破解協(xié)和客機(jī)魔咒？超音速飛機(jī)時隔20多年又回來了

就現(xiàn)在的技術(shù)水平來說，達(dá)到音速不難，現(xiàn)在的跨洋洲際寬體客機(jī)的巡航速度已經(jīng)達(dá)到音速的七成。噪音大、成本高，兩大核心問題仍待破解

文｜《財經(jīng)》記者王靜儀 實習(xí)生 劉穎

編輯｜施智梁

從紐約到倫敦，我們?nèi)粘Ｗ膰姎馐娇蜋C(jī)要用6小時55分鐘，而超音速飛機(jī)最快僅需2小時53分鐘，節(jié)約一半以上時間。如何將飛機(jī)的時速提升到2000公里以上，人類對速度的渴望從不停止。

一代傳奇超音速飛機(jī)協(xié)和飛機(jī)的停產(chǎn)，至今還令不少航空迷、軍事迷扼腕嘆息，它曾以2.04馬赫（2.04倍音速，一馬赫約為340m/s）的速度呼嘯而過平流層，速度比 地球自轉(zhuǎn)速度還要快，但也因音爆污染、油價飆升與市場需求錯配，淪為技術(shù)與商業(yè)現(xiàn)實夾縫中的犧牲品。

時隔20多年，超音速飛機(jī)又回來了。美國國家航空航天局（NASA）近日證實，美國航空初創(chuàng)企業(yè)Boom Supersonic公司研制的XB-1技術(shù)驗證機(jī)，在超音速飛行過程中沒有產(chǎn)生音爆，意味著超音速客機(jī)商業(yè)化正式邁入可落地階段。

僅從技術(shù)上造出一架超音速飛機(jī)并不難，但要舒適、要有收益，難度呈幾何倍數(shù)增加。現(xiàn)今，超音速客機(jī)目前仍屬“非主流”，若能解決噪音與成本問題，或催生萬億級新市場。

音爆，繞不過去的問題

協(xié)和式客機(jī)超音速飛行時會產(chǎn)生巨大噪音，在20世紀(jì)（參數(shù)丨圖片）60年代的一次測試中，其飛行產(chǎn)生的音爆震碎了建筑的窗戶和地上的石膏。

基于此，1973年美國聯(lián)邦航空管理局禁止民用超音速飛機(jī)在陸地上飛行，很多機(jī)場也拒絕其升降，導(dǎo)致其可飛行的航線大大減少，協(xié)和客機(jī)也只能飛出美國陸地上空后，在海上才開始超音速飛行。這個禁令至今已有50多年。

超音速客機(jī)產(chǎn)生音爆，可以用生活中的現(xiàn)象來理解：當(dāng)飛機(jī)飛得比聲音還快時，飛機(jī)前方的空氣來不及“躲開”，被擠成一個圓錐形的“空氣墻”（學(xué)名叫馬赫錐），這個過程就像你拿根棍子快速攪動水，后面會形成一圈一圈的漣漪，只不過這里換成了空氣的劇烈波動。

飛機(jī)的機(jī)翼、尾翼這些部件在超音速飛行時會瘋狂攪動空氣，形成一連串的“壓力波”和“膨脹波”，這些波在空中互相碰撞、疊加，最后變成兩道“音爆墻”砸向地面，當(dāng)這兩道墻經(jīng)過地面時，就像有人突然在你耳邊放了個大爆竹，震得耳朵嗡嗡響——這就是音爆。

而且，飛機(jī)越大、越重，產(chǎn)生的“音爆墻”就越結(jié)實，聲音也就越響。比如協(xié)和客機(jī)比普通客機(jī)大很多，音爆聲能震碎玻璃窗。這也是為什么現(xiàn)在很多超音速飛機(jī)都設(shè)計得又細(xì)又長，盡量減少空氣阻力，降低音爆的動靜。

解決音爆，繼而突破在陸地上飛行的禁令，成了當(dāng)代超音速飛機(jī)要解決的首要問題。

來源：IC photo

Boom公司制造的 XB-1驗證機(jī)做出探索。2025年2月10日，在加州莫哈韋沙漠的跑道上，XB-1開展了突破音速的飛行，一度加速至1.122馬赫，但沒有產(chǎn)生音爆，這一飛行得到NASA的驗證。

XB-1的流線型設(shè)計和高長細(xì)比，減少了阻力并優(yōu)化了飛行效率。作為超聲速客機(jī)“序曲”（Overture）的1:3縮比原型驗證機(jī)，XB-1為后續(xù)商業(yè)化鋪平道路。

除了初創(chuàng)公司的探索，更值得關(guān)注的是NASA與洛克希德·馬丁公司合作研發(fā)的 X-59 QueSST靜音驗證機(jī)。

X-59長約31米，設(shè)計巡航時速可達(dá)1500公里每小時，大約是音速的1.4倍。溫哥華到北京的距離約8500公里，目前的飛機(jī)大概要飛十個小時，如果使用X-59，從溫哥華到北京僅需五個小時。

X-59與協(xié)和客機(jī)最大的區(qū)別在于，它有超長的“機(jī)鼻”，長度幾乎占據(jù)了整個機(jī)身的三分之一，旨在消除音爆。同時X-59采用“無前窗”設(shè)計，飛行員通過4K攝像頭合成全景視野，結(jié)合 AI優(yōu)化的波峰翼型 和半埋式發(fā)動機(jī)布局，將音爆能量分散為連續(xù)弱壓波，使地面噪音從傳統(tǒng)超音速飛機(jī)的105分貝降至75分貝。

