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航空科学与工程：重大成就与难点、痛点

Mon, 28 Sep 2026 00:00:00 +0800

航空科学与工程：重大成就与难点、痛点

一百多年前，人类刚学会让机器离开地面十二秒钟；今天，一架大型客机要在各种天气里安全可靠地飞上几十年。这中间隔着的，不只是一台更大的发动机或者一种更轻的材料，还有一整套必须被证明、被批量制造、被反复检验的工程体系。近十几年，航空科学与工程又向前迈了几步：飞机开始试着“烧”不那么脏的燃料，兆瓦级的混合电推进系统完成了整机地面试验，被噪声禁令挡了近半个世纪的超声速客机重新上了天，人工智能也第一次真正参与了飞机外形的设计。但另一面同样真实——清洁燃料到2025年也只占全球航油消耗的0.6%，电池的能量密度还够不着大飞机的门槛，那些让飞机又轻又结实的复合材料，退役以后该怎么办至今没有答案。

上篇　重大成就

可持续航空燃料：从示范走向规模供应

2025年全球可持续航空燃料（Sustainable Aviation Fuel，SAF）产量预计达到190万吨（24亿升），为2024年100万吨的两倍；国际航空运输协会（IATA）同时把这一数字从其早期预测向下修正，原因是政策支持不足，已建成的产能未被充分利用。¹ 全球层面的目标也在这几年成形：国际民航组织（ICAO）在2023年11月的会议上提出，到2030年要让国际航空的二氧化碳排放比完全不使用清洁燃料的情形减少5%；ICAO大会决议A41-21则定下了2050年国际航空净零排放的长期理想目标。这里有个容易混淆的地方：这个“5%”说的是碳排放减少了多少，并不等于要求油箱里掺入同样比例的清洁燃料。² SAF最大的好处是“即插即用”——它能直接灌进今天飞机的油箱，发动机、机场和加油车都不用改造，这让它成为所有减排办法里最容易推广的一种。学术侧的判断同样明确——制约SAF放大的主要障碍并非技术本身，而是原料可得性、转化成本与市场机制：Boom Supersonic的研究人员早在2021年即指出，扩大SAF应用所剩的障碍“未必是技术性的”，主要落在经济、政策与市场层面；³ 一项2023年的多准则决策分析在比较各条生产路径后也把原料受约束列为共同瓶颈。⁴ 不过同为SAF，做法不同差别很大：一项2023年的技术经济评估给出了用可再生电力制取航油（e-SAF）的路线——转化效率约25.6%、全生命周期全球增温潜势约21.43克二氧化碳当量每兆焦，减排效果很好，但最低可持续售价仍达每千克5.16英镑的量级，⁵ 这就是为什么它在账面上减排最多、在市面上却最少见。

推进系统：兆瓦级混合电推进完成整机集成地面验证

2026年6月2日，GE航空航天宣布在NASA“电气化动力飞行验证”（EPFD）项目下，完成兆瓦级混合电推进系统的首次整机集成地面台架试验。该系统包含自研电机与发电机、功率变换器与逆变器、控制器、Dowty螺旋桨、Avio Aero减速齿轮箱以及一台CT7发动机，电池由BAE Systems提供，短舱由波音子公司Aurora Flight Sciences提供；试验地点在俄亥俄州Peebles的试车台，把滑行、起飞、爬升、巡航这些飞行阶段整个模拟了一遍，用的还是真正能上天的那种高标准部件，而不是实验室里的简化样件。⁶ 这条路走了四年才到今天：2022年在NASA电动飞机试验台（NEAT）完成兆瓦级、多千伏混合电推进在45000英尺高度条件下的试验；2025年在NASA HyTEC项目下，于一台改装的大涵道比涡扇上完成窄体混合电构型的功率提取与注入验证（无需储能）；2026年才走到整机集成。同一份消息里还提到CFM的RISE计划：已完成350多项试验、3000多次耐久循环，目标是比现役发动机省油20%以上；但它的措辞是“技术将在本十年内走向地面与飞行试验”——也就是说，真正飞上天的验证还没有开始。⁷ 一句话概括：混合电推进刚刚从“单个部件能行”走到了“整套系统能协同工作”，离装上飞机还有一段看得见的距离。

超声速归来：X-59跨过声障

2025年10月28日，NASA与洛克希德·马丁联合研制的X-59静音超声速验证机完成首飞；2026年6月5日，该机完成首次超声速飞行，最高速度约马赫1.1（超过每小时1300公里），飞行高度13.2公里，自起飞至着陆历时81分钟，由NASA试飞员Jim Clue Less驾驶，起降均在加利福尼亚州爱德华兹空军基地。NASA局长Jared Isaacman说，首飞后的90天里团队飞了16个架次，下一步要飞到马赫1.4，之后将飞越居民区，让地面上的人亲耳听一听它到底有多安静。⁸ X-59的目的并不是马上恢复超声速客运航线，而是要用真实飞行数据回答一个问题：如果把声音压得足够低，陆地上空还能不能重新允许超声速飞行？这关系到已经实行了几十年的噪声禁令要不要改写。有意思的是，就在同一个月，另一条看起来更省油的路线却退了一步：2025年4月25日，NASA与波音宣布暂停X-66——一种用细长支柱把机翼撑起来的奇特构型，转而研究形状更普通的细长机翼。⁹ 一个往前推，一个往回收，恰好说明今天的气动设计仍以渐进改良为主，激进构型要承担的风险要大得多。

非二氧化碳效应：第一次把气候干预做进运行系统

飞机在高空飞过时拖出的那道长白线叫尾迹（contrail）。它是发动机排出的水汽遇冷凝成的冰晶云，并不只是风景——它会把地球往外散发的热量挡回去，等于给地球盖了一层薄被子。2026年3月19日，Google Research与美国航空、Breakthrough Energy联合发布的一项研究，第一次把“绕开容易生成尾迹的那层空气”这件事做进了真实的航班运行系统。该研究在2025年1月至5月的2400个跨大西洋航班上，将尾迹预报直接嵌入美国航空的飞行计划软件（与Flightkeys合作），其中半数被提供规避方案，其余作为对照。结果是：约1200个被提供规避选项的航班中，实际执行规避方案的只有112个；在这112个航班上，尾迹形成相对对照组减少62%，估算升温效应减少69%；全部符合规避条件的航班合并口径尾迹减少11.6%，两组燃油消耗无统计学显著差异。而它要付出的代价——多烧的那点油——在统计上几乎看不出来。Google估算，如果整个机队都这样做，新增的燃油成本最低只要0.3%。¹⁰¹¹ 2023年就有人在70个航班上做到过类似效果，可当时挑出哪些航班该绕飞，要靠人工筛选好几个小时；这一次真正的进步不在算法，而在于把它接进了每天排航班的系统里。

材料与制造：增材制造进入承力件，数字孪生进入装配线

增材制造（也就是常说的3D打印）在航空领域已经不只是用来做模型了。2022年《自然·材料》报道了一种用3D打印得到的纳米孪晶钛合金，强度突破了同类材料的常规水平；2021年一篇被广泛引用的综述梳理了金属3D打印在航空航天中的应用，指出最大的限制已经不是能不能打印出来，而是每一件的质量是否稳定、内部缺陷怎么检测，以及如何让监管部门认可它。¹²¹³ 另一件事叫“数字孪生”。简单说，就是给真实存在的那架飞机建一个完全对应的虚拟副本，飞机上有一点变化，电脑里的模型就同步跟着变。2024年《自然·计算科学》专门综述了它在机械与航空工程中的应用；2023年《制造系统学报》报道了用于航空装配的一套能随时改变形状的工装，它的孪生模型被用来实时监视和评价装配过程。¹⁴¹⁵ 三维模型是一张静止的图纸，数字孪生是活的：这才是它真正值钱的地方。

智能计算：机器学习在气动优化中真正落地

在航空领域关于人工智能的众多话题里，飞机外形优化是少数真正进入了工程实践的。2022年《航空科学进展》的综述系统梳理了机器学习怎样帮工程师寻找更好的机翼形状，这篇论文被广泛引用。¹⁶ 为什么偏偏是这件事先成了？因为一个外形好不好，可以用计算机流体力学仿真算出来——人工智能给出的答案对不对，有一个客观的裁判。反过来，让人工智能写一份技术文档，谁来判断它写得对不对呢？这就是两者的根本区别。

自主飞行：从演示航线到横穿美国

2026年9月，一架经过改装的赛斯纳208“大篷车”在Joby公司的自主飞行技术操控下横跨美国：从加利福尼亚州飞到北卡罗来纳州，航程近3200英里（约5150公里），滑行、起飞、巡航、导航、着陆全程自主完成，途中还自己绕开了恶劣天气，机上负责安全的人类驾驶员一次操纵杆都没有碰过。¹⁷ 但要说清楚：这是一次演示飞行，不等于无人驾驶飞机已经拿到了适航许可。Joby真正的载人产品在2025年11月6日才开始通电测试，进入审查的最后阶段。¹⁸

