協和式退役後,超音速客機重現江湖的難題:音爆

2018-07-26 09:00
自從協和超音速客機退役後,一直有各種關於重新開始超音速航空客運的計劃。(BBC中文網)
自從協和超音速客機退役後,一直有各種關於重新開始超音速航空客運的計劃。(BBC中文網)

自從15年前協和式超音速客機退役後,超音速商業飛行的各種建議一直層出不窮。下面是一些接近付諸實施的計劃。

美國航空製造公司,超音速飛機製造商Boom Supersonic, Aerion Supersonic和Spike Aerospace都競相成為第一個大幅度縮短全球飛行時間的公司,努力盡製造出速度超過音速(1馬赫)的噴射機,也就是超過在海平面音速每小時1225公里。

所有的計劃的目標都是爭取在2025年前把超音速客機投入定期運行。

在技術上超音速飛行十分複雜。主要挑戰在於如何提供旅客能夠負擔得起的超音速飛行,而且同時還要降低污染,關鍵是消除協和式超音速客機造成的那種震耳欲聾的音爆。

像霹靂一樣巨大的音爆能震裂窗戶玻璃,毀壞建築。

Boom Supersonic的創立者,公司總裁紹爾(Blake Scholl)說,「現在空間的商業創意和創業正在復蘇」,該公司正計劃製造一個三角翼的客機,這種客機能載55名乘客,速度可以達到2.2馬赫,也就是每小時速度達到2335公里。

他說,「協和式飛機十分超前,是巨大的技術成就,但是協和飛機燃料消耗卻低效的令人難以置信,因此運行成本十分昂貴。 」

解決音爆問題?

航空監管機構的態度對於超音速飛行能夠復興起著關鍵的作用。

今年早些時候,洛克希德馬丁公司從美國航天機構國家航太總署贏得了價值2.48億美元的合同,要製造一種低音爆的飛機作展示。這種名為X-59 QueSST的飛機使用了靜音超音速技術,飛行速度將達到1.42馬赫,高度達到16764米。美國航太總署說,這種飛機的噪音和關閉轎車門的聲音差不多。

A high-speed aeroplane

飛機在空中高速飛行壓縮了前面的空氣產生了衝擊波。

消除音爆的一個關鍵是機身結構的設計。常規的超音速噴射機,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。

如果把飛機經過特殊設計,讓衝擊波離開飛機的時候不匯合在一起。這就意味著衝擊波傳到地面的時候仍然是分開的,那樣就形成了比較柔軟的悶聲。

這款飛機應該在2021年底前完成製造,在2022年中期美國航太總署計劃讓這種飛機在美國不同城市間飛行,收集關於地面人群對超音速飛行如何反應的數據。

低聲爆的噴氣式樣機美國航太總署計劃製造一種低聲爆的噴氣式樣機。

2025以後,這些數據將提交給美國聯邦民航局(FAA)和國際民航組織(ICAO),讓他們制定關於陸地上空超音速飛行的規則。

目前的規則是,民航飛機只能在水面上空進行超音速飛行。

Spike Aerospace的總裁卡奇裏那(Vik Kachoria)說,「必須避免讓音爆干擾地面生活的人,這樣才行」。他們公司設計的S-512商務噴射機能夠載客12-18人,飛行速度能夠達到1.6馬赫。

Spike公司表示,他們的「超音速安靜飛行技術」意味著他們製造的飛機能夠在陸地上空作超音速飛行,但又不對地面的人構成過多干擾。

S-512Spike公司說,他們的S-512噴射機能夠在陸地上空作超音速飛行,同時不產生強烈的音爆。

Spike公司沒有透露他們如何做到這點,但是他們的飛機機身選擇了機翼後略角度為55度的設計。

廉價超音速飛行?

如果解決了音爆問題,超音速飛行的成本有多貴? (相關報導: 協和式客機可望「後繼有機」!NASA、洛克希德馬丁聯手開發「無音爆」超音速客機 更多文章

協和式客機飛行的價格是普通客機頭等艙的4倍。但是上述3家公司都說他們努力使超音速旅行的票價不會超過現在的商務艙機票價格。

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