赫数分离条件下的仿真计算，通过仿真提升性能、降低环境影响、攻克高超声速技术难关。混合实验仿真方面，到2035年前进行实验与仿真数据的融合，开发并运行增强仿真试验环境，通过软硬件平台实现航空系统在流体力学与固体力学领域数字资源与实验资源的深度融合。数字材料方面，到2030年前开发多尺度材料建模平台，大幅缩短复合材料、高温合金等新材料的开发与验证周期。国防仿真方面，到2030年前建立通用数据平台和通用模型库，支撑“未来作战航空系统”、战略威慑、空天导弹防御一体化、无人机系统等国防应用。航空航天飞行器设计综合研讨会方面，到2028年前构建适用于航空航天飞行器的综合数字化设计平台，开发专家工具对企业、研究机构和高校的概念与构型方案进行评估，开发设计与建模创新工具，为电垂直起降飞机、翼身融合飞机、氢燃料飞机等新型构型设计开发提供支撑。《路线图》航空领域研究聚焦新型民用与军用飞机、环保低碳、效率安全三项内容。新型民用与军用飞机的发展面向电动化、自主化、高速化，电动按需出行飞机、自主互联飞机、超声速飞行成为重点方向。环保低碳是长期发展目标，需通过发动机效率提升、燃料革新、飞发综合优化三方面综合发力，同时管控噪声与污染物排放。提升飞机运行效率、确保安全是可持续发展的基石，认证体系需数字化转型，通过数值仿真工具降低新机型认证成本与周期，兼顾效率与安全，提升旋翼机安全性能与任务边界。
《路线图》围绕民用和军用飞机、推进系统、超高声速飞机、自然与作战环境监测、大系统等领域，布局了以新型仿真工具、高性能传感器等共性技术为基础，多学科融合的发展路径。具体实施过程分为短期（2028年前）、中期（2029-2035年）、长期（2036年后）三个阶段，呈现出循序渐进、重点突出的推进思路。2028年前，优先突破可快速见效、支撑中长期技术落地的基础能力，聚焦环境影响评估、核心技术演示与认证工具初步构建。2029-2035年，关注实现关键技术从验证到实用化转型，完成新构型、新动力系统的集成验证，构建成熟的技术体系与认证标准。2036年后，着重推动技术从实用化走向规模化、高端化，实现航空领域转型，覆盖全自主、高速飞行、氢燃料飞机、人工智能与量子技术应用等前沿场景。
