我國航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)水平提升建議
——基于專利計量視角

劉琦楠，劉佳音，孔祥浩

（1.南京航空航天大學(xué)人文與社會科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 211521；2.南京航空航天大學(xué)圖書館，江蘇南京 210016；3.南京航空航天大學(xué)工業(yè)和信息化智庫評價中心，江蘇南京 210016；4.南京航空航天大學(xué)無錫研究院，江蘇無錫 214100）

航空發(fā)動機(jī)（以下簡稱“航發(fā)”）技術(shù)是航空飛行器的核心技術(shù)之一，也被稱為航空器的“心臟”，是促進(jìn)航空事業(yè)發(fā)展的重要推動力。航發(fā)的研發(fā)經(jīng)費投入大、研發(fā)周期長、研發(fā)技術(shù)難度高、經(jīng)營風(fēng)險高、帶動產(chǎn)業(yè)面廣，因此是否具備獨立研發(fā)高性能航發(fā)的能力，已經(jīng)成為衡量一個國家動力研發(fā)、制造水平，乃至綜合競爭實力的重要標(biāo)志。當(dāng)前世界航空動力強(qiáng)國均將航發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略提升至國家高度，對外實行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖與壟斷。相較之下中國航發(fā)研發(fā)起步較晚，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，關(guān)鍵零部件、材料等核心基礎(chǔ)能力距離航空強(qiáng)國仍有一定差距，隨時存在被世界一流航發(fā)國家和企業(yè)“卡脖子”的風(fēng)險。由于“卡脖子”技術(shù)分布在工業(yè)基礎(chǔ)體系的各個環(huán)節(jié)，提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)體系迭代升級是突破“卡脖子”技術(shù)的首要發(fā)力點，其中產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力是產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力的重要組成部分［1］，因此從產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)入手提升中國航發(fā)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力刻不容緩。習(xí)近平總書記指出要“打好產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化的攻堅戰(zhàn)”，提出了“十四五”期間制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和升級方針［2］。這里的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)即“工業(yè)五基”，包括基礎(chǔ)零部件/元器件、基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)工業(yè)軟件、基礎(chǔ)工藝與裝備、產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)［3］。而產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化由產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力擴(kuò)展到產(chǎn)業(yè)鏈的融合完善，指的是在一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈的上下游關(guān)系中，處于上游的產(chǎn)業(yè)部門通過技術(shù)創(chuàng)新和管理強(qiáng)化，使其技術(shù)、產(chǎn)品、工藝和供給能力得到重大提升，可以為下游生產(chǎn)、加工、制造、裝配的產(chǎn)業(yè)部門提供更高質(zhì)量的產(chǎn)品和供應(yīng)保證，從而在整體上實現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展［4］。實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化應(yīng)當(dāng)以問題應(yīng)用為導(dǎo)向，“補(bǔ)短板”“筑長板”［5］。

1 中國航發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景

中國航發(fā)產(chǎn)業(yè)受到工業(yè)發(fā)展起步晚、資源投入有限等不利因素影響，長期以來發(fā)展落后于其他航空強(qiáng)國。經(jīng)過將近50 年的發(fā)展，2000 年初中國發(fā)動機(jī)研制生產(chǎn)體系趨于完善，具備了渦槳、渦噴、渦扇、渦軸等各類發(fā)動機(jī)的系列研制生產(chǎn)能力。然而彼時中國航發(fā)產(chǎn)業(yè)尚從屬于航空整體配套，易被下游航空裝備研制進(jìn)程影響，對技術(shù)積累和人才培養(yǎng)不利。

2016 年5 月，航發(fā)及燃?xì)廨啓C(jī)重大專項正式開始實施，7 月，《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》宣布開展航發(fā)的材料、制造工藝、試驗測試等共性基礎(chǔ)技術(shù)和交叉學(xué)科研究，并攻關(guān)自主設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)［6］。同年8 月中國航發(fā)集團(tuán)正式掛牌成立，打破了“一廠一所一型號”的航空工業(yè)舊模式，發(fā)動機(jī)研發(fā)不再受制于整體飛機(jī)制造，實現(xiàn)了“飛發(fā)分離”。2017 年10 月工信部發(fā)布《高端智能再制造行動計劃（2018—2020 年）》開展航發(fā)與燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片等關(guān)鍵件技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用［7］。2019年10 月發(fā)改委發(fā)布《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019年本）》鼓勵航空航天類干線、支線、通用飛機(jī)及零部件開發(fā)制造和航發(fā)開發(fā)制造［8］。

在此背景之下，本文將現(xiàn)狀的時間范圍定義為2016 年至2022 年，相對于2016 年以前，區(qū)分為前后兩個階段，選取產(chǎn)業(yè)“五基”中對于當(dāng)前我國航發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新較為重要的基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)工藝與裝備這3 個基礎(chǔ)類別，對全球各國創(chuàng)新熱點、創(chuàng)新優(yōu)勢、市場現(xiàn)狀進(jìn)行對比分析，以便更準(zhǔn)確把握當(dāng)前航發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。

