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旅行时间缩短一半!人类真能在5年之内用上超音速飞机吗?

2018-08-10 20:50:36 来源: 互联网 编辑: 用户15097860706 浏览(3)人   

  根据英国《每日邮报》消息,英国飞机制造商Boom Supersonic最近正在努力复兴超音速飞行技术。他们正在研究一款能够打破音障而且速度极快的超音速飞机,其所用的飞行时间是目前飞行时间的1/2。Boom Supersonic的首席执行官Blake Scholl表示,希望用2000架Boom Supersonic超音速飞机连接全球各地的城市。


  据估计,首批乘客会在2023年乘坐Boom Supersonic超音速飞机进行全球旅行。而两家名为Aerion和Spike Aerospace的初创公司也计划在2023年之前完成超音速飞机的研发。2023年,似乎成为了一个值得期待的年份。


  不过,超音速飞机并不是最近才被研制出来,在上个世纪就很是火爆了一阵子,只不过在协和式超音速客机于本世纪初发生事故之后,超音速飞机的热度便迅速冷却。看最近多家公司研制的情形,超音速客机颇有复兴之势。


  但是,在期待超音速客机的同时,也不得不考虑其进入民用市场可能遇到的阻碍,技术、成本、用户习惯等诸多问题此刻正在影响着超音速飞机在民用级市场的普及。那么,人类真的能在5年内用上超音速飞机吗?


  一、超音速客机由来已久,因事故冷却近来有复兴之势


  金庸说:天下武功,唯快不破。在高速运转的现代社会,人们对“快”的追求更是达到极致。吃快餐、喝速溶咖啡、碎片化阅读,而出行更是对快速到达充满渴望,尽管高铁、飞机等交通工具一再提速,但人们对速度总是怀有更高的追求。


  在这种心态下,超音速成为引发人类探究兴趣的技术。音速即声音的速度,超音速就是大于音速的速度。在研究飞机的运动规律时,通常把1.2~5倍音速的飞行速度称为超音速。因其速度极快,所以超音速飞机早就成为人类研究的对象。


  上世纪50年代,喷气式客机时代到来,国际民航界一再提升飞行速度,对超音速运输市场的前景抱有极大期望。20世纪60年代,世界航空业的发展进入“黄金时代”,冷战背景下的航天飞机、宇宙飞船等军备竞赛如火如荼,而相互较劲的苏联和欧美在超音速飞机的研制方面也展开了激烈的竞争。


  Tu-144超音速客机是由图波列夫设计局研制的超音速飞机,于1977年11开始客运飞行,但由于技术上的一系列问题,Tu-144发生过空中解体等严重事故,不得不在1984年退出航线。尽管Tu-144是世界上最先起飞的超音速民航客机,但从技术和商业的角度来看都不能算是成功。


  与此同时,英法两国开始联合研制协和号超音速客机,美国也开始研制波音2707超音速客机。随着苏联的超音速客机计划告一段落,协和号在1969年研制成功,并于1976年1月21日投入商业飞行,是当时世界上唯一投入航线运营的超音速民用客机。


  此后,协和号平稳运行了20余年,直至2000年一次起火事故,导致113名乘客和机组人员全部罹难,曾经被视为超音速客机领跑者的协和号从此被冷落,到2003年协和式飞机全部退役。至此,超音速客机市场进入冷却期。


  从上世纪60年代研制,到70年代中期商用,再到本世纪初停运,这一过程在某种程度上反映出了人类在一个疯狂的时代对航运需求的冒进态度。当时航空界的气动设计水平不高,大规模的计算流体力学尚未得到应用,复合材料更是处于萌芽状态,这种境况下研制出的超音速客机注定是不成熟的产物。


  此外,当时的超音速客机在设计阶段未能考虑环境相容性,所以废气排放程度十分严重,声爆更是无法解决的大问题。所以关于超音速客机的质疑声一直不曾断绝,协和号的事故只是诸多问题爆发的导火索,而超音速飞机昙花一现后的沉寂其实也在情理之中。


  此后,波音公司曾在2001年提出研制Sonic Cruiser概念超音速客机,其速度比如今许多民航客机还要快,但最终因设计难度过大,在耗费数十亿美元后作罢。


  近些年,随着降噪技术的进步及商业飞行成本不断降低,超音速飞机又隐隐呈现出复兴的势头。美国乔治梅森大学的助理研究员Samuel Hammond认为:“有了更轻的材料、更高效的引擎、更出色的计算机模型、更丰富的经验,如今我们完全有可能生产出比协和号速度更快、票价更低的飞机。”


