歐洲的高超聲速推進(jìn)項(xiàng)目及其項(xiàng)目管理

尤延鋮，安 平

(廈門大學(xué)航空系，福建廈門361005)

歐洲的高超聲速推進(jìn)項(xiàng)目及其項(xiàng)目管理

尤延鋮，安 平

(廈門大學(xué)航空系，福建廈門361005)

簡(jiǎn)要介紹了近年來(lái)歐洲的高超聲速推進(jìn)項(xiàng)目，包括歐洲航天局(ESA)牽頭的歐盟LAPCAT、LAPCAT-Ⅱ、ATL?LAS-Ⅰ、ATLLAS-Ⅱ項(xiàng)目，德國(guó)航空航天中心(DLR)獨(dú)立完成的SHEFEX-Ⅰ、SHEFEX-Ⅱ項(xiàng)目。以歐洲LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目為例，詳細(xì)分析了歐洲高超聲速項(xiàng)目在預(yù)算、立項(xiàng)、執(zhí)行、交流、評(píng)審及驗(yàn)收等全過(guò)程中的項(xiàng)目管理和調(diào)控方法，可為我國(guó)組合動(dòng)力及其它高超聲速工程研制的項(xiàng)目管理提供參考。

歐洲；高超聲速；渦輪基組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)；項(xiàng)目管理；預(yù)冷卻器；熱管理

1 引言

高超聲速技術(shù)是21世紀(jì)航空航天領(lǐng)域的制高點(diǎn)，代表著未來(lái)軍民用航空器的戰(zhàn)略發(fā)展方向。以美、俄、歐為代表的世界航空航天強(qiáng)國(guó)，都在大力推進(jìn)各自的高超聲速飛行器研制計(jì)劃。在歐洲，高超聲速研究的重點(diǎn)集中在民用高超聲速科技計(jì)劃[1]。從2005年開(kāi)始，歐盟第六科技框架將發(fā)展民用(高)超聲速航空飛行器列入研究計(jì)劃，并啟動(dòng)了LAPCAT(長(zhǎng)期先進(jìn)推進(jìn)概念和技術(shù))項(xiàng)目[2]。2008年4月LAP?CAT項(xiàng)目到期終止后，歐盟第七科技框架計(jì)劃緊接著啟動(dòng)了LAPCAT的后續(xù)項(xiàng)目LAPCAT-Ⅱ[3]。LAP?CAT-Ⅱ的主要研究目的，是完成巡航速度為馬赫數(shù)5和8的兩種超遠(yuǎn)程民用運(yùn)輸飛機(jī)的初始設(shè)計(jì)，為后續(xù)的高超聲速飛行器研制項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。與LAP?CAT項(xiàng)目相配套，歐洲航天局(ESA)還在歐盟第六、第七科技框架的支持下，開(kāi)展了名為高速飛行的空氣動(dòng)力學(xué)和過(guò)熱交互與輕質(zhì)材料的ATLLAS-Ⅰ、ATLLAS-Ⅱ項(xiàng)目[4]，專項(xiàng)研究實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行時(shí)最為關(guān)鍵的耐高溫輕質(zhì)材料。

圖1綜合展示了近年來(lái)歐洲高超聲速研究的路線圖。作為歐盟第一經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)，德國(guó)在高超聲速技術(shù)發(fā)展方面開(kāi)展了獨(dú)立研究，其中最為著名的當(dāng)屬德國(guó)航空航天中心(DLR)開(kāi)展的SHEFEX(銳邊飛行試驗(yàn))項(xiàng)目[5，6]。SHEFEX屬于再入技術(shù)和高超聲速技術(shù)的研發(fā)項(xiàng)目，旨在對(duì)一種尖前緣多平面組成的新型再入飛行器的性能進(jìn)行研究。2005年和2012年，DLR在挪威先后完成了SHEFEX-Ⅰ和SHE?FEX-Ⅱ的兩次飛行試驗(yàn)研究。SHEFEX-Ⅱ高超聲速飛行器已達(dá)11倍聲速。目前，DLR正在進(jìn)行SHEFEX-Ⅲ的研究，計(jì)劃在2016年實(shí)現(xiàn)15 min的長(zhǎng)時(shí)間高超聲速飛行。