2 研究思路與數(shù)據(jù)來源

專利作為科技創(chuàng)新的重要載體，具有客觀性、時效性等特點，且在全球范圍內(nèi)具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，根據(jù)世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）的實證統(tǒng)計，70%～80%發(fā)明創(chuàng)造只有專利文獻(xiàn)一種公開渠道，專利涵蓋全球90%以上的前沿科技情報［9］，能夠較高程度地體現(xiàn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢。

基于相關(guān)文獻(xiàn)我們看到，有部分學(xué)者通過對專利數(shù)據(jù)對產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行研究。在關(guān)鍵技術(shù)研究方面，趙璞等人［10］基于IPC 分類號提出利用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘和識別核心技術(shù)的方法；張棟等人［11］利用復(fù)合專利共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)提出產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究方法。在創(chuàng)新態(tài)勢研究方面，許振亮等人［12］通過申請量、機(jī)構(gòu)和IPC 分類號對比解讀了對國際稀土產(chǎn)業(yè)中游專利的申請趨勢、申請人合作網(wǎng)絡(luò)及熱點技術(shù)領(lǐng)域；高楠等［13］基于專利數(shù)量、IPC 分類號和德溫特手工代碼對比研究中美航空技術(shù)創(chuàng)新格局；張慧婧等人［14］通過專利數(shù)量、申請人等數(shù)據(jù)對湖北省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了剖析。但現(xiàn)有研究主要關(guān)注專利數(shù)量、申請人、專利分類號等專利文獻(xiàn)的外在特征，聚焦于重點創(chuàng)新主體分析和關(guān)鍵技術(shù)研究方法，較少采用聚類分析對產(chǎn)業(yè)技術(shù)方向進(jìn)行分析，或結(jié)合專利被他引次數(shù)等指標(biāo)對多個國家在某一領(lǐng)域的影響力、創(chuàng)新熱點和優(yōu)勢進(jìn)行宏觀視角分析和深度挖掘，或提出產(chǎn)業(yè)提升的針對性策略。

因此，本研究擬從多維度分析國內(nèi)外航發(fā)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，挖掘我國產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中的關(guān)鍵性技術(shù)問題。研究選取incoPat 全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫為專利數(shù)據(jù)來源，該數(shù)據(jù)庫目前已覆蓋全球158 個國家和地區(qū)的1.7 億余件專利信息，其聚類功能采用語義算法提取專利標(biāo)題、摘要和權(quán)利要求中的關(guān)鍵詞，并通過計算相關(guān)度得到不同類別主題，提煉專利布局熱點，能夠從宏觀上把握世界各國在限定時間內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新方向，從微觀上剖析潛在的競爭領(lǐng)域。

同時，我們參考《航發(fā)結(jié)構(gòu)設(shè)計分析》和有關(guān)知名研究機(jī)構(gòu)報告［15］，對航發(fā)的基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)材料和基礎(chǔ)工藝與裝備環(huán)節(jié)分別在充分的文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)上確定關(guān)鍵詞表，確定檢索策略。以2016 年為節(jié)點分為前后兩個階段進(jìn)行檢索，并通過國際專利分類號(IPC)、專利法律狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選和清洗，選取中國和能夠獨立研制高端軍/民用航發(fā)的其它世界航空動力強(qiáng)國美國、俄羅斯、英國、法國的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新現(xiàn)狀進(jìn)行專利指標(biāo)的統(tǒng)計和對比分析［16］。我們首先對檢索航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)各環(huán)節(jié)的授權(quán)專利進(jìn)行同族合并，再通過聚類分析發(fā)掘各國兩個時間階段的創(chuàng)新熱點和優(yōu)勢，以突顯我國航發(fā)領(lǐng)域的創(chuàng)新優(yōu)勢及國際局勢發(fā)展。根據(jù)以上分析結(jié)果以產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化的思路為分析框架，總結(jié)當(dāng)前航發(fā)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的長板和短板，從而提出我國航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新能力提升的具體策略。

3 基于專利分析的國內(nèi)外航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新研究

3.1 全球產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新積累量與影響力對比

專利的數(shù)量與高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有正相關(guān)關(guān)系［17］。通過對比不同國家不同時期的專利數(shù)量在全球?qū)＠械恼急?，能夠體現(xiàn)各國在兩個階段擁有的創(chuàng)新積累情況。然而專利數(shù)量的多少不能完全衡量一個國家的創(chuàng)新競爭力，還需要結(jié)合該國創(chuàng)新影響力進(jìn)行綜合分析。專利被他引次數(shù)去除了被引次數(shù)中自引次數(shù)的因素，可以較為客觀地展現(xiàn)在技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的對外影響力。此外專利數(shù)量和被他引次數(shù)受時間段差距限制，對分析結(jié)果有較大影響。因此本文通過專利數(shù)量占比和專利被他引數(shù)占比綜合分析各國在該領(lǐng)域兩個階段專利創(chuàng)新積累量和影響力的變化。

