5倍音速！客機中的戰鬥機_風聞

協和式飛機已淡出市場近二十年，但人們對超音速旅行的期待卻有增無減。一些公司已經開始開發超高速飛機，美聯航立好目標：最早將在2029年提供超音速航線。

速度高達5馬赫（1馬赫為1倍音速，5馬赫為6125.4公里/小時）的超高速飛機的魅力又有多大？短短90分鐘，它就能從紐約飛到倫敦。同樣的距離，連協和式飛機都要花大概3小時，而人們平時坐的普通客機更是需要6到7小時。

這有可能實現嗎？

亞特蘭大的一家創業公司Hermeus對此深信不疑。他們已經開始測試一種新型發動機，最終有望達到5馬赫。原本，這個發動機是Hermeus為美國空軍的小型高超音速無人機設計的，但按比例放大後，它就能為客機提供動力。

協和式飛機

超高速客機依舊離我們很遙遠，因為這項技術幾乎需要從頭開始，Hermeus也已經在着手準備了。順利的話，該公司希望這架飛機能在2029年前進行首次試飛。

協和式飛機的載客量約為100人，超高速客機的尺寸將比這個還小。為了確定飛機的尺寸，Hermeus基本上建立了一個航空公司的商業模式。Hermeus的首席執行官AJ Piplica表示：“我們的目標用户是商務艙和頭等艙的旅客，在調整速度和運營成本等參數後，它最終將是一架限載20名乘客的飛機。”它只有一個艙位，與大型商務飛機的載客量相差無幾。

Piplica補充：“以今天的商務艙價格，我們認為它是可以盈利的。但目前很難預測人們願意為了飛5倍速花多少錢，因為在產品和真實數據出現之前，沒有人能真正回答這個問題。”

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史上最快

該飛機的航程將達到約4000海里（7408公里），橫跨大西洋航線（如紐約到巴黎）完全不成問題；但要跨過太平洋航線還是有些吃力，如果需要從洛杉磯到東京，飛機需要在中途停歇。

由於突破音障通常伴隨着巨大的轟鳴聲，飛行必須在水上進行，像紐約到洛杉磯這樣的陸上航線，由於噪音規定將無法實現。

要知道5馬赫客機的想法有多大膽，不妨看看以往的飛行速度記錄：

2004年，美國國家航空航天局的一架長約12英尺的無人機X-43A創造了帶發動機的飛機飛行的最快速度——9.6馬赫（約11760公里/小時）。

2004年3月X-43A高超音速技術驗證機成功飛行，這是超燃衝壓發動機動力飛機首次自由飛行

但那次飛行只持續了幾秒鐘，因此超過5馬赫的最長飛行時間記錄屬於另一架無人駕駛試驗飛機——波音X-51。2013年，它以5.1馬赫（約6247公里/小時）的速度飛行了超過3分鐘。

這類高速飛行極其複雜，它們都必須由一架B-52轟炸機從高空發射，然後再由火箭提速。

至於載人的飛機，目前最快的記錄是X-15在1967年創造的6.7馬赫（8208公里/小時）。它基本上就是帶了座位的火箭，還必須由B-52轟炸機從高空發射，而它的設計就僅僅是為了實現這個記錄。

而能夠自行起飛和降落的噴氣式飛機（由噴氣式發動機而非火箭驅動的飛機），最快記錄還是軍用間諜飛機SR-71偵察機（“黑鳥”）在1976年創造的3.3馬赫（約4042公里/小時）。

軍用間諜飛機SR-71偵察機（“黑鳥”）

協和飛機是僅有的兩架進行過商業飛行的超音速客機之一，其最高速度為2.04馬赫（2499英里/小時）。因此， Hermeus客機將大幅度突破噴氣式飛機的記錄，並且在5馬赫的狀態下實現長時間飛行。它將解鎖無人駕駛試驗飛行器領域的新成就。不過，其他飛機也可能搶佔先機。

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“成熟的技術”