圖1 歐洲高超聲速研究的路線圖Fig.1 Development roadmap of hypersonic research in Europe

下面結(jié)合作者在德國(guó)工作期間的體會(huì)，對(duì)歐洲高超聲速推進(jìn)項(xiàng)目及其項(xiàng)目管理進(jìn)行介紹和分析。

2 歐盟高超聲速推進(jìn)項(xiàng)目

2.1 LAPCAT項(xiàng)目

目前歐洲正在研發(fā)的渦輪基組合循環(huán)(TBCC)動(dòng)力系統(tǒng)都源于LAPCAT計(jì)劃，該計(jì)劃分為L(zhǎng)AP?CAT-Ⅰ和LAPCAT-Ⅱ兩個(gè)階段。2005—2008年，LAPCAT-Ⅰ項(xiàng)目總投資700萬(wàn)歐元，執(zhí)行期間就選用哪種飛行器布局、動(dòng)力裝置等問(wèn)題展開(kāi)了大量方案論證。計(jì)劃的主要目的是探索飛行馬赫數(shù)4～8一級(jí)的高速飛行器可能的推進(jìn)概念(含TBCC和RBCC)。

TBCC方面，LAPCAT-Ⅰ項(xiàng)目最突出的研究成果是，提出了使用氫燃料進(jìn)行馬赫數(shù)5飛行的LAP?CAT A2概念，并建議采用預(yù)冷卻的Scimitar發(fā)動(dòng)機(jī)。圖2和圖3為英國(guó)Reaction Engines公司建議的LAPCAT A2飛行器及Scimitar發(fā)動(dòng)機(jī)。在Scimitar發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，Reaction Engines公司還開(kāi)發(fā)了一款名為Sabre的RBCC發(fā)動(dòng)機(jī)原理樣機(jī)。二者共同的核心技術(shù)是如圖4所示的預(yù)冷卻器單元。該預(yù)冷卻器可在小于0.01 s時(shí)間內(nèi)將超過(guò)1 150℃的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口空氣冷卻到-150℃。其關(guān)鍵在于大量使用微米級(jí)的高溫合金(Inconel 718)形成微細(xì)冷卻通道，加快換熱速度，減輕高超聲速飛行時(shí)氣動(dòng)加熱帶來(lái)的影響。

圖2 LAPCAT A2飛行器概念Fig.2 Conceptual design of LAPCAT A2

圖3 Scimitar TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)Fig.3 Scimitar TBCC engine

圖4 Scimitar/Sabre發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷器Fig.4 Precooling system of Scimitar/Sabre engine

圖5 高超聲速飛行器設(shè)計(jì)體系[7]Fig.5 Hypersonic vehicle design system[7]

LAPCAT-Ⅱ原計(jì)劃研制周期為四年(2008.10―2012.9)，總投資1 000萬(wàn)歐元，后來(lái)又追加了半年。其主要任務(wù)是完成巡航速度為馬赫數(shù)5和8的兩種超遠(yuǎn)程民用運(yùn)輸飛機(jī)的設(shè)計(jì)，參與單位中各有兩家采用TBCC和RBCC推進(jìn)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)過(guò)程必須考慮氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、材料、熱管理、控制等多學(xué)科的優(yōu)化(圖5)。最終，瞄準(zhǔn)高超聲速客機(jī)的應(yīng)用背景，考慮到亞聲速巡航的經(jīng)濟(jì)性及乘客能接受的加速度，總體選定了TBCC方案。研究重點(diǎn)集中在高馬赫數(shù)下的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，含進(jìn)氣道、燃燒室、尾噴管設(shè)計(jì)，并開(kāi)展了相關(guān)試驗(yàn)研究，取得了相應(yīng)進(jìn)展(圖6和圖7)。

圖6 馬赫數(shù)8方案超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)洞試驗(yàn)照片F(xiàn)ig.6 Test model of M8 scramjet in wind tunnel

圖7 超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)USCER噴嘴試驗(yàn)件Fig.7 USCER nozzle used in a scramjet model