中国的进展：整机与空管装备进入批量交付

2026年1月6日全国民航工作会议披露，2025年C919累计安全载客突破400万人次；“十四五”期间空管系统新增主要装备国产化率达到96%，核心通信导航监视设备全部实现国产化。¹⁹ 据行业统计，2025年C919交付约15架（东方航空4架、中国国际航空6架、中国南方航空5架），2024年为12架——这是行业人士的统计，不是官方数字。这些事实说明中国的干线客机已经进入批量交付、正常载客的阶段；不过能不能自己造发动机、能不能得到国际适航认可，是另外两个还没讲完的故事，见下文。

下篇　难点与痛点

可持续航空燃料：量与价同时不到位

SAF的困境可以用两个数字概括。量的一面：2025年SAF仅占全球航油消耗的0.6%，2026年预计0.8%。价的一面：SAF价格是化石航油的2倍，在强制掺混市场最高可达5倍；2025年全行业为这190万吨SAF支付了29亿美元溢价，其中14亿美元是相对常规航油的标准溢价，同期因SAF溢价新增的燃油成本为36亿美元。²⁰ 为什么这么难？IATA总干事Willie Walsh在2025年12月给出的解释很有代表性：各国选择用“必须掺够比例”的办法来推行清洁燃料，而不是去补贴生产，结果在产能有限、卖家也不多的市场里把价格抬了上去，产量却没有相应做出来；他还说，许多航空公司许诺过的“2030年用上10%清洁燃料”，恐怕不得不重新掂量。²¹ 欧盟的做法要严格得多：ReFuelEU Aviation法规（(EU) 2023/2405）规定了一套逐年加码的掺混比例——2025年不低于2%，2030年不低于6%，2035年不低于20%，到2050年要达到70%。²² 据报道，2025年欧盟机场的实际占比已经达到2.8%，超过了第一年的目标（该数字来自媒体报道，未见到欧盟航空安全局的原始报告）。²³ 两组数字其实并不矛盾：欧洲在自己区域内做到了较高比例，放到全球一算，实物量仍不到百分之一，代价则是数倍于普通航油的价格。技术上还有一道坎：目前批准的安全掺混上限是50%，真要让飞机百分之百烧清洁燃料，还得先解决油路相容、熄火、点火和噪声这些麻烦。²⁴

氢能航空：时间表公开退坡

按同样重量算，氢气蕴含的能量在所有燃料里排第一，但这件事的难点不在燃烧，而在储存：氢气要冷到零下253摄氏度变成液体才好装上飞机，即便这样，同样能量的液氢仍比煤油占地方得多。2024年一篇影响很大的综述系统梳理了液氢飞机和它的推进技术；2025年的后续研究又把“直接烧氢”和“用氢发电再驱动电机”两条路线放在一起比较，发现后者还会带来一类新的污染物问题。²⁵²⁶ 液氢在罐子里来回晃荡、把罐材反复折腾出疲劳裂纹，以及怎么保温，到2025年仍是有人在专门研究的题目。²⁷ 更难的是飞机以外的事：机场没有储存和加注液氢的设备，绿氢的产量也远没成规模——这些都不是飞机制造商一家能解决的。产业界的进度也一退再退：空客的ZEROe氢动力客机计划从2025年起多次传出推迟的消息，2026年6月西班牙媒体甚至说要推到2040年代（均为媒体报道，未取得空客官方文件）。²⁸ 所以学术界那些振奋人心的数字要格外小心：一篇2025年的论文假设到2050年有40%的飞机用氢，算出可以减少2.5亿吨二氧化碳、让航空碳足迹下降12%——这是“如果……那么……”的推算，不是进度表。²⁹

电池与电推进：比能量是硬门槛

电力推进的困难最“硬”，因为它卡在物理规律上，政策变不通，资本也砸不快。衡量标准只有一个：每千克电池能存多少电，这叫比能量。今天电动汽车用的电池大约是250到300瓦时每千克；而要让一架中小型飞机合法上天，油电并联方案需要单体超过1000瓦时每千克，纯电串联方案需要超过1400瓦时每千克——哪怕按2040年能做到的水平估算，也还差着一截。³⁰ 第二个难点是散热：起飞和爬升阶段要输出巨大功率，电池和电机产生的热量相当惊人，于是散热不再是事后的补丁，而成了设计的前提。³¹ 2025年的评估显示，支线客机的油电混合方案仍处在“刚刚够到边上”的状态。³² 这也解释了为什么GE航空航天2026年的里程碑是“兆瓦级整机地面试验”，而不是飞行试验。电池比能量这条线，只需看“达标还是不达标”就能判断，比任何宏大的路线图都更值得盯着。

复合材料：减重收益在交付时兑现，报废成本在二十年后支付

碳纤维复合材料让飞机又轻又结实，这场胜利已经完成；但它退役以后怎么办，到今天还没有答案。麻烦出在成型方式上：现在主流的热固性复合材料一旦固化定型，就再也变不回原料。2022年一篇被广泛引用的综述说得直白：它在服役期间表现越好，到寿命终点就越难回收。³³ 有人尝试用化学方法把环氧树脂溶掉、把碳纤维重新取出来，但要大规模处理还差得远；³⁴ 另一种思路是改用热塑性材料——加热能软化、还能重新成型，回收性能好得多，代价是整套生产设备和工艺都得重做。³⁵ 这条链子最扎人的地方在于时间差：飞机轻一吨省下的油钱，在交付那天就兑现了；而二十多年后处理这堆废材料的账单，却要由另一个人来付。所以这件事看着像环保议题，其实已经成为下一代飞机选材料时的硬约束。

数字化与人工智能：证据形态是“感知价值”而非“产出度量”

在航空领域，最容易被高估的就是“数字化”和“人工智能”这两个词。先看已经被广泛采用的“基于模型的系统工程”（MBSE）：2022年《系统工程》上一篇综述翻查了大量文献，发现提到它真正落地的文章里，近八成只是在说“我们采用了”或者“它正在兴起”，很少拿得出可以量化的证据，证明它究竟带来了多少好处；同期另一项研究则把“大家感觉不到它的价值”列为最常见的障碍。³⁶ 换句话说，撑起它的更多是使用者“感觉不错”，而不是实打实的产出数据。更直接的提醒来自大语言模型：2025年一项研究专门测试了它能不能写出专家级的系统工程文档，并把失效的样子一一列了出来——论文的标题就叫“信任需自担风险”。³⁷ 在适航这一侧，含机器学习组件的系统的认证办法还在修建当中，目前能引用的多是行业指南，而不是某个局方真正批准过某一个系统的案例；如何证明这类系统足够安全，本身到2025年仍是活跃的研究课题。³⁸³⁹ 把这些放在一起，今天人工智能在航空工程里的真实状态可以概括成八个字：点状可用，面上未成——在那些能用客观指标判对错、能用仿真复核的环节，它确实已经上岗；一旦牵涉到谁负责任、怎样取证、跨部门如何达成一致，它就还进不去。

非二氧化碳效应：科学本身尚未定论

尾迹这件事难做，除了航空公司不太愿意照着改航线，还有一个更根本的原因：科学家自己对它的影响到底有多大，也还没有完全说清楚。2021年一项被广泛引用的评估，计算了2000到2018年航空对人类气候的影响，发现二氧化碳之外的那些效应（主要是尾迹和它演化成的卷云），数字上的不确定性远大于二氧化碳本身。⁴⁰ 一份被广泛引用的说法是：尾迹形成的云大约占整个航空增温效应的35%（该数字引自二手转述，未核对原文）。⁴¹ 但2025年《自然·通讯》上由Andreas Petzold领衔的研究给出了一个微妙的结果：超过80%的长寿命尾迹是在已经存在的天然卷云里形成的，它额外带来的增温可能比原先想的要弱，某些条件下甚至有那么一点降温作用。⁴² 这个领域最有影响的评估作者之一、IPCC航空工作组主席David S. Lee的表态很能说明问题：尾迹确实重要，但正因为还不大确定，它就不能被当成最容易摘的那颗果子。⁴³ 因此在今天，尾迹规避最稳妥的定位是：一种成本低、随时可以叫停的尝试，先攒够证据，而不是立刻把它记进减排账本的主力账上。

产能与供应链：瓶颈从“能不能设计出来”转向“能不能造出来”

2020年代航空工业最硬的瓶颈，已经从设计桌转移到了生产线上。空客2026年1月发布的数据显示，它2025年交付了793架商用飞机；而手里还没交付的订单达到创纪录的8754架左右（该订单数字为行业转述，以空客正式财报为准）。⁴⁴⁴⁵ 一边是每年几百架的产量，一边是几千架订单在排队——这个缺口本身就是产能受限最直白的证明。发动机的情况也一样：能不能恢复供应，取决于维修厂里的大修能力，而不是某项技术。把这些放在一起可以归纳成一句话：上一个十年的问题是“能不能设计出来”，这一个十年的问题是“能不能造出来、能不能批得下来”。这样一来，工艺是否稳定、检测是否够快、零件来源是否查得清，就都不再只是省钱的事，而成了竞争的事。

