《华尔街日报》：这些外形奇特、节能的飞机，有朝一日你或许能乘坐

现代客机的设计可追溯至20世纪50年代：金属机身搭配后掠翼，下方悬挂喷气发动机。它们能带你往返目的地。但经过数十年的研究，到21世纪30年代末，你的度假之旅可能会由一种截然不同的飞机执飞。

美国国家航空航天局(NASA)的科学家表示，诸如"翼身融合"等非常规设计——目前用于某些军用喷气机，将机舱和机翼合为一体——作为客机的可能性已被讨论多年。如今，随着对气候变化的担忧加剧以及新型制造材料的出现，这种重新构想的设计离现实更近了一步。

现有飞机的每一项节油空气动力学效率几乎已被榨干。新一代飞机需要更大胆的设计来满足新的环保标准和航空公司的经济性，这迫使飞机制造商重新设计。

目前这些设计主要以艺术效果图、模型和小型原型机的形式存在。这种情况可能即将改变。NASA在6月发起了一项竞赛，邀请美国公司设计和建造全尺寸演示机。参赛规则要求设计目标为波音737级别、可搭载150名乘客的飞机。该机构希望原型机最早能在2027年试飞，并准备在下个十年投入量产。

该机构不会对截止9月提交的方案置评，但指出了研究人员和飞机制造商近期提出的替代设计方案。其中包括形似飞翼的机身设计，乘客可10人并排乘坐（波音737为6人一排）；另有采用细长机翼的设计，需折叠才能停靠机场廊桥；部分方案用安装在机尾的后向螺旋桨取代了翼下喷气发动机。

所谓双气泡概念设计将两个近乎圆形的机身结合，利用飞机主体提供升力，而非主要依赖机翼。图片来源：美国宇航局（效果图）美国宇航局十年前举办过类似竞赛，当时更关注设计效率而非商业可行性。如今，该机构聚焦于能提升能效并投入机队运营、真正改变航空业排放的机型。“我们研究先进构型已有20年，但上次去机场时，我没看到任何这类飞机在飞行，“NASA飞行演示与能力项目经理布伦特·科布利说。

飞机设计师们已围绕三种主要设计形成共识，最新竞赛参与者表示这些设计很可能成为参赛方案亮点。它们拥有诸如跨音速桁架支撑翼、混合翼体和双气泡等新奇名称，反映出与当前全球商用客机主流设计的显著差异。

NASA在其2023财年260亿美元预算申请中，仅划拨约10亿美元用于航空相关活动（与往年持平），但官员表示其研究成果已影响现役飞机的每个部件。该机构还计划动用太空预算，为获胜设计（将于1月公布）的部分建造测试提供资金。本世纪空客集团和波音公司开发的新机型需投入百亿美元以上，因此任何未来机型都需要大量外部资金支持。

麻省理工学院国际航空运输中心主任R·约翰·汉斯曼教授表示，这类设计主要通过减少空气阻力来提高燃油效率并降低排放。

汉斯曼教授指出，混合翼型（将两个近似圆形的机身结合为双气泡结构）的设计利用飞机主体而非主要依赖机翼提供升力，同时无需会增大阻力的水平尾翼。

美国国家航空航天局与波音公司合作开发的跨音速桁架支撑翼模型采用细长机翼降低飞行阻力，但需配备支撑结构。图片来源：美国国家航空航天局（效果图）跨音速桁架支撑翼模型采用传统客舱筒体设计，兼具空气动力学效率与易于加压的特性，确保乘客在高空能正常呼吸。其超薄机翼相较传统设计飞行阻力更小，但结构更脆弱，需通过支撑桁架缓解与机身连接处的应力。

尽管波音与竞争对手空客多年来致力于激进设计，航空公司仍倾向对传统飞机进行成本更低的渐进式改进。鉴于全新设计需要巨额投资，飞机制造商始终不愿率先行动。

与整个航空业一样，大型飞机采购商支持减少气候足迹的目标，但质疑新设计的经济性。“世界会为此趋之若鹜吗？“全球最大喷气式客机租赁公司之一——航空租赁公司首席执行官约翰·普鲁格发问。

“如果我们不这样做，就永远不会有改变，”美国国家航空航天局（NASA）可持续飞行国家合作计划的任务整合经理里奇·沃尔斯说，该计划包括飞机设计竞赛。“我们必须迅速将其引入机队，以对气候产生影响。”

沃尔斯表示，参加NASA竞赛的参赛者必须证明他们的设计可以以每月60架的速度大规模生产。该竞赛与行业开发新动力系统的努力同时进行，包括氢和电力等喷气燃料的替代品，以及复合材料和新的制造系统。

德国航空航天中心开发的混合翼设计可容纳500名乘客。照片：德国航空航天中心（效果图）“我相信20年后我们会看到一些不同的东西，”他说。

NASA表示，其目标之一是打造一个“国家冠军”，为美国最大的飞机制造出口行业提供先发优势。欧洲国家，特别是法国、德国和英国，以及中国、日本和韩国，也在关注全新飞机设计的重大飞跃。

该机构表示，尽管波音公司在生产大型商用飞机方面主导了美国市场，但这将是一场真正的竞赛。该公司已经在与NASA合作开发桁架支撑机翼设计。

波音公司表示，十多年来一直在研究这一概念，并在燃料消耗和排放方面看到了巨大的潜在好处。“因为我们正在参加一场激烈的竞赛，目前无法进一步评论，”该公司表示。

在研发新型喷气式客机的竞争中，沃尔斯先生表示，他并不预期会看到像300多家公司争相开发空中出租车那样的盛况，但也不乏非传统参与者。“世界上有很多富人，只要找到合适的那位……“他说。

但新型客机设计很可能面临与新兴空中出租车行业相同的挑战：说服人们乘坐不熟悉的飞行器。美国宇航局表示，乘客接受度是其竞赛的评判标准之一。

沃尔斯先生指出，早期对飞翼式设计的研究发现，坐在外侧座位的颠簸感与乘坐波音747后排无异。他补充说，部分研究还表明这类设计的紧急疏散速度可与常规设计媲美。

作为竞赛负责人，沃尔斯和科布利希先生拒绝讨论他们预期2030年代末机场会出现何种飞机。在为本文进行的视频采访中，两人背景中没有任何可见的照片、效果图或模型——连儿童画作都没有。“我不敢展示任何构型，那会显得我有所偏袒，“科布利希先生说，他目前的演示材料使用的是自然风光照片而非飞机图像。