2.2 ATLLAS項(xiàng)目

ATLLAS項(xiàng)目自2006年10月啟動(dòng)，其主要目標(biāo)是研制用于長(zhǎng)時(shí)間(高)超聲速飛行(馬赫數(shù)大于3)所需的耐高溫輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。這里耐受的高溫，涵蓋外流表面的氣動(dòng)加熱環(huán)境及燃燒室內(nèi)的高溫環(huán)境。研究對(duì)象包含金屬材料和非金屬材料(如耐高溫陶瓷材料、陶瓷基復(fù)合材料等)，也包括提高材料耐受溫度的主動(dòng)/被動(dòng)冷卻技術(shù)。2006―2010年間，歐盟13家科研機(jī)構(gòu)在歐洲航天局的帶領(lǐng)下完成了ATL?LAS-Ⅰ項(xiàng)目，取得了如圖8所示的若干關(guān)鍵進(jìn)展。圖中：(a)為項(xiàng)目中研究的空心球堆棧技術(shù)，(b)為用于尖前緣的超級(jí)耐高溫復(fù)合材料，(c)為帶冷卻通道的陶瓷基燃燒室結(jié)構(gòu)，(d)為帶發(fā)汗冷卻的陶瓷基燃燒室，(e)為新型高溫合金燃燒室組件，(f)為陶瓷基燃燒室材料在進(jìn)行耐高溫試驗(yàn)，(g)為陶瓷基碳-碳/碳-硅材料的尖前緣氣動(dòng)測(cè)試，(h)為組合件在1 500℃下的耐高溫試驗(yàn)。

圖8 ATLLAS-Ⅰ項(xiàng)目主要研究進(jìn)展Fig.8 Key progress of ATLLAS-Ⅰproject

在ATLLAS-Ⅰ項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，歐盟又撥款在2011―2014年支持ATLLAS-Ⅱ項(xiàng)目的研發(fā)?？偟脑瓌t是希望通過(guò)ATLLAS-Ⅱ項(xiàng)目的運(yùn)行，能夠?yàn)長(zhǎng)AP?CAT-Ⅰ、LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目中得到的氣動(dòng)概念和方案，提供可行的材料和結(jié)構(gòu)研究做補(bǔ)充。根據(jù)歐洲航天局對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)成熟度評(píng)估，ATLLAS-Ⅱ項(xiàng)目會(huì)著重對(duì)表1所示相關(guān)技術(shù)開(kāi)展進(jìn)一步的深入研究，希望能將現(xiàn)有的技術(shù)成熟度提高1～2個(gè)等級(jí)。

表1 ATLLAS-Ⅱ項(xiàng)目涉及的關(guān)鍵技術(shù)成熟度(指長(zhǎng)時(shí)間高溫工作)Table 1 Critical technology readiness levels involved in ATLLAS-Ⅱproject(long-time high temperature)

2.3 SHEFEX項(xiàng)目

世界范圍內(nèi)，高超聲速空天飛機(jī)、載人航天器和太空站的安全運(yùn)行，都對(duì)大氣層再入技術(shù)提出了急切需求。為在這個(gè)未來(lái)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域盡快取得突破，DLR設(shè)立了研究再入技術(shù)的SHEFEX科研專題。國(guó)內(nèi)已有相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)SHEFEX項(xiàng)目進(jìn)行了詳細(xì)報(bào)道[8]。SHEFEX最初是針對(duì)NASA的X-38太空站成員返回飛行器原型機(jī)所需的熱防護(hù)材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，其設(shè)計(jì)承受溫度為1 800℃，并試圖證明該技術(shù)成本僅為NASA空天飛機(jī)所用防熱瓦的二分之一。但傳統(tǒng)的試驗(yàn)與仿真手段，無(wú)法完全驗(yàn)證在惡劣高超聲速環(huán)境下材料的性能，因此飛行試驗(yàn)就成為高超聲速研究方案和技術(shù)驗(yàn)證過(guò)程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。為了以較低的成本完成高置信度的飛行試驗(yàn)，德國(guó)全面開(kāi)展了SHEFEX項(xiàng)目，利用尖前緣多平面組成的新型再入飛行器(圖9)進(jìn)行研究。