适航审定与标准：制度的速度慢于技术的速度

过去十五年有一条规律一直没变：技术走向成熟的速度，总是快于安全标准和审查能力跟上的速度。这一点在三件事上表现得最清楚——自主飞行、3D打印出来的零件、含人工智能的机载系统。它们共同的难题不是“做不出合格的东西”，而是“用什么办法向当局证明它合格”。美国联邦航空局近年来一直在改革审查方式，方向是减少把审查权交出去、加强对制造商委托审查单位的监督；⁴⁶ 可落到具体机型上，机载系统和飞行控制系统的符合性问题，依然会直接拖慢取证的进度。⁴⁷ 这种滞后要付的代价很实在：一项技术在工程上已经成熟，也可能因为找不到能说服当局的证明方法，只能一直停在实验室里上不了飞机。

中国的错位：机体已批量交付，动力与适航仍在追赶

中国这条线与其他国家并不重合，简单地比较“领先还是落后”并不合适，更像是各个环节的步子快慢不一。先看已经做成的事：整机与系统集成进入了批量交付阶段，2025年C919累计安全载客突破400万人次；“十四五”期间，空中交通管理的核心通信、导航、监视设备全部实现国产化，新增主要装备的国产化率达到96%。⁴⁸ 再看还在追的部分：国产发动机CJ1000A公开的信息只到“研发与适航取证并行”，没有任何官方的取证时间表；同济大学沈海军教授在2026年1月的采访中估计，它距离大规模装机和稳定量产大约还要五年，并认为国产大飞机取证最难的不是机体结构，而是商用航空发动机和电传飞控系统——这是学者个人的判断，不代表制造商或官方立场。⁴⁹ 国际适航互认同样悬而未决：欧洲航空安全局对C919的验证周期被媒体称为“最长需要六年”，但未见欧洲方面的正式说法。⁵⁰ 所以要理解这段进程，最好把这三件事分开来看，不要混在一起评说。

末篇　技术路线的取舍

前面讲到的每一条难点，其实都不是“这道题不会做”，而是“好几件事要同时做成，时间和钱都不够用”。工程师的工作因此常常不是寻找最优解，而是在互相冲突的目标之间做取舍。

减排路径：先押注今天就能用的

要让飞机少排碳，摆在工程师面前的大致有四条路，它们各有各的难处。第一条，把清洁燃料掺进今天的油箱。它最大的优点是“不用改任何东西”：飞机不用换，机场不用建，唯一的麻烦就是贵，现在是普通航油的2到5倍。如果哪天政策变了或者供应断了，把掺混比例降下来就行，随时可以回头。

第二条，用氢气。这条路最干净，飞在空中几乎零碳排放，但代价是要同时做成三件事：重新设计飞机、给每个机场修液氢站、还要有足够多的绿氢。这三样缺一样都不成，而且一旦投进去，钱和设备就锁死在这条路上了，想回头几乎不可能。

第三条，用电。它的好处是起飞和降落阶段最省油，最省的那一段刚好用得上；但前面说过，电池的能量密度还差得远，所以眼下只够用在短程支线、通用小飞机和城市空中交通上，干线大飞机还谈不到。

第四条，也是最容易被人忽略的一条：继续烧煤油，但把发动机做得更省。它没有惊喜，幅度一年比一年小，可它眼下就能用在全部飞机上，风险最低。

把这四条放在一起看，到2030年前，最划算的办法是“掺清洁燃料加继续榨煤油的潜力”，同时对氢和电保持研究、但不把未来的宝押上去。当然这样选也要付出代价：必须忍受清洁燃料的高价，而且要承认掺混比例的目标有可能完不成。什么情况下应该改主意？如果清洁燃料的占比长期停在百分之一以下、价格又迟迟降不下来，或者某一家真的把氢飞机做出来取得了适航许可、连机场的供氢都通了，那时候就该重新分配筹码了。

平台策略：衍生机型守现金流，新构型锁未来

第二个要取舍的问题是：到底该在老飞机上改，还是干脆从头设计一架新的？

在老平台上改——换更省的发动机、加个小翼、升级系统——好处非常实在：花的钱少、周期短、适航审查容易过、原来那套供应链还能接着用。缺点是潜力有限，改一次就少一次，能省下来的油一年比一年少。

从头设计一架全新的飞机，尤其是采用全新构型，则是另一回事：只有这样做，才有可能实现大幅度的效率跃升，把新技术整套引进来。但它要的投入和时间都要上一个数量级，能不能通过适航审查也不确定，而且一旦开工就几乎没有回头路。

前面提到的两件事恰好印证了这个判断：2025年4月，NASA和波音把那架外形激进的X-66停了下来，转去研究更保守的细长机翼。可见眼下稳妥的做法是双管齐下——用改进型保住市场、按时交付，同时用新构型的验证机去锁定2035年以后的新平台。当然代价也很清楚：短期内拿不到那种甩开对手一代的效率优势。

自主发展：自研主干与可替换设计

最后一个问题，是自己造，还是买，还是跟别人合伙？

自己从头造，好处是本事长在自己身上，技术可以一代代往下迭代；代价是需要的时间长、走的弯路多，而且只要有一个关键部件卡住，整架飞机的进度都得等它。

跟别人合伙或者合资，好处是有人一起分担巨额投入、更容易进入全球供应链，也更容易获得国际适航互认；风险是别人愿意转让多少技术，往往不完全由你决定。

还有一种做法是先买来、学着用、再慢慢消化吸收，见效最快，但后面的升级换代常常受制于人。

所以现实中的选择往往是两条腿走路：整机和大系统的主干自己掌握，实在落后的短板保留国际合作，并且在设计时就留出一手“可替换设计”——把接口做成标准件、提前准备好第二个供应源，万一被卡住，换得上去。这样做的代价是重复投入、短期成本上升。什么时候该调整这个天平？如果真的被断了供应，而自研又连续两个节点延期，那就该把更多资源压到自研上；反过来，如果自研已经达标、国际渠道也稳定，那就维持这个双保险的格局。

结语

回望2010年以来的这十五年，航空科学与工程最显著的变化，也许不是哪一项技术又刷新了指标，而是“卡住我们的地方”换了位置：头一个十年，主要难在“能不能设计出来”；这一个十年，主要难在“能不能造出来、能不能批下来、能不能真正用起来”。

看看这几组数字就明白了：清洁燃料的产量翻了一番，却只占全球航油的0.6%；混合电推进走到了兆瓦级整机集成，还站在地面上；机器学习在机翼外形优化里已经真的能用，却在取证这一关前停了下来；尾迹规避在技术上能把尾迹减少62%，真照着去做的航班却只有9%。它们指向同一个道理：技术成熟起来的速度，比价格降下来、规则建起来、人们愿意用起来的速度要快得多。

