來源：果殼網(wǎng)
蔓延全球的新冠疫情，讓民用航空業(yè)一夜之間陷入泥沼，然而正所謂 " 膽小者看到危機(jī)，膽大者看到機(jī)會(huì) "，一些新銳航空飛行器制造企業(yè)和航空公司，就在籌劃一種更快捷，更舒適的全新的航旅出行方式。說不定，等疫情結(jié)束后不久，我們?cè)俅纬鲂袝r(shí)，就能體驗(yàn)到它。
超音速客機(jī)，請(qǐng)求出戰(zhàn)！
這種全新的出行方式，就是超音速客機(jī)。來自美國(guó)科羅拉多的航空初創(chuàng)企業(yè) Boom Supersonic 于近日宣布，明年 1 月 7 日，它將正式推出自己的單座超音速原型機(jī) XB-1，并將在年內(nèi)試飛。
展示中的 XB-1 原型機(jī) | https://boomsupersonic.com
XB-1 的最高速度設(shè)置為 2.2 馬赫，航程超過 1900 公里，采用 3 臺(tái)通用電氣公司出品的 J85-15 引擎。公司創(chuàng)始人布萊克 · 紹爾，精力充沛，野心勃勃，曾經(jīng)就職于亞馬遜，擁有私人飛機(jī)駕駛執(zhí)照。
他聲稱，自己要做民用航空界的埃隆 · 馬斯克。而 XB-1，就是未來民用航空界的 SpaceX。
" 序曲 " 與 XB-1 飛行想象圖 | https://boomsupersonic.com
紹爾宣稱，如果 XB-1 試飛成功，那么公司下一步計(jì)劃就是建造以 XB-1 為藍(lán)本的大型超音速客機(jī) " 序曲 "。序曲機(jī)長(zhǎng) 51 米，翼展 18 米，最大載客量大約為 55 名，最大航程 8800 公里，時(shí)速同樣為 2.2 馬赫，整體客艙皆以商務(wù)艙標(biāo)準(zhǔn)建造，預(yù)計(jì)在 2030 年投入使用。
" 更少的乘客，更舒適的旅行環(huán)境，更短的飛行時(shí)間，想想看，從東京到西雅圖，只要 4 個(gè)半小時(shí)，是不是令人興奮！" 紹爾表示。
英國(guó)航空公司的 " 協(xié)和 " 超音速客機(jī) | www.bbc.com
當(dāng)然，超音速客機(jī)并不是一個(gè)時(shí)髦的新發(fā)明，它曾經(jīng)短暫出現(xiàn)在民用航空歷史上：1976 年，英法兩國(guó)聯(lián)合研制的 " 協(xié)和 " 超音速客機(jī)正式投入運(yùn)營(yíng)，直至 2003 年退役。
" 協(xié)和 " 客機(jī)座艙，以其精致的餐食和周到的服務(wù)著稱 | www.bbc.com
曾幾何時(shí)，" 協(xié)和 " 是空中旅行 " 逼格 " 的最高境界，它能以 2.04 倍音速的速度飛行，在 3 個(gè)半小時(shí)之內(nèi)，就能將 92 名～120 名乘客從西歐送至美國(guó)東海岸。寬敞的空間，考究的裝飾和精致的空中餐食，構(gòu)筑了它獨(dú)特的魅力。
然而，與之相對(duì)的是，" 協(xié)和 " 客機(jī)平均往返機(jī)票價(jià)格為 12000 美元，是標(biāo)準(zhǔn)航班價(jià)格的 30 倍左右，從而導(dǎo)致需求不足，最終只交付了 14 架，大多數(shù)航班的空座率超過 50%，而且乘客多來自常旅計(jì)劃升艙。
最后，70 年代的石油危機(jī)，導(dǎo)致航空燃料價(jià)格急劇上漲，使得 " 協(xié)和 " 更加難以為繼。2000 年 7 月，法航一架 " 協(xié)和 " 從巴黎戴高樂機(jī)場(chǎng)升空后不久，由于操縱事故不幸墜毀，造成 113 名乘客罹難，從而為 " 協(xié)和 " 的棺材敲上了至關(guān)重要的一枚釘子。
所以，在 " 協(xié)和 " 退出歷史舞臺(tái)將近 20 年后，超音速飛行如果要想成為我們的旅行方式，首先要讓人 " 付得起 "。和馬斯克的 SpaceX 一樣，序曲計(jì)劃將通過 " 走量 " 模式，攤薄運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，讓價(jià)格更加親民。
紹爾宣布，批量生產(chǎn)的序曲，將可以把單機(jī)價(jià)格降低到 2 億美元左右，而 2 億到 4 億價(jià)格區(qū)間的中小型民用航空機(jī)市場(chǎng)還是藍(lán)海，尤其對(duì)于需求相對(duì)穩(wěn)定，講求效率和舒適的商務(wù)航空來說，市場(chǎng)還有不少潛力可挖。