圖9 SHEFEX-Ⅰ試驗(yàn)飛行器Fig.9 Test vehicle of SHEFEX-Ⅰ

SHEFEX-Ⅰ試驗(yàn)旨在對(duì)新型尖前緣多平面設(shè)計(jì)方案進(jìn)行演示，并驗(yàn)證其氣動(dòng)性能。SHEFEX-Ⅰ結(jié)構(gòu)由一個(gè)鋁制的基礎(chǔ)框架和多個(gè)熱防護(hù)面板組成。熱防護(hù)面板覆蓋在鋁結(jié)構(gòu)框架上，可由不同材料組成，并構(gòu)成不同的特征形狀，如凹入和凸出的斜面、明顯的邊緣和尖前緣。全部測(cè)量元件都集成在熱防護(hù)系統(tǒng)上，并安裝在基礎(chǔ)框架內(nèi)。這種方案允許試驗(yàn)面板由不同的材料或表面涂層組成，可直接與基礎(chǔ)框架連接，便于替換傳感器類型或改變傳感器分布。這樣，每個(gè)面板都可用作一個(gè)獨(dú)立的試驗(yàn)平臺(tái)。

2005年10月27日，DLR成功進(jìn)行了SHE?FEX-Ⅰ飛行器的飛行試驗(yàn)。SHEFEX-I以馬赫數(shù)6的速度飛行了20 s，獲得了一套完整的氣動(dòng)數(shù)據(jù)。繼SHEFEX-Ⅰ飛行試驗(yàn)取得成功后，SHEFEX-Ⅱ飛行器的研制工作隨即展開(kāi)。

SHEFEX-Ⅱ的主要目的，是驗(yàn)證使再入和著陸更加簡(jiǎn)便易行的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和設(shè)計(jì)技術(shù)。DLR對(duì)SHEFEX-Ⅱ的氣動(dòng)外形進(jìn)行了全新設(shè)計(jì)，并開(kāi)展了大量風(fēng)洞試驗(yàn)，如圖10所示。2012年6月22日，SHEFEX-Ⅱ在挪威發(fā)射升空，在其上升和再入階段都獲得了令人滿意的數(shù)據(jù)。SHEFEX-Ⅱ總重達(dá)7 t，在距基地250 km外的海域著地，在再入大氣層時(shí)速度達(dá)到11倍馬赫數(shù)。雖然相關(guān)的回收艦已準(zhǔn)備到位，但出于安全考慮，離墜落地點(diǎn)保持了一定距離，因此沒(méi)有在有效載荷遺失前趕到。盡管如此，SHE?FEX-Ⅱ用于測(cè)量溫度、壓力、熱負(fù)荷、加速度和其它關(guān)鍵參數(shù)的300多個(gè)傳感器都工作正常。數(shù)據(jù)顯示，飛行器的性能與設(shè)計(jì)預(yù)期一致，SHEFEX-Ⅱ的防護(hù)瓦、絕熱層與冷卻系統(tǒng)都承受住了再入階段高達(dá)2 500℃的高溫，飛行階段滾轉(zhuǎn)控制也滿足要求。

圖10 SHEFEX-Ⅱ試驗(yàn)飛行器Fig.10 Test vehicle of SHEFEX-Ⅱ

SHEFEX項(xiàng)目最大的特點(diǎn)在于項(xiàng)目成本低廉，發(fā)展的技術(shù)，尤其是再入的熱防護(hù)和熱管理技術(shù)，也可彌補(bǔ)國(guó)際上在這一領(lǐng)域的空白，因此其是一個(gè)非常有前景的項(xiàng)目。目前，針對(duì)SHEFEX-Ⅲ的研制計(jì)劃已啟動(dòng)，并計(jì)劃在2016年進(jìn)行第三次飛行試驗(yàn)。