对来科普馆参观的人来说，这或许才是这份材料最想留下的东西：往后真正难啃、也最值得投入的，不一定是把某个指标再推高一截，而是想办法把这些慢下来的环节追上去。

尾注

资料来源：IATA（国际航空运输协会）新闻稿第57号《SAF Production Growth Rate is Slowing Down, Essential to Correct Course Ahead of e-SAF Mandates》，2025-12-09，https://www.iata.org/en/pressroom/2025-releases/2025-12-09-04/ （访问日期2026-09-28）。含2025年190万吨、2024年100万吨、2026年2.4 Mt预测、占比0.6%与0.8%、价格2倍与最高5倍、29亿美元溢价与14亿美元标准溢价、36亿美元新增燃油成本、Willie Walsh关于强制掺混与“2030年10% SAF”承诺的表态。 ↩︎
资料来源：ICAO《Sustainable Aviation Fuels (SAF)》页，https://www.icao.int/SAF ；ICAO大会决议A41-21（长期全球理想目标LTAG，2050年净零）；第三次航空与替代燃料会议（CAAF3，2023年11月）通过全球框架，2030年国际航空二氧化碳较不使用清洁能源情形减排5%（访问日期2026-09-28）。国际民航组织这里的口径是二氧化碳排放量下降的比例，不等于要求在油箱里掺入同样多的清洁燃料，与欧洲法规所用的比例口径不是一回事。 ↩︎
资料来源：Hardeman A.B., Maurice L.Q.（Boom Supersonic），IOP Conference Series: Materials Science and Engineering，2021，sciverse doc_id: f46ef0288341642ee5e830d4bd5214df5cda319745dcfdaab5247837823fd617。原文表述：扩大SAF使用所剩的障碍“未必是技术性的”，主要障碍在经济、政策与市场层面。 ↩︎
资料来源：Okolie J.A. 等，《Multi-criteria decision analysis for the evaluation and screening of sustainable aviation fuel production pathways》，iScience，2023，DOI: 10.1016/j.isci.2023.106944。原文指出HEFA路径已生产出绝大部分SAF，原料可得性与成本经常受约束。 ↩︎
资料来源：Rojas Michaga M.F. 等，《Sustainable aviation fuel (SAF) production through power-to-liquid: A techno-economic and life cycle assessment》，Energy Conversion and Management，2023，DOI: 10.1016/j.enconman.2023.117427。含最低可持续售价5.16英镑每千克、PtL效率25.6%、GWP 21.43 gCO2eq/MJ。 ↩︎
资料来源：GE Aerospace新闻稿《GE Aerospace completes ground test of megawatt-class hybrid electric engine system》，2026-06-02，https://www.geaerospace.com/news/press-releases/ge-aerospace-completes-ground-test-megawatt-class-hybrid-electric-engine-system （访问日期2026-09-28）。含EPFD项目、参与方、Peebles试车台、2022年NEAT试验、2025年HyTEC试验、RISE项目350余项试验与3000余次耐久循环及油耗改善20%以上目标。 ↩︎
资料来源：GE Aerospace新闻稿《GE Aerospace completes ground test of megawatt-class hybrid electric engine system》，2026-06-02，https://www.geaerospace.com/news/press-releases/ge-aerospace-completes-ground-test-megawatt-class-hybrid-electric-engine-system （访问日期2026-09-28）。含EPFD项目、参与方、Peebles试车台、2022年NEAT试验、2025年HyTEC试验、RISE项目350余项试验与3000余次耐久循环及油耗改善20%以上目标。 ↩︎
资料来源：CGTN《NASA’s X-59 aircraft completes first supersonic flight》（引NASA官方发布与新华社），2026-06-06，https://news.cgtn.com/news/2026-06-06/NASA-s-X-59-aircraft-completes-first-supersonic-flight-1NKnE5vCTHq/index.html （访问日期2026-09-28）。含2025-10-28首飞、2026-06-05首次超声速飞行、马赫1.1、13.2公里、81分钟、试飞员姓名、90天16架次、下一步马赫1.4与安静咚声验证。 ↩︎
资料来源：AIAA《NASA and Boeing pause X-66 development to focus on ultra-thin wing design》，2025-04-25，https://aiaa.org/2025/04/25/nasa-and-boeing-pause-x-66-development-to-focus-on-ultra-thin-wing-design/ （访问日期2026-09-28）。 ↩︎
资料来源：R&D World《Google’s AI cut contrails 62% on American Airlines flights》，2026-03-23，https://www.rdworldonline.com/googles-ai-cut-contrails-62-on-american-airlines-flights-getting-the-whole-industry-to-follow-could-be-a-harder-problem/ （访问日期2026-09-28）。含2400个跨大西洋航班、112/约1200执行、62%与69%、11.6%、无显著油耗差异、0.3%燃油成本估算、2023年70航班54%的对照。 ↩︎
资料来源：Google Research《Our new study explores how AI can reduce the climate impact of air travel》，2026-03-19发布，https://blog.google/innovation-and-ai/models-and-research/google-research/contrail-avoidance-research/ （访问日期2026-09-28）。 ↩︎
资料来源：Zhang 等，《Ultrastrong nanotwinned titanium alloys through additive manufacturing》，Nature Materials，2022，DOI: 10.1038/s41563-022-01359-2。 ↩︎
资料来源：Blakey-Milner B. 等，《Metal additive manufacturing in aerospace: A review》，Materials & Design，2021，DOI: 10.1016/j.matdes.2021.110008。 ↩︎
资料来源：《Digital twins in mechanical and aerospace engineering》，Nature Computational Science，2024，DOI: 10.1038/s43588-024-00613-8。 ↩︎
资料来源：Luo 等，《A Digital Twin system of reconfigurable tooling for monitoring and evaluating in aerospace assembly》，Journal of Manufacturing Systems，2023，DOI: 10.1016/j.jmsy.2023.03.004。 ↩︎
资料来源：Li J., Du X., Martins J.R.R.A.，《Machine learning in aerodynamic shape optimization》，Progress in Aerospace Sciences，2022，DOI: 10.1016/j.paerosci.2022.100849。 ↩︎
资料来源：AIAA《Joby Conducts Successful Demonstration of its Superpilot Autonomous Flight Technology》（引FLYING杂志），2026-09-21，https://aiaa.org/2026/09/21/joby-completes-autonomous-coast-to-coast-flight-with-cessna-caravan/ （访问日期2026-09-28）。含赛斯纳208大篷车、近3200英里、加州至北卡罗来纳、零操纵输入、自主绕飞天气。 ↩︎
资料来源：Joby Aviation《Joby Begins Power-On Testing of First Conforming Aircraft, Enters Final Stage of Type Certification Process》，2025-11-06，https://www.jobyaviation.com/news/joby-begins-power-on-testing-of-first-conforming-aircraft/ （访问日期2026-09-28）。 ↩︎
资料来源：证券时报转载界面新闻《C919去年交付约15架未及预期》，2026-01-09，https://www.stcn.com/article/detail/3582634.html （访问日期2026-09-28）。该文转述2026-01-06全国民航工作会议内容：2025年C919累计安全载客突破400万人次、“十四五”空管新增主要装备国产化率96%、核心通信导航监视设备全部国产化；2025年交付约15架为行业人士统计，非官方口径。 ↩︎
资料来源：IATA（国际航空运输协会）新闻稿第57号《SAF Production Growth Rate is Slowing Down, Essential to Correct Course Ahead of e-SAF Mandates》，2025-12-09，https://www.iata.org/en/pressroom/2025-releases/2025-12-09-04/ （访问日期2026-09-28）。含2025年190万吨、2024年100万吨、2026年2.4 Mt预测、占比0.6%与0.8%、价格2倍与最高5倍、29亿美元溢价与14亿美元标准溢价、36亿美元新增燃油成本、Willie Walsh关于强制掺混与“2030年10% SAF”承诺的表态。 ↩︎
资料来源：IATA（国际航空运输协会）新闻稿第57号《SAF Production Growth Rate is Slowing Down, Essential to Correct Course Ahead of e-SAF Mandates》，2025-12-09，https://www.iata.org/en/pressroom/2025-releases/2025-12-09-04/ （访问日期2026-09-28）。含2025年190万吨、2024年100万吨、2026年2.4 Mt预测、占比0.6%与0.8%、价格2倍与最高5倍、29亿美元溢价与14亿美元标准溢价、36亿美元新增燃油成本、Willie Walsh关于强制掺混与“2030年10% SAF”承诺的表态。 ↩︎
资料来源：Regulation (EU) 2023/2405（ReFuelEU Aviation），掺混义务阶梯（2025年2%、2030年6%、2035年20%、2040年34%、2045年42%、2050年70%），依据Climate Policy Database条目（NewClimate Institute等，最后更新2026年3月）https://climatepolicydatabase.org/policies/regulation-eu-20232405-refueleu-aviation ；法规原文CELEX:32023R2405，https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32023R2405 （比例数字以政策数据库条目为准，法规原文网页未能打开）。 ↩︎
资料来源：欧盟2025年SAF占比2.8%的数字，取自欧洲媒体对欧洲航空安全局报告的转述，未取得该报告原文（访问日期2026-09-28）。 ↩︎
资料来源：Undavalli V.K. 等，《Recent advancements in sustainable aviation fuels》，Progress in Aerospace Sciences，2023，DOI: 10.1016/j.paerosci.2022.100876。含即插即用燃料掺混上限50%，以及100% SAF仍需解决的相容性、熄火极限、点火与噪声问题。 ↩︎
资料来源：Tiwari S.N., Pekris M.J., Doherty J.，《A review of liquid hydrogen aircraft and propulsion technologies》，International Journal of Hydrogen Energy，2024，DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.12.263。 ↩︎
资料来源：Leitão A.B.V. 等，《A review of hydrogen aircraft propulsion systems: recent advances and environmental perspectives》，International Journal of Hydrogen Energy，2025，DOI: 10.1016/j.ijhydene.2025.151489。 ↩︎
资料来源：Peksen, Wen，《液氢储罐动力学相关研究》，International Journal of Hydrogen Energy，2025，DOI: 10.1016/j.ijhydene.2025.150028。 ↩︎
资料来源：空客ZEROe氢动力商用飞机计划推迟，见多家行业媒体2025年至2026年报道，未取得空客官方文件；2026年6月西班牙媒体关于“推迟到2040年代”的报道同样待官方确认。 ↩︎
资料来源：Nisi T., Tang Z.，《A review of hydrogen-powered distributed propulsion aircraft》，Clean Energy（Oxford University Press），2025，DOI: 10.1093/ce/zkaf017。文中“2050年机队40%采用氢能可抵消2.5亿吨二氧化碳、使航空碳足迹下降12%”为该文模型情景设定，非进度预测。 ↩︎
资料来源：《Environmental and techno-economic evaluation for hybrid-electric propulsion architectures》，2023，sciverse doc_id: 76e3a6d33b9a94dbadaad6fe0bcc330a8f571b5886e954ec946b3221d2c1c570。含并联混动通勤机需单体比能量>1000 Wh/kg、串联混动需>1400 Wh/kg才能满足CS-23审定要求，以及2040年EIS串联方案仍在审定边界外的结论。 ↩︎
资料来源：《混合电推进热管理》，Progress in Aerospace Sciences，2024，DOI: 10.1016/j.paerosci.2023.100967。 ↩︎
资料来源：《支线飞机混合电推进电池可行性》，The Aeronautical Journal，2025，DOI: 10.1017/aer.2024.140。 ↩︎
资料来源：Morici E., Dintcheva N.Tz.，《Recycling of Thermoset Materials and Thermoset-Based Composites: Challenge and Opportunity》，Polymers，2022，DOI: 10.3390/polym14194153。原文指出服役期的优异性能恰成为寿命终点的可回收性障碍。 ↩︎
资料来源：《Progress in Chemical Recycling of Carbon Fiber Reinforced Epoxy Composites》，Macromolecular Rapid Communications，2022，DOI: 10.1002/marc.202200538。 ↩︎
资料来源：《热塑性复合材料零废弃制造》，npj Materials Sustainability，2024，DOI: 10.1038/s44296-024-00006-y。 ↩︎
资料来源：Henderson 等，《Model-based systems engineering: Evaluating perceived value, metrics, and evidence through literature》，Systems Engineering，2022，DOI: 10.1002/sys.21644；并参见《Applicability of the diffusion of innovation theory to accelerate model-based systems engineering adoption》，2022，其中“感知价值不足”被列为常引障碍。 ↩︎
资料来源：《Trust at your own peril: a mixed methods exploration of the ability of large language models to generate expert-like systems engineering artifacts and a characterization of failure modes》，arXiv，2025，sciverse doc_id: be6839d077c95a38cc6318092b9cf1bf7a5040bb07592a89e81e8c19d688f3a7。 ↩︎
资料来源：《面向适航符合性的智能航电系统认证研究进展》，《航空工程进展》，2023，sciverse doc_id: a9e76d10b22acc2178d3edd7b39f1236dd0ef86b0243787d1b4cf06ba0d08587。文中引用UL 4600:2020与AAIP《Guidance on the assurance of machine learning in autonomous systems》（2021）。 ↩︎
资料来源：《机器学习安全保证》，Reliability Engineering & System Safety，2025，DOI: 10.1016/j.ress.2025.111311。 ↩︎
资料来源：Lee D.S. 等，《The contribution of global aviation to anthropogenic climate forcing for 2000 to 2018》，Atmospheric Environment，2021，DOI: 10.1016/j.atmosenv.2020.117834。 ↩︎
资料来源：IPCC 2022年报告中“由尾迹形成的云约占航空全球增温效应35%”的口径，此处依据二手转述，未核对IPCC原文。 ↩︎
资料来源：2025年《自然·通讯》由Andreas Petzold领衔的研究（超过80%长寿命尾迹形成于既有卷云之中，附加辐射强迫可能更弱，某些条件下甚至偏冷）与David S. Lee的立场表述，均经R&D World 2026-03-23报道转述，https://www.rdworldonline.com/googles-ai-cut-contrails-62-on-american-airlines-flights-getting-the-whole-industry-to-follow-could-be-a-harder-problem/ （以上为该报道的转述，未核对《自然·通讯》原文）。 ↩︎
资料来源：2025年《自然·通讯》由Andreas Petzold领衔的研究（超过80%长寿命尾迹形成于既有卷云之中，附加辐射强迫可能更弱，某些条件下甚至偏冷）与David S. Lee的立场表述，均经R&D World 2026-03-23报道转述，https://www.rdworldonline.com/googles-ai-cut-contrails-62-on-american-airlines-flights-getting-the-whole-industry-to-follow-could-be-a-harder-problem/ （以上为该报道的转述，未核对《自然·通讯》原文）。 ↩︎
资料来源：Airbus新闻稿《Airbus reports 793 commercial aircraft deliveries in 2025》，2026-01，https://www.airbus.com/en/newsroom/press-releases/2026-01-airbus-reports-793-commercial-aircraft-deliveries-in-2025 （访问日期2026-09-28）。 ↩︎
资料来源：储备订单8754架创纪录，见aviacionaldia《Airbus Closes 2025 with Profit Growth, 793 Deliveries, and a Record Backlog of 8,754 Commercial Aircraft》，2026-02，https://aviacionaldia.com/en/2026/02/airbus-closes-2025-with-profit-growth-793-deliveries-and-a-record-backlog-of-8754-commercial-aircraft.html （该数字为行业媒体对空客财报的转述，正式数字以空客财报为准）。 ↩︎
资料来源：FAA《Certification Reform》页（减少委任、加强ODA监管、2023年1月任命24名专家、2024年9月53项建议全部采纳），https://www.faa.gov/ （页面更新2025-03-26，访问日期2026-09-28）。 ↩︎
资料来源：Aviation Today《Avionics Snags Stall the C919’s Path to Certification》，2025-10-01，https://www.aviationtoday.com/2025/10/01/avionics-snags-stall-the-c919s-path-to-certification/ （访问日期2026-09-28）。文中关于欧洲航空安全局验证C919“最长需6年”的说法为媒体转述，未见官方表述。 ↩︎
资料来源：证券时报转载界面新闻《C919去年交付约15架未及预期》，2026-01-09，https://www.stcn.com/article/detail/3582634.html （访问日期2026-09-28）。该文转述2026-01-06全国民航工作会议内容：2025年C919累计安全载客突破400万人次、“十四五”空管新增主要装备国产化率96%、核心通信导航监视设备全部国产化；2025年交付约15架为行业人士统计，非官方口径。 ↩︎
资料来源：同济大学沈海军教授就CJ1000A与国产大飞机取证难点的判断，见界面新闻2026-01-09（经证券时报转载），https://www.stcn.com/article/detail/3582634.html （访问日期2026-09-28）。该内容为学者个人观点，不代表制造商或局方立场，且无官方取证时间表可对照。 ↩︎
资料来源：Aviation Today《Avionics Snags Stall the C919’s Path to Certification》，2025-10-01，https://www.aviationtoday.com/2025/10/01/avionics-snags-stall-the-c919s-path-to-certification/ （访问日期2026-09-28）。文中关于欧洲航空安全局验证C919“最长需6年”的说法为媒体转述，未见官方表述。 ↩︎

