未来的超音速飞行将是安静和环保的

新型超级（超音速）喷气机

见解

2020年的“冠状病毒年”对航空业来说是动荡的一年：客机变成了“预订客机”，而那些蠢蠢欲行的人们可能会“空预定一场”。但是，一些雄心勃勃的公司显然没有被禁行和无法预测的客货运量吓倒，继续急切地改进新的创新。去年，超音速飞机领域受到了特别关注。这项技术在20世纪中期首次亮相，最近又复兴并得以完善：目标是使它更快、更环保，并对选定的国际旅游者目标群体更具吸引力。

图波列夫和协和飞机：民用飞行的首次运营

像从GPS跟踪到机器人真空等其它许多创新一样，超音速飞机起源于军事。1947年10月14日，美国火箭动力飞机贝尔X-1载人飞机首次突破音障，在海拔约13,100米处的飞行速度达到1,125公里/小时（马赫数1.06）。将近20年后，苏联设计公司图波列夫推出了Tu-144，是首架问市的商用超音速飞机。Tu-144于1968年12月31日完成首航，紧随其后，英法协和飞机于1969年3月2日首次成功起飞。尽管苏联的改型飞机于两个月前升空，巡航速度为2,430公里/小时（马赫数2.20），比协和飞机的最高速度“仅”2179公里/小时（马赫数2.02）更快，但是后者的服役时间更长，更加活跃。虽然Tu-144仅正常运行了6个月，两次坠毁后便退役了，但是到2003年，传奇的协和飞机以超音速完成了约5万次飞行，运送了250多万名乘客。人们将它视为快速、成熟旅行的缩影。除2000年7月25日在巴黎发生的惨祸以外，没有发生过任何事故，但是，由于乘客不足和高油耗导致的效率低下，于2003年最终停止运营。商用超音速飞机的主题在接下来的几年里风光不在，这可能也是由于煤油的高消耗量和音爆的噪音污染导致的。

序幕：冠状病毒引发的混乱中的“婴儿潮”

民用超音速飞机于2020年10月再次成为公众关注的焦点，当时科罗拉多州丹佛市的一家初创公司Boom Supersonic公司推出了“XB-1”原型机，吸引了媒体关注。这款机型仅设置了够一位飞行员容身的空间，被亲切地称为“婴儿潮”，是规划的序幕系列机型的小版本（比例1:3）。序幕预计速度将达到2.2马赫，运输多达75名乘客，距离超过8300公里。这使它略快于协和飞机，成为了世界上速度最快的商用飞机。日本航空公司已经订购了20架，维珍集团订购了10架。尽管序幕最初将只用作客机，但是公司创始人布莱克·斯科尔（Blake Scholl）也表示对货运和军用运输进一步发展感兴趣。在运输行业，这也将使飞机成为了迄今为止空运货物的最快方式。XB-1定于2021年第三季度在加利福尼亚州莫哈韦沙漠首次试飞。这将表明设计和技术是否能实现他们承诺的内容。发动机是序幕能否真正达到2.2马赫的决定性因素。为此，Boom Supersonic公司与劳斯莱斯公司合作，于2020年8月宣布合作开发创新推进系统。

“序幕”项目看似协和2.0。

Aerion公司：由生物燃料提供动力，噪音低

另一家雄心勃勃地提出了民用超音速飞行计划的美国公司是Aerion公司。这家飞机制造商总部位于内华达州雷诺市，不仅希望凭借其AS2超越声速，还希望实现二氧化碳中和运行。预计计划中的机型将于2024年前做好飞行准备，用于商务旅行。它配备了通用电气公司的发动机，设计时速可达1.4马赫，续航里程可达9,260公里。为了实现二氧化碳中和飞行，Aerion公司希望使用其合作伙伴碳工程公司提供的合成石蜡煤油燃料（SPK）。而且，Aerion公司的野心更大：这家飞机制造商还致力于解决音爆问题，即采用了“马赫截止”原理。但究竟是什么导致了音爆呢？

短篇物理学题外话：音爆是如何产生的？

音爆背后的原理很简单：飞机时速达到每小时1100公里左右时，就达到了声波在空中传播的速度。到这个速度时，由于飞机本身产生的声音无法再以相同的速度，从各个方向超过速度相同的飞机，声音在飞机前方积聚，形成一道“声音墙”，实际上是一片高压区。这种冲击波最初是盘状的，形成了壮观的光学“云团效应”。但是如果飞机超过1马赫，就会超过冲击波，形成“马赫锥”，声音会在这个锥形的顶端，压缩成巨大的爆炸声：音爆。

目前大陆上空禁止超音速飞行

回到Aerion公司和“马赫截止”，美国国家航空航天局（NASA）也对其物理特性进行了多年的研究。基本原理是：如果机器的移动速度仅略快于音速，且距离地面足够高，仍会发出隆隆声，但地面上不会一直听到隆隆声。如果这一原则能够成功实施，便会使目前由于音爆被禁止的超音速飞越大陆成为可能。但是，这需要精确了解温度、风况和相应的环境压力等参数，这需要机器设有复杂的传感器系统。

AS2：“低噪又环保”

美国国家航空航天局（NASA）也在研究低噪音的替代品

2020年12月，美国国家航空航天局（NASA）还宣布了X-59 QueSST（用于“低噪超音速运输”）计划的新进展，该计划由洛克希德马丁公司委托。这是一款实验飞机，即使在1,510公里/小时的超音速或1.42马赫的情况下，设计噪音也仅为75分贝，大致相当于路况良好道路的交通噪音。这款机型于2019年12月获得总装批准后，这款低噪音超音速飞机预计将于2022年首次飞行。航空航天局计划于2024年让X-59飞越选定的社区，然后开展调查，评估公众对噪音污染的看法。将向美国和全世界的监管机构公布这些试验数据，以便为未来的陆地上空超音速飞行铺平道路。

时间就是金钱：差旅人士的诱人选择

在不久的将来，Boom公司和Aerion公司的主要目标群体都是差旅人士，只要能够节省旅行时间，他们不会吝于支付较高费用。Boom公司创始人布莱克·斯科尔（Blake Scholl）目前为这个目标群体设想了500条可能航线。例如，可以将从伦敦到纽约的飞行时间从7小时缩短到3小时15分钟；从旧金山到东京的飞行时间可以从11小时缩短到5个半小时，从洛杉矶到悉尼的飞行时间可能从15小时缩短到7小时。即使目前的研究项目集中在客运方面，紧急货运的应用也不会太遥远。虽然未来几年肯定还需要改进燃油和成本效率，但是我们继续惊奇又兴奋地看着这些设计和工程奇迹快速发展。