2.4 HEXAFLY項(xiàng)目

上述各項(xiàng)歐洲高超聲速研究計(jì)劃，已經(jīng)對(duì)飛行相關(guān)的許多關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了地面試驗(yàn)。以此為基礎(chǔ)，歐洲航天局正在主導(dǎo)準(zhǔn)備下一階段的飛行試驗(yàn)，稱HEXAFLY(高速試驗(yàn)飛行器)項(xiàng)目[9]。重點(diǎn)關(guān)注包含綜合運(yùn)用這些先進(jìn)技術(shù)的高速飛行器概念，解決性能、空氣動(dòng)力學(xué)、推進(jìn)、材料、控制和環(huán)境等一系列實(shí)際工程問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)一次成功的高超聲速試驗(yàn)飛行。HEXAFLY項(xiàng)目同樣分兩期，第一期(2012―2013)為短期項(xiàng)目，主要目標(biāo)是再次仔細(xì)論證運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行飛行演示驗(yàn)證的可行性和可能遇到的問(wèn)題；第二期(2014―2018)為實(shí)質(zhì)的飛行試驗(yàn)項(xiàng)目，稱HEXAFLY-International項(xiàng)目，擬邀請(qǐng)有力的國(guó)際伙伴參與，共同完成。

飛行器設(shè)計(jì)仍然是該項(xiàng)目面臨的主要挑戰(zhàn)。其目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種一體化的高速飛行器，速度可從馬赫數(shù)5加速到馬赫數(shù)8。由于受歐洲地面設(shè)施規(guī)模限制及費(fèi)用問(wèn)題，飛行器設(shè)計(jì)長(zhǎng)度考慮在1.5～4.5 m范圍。大尺寸設(shè)計(jì)可集成更多技術(shù)，而小尺寸在低復(fù)雜性、重量、尺寸、資金等方面具有優(yōu)勢(shì)，需權(quán)衡。目前有兩種備選方案：一種是長(zhǎng)約1.5 m的小尺寸版本飛行器方案，另一種是長(zhǎng)約4 m的大尺寸版本。此外，HEXAFLY計(jì)劃還包括發(fā)射助推火箭或空射助推器研究。按目前計(jì)劃，擬采購(gòu)巴西產(chǎn)的S40火箭作為助推段。

3 歐盟項(xiàng)目管理

3.1 頂層設(shè)計(jì)

從上述分析可以看出，歐盟的高超聲速項(xiàng)目研制有著比較清晰的發(fā)展路線圖。歐洲航天局牽頭的一系列項(xiàng)目，LAPCAT-Ⅰ、LAPCAT-Ⅱ、ATL?LAS-Ⅰ、ATLLAS-II、HEXAFLY和HEXAFLY-Inter?national，前后共延續(xù)十余年，涵蓋了概念分析、基礎(chǔ)研究、工程方案和演示驗(yàn)證等過(guò)程。德國(guó)的SHE?FEX項(xiàng)目也有著比較長(zhǎng)遠(yuǎn)、清晰的技術(shù)規(guī)劃，如圖11所示，從2005年開(kāi)始的亞軌道再入到2020年左右的太空往返。最為重要的是，歐盟各國(guó)會(huì)嚴(yán)格按照發(fā)展路線圖逐步推進(jìn)。

圖11 德國(guó)SHEFEX項(xiàng)目發(fā)展路線圖Fig.11 Development roadmap of German SHEFEX plan

除發(fā)展路線規(guī)劃外，對(duì)于每一個(gè)具體項(xiàng)目，在項(xiàng)目申報(bào)階段，歐盟申請(qǐng)人也都會(huì)對(duì)總體方案進(jìn)行頂層規(guī)劃，按技術(shù)需求劃分不同的項(xiàng)目群(WP)。然后根據(jù)項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn)設(shè)計(jì)和分解主要的子課題，并按照彼此間的關(guān)聯(lián)度，組織形成項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)，嚴(yán)格定義每一子課題的輸入/輸出邊界及時(shí)間節(jié)點(diǎn)，用以保證項(xiàng)目能在未來(lái)3～5年時(shí)間里順利執(zhí)行。