全球航空发展简史

Mon, 28 Sep 2026 00:00:00 +0800

全球航空发展简史

航空是人类认识自然、改造自然过程中发展最迅速、对人类社会影响最深远的技术领域之一。自1783年人类首次载人升空至今，航空技术先后跨越了轻于空气的浮空器时代、活塞动力飞机时代、喷气与超声速时代、宽体化与大众化时代，直至今日的绿色化与智能化时代。本文以里程碑的方式，梳理全球航空发展史上具有转折意义的代表性事件，力求呈现从“能否飞起来”到“飞得更快、更远、更安全、更清洁”的完整脉络。

1783年

1783年：法国造纸商蒙哥尔费兄弟研制的热气球实现人类首次升空；9月19日在凡尔赛宫前载着羊、鸭、公鸡飞至约520米高空，11月21日罗齐耶与达朗德完成首次载人自由飞行，升空约900米、飞行约25分钟、随风飘移约9公里后安全着陆；人类几千年的飞行梦想第一次变为现实，航空史由此开端。¹

图1 蒙哥尔费兄弟的热气球（1783年首次载人自由飞行）

1804年

1804年：英国科学家乔治·凯利爵士制成世界上第一架滑翔机模型并成功放飞；他明确提出重于空气飞行器的基本飞行原理，以及“固定机翼产生升力、独立动力推进、尾翼保证稳定与操纵”的飞机总体布局，被公认为现代航空学的奠基人；1853年他设计的载人滑翔机由马车夫驾驶飞行约450米。²

图2 乔治·凯利1804年滑翔机模型（现代航空学的起点）

1852年

1852年：法国工程师亨利·吉法尔在气球下安装一台约3马力（约2.2千瓦）蒸汽机带动螺旋桨，制成世界上第一艘可操纵的动力飞艇；9月24日他从巴黎飞抵特拉普，航程约27公里；航空器第一次不再单纯随风飘移，而能按人的意志定向飞行。³

图3 吉法尔蒸汽动力飞艇（1852年世界首艘可操纵飞艇）

1891年

1891年：德国工程师奥托·李林达尔开始系统的载人滑翔飞行；1891至1896年间他先后进行2000余次滑翔试验，实测并记录了升力、阻力与操纵规律，留下大量著作；1896年他在滑翔中失事牺牲，其经验直接启发了后来的莱特兄弟。⁴

图4 奥托·李林达尔准备滑翔飞行（1891—1896年）

1903年

1903年：美国自行车技师莱特兄弟研制的“飞行者”1号在北卡罗来纳州基蒂霍克完成人类首次有动力、可操纵、持续的重于空气飞行；12月17日四次试飞中最佳一次飞过260米、留空59秒；他们自建风洞实测翼型、发明三轴操纵并自制8.8千瓦汽油发动机，动力飞行的新纪元由此开启。⁵

图5 莱特兄弟“飞行者”1号首次动力飞行（1903年12月17日）

1909年

1909年：法国飞行家路易·布莱里奥驾驶“布莱里奥”XI号单翼机，于7月25日用约37分钟飞越英吉利海峡，航程约40公里；飞机第一次跨越天然地理屏障，航空的军事价值与商业前景由此被各国重新认识。⁶

图6 布莱里奥XI号单翼机（1909年首次飞越英吉利海峡）

1910年

1910年：德国DELAG公司用齐柏林硬式飞艇开辟世界上第一条定期商业空中航线，往返于法兰克福、杜塞尔多夫等地，航程193公里；至1914年，齐柏林各型飞艇累计运送旅客3.5万人次而无一伤亡；欧洲五国随之掀起“飞艇热”，飞艇进入全盛时期。⁷