（1）基礎(chǔ)零部件。將2000—2015 年與2016—2022 年的各國專利數(shù)量占比進(jìn)行對比（如圖1 所示），可以發(fā)現(xiàn)2016 年前中國航發(fā)基礎(chǔ)零部件與其他航空強(qiáng)國相比創(chuàng)新態(tài)勢較弱，數(shù)量上落后于美國、法國和俄羅斯，但同時專利被他引次數(shù)占比排名第二，僅次于占據(jù)絕對優(yōu)勢的美國，俄羅斯專利數(shù)量最多但影響力較弱。

圖1 各國航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)零部件專利數(shù)量與影響力比較

2016 年兩機(jī)專項啟動后，中國的專利數(shù)量占比上升，占世界專利總數(shù)過半，短時間內(nèi)大幅提高技術(shù)創(chuàng)新積累，專利被他引數(shù)占比也排名第一，然而與專利數(shù)量上相差甚遠(yuǎn)的美國相比，兩者影響力未能拉開較大差距。

（2）基礎(chǔ)材料。各國基礎(chǔ)材料的專利數(shù)量占比和被他引數(shù)占比的比較如圖2 所示。2016 年后中國在世界專利總數(shù)中占的比例上升超過30%，從2016年前僅次于俄羅斯的位置到2016 年后超過第二名俄羅斯34.56%的第一位。與此同時俄羅斯和美國所占比例均大幅縮小，法國和英國已幾乎檢索不到相關(guān)專利。從被他引數(shù)占比角度來看，2016 年前中國已具備較強(qiáng)的影響力，2016 年后在材料方面的優(yōu)勢更為顯著。

圖2 各國航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)材料專利數(shù)量與影響力比較

（3）基礎(chǔ)工藝與裝備。如圖3 所示，在2016年前中國航發(fā)基礎(chǔ)工藝與裝備創(chuàng)新態(tài)勢僅次于俄羅斯，且與法國、美國的差距不超過5%。2016 年后中國專利數(shù)量迅速上升，占全球?qū)＠倲?shù)比例第二名的俄羅斯50%以上，而其他四國的專利占比均有減少。從被他引次數(shù)占比的視角看，2016 年后中國基礎(chǔ)工藝與裝備領(lǐng)域的創(chuàng)新影響力已上升至全球第一。

圖3 各國航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)工藝和裝備專利數(shù)量與影響力比較

3.2 全球產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新市場現(xiàn)狀

通過篩選航發(fā)領(lǐng)域的有效授權(quán)專利，對重要申請主體和海外布局進(jìn)行分析，可以了解各國航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的市場運(yùn)營情況。

（1）各國重要創(chuàng)新主體。本文選取影響力和市場活躍度兩項指標(biāo)衡量創(chuàng)新主體的重要程度，影響力和市場活躍度越高，則創(chuàng)新主體在市場中重要程度越高。影響力由專利被他引次數(shù)表示，市場活躍度由專利轉(zhuǎn)化次數(shù)表示，包括轉(zhuǎn)讓和許可兩種情況。

1）影響力排名前十的主體。選取中國在2016年之后被他引次數(shù)前十的專利權(quán)人如表1 所示。由表可知中國航發(fā)集團(tuán)旗下企業(yè)與科研院所在我國航發(fā)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新上影響力較強(qiáng)，在影響力前十中有6 所隸屬于中國航發(fā)集團(tuán)。工信部所屬高校北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)對航發(fā)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新貢獻(xiàn)度較高。中國科學(xué)院工程熱物理研究所在航發(fā)基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)也具有優(yōu)秀的影響力。

表1 中國航發(fā)領(lǐng)域被他引次數(shù)排名前十的專利情況

結(jié)合專利數(shù)量和被他引次數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，中國航發(fā)沈陽黎明航發(fā)有限責(zé)任公司和中國科學(xué)院工程熱物理研究所的影響力表現(xiàn)優(yōu)于積累量，表明其持有專利潛在價值較高。

選取2016 年之后海外國家被他引次數(shù)前十的專利權(quán)人，如表2 所示。由表可知，美國、法國和英國在航發(fā)基礎(chǔ)領(lǐng)域影響力較大。其中排名前十的主體中有6 家企業(yè)總部在美國，且前兩名均來自美國，說明美國在航發(fā)基礎(chǔ)領(lǐng)域仍然占據(jù)較強(qiáng)優(yōu)勢。美國通用電氣公司（General Electric Company）雖然專利數(shù)量較少，但被他引次數(shù)位居第一，說明持有專利具備較高潛在價值。其次是法國，2 家均為大型跨國集團(tuán)兼國防合約商。其中賽峰集團(tuán)（Safran Aircraft Engines）的重要股東是法國政府，其專利數(shù)量第一，但影響力表現(xiàn)并不突出。而法國空客公司（Airbus Operations Sas）則由歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)公司（EADS）持有，其專利影響力表現(xiàn)同樣弱于積累量。英國羅爾斯·羅伊斯公司（Rolls-Royce Plc）成立于1906 年，是歐洲最大的航發(fā)企業(yè)，專利被他引次數(shù)排名第三，影響力不容小覷。

