一起去坐飛機嗎？眨眼就到的那種？-科技新聞 - 臺灣新浪網

newsboomboom.blogspot.com

原標題：一起去坐飛機嗎？眨眼就到的那種？

原創朱步沖果殼

蔓延全球的新冠疫情，讓民用航空業一夜之間陷入泥沼，然而正所謂「膽小者看到危機，膽大者看到機會」，一些新銳航空飛行器製造企業和航空公司，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，等疫情結束后不久，我們再次出行時，就能體驗到它。

超音速客機，請求出戰！

這種全新的出行方式，就是超音速客機。來自美國科羅拉多的航空初創企業Boom Supersonic於近日宣布，明年1月7日，它將正式推出自己的單座超音速原型機XB-1，並將在年內試飛。

展示中的XB-1原型機 | https://ift.tt/2r83BxN

XB-1的最高速度設置為2.2馬赫（音速的2.2倍），航程超過1900公里，採用3台通用電氣公司出品的 J85-15引擎。公司創始人布萊克·紹爾（Blake Scholl），精力充沛，野心勃勃，曾經就職於亞馬遜，擁有私人飛機駕駛執照。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飛行想像圖 | https://ift.tt/2r83BxN

紹爾宣稱，如果XB-1試飛成功，那麼公司下一步計劃就是建造以XB-1為藍本的大型超音速客機「序曲」（Overture）。序曲機長51米，翼展18米，最大載客量大約為55名，最大航程8800公里，時速同樣為2.2馬赫，整體客艙皆以商務艙標準建造，預計在2030年投入使用。「更少的乘客，更舒適的旅行環境，更短的飛行時間，想想看，從東京到西雅圖，只要4個半小時，是不是令人興奮！」紹爾表示。

英國航空公司的「協和」超音速客機 | www.bbc.com

當然，超音速客機並不是一個時髦的新發明，它曾經短暫出現在民用航空歷史上：1976年，英法兩國聯合研製的「協和」超音速客機正式投入運營，直至2003年退役。

「協和」客機座艙，以其精緻的餐食和周到的服務著稱 | www.bbc.com

曾幾何時，「協和」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個半小時之內，就能將92~120名乘客從西歐送至美國東海岸。寬敞的空間，考究的裝飾和精緻的空中餐食，構築了它獨特的魅力。

然而，與之相對的是，「協和」客機平均往返機票價格為12000美元，是標準航班價格的30倍左右，從而導致需求不足，最終只交付了14架（法航7架，英航7架），大多數航班的空座率超過50%，而且乘客多來自常旅計劃升艙。最後，70年代的石油危機，導致航空燃料價格急劇上漲，使得「協和」更加難以為繼。2000年7月，法航一架「協和」從巴黎戴高樂機場升空后不久，由於事故不幸墜毀，造成113名乘客罹難，從而為「協和」的棺材敲上了至關重要的一枚釘子。

所以，在「協和」退出歷史舞台將近20年後，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，序曲計劃將通過「走量」模式，攤薄運營維護成本，讓價格更加親民。紹爾宣布，批量生產的序曲，將可以把單機價格降低到2億美元左右，而2億到4億價格區間的中小型民用航空機市場還是藍海，尤其對於需求相對穩定，講求效率和舒適的商務航空來說，市場還有不少潛力可挖。

"序曲」超音速客機座艙概念圖，其賣點在於「普通人支付得起的超音速商務艙旅行」 | https://ift.tt/2r83BxN

紹爾盤算，在2030年投入使用后，「序曲」的產量將迅速擴展到1000架左右，規模化的運營，能讓它的票價與當前跨國普通航班商務艙處在同一水平——只要付出大約4000美元，就能乘坐「序曲」，在五個小時之內從東京飛抵洛杉磯，這個價格，是「協和」客機票價的四分之一。屆時，1000架序曲的載客能力可以滿足全球超過500條越洋商務航線的需要。

飛得更快，還要更環保!

不過，橫在XB-1和「序曲」面前的攔路虎還有一隻，就是國際航空業面臨的環保壓力。從2019年1月開始，全球航空運輸業碳中和方案及減排計劃（CORSIA）正式實施，目標是在2050年將全行業二氧化碳排放量較2005年減少50%。

2018年7月，國際清潔交通委員會（ICCT）在一份針對超音速客機的環評報告中指出，在現有技術標準下，超音速客機可能在碳排放上超出現有標準70%，每位乘客消耗的航空燃料大約是亞音速噴氣客機乘客的5倍以上，更不用提超音速客機所造成的噪音污染了。為此，委員會對超音速客機的發展持謹慎態度，並敦促各航空公司與飛行器研發企業早日出台技術革新與管理措施。