图7 齐柏林LZ 7“德国”号飞艇（DELAG早期商业航线主力）

1919年

1919年：英国飞行员阿尔科克与布朗驾驶维克斯“维米”双发飞机，于6月14—15日首次不间断飞越大西洋，历时约16小时；同年伦敦—巴黎等定期国际航线开航，荷兰皇家航空（KLM）等早期航空公司相继成立；航空由军事用途全面转向民用运输。⁸

图8 阿尔科克与布朗的维克斯“维米”号（1919年首次跨大西洋不着陆飞行）

1927年

1927年：美国飞行员查尔斯·林白驾驶“圣路易斯精神”号单翼机，于5月20—21日单人、不间断从纽约直飞巴黎，历时33小时30分、航程约5800公里；这次飞行极大提振了公众对航空安全与远程飞行的信心，被誉为航空史上的分水岭。⁹

图9 林白与其“圣路易斯精神”号（1927年单人跨大西洋飞行）

1929年

1929年：德国LZ-127“齐柏林伯爵”号硬式飞艇完成载客状态下的首次环球飞行，全程约3.4万公里；飞艇长236米、气囊容积约11万立方米、装5台412千瓦内燃机，可载客20至35人；它比民航飞机的环球飞行早了12年，代表了客运飞艇技术的最高峰。¹⁰

图10 LZ-127“齐柏林伯爵”号飞艇（1929年首次载客环球飞行）

1935年

1935年：美国道格拉斯公司DC-3客机首飞；全金属半硬壳结构、可收放起落架、襟翼与变距螺旋桨的组合，使航空客运第一次摆脱对邮政补贴的依赖而独立盈利；它成为航空史上产量最大、影响最深远的运输机之一，奠定了现代民航的经济基础。¹¹

图11 道格拉斯DC-3运输机（1935年首飞，首款仅靠客运即可盈利的班机）

1937年

1937年：德国“兴登堡”号飞艇在美国新泽西州莱克赫斯特准备降落时因氢气被点燃而焚毁，97名乘员中35人遇难；此前它仅在1936年一年间就安全往返大西洋17次，是联系欧美大陆的主要空中运输工具；这场灾难宣告航空史上客运飞艇时代的终结。¹²

图12 “兴登堡”号飞艇失事（1937年5月6日，客运飞艇时代终结）

1939年

1939年：德国亨克尔He 178于8月27日首飞，成为世界上第一架以涡轮喷气发动机为动力的飞机；此前英国惠特尔已于1937年试制成功第一台涡轮喷气发动机，并于1941年推动E-28/39研究机首飞；喷气推进为突破螺旋桨飞机的速度上限、跨越“声障”开辟了道路。¹³

图13 亨克尔He 178（世界首架涡轮喷气飞机，图为全尺寸复制品）

1944年

1944年：52国代表在芝加哥召开国际民用航空会议，12月7日签署《国际民用航空公约》（芝加哥公约）；公约确立国家领空主权、航空器国籍与统一的航行与适航标准，国际民用航空组织（ICAO）于1947年正式成立；这套制度框架至今仍是全球民航治理的基石。¹⁴

图14 国际民用航空组织（ICAO）总部（蒙特利尔，源于1944年芝加哥公约）

1947年

1947年：美国试飞员查尔斯·耶格尔上校驾驶贝尔X-1试验机，于10月14日在约13000米高空达到马赫数1.06；人类第一次实现有人驾驶的水平超声速飞行，一度被视为不可逾越的“声障”被突破；X-1也是世界上第一种纯粹为试验目的而设计制造的飞机。¹⁵

图15 贝尔X-1试验机（1947年首次突破声障）

1952年

1952年：英国德·哈维兰“彗星”号投入航线，成为世界上第一种喷气式民航客机；但1953至1954年间连续发生空中解体事故，调查查明系机身疲劳断裂所致；事故催生了现代疲劳强度理论与严格的适航取证体系，深刻影响了此后所有客机的设计。¹⁶

图16 德·哈维兰“彗星”号喷气客机（1952年世界首架投入航线的喷气客机）

1958年

1958年：美国波音707投入跨大西洋航线运营，巡航速度约900至1000公里/小时、航程可达9300公里、载客约158人；它以可靠性和经济性真正开启了“喷气民航时代”；苏联图-104早在1956年即已投入航线，美国DC-8则于1959年进入航线。¹⁷

图17 波音707（1958年投入航线，喷气民航时代的标志）

1969年

1969年：美国波音747宽体客机于2月9日首飞，1970年1月投入航线；宽机身、双层部分舱段与四台大涵道比涡扇发动机的组合，使单位座位成本大幅下降；洲际旅行由此走向大众化，“枢纽—辐射”航线网络模式随之成型。¹⁸

图18 波音747宽体客机（1969年首飞，开启航空客运大众化时代）

1976年

1976年：英法联合研制的“协和”号超声速客机投入商业运营，巡航马赫数约2.0，纽约至伦敦仅需约3小时30分；它曾创造客机环球飞行最短时间纪录；因噪声、声爆、油耗高与经济性不足等原因，协和号于2003年全部退役。¹⁹

图19 “协和”号超声速客机（1976年投入商业运营，2003年退役）

1978年

1978年：美国总统卡特签署《航空放松管制法案》，取消政府对国内航线与票价的管制；低成本航空公司迅速崛起，“枢纽—辐射”网络得到优化，票价下降而运量激增；这场制度变革对全球航空运输的市场结构与大众化程度影响深远。²⁰

图20 西南航空波音737-200（1978年放松管制后低成本航空的典型机型）

1988年

1988年：欧洲空中客车A320投入航线，首次在民航客机上采用全数字电传操纵与侧杆操纵，并引入飞行包线保护；它用电子信号取代机械传动，显著降低了飞行员负荷并提高了安全性；这一架构后来成为几乎所有新型客机的标准配置。²¹

图21 空中客车A320（1988年投入航线，首款数字电传操纵民航客机）

1995年

1995年：美国波音777投入航线，成为世界上第一种完全采用计算机辅助设计研制的客机，也是首架出厂即获ETOPS-180认证的双发宽体机；双发远程客机自此取代三发、四发机型，成为跨洋航线的主力。²²

图22 波音777双发宽体客机（1995年投入航线，ETOPS-180远程运行）

2005年

2005年：欧洲空中客车A380于4月27日首飞，2007年10月由新加坡航空投入运营；机长73米、双层四发布局、典型载客约555人，是人类建造过的最大的民航客机；因市场转向点对点直飞，A380于2021年停产，共交付251架。²³

图23 空中客车A380（2005年首飞，世界最大的民航客机）

2011年

2011年：美国波音787“梦想客机”投入运营，机体与机翼复合材料用量超过50%，燃油效率较同级机型提升约20%，并大量采用多电架构取代传统引气系统；它以更低的油耗与更远的航程，使众多原本不经济的中小城市间直飞航线成为可能。²⁴

图24 波音787“梦想客机”（2011年投入运营，复合材料机体）

2016年

2016年：瑞士“阳光动力”2号太阳能飞机完成环球飞行，全程约4.2万公里、历时16个月，途中完全不消耗一滴燃油，仅依靠太阳能与蓄电池昼夜飞行；它验证了清洁能源航空的技术可行性，成为绿色航空的重要标志。²⁵

图25 “阳光动力”2号太阳能飞机（2016年完成环球飞行）

2019年

2019年：波音737 MAX因半年内两起空难在全球范围内被停飞，成为航空史上规模最大的机型停飞事件；事件促使各国适航当局重新审视自动飞行控制系统的安全性与制造商委托审查制度；它为全球航空安全治理敲响了警钟，也推动了适航审定体系的改革。²⁶

图26 停放在西雅图的波音737 MAX机队（2019年全球停飞）

结语

回望两百余年，全球航空完成了从热气球到复合材料宽体客机、从几十米飞行到环球不着陆航行的跨越。每一次跨越的背后，都是空气动力学、动力装置、材料工艺与航空电子等学科的共同突破。时至今日，航空技术已成为衡量一个国家科学技术水平、工业能力与综合国力的重要标志，而绿色低碳与智能自主，正在书写航空史的新篇章。