圖12展示了LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目在申請(qǐng)階段規(guī)劃的研究?jī)?nèi)容?？梢?jiàn)，WP1為項(xiàng)目管理與協(xié)調(diào)，WP2為馬赫數(shù)5一級(jí)飛行器設(shè)計(jì)與研究，WP3為馬赫數(shù)8一級(jí)飛行器設(shè)計(jì)與研究，WP4為飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算和試驗(yàn)研究，WP5為燃燒的試驗(yàn)研究，WP6為燃燒的計(jì)算研究。在每個(gè)項(xiàng)目群下，又規(guī)劃了具體的子課題，它們彼此之間存在著相互依存關(guān)系，既從上游子課題獲得輸入，又為下游子課題提供輸出。

圖12 LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目子課題規(guī)劃與網(wǎng)絡(luò)連接Fig.12 Workpackage diagram of LAPCAT-Ⅱpreoject

當(dāng)子課題組比較龐大時(shí)，需對(duì)子課題再劃分次子課題。以LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目WP3為例(圖13)，為完成馬赫數(shù)8一級(jí)飛行器設(shè)計(jì)，需延續(xù)LAPCAT-Ⅰ項(xiàng)目的前續(xù)研究，為此開(kāi)放了3.1.1～3.1.4所示的4個(gè)次子課題。而后，在6個(gè)月時(shí)間內(nèi)，完成對(duì)LAP?CAT-Ⅰ研究成果的深化和再吸收，然后轉(zhuǎn)入WP3.2，研究TBCC和RBCC的概念可行性。在項(xiàng)目啟動(dòng)后的第9個(gè)月，完成TBCC和RBCC的方案檢驗(yàn)后，以3.4.1的TBCC和3.4.2的RBCC全機(jī)數(shù)值計(jì)算為輸入，在3.2.3次子課題完成對(duì)TBCC和RBCC推進(jìn)方案的詳細(xì)評(píng)估，最后在3.5子課題確認(rèn)馬赫數(shù)8一級(jí)方案。

圖13 LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目第3子課題(WP3)規(guī)劃與網(wǎng)絡(luò)連接Fig.13 Workpackge diagram of the third sub-subject of the LAPCAT-Ⅱproject

可見(jiàn)，歐盟項(xiàng)目管理十分強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目申請(qǐng)階段的頂層設(shè)計(jì)，在規(guī)劃階段就完成了項(xiàng)目的分工、協(xié)調(diào)和時(shí)間點(diǎn)確認(rèn)，從而盡量避免項(xiàng)目執(zhí)行階段無(wú)謂的調(diào)整。客觀地說(shuō)，這加大了項(xiàng)目前期的工作，也對(duì)項(xiàng)目規(guī)劃和制定方提出了更高的要求。

3.2 經(jīng)費(fèi)/人員預(yù)算

歐盟項(xiàng)目在項(xiàng)目申請(qǐng)階段，除了規(guī)劃項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)、各子課題研制經(jīng)費(fèi)外，還會(huì)對(duì)每筆經(jīng)費(fèi)支出做出詳細(xì)預(yù)算。以LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目為例，表2給出了LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)預(yù)算表，按16家參研機(jī)構(gòu)所承擔(dān)的工作量，對(duì)研究經(jīng)費(fèi)有一個(gè)總體測(cè)算。表中顯示，LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目總預(yù)算1 025.520 8萬(wàn)歐元，其中DLR承擔(dān)的份額最大，為225.5萬(wàn)歐元，占總經(jīng)費(fèi)的21.98%；其次為法國(guó)ONERA(航空航天研究院)的189.474 7萬(wàn)歐元，占總經(jīng)費(fèi)的18.48%。不過(guò)，并不是所有的科研經(jīng)費(fèi)都由歐盟直接撥款。整個(gè)項(xiàng)目歐盟撥款為740萬(wàn)歐元，對(duì)DLR的撥款為156.846 5萬(wàn)歐元，占DLR總經(jīng)費(fèi)的70.65%；對(duì)ONERA的撥款為142.9萬(wàn)歐元，占ONERA總經(jīng)費(fèi)的76.84%。歐盟對(duì)不同國(guó)家的撥款比重，按各國(guó)經(jīng)濟(jì)在歐盟的排名先后而有所調(diào)整。