表2 國外航發(fā)領(lǐng)域被他引次數(shù)排名前十的專利情況

2）市場活躍度排名前十的主體。國際市場中專利轉(zhuǎn)化次數(shù)排名前十的權(quán)利人如表3 所示，可見美國、英國、法國、加拿大的企業(yè)轉(zhuǎn)化活躍度較高。其中美國雷神公司（Raytheon Technologies Corporation）專利轉(zhuǎn)化次數(shù)最多，均為受讓人。轉(zhuǎn)讓人中，美國聯(lián)合技術(shù)公司（United Technologies Corporation）最多，該公司的下屬部門包括美國普惠公司、中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司的C919 噴氣客機(jī)與中國航空工業(yè)集團(tuán)公司渦槳客機(jī)項目的主系統(tǒng)供應(yīng)商——聯(lián)合技術(shù)航空系統(tǒng)。中國尚無主體進(jìn)入轉(zhuǎn)化次數(shù)排名前十的。

表3 專利轉(zhuǎn)化次數(shù)排名前十的當(dāng)前權(quán)利人

從主體角度來看，2016 年后同時進(jìn)入全球?qū)＠麛?shù)量、被他引次數(shù)和轉(zhuǎn)化次數(shù)Top10 的主體有美國雷神公司和通用電氣公司、英國羅爾斯-羅伊斯公司和法國賽峰集團(tuán)，說明國際航發(fā)產(chǎn)業(yè)市場中僅有少部分主體能夠同時維持較大技術(shù)保護(hù)范圍、強(qiáng)影響力和高專利價值，存在壟斷現(xiàn)象。此外，中國與其他國家在航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新上的活躍主體類型差異明顯，中國重要創(chuàng)新主體類型涵蓋國有企業(yè)、高校和科研院所，而海外國家以企業(yè)類型為主，政府通過參股或指定為國防合約商進(jìn)行合作和控制。

雖然中國創(chuàng)新儲備和影響力進(jìn)入世界前列的主體較多，但在轉(zhuǎn)化方面活躍度有待提高，說明專利價值未能得到充分轉(zhuǎn)化并反哺研發(fā)創(chuàng)新，對產(chǎn)學(xué)研結(jié)合造成技術(shù)和資金上的流通不暢，一定程度上阻礙了中國在航發(fā)領(lǐng)域擴(kuò)張技術(shù)保護(hù)的版圖。

（2）各國海外布局。通過分析2016 年以來各國航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)專利的海外布局我們發(fā)現(xiàn)，中國和俄羅斯的專利主要在本國布局，而美國、法國和英國都對歐洲市場關(guān)注度較高。美國和法國持有的本國專利超過其所有專利的50%，而海外市場布局有所不同。法國主體在全球多個國家申請了專利，在美持有專利占到本國的近50%，此外在歐洲專利局、英國、中國和俄羅斯也都有專利布局，這依賴于其航發(fā)巨頭賽峰集團(tuán)的跨國業(yè)務(wù)。美國主體在歐洲專利局持有數(shù)量僅次于本國的專利，對加拿大、中國和俄羅斯持有專利數(shù)量不多。英國主體在歐洲專利局和美國申請的專利數(shù)量超過國內(nèi)。除俄羅斯外，美國、法國和英國均在中國有有效授權(quán)專利，法國數(shù)量最多。

3.3 我國航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新熱點與優(yōu)勢

專利的關(guān)鍵詞能夠體現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的特定技術(shù)方向。在檢索結(jié)果中以公開國為篩選條件，對中、美、俄、法、英等國專利的關(guān)鍵詞分別進(jìn)行聚類，在各產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)領(lǐng)域中，數(shù)量較多的聚類關(guān)鍵詞可作為創(chuàng)新熱點，如表4 所示。將檢索結(jié)果分產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)領(lǐng)域直接聚類，相較之下專利數(shù)量較多的技術(shù)關(guān)鍵詞可作為該國的優(yōu)勢技術(shù)方向，如表5 所示。

表4 各國航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新熱點分布

在基礎(chǔ)零部件方面，2016 年后中國專利數(shù)量已在世界前列，但影響力仍未能與美國拉開距離。研究熱點中零部件類別從葉片更多轉(zhuǎn)向了轉(zhuǎn)子、機(jī)匣、輪盤等，零部件制造工藝和裝備從數(shù)控線切割機(jī)和工藝凸臺等轉(zhuǎn)向了測量工裝、夾具、零部件概率壽命預(yù)測和精密制造等，尤其測量工裝和夾具是中國持有授權(quán)專利較多的領(lǐng)域，在數(shù)量上已具備一定的優(yōu)勢。但美國和俄羅斯共同關(guān)注的軸承是中國的技術(shù)空白領(lǐng)域。

