5倍音速！客机中的战斗机_风闻

协和式飞机已淡出市场近二十年，但人们对超音速旅行的期待却有增无减。一些公司已经开始开发超高速飞机，美联航立好目标：最早将在2029年提供超音速航线。

速度高达5马赫（1马赫为1倍音速，5马赫为6125.4公里/小时）的超高速飞机的魅力又有多大？短短90分钟，它就能从纽约飞到伦敦。同样的距离，连协和式飞机都要花大概3小时，而人们平时坐的普通客机更是需要6到7小时。

这有可能实现吗？

亚特兰大的一家创业公司Hermeus对此深信不疑。他们已经开始测试一种新型发动机，最终有望达到5马赫。原本，这个发动机是Hermeus为美国空军的小型高超音速无人机设计的，但按比例放大后，它就能为客机提供动力。

协和式飞机

超高速客机依旧离我们很遥远，因为这项技术几乎需要从头开始，Hermeus也已经在着手准备了。顺利的话，该公司希望这架飞机能在2029年前进行首次试飞。

协和式飞机的载客量约为100人，超高速客机的尺寸将比这个还小。为了确定飞机的尺寸，Hermeus基本上建立了一个航空公司的商业模式。Hermeus的首席执行官AJ Piplica表示：“我们的目标用户是商务舱和头等舱的旅客，在调整速度和运营成本等参数后，它最终将是一架限载20名乘客的飞机。”它只有一个舱位，与大型商务飞机的载客量相差无几。

Piplica补充：“以今天的商务舱价格，我们认为它是可以盈利的。但目前很难预测人们愿意为了飞5倍速花多少钱，因为在产品和真实数据出现之前，没有人能真正回答这个问题。”

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史上最快

该飞机的航程将达到约4000海里（7408公里），横跨大西洋航线（如纽约到巴黎）完全不成问题；但要跨过太平洋航线还是有些吃力，如果需要从洛杉矶到东京，飞机需要在中途停歇。

由于突破音障通常伴随着巨大的轰鸣声，飞行必须在水上进行，像纽约到洛杉矶这样的陆上航线，由于噪音规定将无法实现。

要知道5马赫客机的想法有多大胆，不妨看看以往的飞行速度记录：

2004年，美国国家航空航天局的一架长约12英尺的无人机X-43A创造了带发动机的飞机飞行的最快速度——9.6马赫（约11760公里/小时）。

2004年3月X-43A高超音速技术验证机成功飞行，这是超燃冲压发动机动力飞机首次自由飞行

但那次飞行只持续了几秒钟，因此超过5马赫的最长飞行时间记录属于另一架无人驾驶试验飞机——波音X-51。2013年，它以5.1马赫（约6247公里/小时）的速度飞行了超过3分钟。

这类高速飞行极其复杂，它们都必须由一架B-52轰炸机从高空发射，然后再由火箭提速。

至于载人的飞机，目前最快的记录是X-15在1967年创造的6.7马赫（8208公里/小时）。它基本上就是带了座位的火箭，还必须由B-52轰炸机从高空发射，而它的设计就仅仅是为了实现这个记录。

而能够自行起飞和降落的喷气式飞机（由喷气式发动机而非火箭驱动的飞机），最快记录还是军用间谍飞机SR-71侦察机（“黑鸟”）在1976年创造的3.3马赫（约4042公里/小时）。

军用间谍飞机SR-71侦察机（“黑鸟”）

协和飞机是仅有的两架进行过商业飞行的超音速客机之一，其最高速度为2.04马赫（2499英里/小时）。因此， Hermeus客机将大幅度突破喷气式飞机的记录，并且在5马赫的状态下实现长时间飞行。它将解锁无人驾驶试验飞行器领域的新成就。不过，其他飞机也可能抢占先机。

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“成熟的技术”

出于以上考量，Hermeus公司一开始就将重点放在发动机上也不足为奇。2020年2月，他们开始测试通用电气公司基于战斗机模型制造的一种新型发动机。

它融合了两种传统技术：一种类似于客机使用的涡轮喷气发动机，另一种是只在超音速及以上速度下工作的冲压式喷气发动机。这款新型发动机首先将用在美国空军投资了6000万美元与Hermeus与合作开发的高超音速无人机Quarterhorse身上。

有趣的是，在设计喷气式发动机以提高速度时，部件却有减无增。在涡轮喷气发动机中，空气从前面进入，被旋转的叶片压缩，再与燃料混合并点燃，由此产生的热气从发动机的尾部喷出，推动飞机前进。

五十年前，当协和式飞机首飞时，商业航空向未来迈出了超音速飞跃

但是，当速度超过了3马赫，空气在进入发动机时将会由于大幅减速而自动压缩。因此，当速度在3马赫至6马赫时，通常使用冲压式喷气发动机。它与涡轮喷气机不同，没有移动部件，但在低于3马赫的速度下完全不起作用。

按照Hermeus公司的设计，飞机在起飞、降落以及亚音速飞行时，将启动涡轮喷气模式并使用其混合发动机。当速度达到3马赫至5马赫时，发动机逐渐重新配置为冲压式喷气模式。

“涡轮喷气发动机和冲压喷气发动机是我们已经使用了50年的成熟技术，诀窍就是把它们放在一起，我们只是围绕一个现成的涡轮喷气发动机设计了我们自己的架构。”Piplica说。

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能否成真？

事实上，Hermeus还有一大堆问题没有考虑到。例如，高超音速飞机的消耗量将比目前的喷气机高得多，应该使用什么类型的可持续燃料？此外，高超音速飞机的机身需要承受极端的温度条件，又该如何解决？

协和式飞机的速度不到Hermeus预计速度的一半，恰恰就是因为受到温度的限制。在飞行结束时，其窗户和其他内部表面都会变热。“黑鸟”在执行任务期间表面温度则高达600℉（约为315.5℃），因此必须由能够承受极端高温的稀有金属钛制成，驾驶舱玻璃也必须使用石英材质。

对于Hermeus的怀疑声浪和对巨额资金的潜在需求，Piplica举了马斯克的SpaceX的例子。他说：“在SpaceX的早期，人们对新太空行业提出过同样的问题。大家看着即将进入轨道的猎鹰1号，认为它得耗费10亿美元，但事实上，SpaceX最终只花了9000万美元。”

猎鹰1号

SpaceX在开发猎鹰1号、龙飞船、猎鹰重型火箭和星际飞船以实现星际飞行愿景的过程中，依靠与NASA和商业伙伴合作来获得收入。Hermeus也计划采取这个思路，通过开发各种飞机来为这架客机提供资金支持。

“尽管以前出现过许多类似的项目，但都和Hermeus不同。”蒂尔集团的航空分析师Richard Aboulafia说，“它似乎从来没有成功过。如果他们能在2030年代末戏剧般地创造出一种高超音速交通工具，而且票价控制在商务舱价格范围内，这无疑将是成功的，但这个概率大概只有1%。”

那么，如果高超音速客机成真了，坐在上面飞行会是什么样的感觉？

Piplica说：“它会和协和式飞机非常相似。与普通飞机不同的是，加速的时间会变得更长，大约在30秒到1分钟左右。”

龙飞船

“这种体验可能会持续10到12分钟。但是只要在飞机上升至100000英尺左右时，速度升高到5马赫，就会变成非常平稳的飞行。那里的天空没什么飞机，气流也比较温和。”

编译 | 刘阳

编辑 | 赵菀滢 [email protected]

排版 | 王杰

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