據外媒報道,XB-1超音速演示樣機日前在美國丹佛百年機場亮相,這架由音爆公司(BOOM)研制的噴氣式飛機將達到時速約2400公里,從舊金山飛東京只需要5個半小時。據稱,這架號稱是“有史以來最快的民用飛機”將在2017年下半年首次試飛。

短命的歐洲“協和”和蘇聯圖-144

現代飛機每小時接近1000公里的速度已經不算慢,但相對于您選擇的旅程,比如7000公里以上的越洋航班,還是要耗去8個甚至9個小時。想象一下,如果飛機速度提高一倍,達到2000公里甚至更快一些,那么飛越大西洋只需要3小時,飛越太平洋也不過5小時,那樣的話,就再也不用為漫長枯燥的旅程擔憂了。

客機其實完全有理由飛得更快。早在1947年,人類就已經把噴氣式飛機的速度提高到了音速以上,但超音速飛行的技術在很長時間里局限在軍事航空領域。在噴氣式推進技術應用于民用飛機后,飛行速度已經幾乎實現翻番,短期內超音速飛行的需求并不明顯。直到上世紀70年代,在民航競爭日趨激烈的形勢下,英法美蘇等國家才開始嚴肅地考慮超音速客機問題。最終,以歐洲的“協和”和蘇聯圖-144為代表的超音速客機的出現,讓民用航空運輸業像注射了嗎啡一樣亢奮異常。所有的亞音速客機,似乎一夜之間被擠進了故紙堆。人們一廂情愿地認為,相對于高速旅行的振奮,超音速客機的音爆噪聲已變得無足輕重,大家將會把它作為享受快速航空服務的合理代價。

1973年巴黎航展上,首架量產型圖-144在萬眾矚目下墜落,成為一團扭曲的燃燒廢墟,6名機組人員和地面15名人員喪生,圖-144名譽掃地。1978年,另一架圖-144也在交付試飛中墜毀,機上無人生還。到1978年6月退出客運服務前,俄羅斯航空公司圖-144總計僅執行過55次載客飛行,此時距該機首飛尚不足10年。

與圖-144相比,“協和”本應有更好的機會,除了英法的堅定支持和航電與性能優勢,“協和”也的確短暫興奮了市場,訂單數量曾一度飆升到74架。但好景不長,圖-144的兩次墜機,讓同屬超音速客機的“協和”受到株連,而接踵而至的石油危機則迅速壓癟了航空公司的錢袋,許多訂單被取消。最終,只有執著的英國航空公司和法國航空公司接收了“協和”。2000年法航“協和”在巴黎墜毀,機上109人罹難,成為壓垮“協和”的最后一根稻草。當年11月26日,“協和”也黯然退出了航運市場。

波音2707因“前景不明”被叫停

早在“協和”和圖-144孕育之時,美國就發現超音速客機市場存在被歐洲和蘇聯壟斷的可能。美國坐不住了,肯尼迪總統在1963年公布了國家超音速運輸計劃,支持美國企業開發同類產品,直接向圖-144和“協和”叫板。該項目的鼎盛時期,曾資助了波音2707超音速客機75%的研制費用。美國的胃口更大,決意把載客量提升1倍,達到250人,飛行速度提高到2.7馬赫,而且具備洲際航程。但在1971年3月,國會決定停止為該項目撥款,理由是這類客機缺乏“清晰的市場定位,前景不夠明確”,另一層潛臺詞則是,亞音速客機的統治地位仍不可搖撼。盡管此時波音2707已經獲得了25家企業的115架訂單,但美國政府還是毫不遲疑地宣告項目終結。

教訓總是有的,人們意識到經濟性和噪聲是超音速客機成功運營的兩大障礙。由于音爆噪聲太大,超音速客機被要求只能在大洋上超音速飛行,而“協和”和圖-144使用的渦噴發動機,其經濟性也難以滿足錙銖必較的航空運輸企業需要。