在基礎(chǔ)材料方面，中國一直以來在數(shù)量和影響力上均具有較強(qiáng)的競爭力。與其他國家相比，中國更關(guān)注高溫合金，尤其是鎳基高溫合金，但對馬氏體時效鋼的關(guān)注度弱于美國和俄羅斯。在復(fù)合材料領(lǐng)域，中國先后關(guān)注過用于防冰涂層的丙烯酸酯和提高耐磨性的納米碳酸鍶，并在纖維復(fù)合材料方面具備一定優(yōu)勢，但對于用于熱噴涂的固體潤滑劑、用于減振的復(fù)合材料及碳基復(fù)合材料專利創(chuàng)新較少。

在基礎(chǔ)工藝與裝備方面，中國一直以來與排名第一的美國保持較小的差距，技術(shù)方向上更關(guān)注真空感應(yīng)熔煉、測量工裝、激光沖擊強(qiáng)化和夾具并具備一定優(yōu)勢，但在聚能裝藥方面尚無相關(guān)專利。

4 中國航發(fā)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新“長板”和“短板”

4.1 長板

（1）優(yōu)勢技術(shù)。優(yōu)勢技術(shù)方向可作為中國航發(fā)基礎(chǔ)創(chuàng)新的“長板”之一。從專利創(chuàng)新優(yōu)勢可知，中國在基礎(chǔ)零部件的制造檢測與基礎(chǔ)材料的制備工藝裝備方面均具備優(yōu)勢技術(shù)方向。基礎(chǔ)零部件包括定子葉片、轉(zhuǎn)子葉片制造和檢測過程中的測量工裝、夾持機(jī)械手、刀具、概率壽命預(yù)測等。基礎(chǔ)材料中合金方面的優(yōu)勢主要是鎳基、鈷基高溫合金、鈦合金等的制備工藝，如電渣重熔、真空感應(yīng)熔煉，以及超耐熱合金的沉淀硬化和用于渦輪盤制造的鈦合金棒材制備，復(fù)合材料方面主要是黏合劑和纖維復(fù)合材料。

（2）科研創(chuàng)新力。中國航發(fā)在多個技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)量已趕超其它航空強(qiáng)國，位列世界前列。其中非合作專利各類申請人專利數(shù)量占比如圖4所示，其中企業(yè)占半數(shù)以上，高校與科研院所持平。將各類型申請專利的數(shù)量與被他引次數(shù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)盡管高校與科研院所合計的專利數(shù)量占比低于企業(yè)，但高影響力專利數(shù)量是企業(yè)的2 倍，企業(yè)申請專利的影響力表現(xiàn)欠佳。因此，高校與科研院所申請專利可能具備更高的影響力，能夠在中國航發(fā)基礎(chǔ)領(lǐng)域創(chuàng)新中發(fā)揮前瞻性更強(qiáng)的重要作用。

圖4 中國非合作專利各類申請人專利數(shù)量與影響力

在合作專利申請人的類型中，企業(yè)與高校合作申請專利數(shù)量最多，其次是高校與科研院所。而企業(yè)與高校合作申請專利影響力更大。

國內(nèi)部分機(jī)構(gòu)近年來在專利申請數(shù)量上具有較為明顯的增長，這源于多方面的創(chuàng)新激勵機(jī)制。例如，我國《專利法實施細(xì)則》中規(guī)定，在專利申請成功之后，被授予專利權(quán)的企業(yè)應(yīng)該給發(fā)明人以獎勵；“專精特新”企業(yè)的申報和認(rèn)定有創(chuàng)新性方面的專項條件和要求，企業(yè)紛紛出臺相關(guān)激勵措施，鼓勵員工申報專利；高校會定期舉辦研究生創(chuàng)新實驗競賽、“奇思妙想”科技創(chuàng)新大賽，鼓勵學(xué)生開展科研創(chuàng)新活動，積極參與專利申報。

4.2 短板

（1）核心技術(shù)環(huán)節(jié)。在制造業(yè)的一些重點領(lǐng)域，國內(nèi)存在一定數(shù)量的非核心技術(shù)環(huán)節(jié)的專利，高質(zhì)量專利未受到市場足夠重視。航發(fā)產(chǎn)業(yè)核心環(huán)節(jié)的相關(guān)發(fā)明專利在科研創(chuàng)新、計算方面難度較大；工藝類專利創(chuàng)新難度較小，重要性不高，對于我國大飛機(jī)工程的實現(xiàn)、改進(jìn)意義有限。由于一些單位將科研創(chuàng)新數(shù)量與年終考核掛鉤，過度追求科研成果數(shù)量，忽視創(chuàng)新的質(zhì)量，導(dǎo)致創(chuàng)新成果的科技進(jìn)步性、先進(jìn)性未能充分體現(xiàn)。專利的申請和轉(zhuǎn)化過多集中于中低端研究并不利于我國“制造強(qiáng)國”戰(zhàn)略目標(biāo)和高質(zhì)量發(fā)展任務(wù)的實現(xiàn)。

