据外媒报道,XB-1超音速演示样机日前在美国丹佛百年机场亮相,这架由音爆公司(BOOM)研制的喷气式飞机将达到时速约2400公里,从旧金山飞东京只需要5个半小时。据称,这架号称是“有史以来最快的民用飞机”将在2017年下半年首次试飞。

短命的欧洲“协和”和苏联图-144

现代飞机每小时接近1000公里的速度已经不算慢,但相对于您选择的旅程,比如7000公里以上的越洋航班,还是要耗去8个甚至9个小时。想象一下,如果飞机速度提高一倍,达到2000公里甚至更快一些,那么飞越大西洋只需要3小时,飞越太平洋也不过5小时,那样的话,就再也不用为漫长枯燥的旅程担忧了。

客机其实完全有理由飞得更快。早在1947年,人类就已经把喷气式飞机的速度提高到了音速以上,但超音速飞行的技术在很长时间里局限在军事航空领域。在喷气式推进技术应用于民用飞机后,飞行速度已经几乎实现翻番,短期内超音速飞行的需求并不明显。直到上世纪70年代,在民航竞争日趋激烈的形势下,英法美苏等国家才开始严肃地考虑超音速客机问题。最终,以欧洲的“协和”和苏联图-144为代表的超音速客机的出现,让民用航空运输业像注射了吗啡一样亢奋异常。所有的亚音速客机,似乎一夜之间被挤进了故纸堆。人们一厢情愿地认为,相对于高速旅行的振奋,超音速客机的音爆噪声已变得无足轻重,大家将会把它作为享受快速航空服务的合理代价。

1973年巴黎航展上,首架量产型图-144在万众瞩目下坠落,成为一团扭曲的燃烧废墟,6名机组人员和地面15名人员丧生,图-144名誉扫地。1978年,另一架图-144也在交付试飞中坠毁,机上无人生还。到1978年6月退出客运服务前,俄罗斯航空公司图-144总计仅执行过55次载客飞行,此时距该机首飞尚不足10年。

与图-144相比,“协和”本应有更好的机会,除了英法的坚定支持和航电与性能优势,“协和”也的确短暂兴奋了市场,订单数量曾一度飙升到74架。但好景不长,图-144的两次坠机,让同属超音速客机的“协和”受到株连,而接踵而至的石油危机则迅速压瘪了航空公司的钱袋,许多订单被取消。最终,只有执著的英国航空公司和法国航空公司接收了“协和”。2000年法航“协和”在巴黎坠毁,机上109人罹难,成为压垮“协和”的最后一根稻草。当年11月26日,“协和”也黯然退出了航运市场。

波音2707因“前景不明”被叫停

早在“协和”和图-144孕育之时,美国就发现超音速客机市场存在被欧洲和苏联垄断的可能。美国坐不住了,肯尼迪总统在1963年公布了国家超音速运输计划,支持美国企业开发同类产品,直接向图-144和“协和”叫板。该项目的鼎盛时期,曾资助了波音2707超音速客机75%的研制费用。美国的胃口更大,决意把载客量提升1倍,达到250人,飞行速度提高到2.7马赫,而且具备洲际航程。但在1971年3月,国会决定停止为该项目拨款,理由是这类客机缺乏“清晰的市场定位,前景不够明确”,另一层潜台词则是,亚音速客机的统治地位仍不可摇撼。尽管此时波音2707已经获得了25家企业的115架订单,但美国政府还是毫不迟疑地宣告项目终结。

教训总是有的,人们意识到经济性和噪声是超音速客机成功运营的两大障碍。由于音爆噪声太大,超音速客机被要求只能在大洋上超音速飞行,而“协和”和图-144使用的涡喷发动机,其经济性也难以满足锱铢必较的航空运输企业需要。

“协和”这样一种被时人誉为科技奇迹的超音速客机的匆匆谢幕,似乎有太多原因:2000年的巴黎坠机事故、“9·11”恐怖袭击对民航的冲击、音爆和噪音问题、燃油经济性不佳等。但还有一条更为根本的原因常常被人忽视,那就是作为一种新型客机,“协和”从一开始就犯了个严重错误,就是试图用牺牲载客量的方式保证超音速和大航程,超音速的确是个不错的噱头,人们愿意为此多付出些钞票,但关键问题是,人们对这个“噱头成本”或者说“时间成本”的容忍度究竟有多高?这一理念能否保证航空公司有合理的收益?在设计之初,这两个问题都被过度乐观地估计了。

