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NASA公布超音速飞机研制进展 人类超音速旅途再启
  
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NASA公布超音速飞机研制进展 人类超音速旅途再启

自20世纪以来,世界上的一切都在加速发展。 汽车、火车、飞机,我们所知道的所有交通工具都变得越来越快,“地球村”这个名字越来越名副其实。

特别是飞机,经过技术迭代后,它从莱特兄弟试飞时的12.36米上升到喷气式飞机的900公里/小时,给人们的旅行带来了极大的便利。 但是令人困惑的是,自从世界上第一架喷气式客机诞生以来,已经过去了将近70年。目前,飞机的速度仍然基本上处于上个世界的中间水平。 既然所有的战斗机都实现了超音速飞行,为什么客机仍然慢?

NASA公布超音速飞机研制进展 人类超音速旅途再启

事实上,人们对超音速客机并不漠不关心 毕竟,超高速不仅可以节省大量的出行时间,而且在紧急医疗物资配送、救灾等方面也有着重要的意义。 相反,随着对速度的不懈追求,人类对超音速客机的研究从未停止。 例如,波音和美国国家航空航天局最近宣布开发他们自己的超音速飞机。一个人说飞机应该以每小时5600公里的速度飞行,另一个人说飞机应该“安静地飞行”。他们似乎下定决心要赢得胜利,开创人类航海的新时代空

事实上,在此之前,超音速客机已经在地球空上飞行了将近30年。

超音速客机也有春天

在上世纪六七十年代,世界航空/[/k0/工业的发展可以说进入了一个黄金时代。 在冷战的背景下,各种军备竞赛如航天器和航天飞机相继出现。美国甚至实现了人类历史上的首次登月。 在这种背景下,一直相互争斗的苏联和西方对超音速客机的发展展开了激烈的追逐。

与战斗机不同,客机必须考虑其巨大的机身和乘客体验才能实现超音速飞行。 毕竟,战斗机的尺寸相对较小,所以机身设计相对自由。 此外,突破音障也是超音速客机要克服的一个重要障碍。

自20世纪50年代以来,美国、欧洲和苏联都推出了自己的超音速客机发展计划,但最终只有英法联合开发的协和式飞机和苏联开发的Tu -114成功。 有趣的是,无论是试飞还是正式运行,图-114都必须领先协和式飞机,以展示苏联人民永不放弃的精神。

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令人尴尬的是,Tu -114系列饱受问题困扰。首先,一场航展上的飞机坠毁导致机上所有人员死亡,然后在20世纪70年代交付使用时再次发生故障。这导致1975年12月Tu -114系列最初只经营一条从莫斯科到阿拉木图的货运路线。 然而,这也是世界上第一条商业超音速飞行路线,因为协和式飞机是次年1月的第一次客运飞行。

然而因为故障不断和其他原因,图-114最终运行了7年之后宣布停产,并在一年之后苏联停止图-114的研制。苏联的超音速客机项目算是告一段落。

协和号则看起来技术相对安全一点,平稳运行了二十多年,期间也没有事故报告。直到2000年才在一次起飞之后坠毁,而这次坠毁也与飞机的性能没有直接的关联。

而由于长期以来关于超音速客机的诟病不断,这次坠毁事故也成为了导火索,三年之后,协和号也迫于各种原因,最终完全退出了历史的舞台。

从20世纪60年代初着手研制,到70年代中期交付商用,再到21世纪初正是停运,超音速客机的发展历程并不能说是一帆风顺。虽然成功运行了近三十年,但其背后反映的是人类在一个疯狂的航天工业时代在面对航运需求方面的急躁冒进的态度。虽然飞机能飞起来,但它各个方面的细节处理并不好。

而对一项商业活动来说,能飞起来只是刚刚完成了第一步。把飞行效益、旅客体验等各方面的因素综合考虑进去并作改进,才是进行超音速商业飞行前提和保障。

在航空上,“唯快不破”不是真理

那么,既然爆炸事故仅仅只是一个诱因,究竟其背后是什么原因导致超音速飞机虽然快,但仍然暂时告别了天空呢?