從基礎(chǔ)零部件2016 年后各國研發(fā)熱點來看，美國和俄羅斯共同關(guān)注軸承相關(guān)技術(shù)，如推力軸承和轉(zhuǎn)子軸承等，然而中國與軸承相關(guān)的專利僅有9 項，占全球相關(guān)專利的2%，是值得注意的潛在卡脖子技術(shù)。這體現(xiàn)了中國當(dāng)前航發(fā)軸承的短板，即設(shè)計和材料，此外在軸承制造、試驗和檢測環(huán)節(jié)距離航發(fā)強(qiáng)國也有一定距離［18］。

從基礎(chǔ)材料的聚類中可以看出，美國和俄羅斯對于低碳馬氏體鋼和馬氏體時效鋼的關(guān)注度較高，但中國2016 年后關(guān)于超高強(qiáng)度馬氏體鋼的相關(guān)專利僅有2 件。馬氏體時效鋼是一類特殊的超高強(qiáng)度鋼，以無碳或者超低碳的鐵鎳馬氏體為基，通過時效處理，在板條馬氏體基體中析出細(xì)小彌散的金屬間化合物來實現(xiàn)超高強(qiáng)度［19］，具有強(qiáng)度高、塑韌性好、熱處理簡單、焊接及冷熱加工性優(yōu)異等特點［20］，最開始應(yīng)用于發(fā)動機(jī)殼體［21］，也已廣泛應(yīng)用在高強(qiáng)度齒輪、軸承、緊固件、彈簧以及擠壓模和冷沖模中［22］。

（2）專利轉(zhuǎn)化。專利轉(zhuǎn)化情況能夠反映主體在該領(lǐng)域的專利運(yùn)營和價值實現(xiàn)能力［23］。雖然中國在3 個基礎(chǔ)領(lǐng)域的專利數(shù)量和影響力都領(lǐng)先于其他國家，但是專利轉(zhuǎn)化占比不足全球的10%，而美、法、英、加的航發(fā)巨頭企業(yè)轉(zhuǎn)化次數(shù)占到80%以上，主要是作為受讓人的轉(zhuǎn)讓行為。值得注意的是，近年來持有專利中轉(zhuǎn)化次數(shù)最多的美國軍工企業(yè)雷神公司僅申請了一個專利，其他持有專利均為收購。而中國申請并持有有效授權(quán)專利較多的多個機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)讓和許可行為次數(shù)非常少，說明當(dāng)前中國航發(fā)創(chuàng)新市場活躍度較低，盡管在研發(fā)層面，企業(yè)、科研院所和高校能夠緊密合作，但專利被授權(quán)有效后，其市場價值轉(zhuǎn)化實現(xiàn)程度不高。

（3）海外布局。中國當(dāng)前在海外布局的專利極少，絕大多數(shù)在國內(nèi)市場，相較于美、法、英等國對他國及歐洲市場的開拓和大量布局，中國的海外專利版圖僅有美國，這對于中國擴(kuò)大專利創(chuàng)新影響力、加強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)、占領(lǐng)國際市場的創(chuàng)新制高點較為不利。

5 產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化背景下航發(fā)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新力提升建議

5.1 鍛長板

（1）增強(qiáng)優(yōu)勢技術(shù)影響力。中國已在一些技術(shù)方向具備專利數(shù)量上的優(yōu)勢，且一些重要零部件和材料已實現(xiàn)國產(chǎn)化，但影響力尚有提升空間。專利引用是衡量其覆蓋技術(shù)范圍的重要程度和對后續(xù)技術(shù)的貢獻(xiàn)程度的重要指標(biāo)［24］。分別選取中國在基礎(chǔ)零部件與基礎(chǔ)材料兩個領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量前三的優(yōu)勢技術(shù)方向為例進(jìn)行對比（如表6 所示），可見基礎(chǔ)零部件的“測量工裝、轉(zhuǎn)子、夾持機(jī)械手”“轉(zhuǎn)子葉片、定子葉片、渦輪盤”兩個領(lǐng)域的專利數(shù)量雖然較多，但被他引次數(shù)均大幅低于專利數(shù)量，且高被引專利數(shù)量較少，在影響力上的表現(xiàn)遠(yuǎn)低于基礎(chǔ)材料的“電渣重熔、鎳基粉末高溫合金、真空感應(yīng)熔煉”領(lǐng)域。建議關(guān)注中國具有絕對數(shù)量優(yōu)勢的技術(shù)方向?qū)＠灰l次趨勢，拓展專利技術(shù)范圍，以產(chǎn)業(yè)實際需求為導(dǎo)向，開展跨學(xué)科和融合產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新工程，提升創(chuàng)新成果的影響力和貢獻(xiàn)度。