降低音爆噪声已有技术方案

在波音和空客的正式客机开发计划中,仍看不到超音速客机的影子。但人们对超音速客机的研究,却正在公众视野之外缜密地进行。NASA研究人员正在与波音和洛马公司的团队合作,设法先除掉音爆这只拦路虎。研究人员利用计算机模拟技术和风洞试验技术,正对一些新颖的超音速客机构型方案进行评估,这种新构型的特殊之处在于,它产生的音爆足以安静到不会吵扰地面居民。

过去人们就已知道,降低超音速音爆噪声的方法之一是加长飞机机体长度,使其变得更加颀长。理论上,足够长的机身绝对能解决音爆噪声问题,但飞机不可能在长度上不管不顾。现在,研究人员正利用计算机设计全新的飞机三维构型,新构型可以重塑超音速激波的形状,利用大气衰减效应来削弱激波的强度,等到激波传到地面,冲击已经衰减到如同远方的闷雷。“协和”音爆的感觉噪声水平为105分贝,但技术人员认为这一数字必须降至75分贝,才能满足无限制飞行需要。他们新设计的构型方案之一,音爆的感觉噪声水平已经达到79分贝,但研究团队的野心更大,他们希望最终达到70分贝。

研究人员发现,如果要充分利用现有航空技术降低起降噪声,超音速客机的尺寸不能太大,而巡航速度的选择也应以1.6-1.8马赫为宜。据此,研究团队大胆推测,超音速航运的突破点极有可能是小型或中型公务机,因为搭乘公务机的大佬们从不敏感于坐驾的运营成本,这些和他们的时间价值相比几乎不值一提。

音爆公司宣称依靠XB-1重拾旧梦

似乎是对这一研究结论的积极回应,今年11月,美国科罗拉多州音爆公司宣布,将开发一种经济性良好且能够比现代商用客机快2.6倍的超音速飞机。音爆公司计划先设计建造一架载客45人的原型机XB-1,用来检测飞机的低速操纵性和高速性能。XB-1安装3台通用电气J85涡喷发动机,计划2017年首飞。按照音爆公司的说法,XB-1最大航程8400公里,巡航高度18000米,飞行速度2.2马赫,比当年的“协和”还要快上10%!请注意,载客45人的体量,完全就是超音速公务机。

音爆公司宣称XB-1将打破超音速魔咒。“协和”最多载客100人,高昂的运营成本使得一次越洋往返航班票价高达20000美元,这完全不是普通人所能承受的。XB-1从纽约到伦敦的往返航班耗时约为3小时25分钟,票价大约为5000美元,虽然不算便宜,但比“协和”算是萝卜白菜价了,考虑到该机市场定位主要是纯商务人士,这个价格确实有希望。

当然,音爆公司要解决的问题足足还有一箩筐。超音速飞机的低速操纵性和前向视野问题,起降速度和滑跑距离问题,运营噪音强度问题,减阻问题等等,从外形上看XB-1至少有70%拷贝了“协和”的设计,考虑到J85发动机的推力和经济性,以及未来新动力在推重比、经济性和可靠性方面的变数,许多人认为音爆公司的主意不靠谱,但维珍集团的老板理查德·布兰森认为这完全有可能实现。维珍公司已经承诺买下首批10架飞机的选择权。据说另一家欧洲航空企业已经表示,有意购买多达15架超音速客机。而这些意向订单总值高达50亿美元。

音爆公司是否最终会成功尚说不好。技术上的挑战不是问题,关键在于实现这样的技术指标需要花费多大成本和代价。因为说到底,超音速航空运输的本质,并非飞机与音速的较量,而是需求与成本的角逐。

作者:《航空知识》杂志主编王亚男

XB-1超音速演示样机试飞:超音速客机卷土重来?

图文简介