我们大致可以从两个角度来分析。

第一个角度是航空公司。对航空公司而言,要速度的原因就是,速度能换来经济效益。但是当对速度的追求实现了,但经济效益却没跟上,那为这个“快”而付出的经济代价就不值得了。

1、飞行成本高昂

飞行成本主要体现在两个方面,一个是维修,一个是燃油。

从维修方面来说,协和式客机每飞行一小时,航空公司就需要用18个小时来进行日常维修,而飞机一旦出现故障,其维修成本则更高。而随时时间的流逝,客机的磨损和老化则令日常维护的成本越提越高。

而在燃油方面,可能是协和式飞机没有预料到的。上个世纪六、七十年代,国际石油价格差不多一桶3、4美元,而到协和号停飞的2003年,石油价格差不多突破了40美元,即便扣除通货膨胀因素,也要高出许多。而由于超音速飞机发动机燃油率不高,要保持超音速飞行,燃油成本自然就上去了。

2、航线距离短

这就是一个很尴尬的地方了。理论上来说,超音速客机最适合的是长途飞行,比如横跨个太平洋之类的。但尴尬的是,由于燃油效率低,飞机飞个差不多三四个小时就没油了;而由于其巨大的噪音,美国甚至禁止其在国内降落,因此协和号的航线既少又短。在这些因素的作用下,超音速客机多少显得有点鸡肋。

第二个角度则是旅客的乘坐体验。当然,第一体验肯定是快啊,一小时超过2000公里,但随快而来的,更多则是烦恼了。

1、乘坐体验差

对,噪音太大了。毕竟超过两千公里的时速,尽管协和号的机身被做成流线型,并且客舱空间没有普通客机那么大,其噪音仍然达到了接近90分贝。90分贝是个什么概念呢?75分贝基本上就是人体耳朵舒服的上限了,90分贝的效果大概相当于晚上去酒吧的嘈杂环境,说个话都恨不得趴对方耳朵上。从乘客的角度来说,做个飞机跟逛酒吧似的,也太受罪了。

2、乘坐成本高

成本有多高呢?一张伦敦到纽约的机票9000美元,人民币大概6万多……果然是富豪们的专属。关键是,花9000美元去天上逛酒吧这事儿怎么想都有点吃亏,最主要还没有酒,只有噪声。有这么多钱,为什么我不买个普通飞机的头等舱?

而对航空公司来说,即便是比普通飞机贵了十几倍的票价,其还是不能达到收支平衡,每一趟航班都是在亏本运行。足可见这飞机是有多能造了。

除去航空公司与乘客这两个与飞机有直接关联的因素之外,超音速客机还不受社会的欢迎,最大的槽点就是其会带来严重的噪音污染。在超音速飞行的时候,其产生的噪音能达到一百三十多分贝,把一个人给震疯是没有问题。如果是在对流层进行超音速飞行的话,方圆几公里之内的玻璃将统统体无完肤。所以,协和号被禁止在对流层进行超音速飞行。但即便如此,其飞行产生的噪音也比普通客机高出不少,机场附近可谓民怨四起。

于是,航空公司也不想飞了,乘客也不想坐了,机场附近的居民们天天盼着它赶紧消失免得打扰自己睡觉。而协和号又最终不幸出了场事故,加速了超音速客机的退出天空的步伐。虽然这二十多年的飞行算不上波澜壮阔,但超音速旅行的一个时代也总算是结束了。

但是,超音速旅行真的就从此离我们而去了吗?

超音速旅行重启可能不会太远

可以肯定的是,人类对速度的追求永远不会停止。一个越来越快的世界,必然要求越来越快的对接工具。那么,重启超音速飞行似乎成了一个必须要赶快提上日程的计划。

事实上,最近几年各大航空公司纷纷以PPT或试飞的形式来展示自己的超音速客机飞行计划,比如这次美国波音公司的超音速客机项目声称能实现超过5倍音速的飞行;甚至有外媒称中国正在研制“I”系列超音速客机,时速超过8000公里……听起来是不是特别劲爆?