經(jīng)費(fèi)預(yù)算在歐盟各個(gè)研發(fā)機(jī)構(gòu)投入的多少與承擔(dān)的任務(wù)有很大關(guān)系。DLR和ONERA承擔(dān)了幾乎全部的高焓風(fēng)洞試驗(yàn)任務(wù)，因此科研成本比較高。此外，經(jīng)費(fèi)的投入還與人員的投入有線性比例關(guān)系。表3給出了LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目中，各單位參與不同子課題的人力數(shù)。還是以DLR和ONERA為例，DLR為執(zhí)行LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目，一共投入120人·月，而ONERA投入110人·月。若以科研經(jīng)費(fèi)直接除以投入人力數(shù)，DLR的一名員工每月的科研經(jīng)費(fèi)是1.88萬(wàn)歐元，ONERA的一名員工每月的科研經(jīng)費(fèi)是1.72萬(wàn)歐元。另外，考慮到該項(xiàng)目規(guī)劃的執(zhí)行周期是4年，因此DLR相當(dāng)于投入了2.5個(gè)全職人力在該項(xiàng)目上，而ONERA的投入是2.29個(gè)全職人力。整個(gè)項(xiàng)目總投入789人·月，相當(dāng)于16.4名全職員工就應(yīng)該能完成LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目。顯然，歐洲高企的人力成本迫使他們的科研人員必須是高效的。

3.3 日常管理與調(diào)控

如上所述，歐洲科研工作者要想獲得高額的薪資，就必須以高的效率完成科研任務(wù)。高的效率除了靠員工個(gè)人的努力外，還需要項(xiàng)目組有一套行之有效的日常管理與調(diào)控措施。像LAPCAT-Ⅱ這樣的大型項(xiàng)目，除了項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人外，通常還會(huì)為每個(gè)子項(xiàng)目指定一個(gè)負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)監(jiān)督子項(xiàng)目的進(jìn)展，協(xié)調(diào)子項(xiàng)目組內(nèi)的輸入/輸出，確保子項(xiàng)目的順利進(jìn)行。另外，項(xiàng)目因?yàn)槁鋵?shí)到每個(gè)研究機(jī)構(gòu)實(shí)際參與的研究人員并不多，因此，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或子負(fù)責(zé)人通常都是與各參研人員直接聯(lián)系，不再通過(guò)單位管理機(jī)構(gòu)或上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)聯(lián)系。也正因?yàn)槿绱?，技術(shù)上的溝通和反饋十分有效。

表2 LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算表Table 2 Funding budget of the LAPCAT-Ⅱproject

表3 LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目人員投入表 人·月Table 3 Man-power of the LAPCAT-Ⅱproject(Unit: man-month)

項(xiàng)目的日常報(bào)告和總結(jié)有兩種途徑，一是每隔兩個(gè)月需提交雙月報(bào)告，報(bào)告的內(nèi)容不用很長(zhǎng)，但要能全面反映技術(shù)的進(jìn)展和存在的問(wèn)題。二是通過(guò)定期的會(huì)議進(jìn)行交流。在項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)中，會(huì)列出如表4所示的項(xiàng)目會(huì)議安排。每半年一次全會(huì)，所有參研人員集中到某參研單位開(kāi)會(huì)。每個(gè)課題必須進(jìn)行45 min左右的進(jìn)展匯報(bào)并接受質(zhì)詢，質(zhì)詢重點(diǎn)為是否已完成項(xiàng)目申請(qǐng)中的節(jié)點(diǎn)任務(wù)。會(huì)后，項(xiàng)目委員會(huì)委員對(duì)各單位完成情況形成評(píng)價(jià)意見(jiàn)，上報(bào)歐盟管理部門作為撥款參照。表中還顯示，第18個(gè)月和第36個(gè)月分別是兩個(gè)階段性分界點(diǎn)。另外，第30個(gè)月有一個(gè)中期評(píng)審，由歐盟指定項(xiàng)目組以外的戰(zhàn)略專家進(jìn)行同行評(píng)議，決定是否應(yīng)對(duì)項(xiàng)目運(yùn)行做必要調(diào)整。當(dāng)然，在項(xiàng)目結(jié)題時(shí)也有一個(gè)大規(guī)模的同行評(píng)議，會(huì)根據(jù)項(xiàng)目具體執(zhí)行情況提出驗(yàn)收意見(jiàn)。其中一種意見(jiàn)形式是建議延期繼續(xù)資助，完成新發(fā)現(xiàn)的重要科學(xué)問(wèn)題的相關(guān)研究。LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目就屬于這種情況，在項(xiàng)目到期后獲批延期資助一次。