表6 中國航發(fā)產(chǎn)業(yè)合作專利各類申請人專利數(shù)量與影響力

（2）加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。在中國航發(fā)基礎(chǔ)領(lǐng)域的創(chuàng)新中，產(chǎn)學(xué)研各類主體都較為活躍，發(fā)揮了各自在研發(fā)中的優(yōu)勢。然而相對而言，合作創(chuàng)新成果較少，占比僅有3%。這說明中國航發(fā)產(chǎn)業(yè)仍未擺脫“單打獨斗”的科研模式，未能充分實現(xiàn)各類主體在關(guān)鍵技術(shù)方向上優(yōu)勢互補(bǔ)的合作。

共同申請并持有專利是產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新模式之一，能在微觀層面展示各類主體的融合程度。企業(yè)、高校和科研院所是聯(lián)合攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的主體，企業(yè)向高校和科研院所提供市場需求，高校通過科研項目集聚教師和學(xué)生等優(yōu)質(zhì)科研人才和資源，促進(jìn)自身科研成果轉(zhuǎn)化，科研院所以其獨有的科研資源參與項目，發(fā)掘科研力量。然而中國目前三類主體共同參與的協(xié)調(diào)程度仍在較低水平，企業(yè)與高校合作是相對常見的模式，科研院所參與合作的專利比重極低，這有可能導(dǎo)致科研院所的高價值專利得不到轉(zhuǎn)化，減緩資金回流，進(jìn)而影響研發(fā)進(jìn)程。反觀航發(fā)強(qiáng)國美國的產(chǎn)學(xué)研合作，科研院所與企業(yè)的資源互換能夠大幅提高科研成果轉(zhuǎn)化率。歐美智庫不僅能為政府和企業(yè)提供智力支持，還具有為政府和企業(yè)培養(yǎng)和輸送人才的功能。我國航發(fā)產(chǎn)業(yè)和企業(yè)也可借助國內(nèi)航空領(lǐng)域和工信部下屬高校相關(guān)智庫的專家團(tuán)隊和科研力量，助力協(xié)同創(chuàng)新。由政府牽頭打造各方充分交流的平臺，從宏觀層面促使產(chǎn)業(yè)鏈中生產(chǎn)系統(tǒng)、人才系統(tǒng)、資源系統(tǒng)深度融合，采取問題導(dǎo)向的機(jī)制，建立完善的制度流程，保證優(yōu)質(zhì)人才與科研資源的配置能夠面向產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實需求，最大化產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的效益，加快趕超歐美強(qiáng)國的步伐。

（3）完善以高質(zhì)量發(fā)展為導(dǎo)向的科技創(chuàng)新評價體系。科技創(chuàng)新評價體系對產(chǎn)出結(jié)果有直接的影響和指導(dǎo)作用。政府層面通過科學(xué)評估，制定有效的評價體系，設(shè)置合理的評價指標(biāo)權(quán)重，能夠促使高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)跟進(jìn)調(diào)整激勵舉措，推動創(chuàng)新進(jìn)一步向高質(zhì)量成果傾斜。例如結(jié)合發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的重要性進(jìn)行加權(quán)，增加對渦輪、輪盤、機(jī)匣、轉(zhuǎn)子等核心領(lǐng)域的關(guān)注，對技術(shù)熱點中研發(fā)難度不高的專利關(guān)注熱度適當(dāng)降低，對航發(fā)市場研發(fā)和生產(chǎn)進(jìn)行方向性的引導(dǎo)，形成良性的創(chuàng)新態(tài)勢。