尾注

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图片来源：Sergey Kustov，《American Airlines Boeing 777-200ER N775AN PVG 2013-5-21.png》（CC BY-SA 3.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:American_Airlines_Boeing_777-200ER_N775AN_PVG_2013-5-21.png。资料来源：Wikipedia: Boeing 777、ETOPS。 ↩︎
图片来源：Julian Herzog (Website)，《Emirates Airbus A380-861 A6-EER MUC 2015 01.jpg》（CC BY 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Emirates_Airbus_A380-861_A6-EER_MUC_2015_01.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: Airbus A380。 ↩︎
图片来源：Julian Herzog (Website)，《Qatar Airways Boeing 787-8 Dreamliner A7-BCO MUC 2015 02.jpg》（CC BY 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Qatar_Airways_Boeing_787-8_Dreamliner_A7-BCO_MUC_2015_02.jpg。资料来源：Wikipedia: Boeing 787 Dreamliner；美国国务院《翱翔百年》系列。 ↩︎
图片来源：Milko Vuille，《Solar Impulse SI2 pilote Bertrand Piccard Payerne November 2014.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_Impulse_SI2_pilote_Bertrand_Piccard_Payerne_November_2014.jpg。资料来源：Wikipedia: Solar Impulse、Solar Impulse 2；Solar Impulse基金会官方资料。 ↩︎
图片来源：SounderBruce，《Boeing 737 MAX grounded aircraft near Boeing Field, April 2019.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Boeing_737_MAX_grounded_aircraft_near_Boeing_Field,_April_2019.jpg。资料来源：Wikipedia: Boeing 737 MAX groundings、Boeing 737 MAX；FAA与EASA适航指令公告。 ↩︎

中国航空发展简史

Mon, 28 Sep 2026 00:00:00 +0800

中国航空发展简史

中华民族的飞行梦想可以上溯到风筝、木鸢与竹蜻蜓。近代以来，中国航空在内忧外患中蹒跚起步；新中国成立后，航空工业从修理、仿制走向自行设计；进入21世纪，以歼20、运20、直20、C919、AG600为代表的一批自主研制航空装备相继问世，中国正从航空大国坚定迈向航空强国。

约公元前5世纪—前3世纪

约公元前5世纪—前3世纪（春秋战国）：中国已出现风筝，并以木、竹制成“木鸢”尝试飞行；《墨子》《淮南子·齐俗训》有“鲁班、墨子以木为鸢而飞之，三日不集”的记载；美国国家航空博物馆称“世界上最早的飞行器是中国的风筝和火箭”，风筝的升力原理对后来滑翔机与飞机的发明影响深远。¹

图1 中国传统风筝（中国古代飞行探索的代表，示意图）

公元3—4世纪

公元3—4世纪（晋代）：中国发明“竹蜻蜓”，以竹片削成螺旋桨状，搓杆即飞升；它被国际航空界公认为直升机旋翼原理的最早雏形；此外孔明灯（热气球雏形）与走马灯，也是中国古代对静浮力与热气升力原理的早期运用。²

图2 竹蜻蜓（竹制飞行玩具，直升机旋翼原理的最早雏形）

约公元1500年

约公元1500年（明代）：相传中国人万户将数十枚火箭绑于座椅之上，手持大扇试图升空，虽以失败告终，却被世界公认为人类最早的载人火箭飞行尝试；国际天文学联合会将月球背面一座环形山命名为“万户（Wan-Hoo）”以示纪念。³

图3 万户飞天（明代载人火箭飞行尝试，图为历史插画）

1909年

1909年：旅美华侨冯如在美国奥克兰设计制造“冯如”1号并亲自驾驶首飞成功，飞行距离约805米；美国《旧金山考察家报》以“在航空领域，中国人把白人甩在后面”为题报道，称其为“东方的莱特”；1911年他携两架飞机回国任广东革命军飞机长，1912年8月25日在广州燕塘飞行表演中失事牺牲，被誉为“中国始创飞行大家”。⁴

图4 冯如（中国第一位飞机设计师、飞行家，1909年首飞成功）

1913年

1913年：北洋政府在北京南苑创办中国第一所航空学校——南苑航空学校，同时设立飞行教练班与修理工厂；同年冬，学校成员参加征讨外蒙叛军的作战，完成中国战争史上第一次空中侦察；此前1910年清政府已在南苑设立飞机制造厂棚，中国近代航空教育与军事航空由此起步。⁵

图5 北京南苑机场（南苑航空学校所在地，中国近代航空发源地）

1918年

1918年：北洋政府海军部在福州马尾设立海军飞机工程处与飞潜学校，由巴玉藻、王助等主持，在极为简陋的条件下制造出中国第一批水上飞机与教练机；1931年该处迁至上海并入江南造船所，最盛时年产飞机约60架，是旧中国最有成绩的航空工厂。⁶

图6 福州马尾船政（1918年海军飞机工程处所在地）

1942年

1942年：抗日战争期间，中美共同开辟跨越喜马拉雅山的“驼峰航线”，从印度向中国运送战略物资；航线全长约800公里，飞行高度常在4500至6000米之间，气象与地形条件极端恶劣；中国空军与援华航空力量在同一时期浴血长空，中国航空力量在战火中艰难成长。⁷

图7 C-46“突击队员”运输机（驼峰航线主力机型）

1951年

1951年：中央颁发《关于航空工业建设的决定》，在重工业部设立航空工业局，新中国航空工业正式创建；1953年起航空工业被列为国家重点建设项目；1954年7月3日，新中国制造的第一架飞机初教5在南昌飞上蓝天，中国航空工业迈出从修理到制造的第一步。⁸

图8 初教5及其原型雅克-18初级教练机（新中国制造的第一架飞机）

1956年

1956年：新中国试制的第一架喷气式歼击机歼5于7月19日首飞成功；中国由此成为当时世界上少数能够成批生产喷气式飞机的国家之一；从修理到制造、从活塞式发动机飞机到掌握喷气飞机制造技术，中国航空工业仅用了七八年时间。⁹

图9 歼5喷气式歼击机（1956年首飞，新中国第一种喷气式飞机）

1957年

1957年：新中国第一架多用途运输机运5首飞成功；运5结构简单、起降性能好、使用维护方便，长期服务于农林作业、短途运输、跳伞训练等任务；它是中国生产批量最大、服役时间最长的通用飞机之一。¹⁰

图10 运5多用途运输机（1957年首飞）

1958年

1958年：中国自行设计制造的第一架初级教练机初教6、第一架喷气式歼击教练机歼教1相继首飞成功；同年，仿制苏联米-4的中国第一架直升机直5也首飞成功；此后在外部援助中断（1960年）、国内又遭遇严重困难的背景下，中国航空工业开始从仿制走向自行设计。¹¹

图11 直5直升机（1958年首飞，中国第一种直升机）

1965年

1965年：中国自行设计的超声速强击机强5首飞成功；该机由南昌飞机制造厂研制，主要承担近距离空中支援与对地攻击任务，也可进行对空自卫作战；强5研制过程曲折，是中国航空工业自力更生、自主设计的标志性成果。¹²

图12 强5超声速强击机（1965年首飞，中国自行设计）

1969年

1969年：中国第一架自行设计的高空高速歼击机歼8于7月5日首飞成功；它在歼7基础上独立进行重大改进研制，是中国航空工业由仿制走向自主研发的重要标志；此前的1966年，两倍声速的歼7首飞成功，中国歼击机迈入声速两倍时代。¹³

图13 歼8高空高速歼击机（1969年首飞，中国自行设计）

1980年

1980年：中国自行设计的第一架大型喷气式客机运10于9月26日在上海首飞成功；运10最大起飞重量约110吨、航程约8300公里，使中国成为当时世界上少数能自行研制大型客机的国家之一；后因经费等原因，运10于1982年中止研制，留下了一代航空人的遗憾与经验。¹⁴

图14 运10大型喷气客机（1980年9月26日首飞）

1988年

1988年：中国自行研制的歼击轰炸机“飞豹”（歼轰7/FBC-1）于12月14日首飞成功；它是中国第一种兼具对海、对地突击能力的双发双座战斗轰炸机；该机的研制使海军航空兵与空军获得了国产化的远程突击平台。¹⁵

图15 歼轰7“飞豹”战斗轰炸机（1988年原型机首飞）

1998年

1998年：中国第一种完全自行研制的第三代战斗机歼10于3月23日首飞成功；歼10采用鸭式气动布局与数字式电传操纵系统，兼具空优与对地作战能力；它使中国成为世界上少数能独立研制第三代战斗机的国家。¹⁶

图16 歼10战斗机（1998年首飞，中国第一种自研第三代战斗机）

2003年

2003年：中国与巴基斯坦合作研制的“枭龙”（FC-1/JF-17）战斗机首飞成功；它是中国第一种以联合研制、整机出口方式走向国际市场的现代战斗机；此举标志着中国航空产品开始成体系参与国际竞争，外贸机型谱系逐步形成。¹⁷

图17 “枭龙”／JF-17战斗机（2003年首飞，中外联合研制）

2008年

2008年：中国商用飞机有限责任公司（中国商飞）于5月11日在上海成立，中国大型客机研制进入全新阶段；同年11月28日，中国首次按照国际民航规章自行研制的新型涡扇支线客机ARJ21-700首飞成功，并于2014年12月30日取得中国民航局型号合格证。¹⁸

图18 ARJ21-700支线客机（2008年首飞）

2011年

2011年：中国自主研制的第四代隐身战斗机歼20于1月11日首飞成功；2016年11月在第11届中国航展首次公开飞行展示，2018年2月正式列装空军作战部队；歼20使中国成为世界上少数自主研制并装备重型隐身战斗机的国家。¹⁹

图19 歼20隐身战斗机（2011年1月11日首飞）

2013年

2013年：中国自主研制的大型多用途运输机运20于1月26日首飞成功，2016年7月6日正式列装空军；运20结束了中国不能研制大型军用运输机的历史，大幅提升了战略投送能力，成为中国航空装备“20时代”的重要标志之一。²⁰

