随着科技的进步和经济的快速发展,近年来越来越多的“玩家”重新回到超音速客机的游戏中。前不久,俄罗斯方面表示,将研制基于米格-29战斗机的新一代超音速民用飞机原型机。此前美国国家航空航天局(NASA)和洛克希德·马丁公司表示,将联合研制静音超音速客机。面对超声速客机研发热情的再度高涨,人们不禁想问:这一次,我们的超音速旅行能成功吗?
与过去几十年相比,新技术的广泛应用让飞行越来越安全,运行效率也越来越高。但令人不解的是,距离世界上第一架喷气式客机诞生已经有80年时间,飞机的运行时速并没有得到飞跃式的提升。战机已经实现了超音速飞行,超音速客机何时能带给旅客新的福音呢?
超音速旅行的春天
超音速客机是一个成真但飘逝的梦。早在20世纪60年代,超音速客机就已经闪亮登场了。然而,你很难评判它究竟是领先于时代还是落后于时代。从技术上看,超音速客机无疑代表了20世纪60年代航空技术的最高水平,至今仍然难以超越。曾有这样一段时间,人们乘坐“协和”号超音速客机,只需3.5小时就能从法国巴黎飞到美国纽约,而现在这条航线的飞行时间约8小时。
时光回到1976年,英法联合研制的“协和”号超声速客机投入商业运营,开启了人类超声速空中旅行的先河。“协和”号客机先后运营了24年,为英国航空公司带来了丰厚的收入,但由于安全性能、环保问题以及运营成本等,其于2003年结束服役,退出历史舞台。当年“协和”号客机的停航公告掀起了前所未有的订票狂潮,人们都想在“协和”号最后运营的日子里体验一下超音速旅行。苏联也曾研制出图-144超声速客机,自1977年开始载人飞行,后因性能问题停飞。
在很多人看来,20世纪超音速客机发展是疯狂的航天工业时代的产物,背后是对扩大航运需求急躁冒进的态度。虽然飞机能飞起来,但安全性能、维修、乘坐体验屡受诟病。《洛杉矶日报》曾指出,“协和”号客机不仅票价高昂,所需的维修费用更是一笔巨大的支出。飞机每飞行1小时,航空公司就需要花费18小时进行维护。而当飞机发生故障时,所需的维修费用就更高了。这一成本远远超过了销售机票的收入,让航空公司入不敷出。票价方面,短时间的飞行虽得到高端商务人士的青睐,但是高昂的票价不接地气。例如,1997年纽约与伦敦之间的“协和”号超音速客机往返机票价格相当于普通客机票价的30倍。如此看来,超音速客机似乎生不逢时,淘汰出局成为注定的命运。
重返超音速客机赛道
综观当前的亚声速民用飞机(最大飞行速度不超过声速),经过数十年发展,它们在安全性、环保等方面已经达到了很高水平,民用飞机技术已经相当成熟。但一旦进行跨大洋、大洲这样的远距离飞行,往往需要10小时以上的飞行时间。这不仅使旅客疲惫不堪,对机组人员来说也是体力的考验。与亚声速民机相比,超声速客机的飞行速度可以达到其2倍以上,能极大地缩短空中飞行时间。因此,尽管“协和”号客机停飞10余年,但全球各国的企业并未放弃这个市场。在他们看来,民航技术日益成熟,有助于超音速客机项目的重启。特别是近年来航空发动机技术、航空材料技术、航空电子技术都实现了巨大发展,而且伴随着移动互联网、云计算、大数据、人工智能、导航与通信等技术的进步,民航客机将更加智能化并进入云时代。
在此背景下,超声速客机开始在欧美掀起新的热潮。媒体报道,波音、空客、NASA等大型公司和机构均参与了公开或秘密的超音速客机研制,湾流、洛克希德·马丁、诺斯罗普·格鲁门等欧美飞机制造商都在该领域进行研究,欧盟发起了项目,日本也在进行超声速和高超声速客机的概念研究。
NASA在其2020年~2035年“N+3代”超音速客机发展规划中,对超音速客机的发展制定了“三步走”战略:第一步是研发20座以下商务客机,第二步是研发25座~100座支线客机,第三步是推出100座以上大型客机。日本宇航院(JAXA)则在进行超声速和高超声速客机的概念研究。有关资料显示,JAXA正在研发一种低声爆、巡航速度可达1.6马赫、航程可达6482千米的超声速客机,预计2030年左右投入运营。可以说,不管距离真正的飞行还有多远,人们对超音速客机的向往一直存在。
破解超音速客机研发难题
对超音速客机来说,最需要解决的问题是如何消除音爆。所谓音爆,即物体在突破音障时发出的巨大的爆炸声。其声音可高达130多分贝,即便是在16000米高空中的“协和”号客机,其产生的音爆也足以震裂地面的玻璃。第一代超音速客机“协和”号就是由于音爆太强,被限制不得在陆地上空进行超音速飞行,这也成为其商业失败的关键性因素之一。
NASA于2016年制订了未来10年投资106亿美元的X系列验证机开发计划。其中,超声速低声爆X验证机成为最先启动的项目。据称,其将在不产生音爆的情况下实现超音速飞行,而且在飞行过程中产生的噪声也只有75分贝,与目前飞机的噪声相差无几。NASA计划在2021年试飞超声速低声爆X验证机,用来收集公众对75分贝声爆的反应数据。一旦声爆的问题得到解决,那么超音速旅行将实现质的飞跃。
此外,为了让超音速客机能够没有阻碍的回归,美国联邦航空局(FAA)制定了有关超音速客机起飞和着陆噪声标准的新规则。3月30日,FAA发布新公告,对原有法规进行了修改,并批准了有关超音速客机运营的法规。美国联邦航空局代理局长官丹·埃尔威尔说:“美国运输部和美国联邦航空局正在致力于新型超音速客机安全性的研究工作。我们对下一代超音速客机项目充满信心,希望新的飞行器能为商业、经济和航空发展创造新的机遇。”在不少人看来,如果音爆问题得到解决,超音速客机不仅可以在大洋上空飞行,在陆地上空飞行也将成为可能。随着飞行区域被大大扩展,线路也将增加,超音速飞行的鸡肋之处便不会显得那么突出了。
不过,在一些专业人士看来,即便解决了音爆问题,也未必能全面重启超音速客机项目。但可以肯定的是,它们代表着民机制造业的未来。正如波音公司创始人威廉·波音所说,“不要因为一句‘这做不到’而放弃任何一个创新构想”。虽然仍然存在一定的技术攻关难度,但超音速客机项目的重启必然不是“有生之年”系列,人类终将翱翔蓝天,体验“飞一般的感觉”。(《中国民航报》、中国民航网 记者张丰蘩)