出於以上考量，Hermeus公司一開始就將重點放在發動機上也不足為奇。2020年2月，他們開始測試通用電氣公司基於戰鬥機模型製造的一種新型發動機。

它融合了兩種傳統技術：一種類似於客機使用的渦輪噴氣發動機，另一種是隻在超音速及以上速度下工作的衝壓式噴氣發動機。這款新型發動機首先將用在美國空軍投資了6000萬美元與Hermeus與合作開發的高超音速無人機Quarterhorse身上。

有趣的是，在設計噴氣式發動機以提高速度時，部件卻有減無增。在渦輪噴氣發動機中，空氣從前面進入，被旋轉的葉片壓縮，再與燃料混合並點燃，由此產生的熱氣從發動機的尾部噴出，推動飛機前進。

五十年前，當協和式飛機首飛時，商業航空向未來邁出了超音速飛躍

但是，當速度超過了3馬赫，空氣在進入發動機時將會由於大幅減速而自動壓縮。因此，當速度在3馬赫至6馬赫時，通常使用衝壓式噴氣發動機。它與渦輪噴氣機不同，沒有移動部件，但在低於3馬赫的速度下完全不起作用。

按照Hermeus公司的設計，飛機在起飛、降落以及亞音速飛行時，將啓動渦輪噴氣模式並使用其混合發動機。當速度達到3馬赫至5馬赫時，發動機逐漸重新配置為衝壓式噴氣模式。

“渦輪噴氣發動機和衝壓噴氣發動機是我們已經使用了50年的成熟技術，訣竅就是把它們放在一起，我們只是圍繞一個現成的渦輪噴氣發動機設計了我們自己的架構。”Piplica説。

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能否成真？

事實上，Hermeus還有一大堆問題沒有考慮到。例如，高超音速飛機的消耗量將比目前的噴氣機高得多，應該使用什麼類型的可持續燃料？此外，高超音速飛機的機身需要承受極端的温度條件，又該如何解決？

協和式飛機的速度不到Hermeus預計速度的一半，恰恰就是因為受到温度的限制。在飛行結束時，其窗户和其他內部表面都會變熱。“黑鳥”在執行任務期間表面温度則高達600℉（約為315.5℃），因此必須由能夠承受極端高温的稀有金屬鈦製成，駕駛艙玻璃也必須使用石英材質。

對於Hermeus的懷疑聲浪和對鉅額資金的潛在需求，Piplica舉了馬斯克的SpaceX的例子。他説：“在SpaceX的早期，人們對新太空行業提出過同樣的問題。大家看着即將進入軌道的獵鷹1號，認為它得耗費10億美元，但事實上，SpaceX最終只花了9000萬美元。”

獵鷹1號

SpaceX在開發獵鷹1號、龍飛船、獵鷹重型火箭和星際飛船以實現星際飛行願景的過程中，依靠與NASA和商業夥伴合作來獲得收入。Hermeus也計劃採取這個思路，通過開發各種飛機來為這架客機提供資金支持。

“儘管以前出現過許多類似的項目，但都和Hermeus不同。”蒂爾集團的航空分析師Richard Aboulafia説，“它似乎從來沒有成功過。如果他們能在2030年代末戲劇般地創造出一種高超音速交通工具，而且票價控制在商務艙價格範圍內，這無疑將是成功的，但這個概率大概只有1%。”

那麼，如果高超音速客機成真了，坐在上面飛行會是什麼樣的感覺？

Piplica説：“它會和協和式飛機非常相似。與普通飛機不同的是，加速的時間會變得更長，大約在30秒到1分鐘左右。”

龍飛船

“這種體驗可能會持續10到12分鐘。但是只要在飛機上升至100000英尺左右時，速度升高到5馬赫，就會變成非常平穩的飛行。那裏的天空沒什麼飛機，氣流也比較温和。”

編譯 | 劉陽

編輯 | 趙菀瀅 [email protected]

排版 | 王傑

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