" 序曲 " 超音速客機(jī)座艙概念圖，其賣點(diǎn)在于 " 普通人支付得起的超音速商務(wù)艙旅行 " | https://boomsupersonic.com
紹爾盤算，在 2030 年投入使用后，" 序曲 " 的產(chǎn)量將迅速擴(kuò)展到 1000 架左右，規(guī)?；倪\(yùn)營(yíng)，能讓它的票價(jià)與當(dāng)前跨國(guó)普通航班商務(wù)艙處在同一水平——只要付出大約 4000 美元，就能乘坐 " 序曲 "，在五個(gè)小時(shí)之內(nèi)從東京飛抵洛杉磯。
這個(gè)價(jià)格，是 " 協(xié)和 " 客機(jī)票價(jià)的四分之一。屆時(shí)，1000 架序曲的載客能力可以滿足全球超過 500 條越洋商務(wù)航線的需要。
飛得更快，還要更環(huán)保
不過，橫在 XB-1 和 " 序曲 " 面前的攔路虎還有一只，就是國(guó)際航空業(yè)面臨的環(huán)保壓力。從 2019 年 1 月開始，全球航空運(yùn)輸業(yè)碳中和方案及減排計(jì)劃正式實(shí)施，目標(biāo)是在 2050 年將全行業(yè)二氧化碳排放量較 2005 年減少 50%。
2018 年 7 月，國(guó)際清潔交通委員會(huì)在一份針對(duì)超音速客機(jī)的環(huán)評(píng)報(bào)告中指出，在現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，超音速客機(jī)可能在碳排放上超出現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn) 70%，每位乘客消耗的航空燃料大約是亞音速噴氣客機(jī)乘客的 5 倍以上，更不用提超音速客機(jī)所造成的噪音污染了。為此，委員會(huì)對(duì)超音速客機(jī)的發(fā)展持謹(jǐn)慎態(tài)度，并敦促各航空公司與飛行器研發(fā)企業(yè)早日出臺(tái)技術(shù)革新與管理措施。
對(duì)于這個(gè)問題，Boom Supersonic 的解決方案可謂多頭出擊，開源節(jié)流并舉。
首先，為了降低燃料成本和碳排放，紹爾宣布 XB-1 和 " 序曲 " 使用替代合成燃料：利用直接空氣捕獲技術(shù)，從空氣中提取二氧化碳，再利用水電解和燃料合成過程來生產(chǎn)清潔的液態(tài)烴燃料。另外，公司宣布，" 序曲 " 將不采用 XB-1 的 J85-15 引擎，而改與羅爾斯 · 羅伊斯合作，后者將為 " 序曲 " 開發(fā)效率更高，更節(jié)能的全新渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
生產(chǎn)線上正在組裝的 XB-1 機(jī)身 | boomsupersonic.com
第二，是從飛機(jī)結(jié)構(gòu)下手。當(dāng)飛機(jī)超音速飛行時(shí)，氣流會(huì)對(duì)機(jī)身傳來規(guī)律性震動(dòng)，為了對(duì)抗這種震動(dòng)，就需要更堅(jiān)固的機(jī)身結(jié)構(gòu)，而超音速客機(jī)獨(dú)有的 " 細(xì)長(zhǎng)型 " 身材，又對(duì)機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施加了嚴(yán)格的限制，使得任何 " 減重 " 方案都困難重重，稍一不慎，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)體強(qiáng)度的降低。
對(duì)此，Boom Supersonic 的應(yīng)對(duì)方案是，XB-1 和序曲在設(shè)計(jì)中，都將大量使用碳纖維材料和鈦合金，許多部件將采用 3D 打印技術(shù)，從而力爭(zhēng)在保持機(jī)身結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的同時(shí)，減輕整機(jī)重量，并抵御超音速飛行空氣摩擦引發(fā)的高溫。根據(jù) Boom Supersonic 公布的數(shù)據(jù)，XB-1 的機(jī)身最高耐溫上限能夠達(dá)到 148 攝氏度。