對於這個問題，Boom Supersonic的解決方案可謂多頭出擊，開源節流並舉。

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（DAC），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清潔的液態烴燃料。另外，公司宣布，「序曲」將不採用XB-1的J85-15引擎，而改與羅爾斯·羅伊斯合作，後者將為「序曲」開發效率更高，更節能的全新渦扇發動機。

生產線上正在組裝的XB-1機身 | boomsupersonic.com

第二，是從飛機結構下手。當飛機超音速飛行時，氣流會對機身傳來規律性震動，為了對抗這種震動，就需要更堅固的機身結構，而超音速客機獨有的「細長型」身材，又對機身結構的設計施加了嚴格的限制，使得任何「減重」方案都困難重重，稍一不慎，就會導致機體強度的降低。

對此，Boom Supersonic的應對方案是，XB-1和序曲在設計中，都將大量使用碳纖維材料和鈦合金，許多部件將採用3D列印技術，從而力爭在保持機身結構堅固的同時，減輕整機重量，並抵禦超音速飛行空氣摩擦引發的高溫。根據Boom Supersonic公佈的數據，XB-1 的機身最高耐溫上限能夠達到148攝氏度。

機體橫截面積變化與遭遇阻力關係圖，可以看到，左邊機體橫截面積變化劇烈的設計方案，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」都改進了外形與氣動布局，從公開資料上看，它們都有令人過目不忘的「小蠻腰」設計，從而使機翼寬度最大處機身最窄，總體橫截面積變化平緩。從航空動力學角度講，機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」。

由於音爆，所以預計開通的超音速客機航線大多為越洋飛行路線 | www.aero-mag.com

「音爆」是飛機超音速飛行時，產生的衝擊波所引發的巨響。由於飛機速度超越音速，坐在飛機里的人無緣聽到「音爆」，而對地面上的人，音爆則形成了難以忍受的巨響，「協和」之所以受到抵制，就是因為沿途造成的音爆，有個段子就叫做：「協和從華盛頓超音速飛去聖地亞哥，站在芝加哥都能聽到它的噪音。」所以，現階段籌劃中的超音速客機航線，大部分被設定為跨海長途飛行，也是因為越洋飛行中，下方基本不會有居民存在。

不過，機場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影響到沿途居民，所以要消除音爆，還是要從飛機本身的設計入手。

「協和」客機超音速飛行時形成的兩重「音爆雲」 | www.spkeaerospace.com

常規的超音速噴氣飛機，空氣衝擊波從機頭到達機尾翼的時候增強，形成兩次明顯的音爆，所以XB-1的外形設計與NASA和洛克希德·馬丁設計的X-59靜音超音速技術飛機頗為相似：兩者都採用了細長機身，機翼從機身向外的延展角度與厚度都進行了優化，以減弱超音速飛行中機身產生的激波。另外，根據推測，XB-1和X-59一樣，機翼尖端也進行了特殊設計，使幫助飛行器機體在超音速飛行時產生的激波大部分向上方發散，僅剩小部分強度較小的餘波射向地面，將噪音降低為可以融入城市環境背景噪音的程度。紹爾已經向外界保證，「序曲」產生的音爆級別大約只是協和的1/30。

截至目前，序曲客機已獲得價值60億美元的意向訂單，買家包括維珍集團（10架）和日本航空（20架），後者在2017年向Boom投資了1000萬美元。

Aerion AS2超音速科技飛行想像圖 | https://ift.tt/1hlK602

維珍航空馬赫3科技飛行想像圖 | www.aero-mag.com

當然，垂涎於超音速民用航空市場的，遠遠不止Boom Supersonic一家。有力競爭者包括波音支持的Aerion公司，它在今年4月宣布在佛羅里達投資3億美元建造一座工廠以製造12座超音速客機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超音速客機馬赫 3。這款豪華超音速公務機「機如其名」，最大時速能夠達到3馬赫，從紐約飛到倫敦只需2小時，不過票價就非一般人能夠負擔，估計不比布蘭森的太空旅行飛船銀河號便宜多少。

屆時，也許我們相約旅行的口號就變成「一起坐飛機出去玩嗎？坐一次能吹一輩子的那種？」

參考文獻

[1] Yicheng Sun，Howard Smith, 「Conceptual Design of Low-Boom Low-Drag Supersonic Transports」，AIAA AVIATION Forum, 2020.6

[2] Anastasia Kharina 「Environmental performance of emerging supersonic transport aircraft」, ICCT Journal, 2018.7

作者：朱步沖

編輯：odette

Let's block ads! (Why?)