表4 LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目會(huì)議安排Table 4 Meeting arrangement of the LAPCAT-Ⅱproject

4 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了近年來(lái)以LAPCAT、ATLLAS和SHEFEX為代表的歐洲高超聲速推進(jìn)項(xiàng)目。結(jié)合作者在德國(guó)DLR工作期間的體會(huì)，以歐洲LAPCAT-Ⅱ項(xiàng)目為例，詳細(xì)分析了歐洲高超聲速項(xiàng)目在預(yù)算、立項(xiàng)、執(zhí)行、交流、評(píng)審及驗(yàn)收等全過(guò)程中的項(xiàng)目管理和調(diào)控方法。其中，歐盟研究注重項(xiàng)目頂層設(shè)計(jì)、強(qiáng)化科研人員工作效率、保證執(zhí)行過(guò)程的項(xiàng)目監(jiān)督等寶貴經(jīng)驗(yàn)，可為我國(guó)組合動(dòng)力及其它高超聲速工程研制過(guò)程中的項(xiàng)目管理提供參考和借鑒。

[1] Steeland J.Hypersonic Technology Developments with EU Co-Funded Projects[R].RTO-EN-AVT-185-15.

[2] Steeland J.LAPCAT:An EC Funded Project on Sustained Hypersonic Flight[R].IAC-06-C4.5.01，2006.

[3] Steelant J.Sustained Hypersonic Flight in Europe:Tech?nology Drivers for LAPCAT II[R].AIAA 2009-7240，2009.

[4] Steelant J.ATLLAS:Aero-Thermal Loaded Material In?vestigations for High-Speed Vehicles[R]. AIAA 2008-2582，2008.

[5] Eggers T，Longo J，H?rschgen M，et al.The Hypersonic Flight Experiment SHEFEX[R].AIAA 2005-3294，2005.

[6] Weihs H，Longo J，Turner J.The Sharp Edge Flight Exper?iment SHEFEX II,a Mission Overview and Status[R]. AIAA 2008-2542，2008.

[7] McClinton C R.High Speed/Hypersonic Aircraft propul?sion Technology Development[R].RTO-EN-AVT-150，2007.

[8] 文蘇麗，時(shí)兆峰.SHEFEX——全新的高超聲速技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)[J].飛航導(dǎo)彈，2010，(9)：24—28.

[9] http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering/ High-Speed_Experimental_Fly_Vehicles.

European Hypersonic Projects and Project Management

YOU Yan-cheng，AN Ping
(Department of Aeronautics，Xiamen University，Xiamen 361005，China)

Recent hypersonic propulsion projects in Europe were briefly introduced,including the projects of LAPCAT,LAPCAT-Ⅱ,ATLLAS,ATLLAS-Ⅱled by European Space Agency(ESA)and the projects of SHEFEX-Ⅰ and SHEFEX-II independently conducted by the German Aerospace Center(DLR).Taking the LAPCAT-Ⅱ project as an example,the following aspects regarding project control and management were discussed in details,such as budget setup,proposal submission and approval,project running,prog?ress meeting and communication,critical review and final assessment.These experiences provide us a good reference for future TBCC and other hypersonic engineering projects.

Europe；hypersonic；TBCC engine；project management；pre-cooler；thermal management

V37

A

1672-2620(2013)06-0001-07

2013-11-13；

2013-12-03

國(guó)家自然科學(xué)基金(51006051)

尤延鋮(1981-)，男，福建泉州人，教授，主要從事內(nèi)流流體力學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)研究。