图20 运20大型运输机（2013年首飞）

2016年

2016年：中国自行研制的ARJ21-700支线客机于6月28日投入航线运营，2024年起正式启用商业名称C909；它是中国第一款走完研制、取证、交付、商业运营全过程的喷气客机；截至2025年12月，C909载客已突破3000万人次，并交付老挝、越南等海外用户。²¹

图21 中国南方航空C909（原ARJ21，2016年投入航线运营）

2017年

2017年：中国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机C919，于5月5日在上海浦东国际机场首飞成功；C919基本型客机158至192座、航程4075至5555公里，标志着中国具备研制现代干线客机的核心能力。²²

图22 C919大型客机（2017年5月5日首飞）

2017年—2018年

2017年：中国自主研制的大型灭火/水上救援水陆两栖飞机AG600于12月24日实现陆上首飞；2018年10月20日完成水上首飞，2020年7月26日实现海上首飞；AG600是世界在研最大的水陆两栖飞机，与运20、C919并称中国大飞机“三剑客”。²³

图23 AG600大型水陆两栖飞机（2017年陆上首飞、2018年水上首飞）

2019年

2019年：中国自主研制的第四代战术通用直升机直20在庆祝新中国成立70周年阅兵中首次公开亮相；直20填补了中国10吨级通用直升机的空白，可满足高原运输、突击机降等多样化任务需求；歼20、运20、直20汇聚一堂，宣告中国航空装备“20时代”全面到来。²⁴

图24 直20战术通用直升机（2019年首次公开亮相）

2022年—2023年

2022年—2023年：C919于2022年9月29日获得中国民用航空局型号合格证，12月9日全球首架交付东方航空；2023年5月28日，东航MU9191航班完成C919首次商业飞行；中国民用干线客机由此实现从研制、取证到商业运营的完整闭环。²⁵

图25 C919商业首航（2023年5月28日，东航MU9191航班）

2025年—2026年

2025年—2026年：C919持续拓展航线网络，2026年8月首次执飞国际商业航线，国产干线客机正式进入全球民航网络；同期远程宽体客机C929推进研制，中国商用飞机正从支线、单通道向宽体与国际化迈进。²⁶

图26 远程宽体客机C929（渲染图）

结语

从风筝到C919，从冯如的“冯如1号”到“20家族”与国产大飞机，中国航空走过了一条从无到有、从修理仿制到自主创新、从望尘莫及到同台竞技的艰辛道路。面向未来，以先进军机、大型客机、无人机与绿色航空为重点，中国航空工业正朝着建设航空强国的目标继续前行。

尾注

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图片来源：Lwr1016 at Chinese Wikipedia，《Shijiazhuang Y-5.jpg》（CC BY 3.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Shijiazhuang_Y-5.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.3.3节；中工网《从0到20：新中国航空事业70年》；Wikipedia: Shijiazhuang Y-5。 ↩︎
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图片来源：Empire Du Milieu，《A-5 Supersonic attack Aircraft.jpg》（CC BY 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:A-5_Supersonic_attack_Aircraft.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.3.3节；Wikipedia: Nanchang Q-5。 ↩︎
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图片来源：Zhangmingda，《Y-10-6.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Y-10-6.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.3.3节；人民网《大飞机：载着中国梦飞向蓝天》；Wikipedia: Shanghai Y-10。 ↩︎
图片来源：Dmitriy Pichugin，《PLAAF Xian JH-7A at Chelyabinsk Shagol Air Base.jpg》（GFDL 1.2），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PLAAF_Xian_JH-7A_at_Chelyabinsk_Shagol_Air_Base.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.3.3节；Wikipedia: Xian JH-7。 ↩︎
图片来源：Russian Ministry of Defence，《Chengdu J-10 - 殲-10.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chengdu_J-10_-_%E6%AE%B2-10.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.3.3节；Wikipedia: Chengdu J-10；中国航空工业集团公开资料。 ↩︎
图片来源：Ibex73，《PAK Kamra JF-17 Thunder at Paris Air Show, June 2019 (1).jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PAK_Kamra_JF-17_Thunder_at_Paris_Air_Show,June_2019(1).jpg。资料来源：Wikipedia: JF-17 Thunder、Chengdu FC-1 Xiaolong；中国航空工业集团外贸机型公开资料。 ↩︎
图片来源：《ARJ21-700首飞.jpg》（用户提供的本地素材，2008年11月28日首飞现场照片）。资料来源：中国商飞官网产品与公司大事记；人民网《大飞机：载着中国梦飞向蓝天》；Wikipedia: Comac ARJ21。 ↩︎
图片来源：Baiweiflight，《J-20 2011.jpg》（CC BY-SA 3.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:J-20_2011.jpg。资料来源：中工网《从0到20：新中国航空事业70年》；中国军网相关报道；Wikipedia: Chengdu J-20。 ↩︎
图片来源：Alert5，《Y-20 at Airshow China 2016.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Y-20_at_Airshow_China_2016.jpg。资料来源：中工网《从0到20：新中国航空事业70年》；人民网、中国军网报道；Wikipedia: Xian Y-20。 ↩︎
图片来源：4300streetcar，《Shanghai Airlines Boeing 737-8 MAX and China Southern Comac C909 at Shanghai Pudong June 2025.jpg》（CC BY 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Shanghai_Airlines_Boeing_737-8_MAX_and_China_Southern_Comac_C909_at_Shanghai_Pudong_June_2025.jpg。资料来源：中国商飞官网及上海飞机设计研究院发展历程；Wikipedia: Comac ARJ21、Comac C909。 ↩︎
图片来源：Ken Chen，《COMAC C919 - Commercial Aircraft Corporation Of China AN4748979.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:COMAC_C919_-_Commercial_Aircraft_Corporation_Of_China_AN4748979.jpg。资料来源：中国商飞官网产品与服务；人民网《大飞机：载着中国梦飞向蓝天》；Wikipedia: Comac C919。 ↩︎
图片来源：Alert5，《AG-600 at Airshow China 2016.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:AG-600_at_Airshow_China_2016.jpg。资料来源：中国军网《蓝天史诗：中国航展见证中国航空工业腾空翱翔》；人民网报道；Wikipedia: AVIC AG600。 ↩︎
图片来源：China News Service，《Z-20 Airshow China 2022 fly.jpg》（CC BY 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Z-20_Airshow_China_2022_fly.jpg。资料来源：中工网《从0到20：新中国航空事业70年》；中国军网报道；Wikipedia: Harbin Z-20。 ↩︎
图片来源：中国新闻社，《B-919A at Shanghai Hongqiao by CNS-20230528.png》（CC BY 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:B-919A_at_Shanghai_Hongqiao_by_CNS-20230528.png。资料来源：中国商飞官网；新华社、中国新闻社2023年5月28日报道；Wikipedia: Comac C919。 ↩︎
图片来源：《C929 2.png》（项目素材目录提供的C929渲染图）。资料来源：中国网《C919首次执飞国际商业航线》（2026年8月）；中国商飞官网产品与服务；Wikipedia: Comac C929。 ↩︎

简史 on Evine的个人博客

航空科学与工程：重大成就与难点、痛点

航空科学与工程：重大成就与难点、痛点

上篇 重大成就

可持续航空燃料：从示范走向规模供应

推进系统：兆瓦级混合电推进完成整机集成地面验证

超声速归来：X-59跨过声障

非二氧化碳效应：第一次把气候干预做进运行系统

材料与制造：增材制造进入承力件，数字孪生进入装配线

智能计算：机器学习在气动优化中真正落地

自主飞行：从演示航线到横穿美国

中国的进展：整机与空管装备进入批量交付

下篇 难点与痛点

可持续航空燃料：量与价同时不到位

氢能航空：时间表公开退坡

电池与电推进：比能量是硬门槛

复合材料：减重收益在交付时兑现，报废成本在二十年后支付

数字化与人工智能：证据形态是“感知价值”而非“产出度量”

非二氧化碳效应：科学本身尚未定论

产能与供应链：瓶颈从“能不能设计出来”转向“能不能造出来”

适航审定与标准：制度的速度慢于技术的速度

中国的错位：机体已批量交付，动力与适航仍在追赶

末篇 技术路线的取舍

减排路径：先押注今天就能用的

平台策略：衍生机型守现金流，新构型锁未来

自主发展：自研主干与可替换设计

结语

尾注

全球航空发展简史

全球航空发展简史

1783年

1804年

1852年

1891年

1903年

1909年

1910年

1919年

1927年

1929年

1935年

1937年

1939年

1944年

1947年

1952年

1958年

1969年

1976年

1978年

1988年

1995年

2005年

2011年

2016年

2019年

结语

尾注

中国航空发展简史

中国航空发展简史

约公元前5世纪—前3世纪

公元3—4世纪

约公元1500年

1909年

1913年

1918年

1942年

1951年

1956年

1957年

1958年

1965年

1969年

1980年

1988年

1998年

2003年

2008年

2011年

2013年

上篇　重大成就

下篇　难点与痛点

末篇　技术路线的取舍