但不管离真正的飞行还有多远,从各种因素来讲,超音速客机的商业回归也将成为一种必然。

第一,地面交通提速的冲击。

这方面在中国的表现最为突出。2017年中国高铁6年之后重新恢复350公里的时速运行,其对航空公司的旅客分流作用非常明显。据分析,800公里的旅程之内高铁将分流航空的20%-30%,1000-1200公里则会分流15%-20%。这也造成了航空公司更大幅度的价格优惠,其飞行效益必然受到影响。

当然有人就说了,在1200公里以内的路线上虽然高铁对航空的影响显着,但1200公里之外的长途旅行,航空的蛋糕几乎不会受到影响。尤其是跨洋飞行,高铁不行了吧?

别担心,超级高铁照顾您。

NASA公布超音速飞机研制进展 人类超音速旅途再启

关于超级高铁,想法有很多。比如今年6月份在北京召开的世界交通运输大会上,西南大学就提出了多态耦合轨道研发技术,其将磁悬浮技术和真空技术结合在一起,将可能实现1500公里时速的高铁运行速度。具体点儿说就是,列车在一个真空管道里悬浮行驶,最大程度减小阻力,行动如风。

当然,更着名的管道高铁运输则来自马斯克的Hyperloop,它有一个更响的名头叫“胶囊高铁”。在经过两年的测试之后,Hyperloop已经被批准建设第一条试运行线路,连接巴尔的摩和华盛顿,而整个运行时间还不到五分钟。马斯克则计划在3年内形成实际运力,10年后建成连接全美的高铁网络,实现全美4时达。

而更残暴的是,中国航天科工还提出要建时速4000公里的超音速高铁……

竞争对手们步步紧逼,航空公司怕不怕?所以在竞品面前,超音速客机的研制似乎迫在眉睫。而且相对而言,技术攻关要比超级高铁容易点。毕竟,飞机曾飞过超音速,而高铁可从来没有跑赢过音速。

第二,技术的进步也在促使超音速旅行之门的再次开启。

对超音速客机来说,最需要解决的问题就是如何突破音爆。所谓音爆,即物体在突破音障的时候形成的强烈的爆炸声。其声音可高达130多分贝,即便是身处米高空的协和号,其产生的音爆也足以震裂地面的玻璃。这也是美国限制协和号飞行的原因之一。

那么,如何突破音爆问题就成为了一个颇具难度的技术攻关。NASA和军火制造公司洛克希德马丁达成了一项2.5亿美元的协议,研制X系列的超音速飞机。据称,其将在不产生音爆的情况下实现超音速飞行,而且在飞行的过程中产生的噪音也只有75分贝,与目前飞机的噪音相差无几。NASA计划在2021年能够实现首次试飞,如果成功,毫无疑问将是航空史上的一次革命。

协和式飞机因为音爆问题,只能飞行大洋航线,而且是飞越直线距离比较短的大西洋。那么,如果音爆问题得以解决,其将不仅可以在大洋上空飞行,陆地上空也将才成为可能。飞行区域被大大扩展,线路也会得以增加。超音速飞行的鸡肋之处也就不会显得那么突出了。

并且,音爆的解决也会对乘客的舒适度增加、准飞航线的拓展、准飞区域的扩大等产生影响,飞行成本的压力也会得到缓解。随着收益的增加,发动机的油耗问题显得不那么突出。毕竟,发动机的改进技术难度极高,目前几乎已经触碰到了瓶颈,每节省一滴油都需要一次技术突破。

而人类对速度的追求不会停止。地面交通的步步紧逼、全球商务需求的节节攀登,都让超音速飞机的重出江湖变得日益迫切。而且可以预见的是,虽然仍然存在一定的技术攻关难度,但超音速飞行的重启必然不是一个有生之年系列,人类也终将对“出发前就到达”进行重新定义。

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