“協和”這樣一種被時人譽為科技奇跡的超音速客機的匆匆謝幕,似乎有太多原因:2000年的巴黎墜機事故、“9·11”恐怖襲擊對民航的沖擊、音爆和噪音問題、燃油經濟性不佳等。但還有一條更為根本的原因常常被人忽視,那就是作為一種新型客機,“協和”從一開始就犯了個嚴重錯誤,就是試圖用犧牲載客量的方式保證超音速和大航程,超音速的確是個不錯的噱頭,人們愿意為此多付出些鈔票,但關鍵問題是,人們對這個“噱頭成本”或者說“時間成本”的容忍度究竟有多高?這一理念能否保證航空公司有合理的收益?在設計之初,這兩個問題都被過度樂觀地估計了。

降低音爆噪聲已有技術方案

在波音和空客的正式客機開發計劃中,仍看不到超音速客機的影子。但人們對超音速客機的研究,卻正在公眾視野之外縝密地進行。NASA研究人員正在與波音和洛馬公司的團隊合作,設法先除掉音爆這只攔路虎。研究人員利用計算機模擬技術和風洞試驗技術,正對一些新穎的超音速客機構型方案進行評估,這種新構型的特殊之處在于,它產生的音爆足以安靜到不會吵擾地面居民。

過去人們就已知道,降低超音速音爆噪聲的方法之一是加長飛機機體長度,使其變得更加頎長。理論上,足夠長的機身絕對能解決音爆噪聲問題,但飛機不可能在長度上不管不顧。現在,研究人員正利用計算機設計全新的飛機三維構型,新構型可以重塑超音速激波的形狀,利用大氣衰減效應來削弱激波的強度,等到激波傳到地面,沖擊已經衰減到如同遠方的悶雷。“協和”音爆的感覺噪聲水平為105分貝,但技術人員認為這一數字必須降至75分貝,才能滿足無限制飛行需要。他們新設計的構型方案之一,音爆的感覺噪聲水平已經達到79分貝,但研究團隊的野心更大,他們希望最終達到70分貝。

研究人員發現,如果要充分利用現有航空技術降低起降噪聲,超音速客機的尺寸不能太大,而巡航速度的選擇也應以1.6-1.8馬赫為宜。據此,研究團隊大膽推測,超音速航運的突破點極有可能是小型或中型公務機,因為搭乘公務機的大佬們從不敏感于坐駕的運營成本,這些和他們的時間價值相比幾乎不值一提。

音爆公司宣稱依靠XB-1重拾舊夢

似乎是對這一研究結論的積極回應,今年11月,美國科羅拉多州音爆公司宣布,將開發一種經濟性良好且能夠比現代商用客機快2.6倍的超音速飛機。音爆公司計劃先設計建造一架載客45人的原型機XB-1,用來檢測飛機的低速操縱性和高速性能。XB-1安裝3臺通用電氣J85渦噴發動機,計劃2017年首飛。按照音爆公司的說法,XB-1最大航程8400公里,巡航高度18000米,飛行速度2.2馬赫,比當年的“協和”還要快上10%!請注意,載客45人的體量,完全就是超音速公務機。

音爆公司宣稱XB-1將打破超音速魔咒。“協和”最多載客100人,高昂的運營成本使得一次越洋往返航班票價高達20000美元,這完全不是普通人所能承受的。XB-1從紐約到倫敦的往返航班耗時約為3小時25分鐘,票價大約為5000美元,雖然不算便宜,但比“協和”算是蘿卜白菜價了,考慮到該機市場定位主要是純商務人士,這個價格確實有希望。

當然,音爆公司要解決的問題足足還有一籮筐。超音速飛機的低速操縱性和前向視野問題,起降速度和滑跑距離問題,運營噪音強度問題,減阻問題等等,從外形上看XB-1至少有70%拷貝了“協和”的設計,考慮到J85發動機的推力和經濟性,以及未來新動力在推重比、經濟性和可靠性方面的變數,許多人認為音爆公司的主意不靠譜,但維珍集團的老板理查德·布蘭森認為這完全有可能實現。維珍公司已經承諾買下首批10架飛機的選擇權。據說另一家歐洲航空企業已經表示,有意購買多達15架超音速客機。而這些意向訂單總值高達50億美元。

音爆公司是否最終會成功尚說不好。技術上的挑戰不是問題,關鍵在于實現這樣的技術指標需要花費多大成本和代價。因為說到底,超音速航空運輸的本質,并非飛機與音速的較量,而是需求與成本的角逐。

作者:《航空知識》雜志主編王亞男

XB-1超音速演示樣機試飛:超音速客機卷土重來?

圖文簡介