5.2 補(bǔ)短板

（1）著力突破重要核心技術(shù)。1）關(guān)鍵零件設(shè)計制造。軸承是航發(fā)核心零部件之一，尤其是保證高低壓轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的主軸軸承，與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、耐溫能力和可靠性緊密相關(guān)［25］。軸承的設(shè)計和制造是制約中國實現(xiàn)軍民用航發(fā)制造完全自主可控的重要因素。2022 年中國解決了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和材料的疲勞失效問題，在軸承的壽命上取得了巨大突破，但尚未大量應(yīng)用在行業(yè)生產(chǎn)中，民用航發(fā)軸承仍然依賴進(jìn)口。美國、法國等國家具備領(lǐng)先幾十年的軸承設(shè)計經(jīng)驗，在信息化的當(dāng)下，智能化、仿真化設(shè)計使得軸承設(shè)計如虎添翼，各個巨頭企業(yè)將基礎(chǔ)研究成果，如軸承的動態(tài)性能、熱效應(yīng)、功率損耗等用于內(nèi)部專用的軸承設(shè)計軟件，而中國在軸承設(shè)計上依然依賴國外的工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)計軟件和理論，單元化、集成化的軸承設(shè)計方法未能形成系統(tǒng)，這與中國科研體系中的“數(shù)據(jù)孤島”“體系孤島”有一定關(guān)系。為解決以上問題建議：首先，聚焦于產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)，建立航發(fā)設(shè)計、制造、供應(yīng)商、集成、總裝之間協(xié)同互聯(lián)的數(shù)據(jù)平臺，以及體系化的管理要求、管理工具和評估辦法，促使各級企業(yè)供應(yīng)鏈建設(shè)協(xié)同發(fā)展；其次，促進(jìn)借力各地的研發(fā)主體集群；再次，設(shè)立國家層面關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的部門，著力于組織和規(guī)劃各類關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)所需的項目和協(xié)調(diào)所需主體和資源；最后，需關(guān)注仿真、智能制造和智能軸承技術(shù)，利用飛速發(fā)展的智能化技術(shù)實現(xiàn)軸承從設(shè)計、制造到檢測的“彎道超車”。2）關(guān)注超高強(qiáng)度鋼。超高強(qiáng)度鋼在發(fā)動機(jī)不同部件中具備優(yōu)異的綜合性能，起落架用材具備高強(qiáng)度、高韌性特點，發(fā)動機(jī)軸用材抗疲勞和蠕變，因此超高強(qiáng)度鋼一直是航發(fā)材料科研前沿?zé)狳c。美國在1952 年研制出的一種低合金超高強(qiáng)度鋼被稱為超高強(qiáng)度300 M 鋼，強(qiáng)度在1 860 MPa 左右，中國于2017 年實現(xiàn)國產(chǎn)化，然而質(zhì)量與進(jìn)口鋼相比仍有差距。截至2022 年，國外廣泛使用的超高強(qiáng)度鋼高比強(qiáng)度已在2 200 MPa～2 400 MPa 之間。然而中國仍欠缺2 000 MPa 級以上高比強(qiáng)度超高強(qiáng)度鋼在航發(fā)上的工程應(yīng)用基礎(chǔ)，亟需開展基礎(chǔ)研究和相關(guān)技術(shù)儲備［26］。建議持續(xù)推進(jìn)材料產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略性研究，強(qiáng)調(diào)知識產(chǎn)權(quán)在基礎(chǔ)材料領(lǐng)域創(chuàng)新項目中的地位，推動產(chǎn)業(yè)鏈零部件、材料和裝備環(huán)節(jié)協(xié)同創(chuàng)新以解決材料服役和性能問題，此外，可依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系，順應(yīng)材料產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢，設(shè)計建設(shè)一套強(qiáng)大健全的鋼鐵材料創(chuàng)新技術(shù)設(shè)施，利用數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新鏈和生產(chǎn)線向綠色、智能、自主、精準(zhǔn)的方向優(yōu)化。

（2）提高國內(nèi)市場活躍度。中國航發(fā)專利轉(zhuǎn)化量較少，特別是一些有深度研發(fā)能力的高校及科研院所申請的專利，這在一定程度上影響了創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化市場化。中國航發(fā)下屬企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)持有大量專利成果，但由于業(yè)務(wù)競爭關(guān)系和相關(guān)保密要求，其技術(shù)和成果難以向國內(nèi)有生產(chǎn)能力的企業(yè)轉(zhuǎn)移。建議中國航發(fā)龍頭企業(yè)在國內(nèi)市場進(jìn)一步發(fā)揮產(chǎn)業(yè)鏈縱橫向的領(lǐng)軍作用，將高校、科研院所和企業(yè)聯(lián)合為創(chuàng)新共同體，以關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與前沿技術(shù)產(chǎn)業(yè)化為核心組織項目并監(jiān)督專利成果的轉(zhuǎn)化率，推動具有前瞻性且能夠落地生產(chǎn)的技術(shù)加速航發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈升級和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化，且回流資金能夠反哺高校和科研院所技術(shù)創(chuàng)新。

（3）重視海外專利布局。雖然中國航發(fā)3 個基礎(chǔ)領(lǐng)域的專利數(shù)量和影響力都位居世界前列，但范圍僅覆蓋國內(nèi)市場，對于亞洲、歐洲、北美等重要市場的知識產(chǎn)權(quán)意識不夠。積極布局海外專利版圖能夠擴(kuò)張本國的創(chuàng)新影響力、保護(hù)本國科研成果、加深與海外國家的技術(shù)前沿交流密度，為中國航發(fā)提升國際影響力作知識產(chǎn)權(quán)層面的鋪墊。建議制定國家層面競爭性和前瞻性的全球范圍專利戰(zhàn)略，政府出臺扶持政策和具體措施，鼓勵企業(yè)等創(chuàng)新主體以技術(shù)壟斷和占據(jù)市場有利地位為目的，結(jié)合地緣戰(zhàn)略向海外國家布局航發(fā)基礎(chǔ)領(lǐng)域的專利，方式包括跨國企業(yè)在海外國家申請自主創(chuàng)新專利保護(hù)、并購他國專利或企業(yè)、吸收海外國家專利創(chuàng)新人才資源等。