超音速客機要再次沖上云霄了?恐怕沒那么容易

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09-29 16:41

關于未來的交通工具,馬斯克有一個大膽的計劃,就是將 Space X 的大型航天運載火箭 BFR 用于城際運輸,打造一個超高速交通運輸系統,在一小時內可以到達全球任何一個地方。

可是要用火箭革飛機的的命顯然在短期內并不現實,更加實際是改進現有的飛機。據 CNN 報道,英國航空航天制造商 Eeaction Engines 正在研發一款超音速飛機的引擎,有望在 2030 年實現,屆時能將倫敦飛悉尼的時間將縮短 80%。

▲ 超音速發動機 SABRE 內部結構示意圖

據英國航天局透露,這個項目將和澳大利亞航天局合作,共同研發超音速發動機 SABRE(Synthetic Air-Breathing Rocket Engine),項目負責人 Graham Turnock 表示當這款投入應用,從倫敦飛到悉尼只需 4 個小時,從倫敦到紐約只要 1 小時

這是絕對可以實現的技術,我們已經討論在 2030 年的運營服務,而且工作進展非常順利。

據悉在今年 4 月, Eeaction Engines 已經成功測試超音速發動機的預冷器,速度可以達到 3.3 馬赫(約 3675 km/h),也就是音速的 3 倍多。通常在超音速的條件下,流經的空氣會讓發動機達到非常高的溫度,因此必須要通過預冷器進行降溫。

▲超音速發動機的預冷器.

根據 Eeaction Engines 的測試報告,最新的這套設備能在不到 0.05 秒的時間把空氣從超過 1000 ℃ 降到環境溫度。

但這距離超音速發動機 SABRE 的目標還有一段距離,SABRE 引擎設計目標是在大氣層內達到 5 .4 馬赫 (約 6747 km/h)的速度,最終與火箭結合在太空飛行,最高速度達到 25 馬赫 (約 30625 km/h)。

目前民航客機的速度一般為 900 公里/小時,波音 747 巡航最快可以達到 0.98 馬赫(約 1120 km/h),超音速客機則能以超音速的速度飛行。

其實在半個世紀前,就已經有了投入商業運營的超音速客機,分別是英國、法國聯合研制的協和式客機,以及蘇聯的圖-144,均在 1960 年代末出現。

▲德國辛斯海姆汽車與技術博物館收藏的協和飛機和圖-144. 圖片來自:維基百科

雖然超音速客機的速度是一般民航客機的幾倍,是但在油耗等方面的成本也高得多。理論上超音速客機能在相同的時間運送更多的旅客,但由于飛機突破音速時會產生巨大的沖擊波和噪聲,很多城市不允許超音速客機在夜間起飛,以及在陸地上空以超音速飛行。

此外像協和式客機這樣的超音速客機搭載的油料只能飛行 3 個多小時,如果要進行長途飛行必須中途降落加油,這導致在紐約飛東京這樣的國際航線,協和式客機甚至比波音 747 還慢。

這些原因導致超音速客機的優勢蕩然無存,難以實現盈利,一直沒有大規模推廣。 協和式客機在 2003 年 11 月 26 日執行最后一次商業飛行后退役,至今再也沒有提供商業運營的超音速客機了。

▲ 協和飛機. 圖片來自:維基百科

實際上中國也一直研發超高音速飛行器,去年中國科學院力學研究所的崔凱團隊,提出了一個超高音速飛行器布局,理論上能達到 7 倍音速的速度,但沒有表明這項研究是要用于民航還是軍事領域。

▲左為高超音速 I 型飛行器布局. 原理,右為飛機概念圖 圖片來自:中國科學出版社

英國這次公布超音速引擎的資料里,并沒有提到要如何解決成本和噪音等問題,實際上這才是超音速客機商業運營的關鍵所在。不過據 Eeaction Engines 稱最快會在 2020 年年中進行試飛,并在 2030 年開始商業飛行。

據悉 Eeaction Engines 已經獲得了超過 1.3 億美元的投資,到底新一代的超音速客機會不會重蹈前輩們的覆轍呢?只能拭目以待了。

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