  与此前热衷大型超音速飞机不同,如今这一轮热潮集中在小型载人超音速公务机方面。如俄国苏霍伊公司与美国格鲁曼公司合作制造的S-21超音速公务机,以及欧洲达索公司的超音速飞机项目,都从一定程度上解决了噪声、污染及效率问题。


  其实对于超音速飞机而言,能够起飞只是最基本的步骤,想要大规模实现商用,需要将飞行效益、旅客体验等各个方面的因素加以综合考虑并据此改进。诚然,超音速飞机商用的市场潜力是巨大的,但在这之前,仍不可避免地要经历一个较长的演变过程。


  二、超音速客机市场需求广阔,但5年内商用很勉强


  超音速客机的市场其实是非常可观的。以中国为例,今年春天,携程成为了超音速客机公司Boom在中国的首家战略合作伙伴。根据携程提供的旅行报告显示,中国出境游客在去年达到1.3亿人次,而中国目前拥有护照的人数比率尚不足10%,存在着极大的增长空间。


  如今的世界追求速度,那么运输与对接工具也被要求提速,所以超音速飞机的重启也成为必然。在中国高铁提速之后,航空公司出现了非常明显的旅客分流现象。据统计,800公里之内的旅程,高铁分走20%~30%的航空乘客。1000~1200公里分流率为15%-20%。这也促使航空公司推出各种价格优惠希望留住客户,其飞行效益也在一定程度上受到了影响。


  那么1200公里以上该都是航空的“蛋糕”了吧,然而超级高铁会分走这一部分流量。在今年6月的世界交通运输大会上,西南大学提出了将磁悬浮技术和真空技术结合的“多态耦合轨道”研发技术,能够将高铁速度提升至每小时1500公里。


  更广为人知的当属马斯克的“胶囊列车”Hyperloop。在经过2年的测试之后,Hyperloop的首条试运行线路已被批准建设,从巴尔的摩到华盛顿只需5分钟,马斯克计划10年内建成连接全美的胶囊列车网络。


  由此看来,航空领域对超音速飞机的研制迫在眉睫。而且凭借着此前二三十年的研制基础,对超音速飞机的技术攻关似乎还要易于超级高铁。对超音速飞机而言,如何突破音爆是颇具难度的问题。音爆是超音速飞机在超越音速时产生的强烈爆炸声,此前的协和号即使在空中飞行,其产生的音爆也足以震裂地面,这也是后来协和号被禁的一大原因。


  目前这个难题得到了较为有效的解决。例如NASA与军火制造公司洛克希德马丁共同研制的X系列超音速飞机将在不产生音爆的情况下实现超音速飞行,整个飞行中也只产生75分贝的噪音,与普通民航噪音差不多,该机型计划于2021年首飞。


  尽管超音速飞机技术方面的问题在重启研制之后很大程度上得以解决,但想要实现商用,却依然面临着不少问题。在技术方面,虽然音爆问题得到了有效解决,但目前尚无发动机能够适配超音速飞机。根据目前全球主要发动机公司的状况来看,为超音速飞机专门设计新的发动机不太可能。更大的可能是在军用发动机的基础上加以改进,这需要巨额资金,并且要克服较高的难度系数,存在一定的风险。


  在商业模式方面,目前的航空商业环境与协和号时代不同。那时飞机尚属贵族消费层级,而如今的民航在发达国家已经完全平民化,在发展中国家也逐渐普及,所以航空公司以降低成本为重要任务,但超音速飞机在现阶段的运营无疑需要极高的成本,这与航空公司当前阶段的任务是相矛盾的。


  此外,超音速飞机的舒适性也不达标。以协和号为例,它是单通道飞机,座椅布局为2+2,容纳人数在100人上下。


  按照一般民航的标准来比照,舒适度略高于普通经济舱,远不及公务舱标准,但其价格却居高不下。就为了节省几个小时,以高出民航头等舱数倍的价格去购买超音速机票,对于多数用户而言也并不划算。


  至于节省时间,本身也是个相对的概念。现在的飞机设施愈加完备,服务齐全并且网络连通性也在提升,能够在飞机上就舒服地完成工作和进行娱乐,许多人还会把在飞机上的时间当作忙碌生活中难得的休憩时光,所以尽早到达目的地的需求恐怕也就没那么强烈了。


  最近十多年来总是不时传出重启或研发超音速飞机的计划,其实这项历经了半个多世纪的技术已有所积累,想要再造一架经济性更高、更环保静音的超音速客机不是问题。但问题是超音速客机与渐趋成熟的民航相比似乎没有十分显著的优势。另外,如果不解决固有的效益问题,再快的飞机也难以在民用市场普及。


  综上所述,超音速飞机虽在技术上有所进步,但在其他方面仍存在着不小的问题,想要在5年内实现大规模商用恐怕是十分困难的。

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