機(jī)體橫截面積變化與遭遇阻力關(guān)系圖，可以看到，左邊機(jī)體橫截面積變化劇烈的設(shè)計(jì)方案，遭遇的空氣阻力將隨著面積的增大而急劇上升，右邊的 " 小蠻腰 " 方案遭遇的空氣阻力則顯著減小 | www.geekswipe.net
另外，XB-1 和 " 序曲 " 都改進(jìn)了外形與氣動(dòng)布局，從公開資料上看，它們都有令人過目不忘的 " 小蠻腰 " 設(shè)計(jì)，從而使機(jī)翼寬度最大處機(jī)身最窄，總體橫截面積變化平緩。從航空動(dòng)力學(xué)角度講，機(jī)體橫截面積變化越平緩，它遭遇的阻力就越低。
噓！別讓下面的人聽到！
更輕的重量和改善的外形布局，不僅能有效降低能耗，削減碳排放，還能有效減輕 " 音爆 "。
由于音爆，所以預(yù)計(jì)開通的超音速客機(jī)航線大多為越洋飛行路線 | www.aero-mag.com
" 音爆 " 是飛機(jī)超音速飛行時(shí)，產(chǎn)生的沖擊波所引發(fā)的巨響。由于飛機(jī)速度超越音速，坐在飛機(jī)里的人無緣聽到 " 音爆 "，而對(duì)地面上的人，音爆則形成了難以忍受的巨響。
" 協(xié)和 " 之所以受到抵制，就是因?yàn)檠赝驹斐傻囊舯?。有個(gè)段子就叫做：" 協(xié)和從華盛頓超音速飛去圣地亞哥，站在芝加哥都能聽到它的噪音。" 所以， 現(xiàn)階段籌劃中的超音速客機(jī)航線，大部分被設(shè)定為跨海長(zhǎng)途飛行，也是因?yàn)樵窖箫w行中，下方基本不會(huì)有居民存在。
不過，機(jī)場(chǎng)終究是要建在陸地上的繁華城市附近的，起飛降落階段依舊會(huì)影響到沿途居民，所以要消除音爆，還是要從飛機(jī)本身的設(shè)計(jì)入手。
" 協(xié)和 " 客機(jī)超音速飛行時(shí)形成的兩重 " 音爆云 " | www.spkeaerospace.com
常規(guī)的超音速噴氣飛機(jī)，空氣沖擊波從機(jī)頭到達(dá)機(jī)尾翼的時(shí)候增強(qiáng)，形成兩次明顯的音爆，所以 XB-1 的外形設(shè)計(jì)與 NASA 和洛克希德 · 馬丁設(shè)計(jì)的 X-59 靜音超音速技術(shù)飛機(jī)頗為相似：兩者都采用了細(xì)長(zhǎng)機(jī)身，機(jī)翼從機(jī)身向外的延展角度與厚度都進(jìn)行了優(yōu)化，以減弱超音速飛行中機(jī)身產(chǎn)生的激波。
另外，根據(jù)推測(cè)，XB-1 和 X-59 一樣，機(jī)翼尖端也進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使幫助飛行器機(jī)體在超音速飛行時(shí)產(chǎn)生的激波大部分向上方發(fā)散，僅剩小部分強(qiáng)度較小的余波射向地面，將噪音降低為可以融入城市環(huán)境背景噪音的程度。紹爾已經(jīng)向外界保證， " 序曲 " 產(chǎn)生的音爆級(jí)別大約只是 " 協(xié)和 " 的 1/30。
截至目前，" 序曲 " 客機(jī)已獲得價(jià)值 60 億美元的意向訂單，買家包括維珍集團(tuán)和日本航空，后者在 2017 年向 Boom 投資了 1000 萬美元。
Aerion AS2 超音速科技飛行想象圖 | https://www.ainonline.com
維珍航空馬赫 3 科技飛行想象圖 | www.aero-mag.com
當(dāng)然，垂涎于超音速民用航空市場(chǎng)的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止 Boom Supersonic 一家。有力競(jìng)爭(zhēng)者包括波音支持的 Aerion 公司，它在今年 4 月宣布在佛羅里達(dá)投資 3 億美元建造一座工廠以制造 12 座超音速客機(jī) AS2；太空狂人理查 · 布蘭森也來插了一腳，宣布維珍航空將開發(fā)超音速客機(jī)馬赫 3。
這款豪華超音速公務(wù)機(jī) " 機(jī)如其名 "，最大時(shí)速能夠達(dá)到 3 馬赫，從紐約飛到倫敦只需 2 小時(shí)，不過票價(jià)就非一般人能夠負(fù)擔(dān)，估計(jì)不比布蘭森的太空旅行飛船銀河號(hào)便宜多少。
屆時(shí)，也許我們相約旅行的口號(hào)就變成 " 一起坐飛機(jī)出去玩嗎？坐一次能吹一輩子的那種？"