NASA在2024年初表示，該機(jī)型已經(jīng)投入2.4億美元研發(fā)費(fèi)用，預(yù)計2026年正式進(jìn)行商業(yè)試飛。

成本，真正的難關(guān)

比突破噪音障礙更難的，是突破成本屏障。

正如《航空知識》雜志主編王亞男所說，技術(shù)上的挑戰(zhàn)不是問題，關(guān)鍵在于實現(xiàn)這樣的技術(shù)指標(biāo)需要花費(fèi)多大成本和代價。因為說到底，超音速航空運(yùn)輸?shù)谋举|(zhì)，并非飛機(jī)與音速的較量，而是需求與成本的角逐。

曾經(jīng)，協(xié)和飛機(jī)的四臺發(fā)動機(jī)每小時燒掉20噸燃油，相當(dāng)于普通客機(jī)的4倍。飛行時，它的機(jī)身表面溫度飆升至足以煎熟牛排的溫度，每飛300小時就得停場大修6周，維護(hù)成本約等于豪車終身保養(yǎng)費(fèi)。

此外，它的飛行距離短，中途需要補(bǔ)充油料，難以橫跨太平洋，只能往返大西洋兩岸，執(zhí)行倫敦-紐約和巴黎-紐約等航線。100個座位的機(jī)艙，一張機(jī)票高達(dá)1萬美元，抵得上普通人半年工資。

協(xié)和飛機(jī)原本計劃制造1370架，最終只生產(chǎn)了20架，由英國和法國自己的航空公司接收，直到2000年法航空難和環(huán)保爭議為這場“速度豪賭”按下終止鍵。

如何突破成本局限，Boom公司首席執(zhí)行官CEO（首席執(zhí)行官）布萊克·肖爾（Blake Scholl）表示，通過簡化維護(hù)流程，“序曲”可使單架飛機(jī)全生命周期成本較協(xié)和客機(jī)下降40%。通過3D打印的碳纖維機(jī)翼，“序曲”零件數(shù)量比協(xié)和號減少80%，重量直降30%，維護(hù)周期從300小時延長到2000小時。

“序曲”能搭載64-80人，以1.7馬赫速度巡航，最大航程7867公里，最大飛行高度1.8萬米，計劃在2029年投入商用。

肖爾說，Boom公司已經(jīng)籌集了7億多美元，但“序曲”的整體開發(fā)成本可能高達(dá)80億美元。目前已完成了位于美國北卡羅來納州的工廠的建設(shè)，最多每年生產(chǎn)66架“序曲”飛機(jī)。

日本航空、聯(lián)合航空和美國航空共訂購了130架“序曲”飛機(jī)。尤其美航已經(jīng)支付20架飛機(jī)不可退款定金，還擁有40架飛機(jī)的優(yōu)先訂購權(quán)，而該飛機(jī)售價為2億美元，20架就是40億美元。

至于X-59飛機(jī)，中國空氣動力學(xué)會科學(xué)傳播和普及工作委員會主任崔凱撰文指出，它的用途就是研究聲爆問題并驗證其相關(guān)的設(shè)計技術(shù)，而并非一架超音速民用飛機(jī)的原型機(jī)。根據(jù)NASA發(fā)布的規(guī)劃，最終目的是向美國和國際監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供完整分析，為制定監(jiān)管新規(guī)則制定參考。

不過超音速民用飛機(jī)的運(yùn)營不僅僅涉及技術(shù)層面和經(jīng)濟(jì)層面，更是一個社會問題。

崔凱認(rèn)為，超音速飛行阻力劇增，因此燃料消耗也相應(yīng)增加，這會帶來廢氣排放量的增加。加之此類飛機(jī)的飛行高度一般在海拔18公里左右，已接近臭氧層密度較高的區(qū)域，是否會帶來新的環(huán)境污染問題也將是后續(xù)的研究重點。在全球范圍內(nèi)對環(huán)境保護(hù)日益重視的大環(huán)境下，這一問題對超音速飛機(jī)的發(fā)展也將產(chǎn)生極大的影響。

中國卡位核心技術(shù)

在中國，同樣有一家初創(chuàng)公司——凌空天行科技，宣布正在進(jìn)行超音速飛機(jī)的研發(fā)。

在2025年1月舉辦的發(fā)布會上，凌空天行公布了一款“竄天石猴CUANTIANHOU”超音速飛機(jī)。飛機(jī)長度7米，重量1.5噸，配備雙發(fā)動機(jī)，巡航速度可達(dá)4馬赫（4900公里每小時），飛行高度20公里，宣稱全球出行3小時可達(dá)，載客量僅4人。

根據(jù)其規(guī)劃，2026年，超音速飛機(jī)“竄天石猴”將完成首飛，從技術(shù)驗證進(jìn)入工程化落地的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

凌空天行成立于2018年，總部位于北京。根據(jù)其介紹，自成立以來，公司已累計執(zhí)行90次亞軌道發(fā)射任務(wù)，是國內(nèi)商業(yè)航天領(lǐng)域發(fā)射頻次最高、現(xiàn)金流最穩(wěn)健的企業(yè)之一。

“國家隊”中國商飛對于超音速飛機(jī)的探索，同樣值得關(guān)注。

在未來的規(guī)劃中，2049年商飛將推出超音速客機(jī)C949，其特點為“雙層雙通道（或三通道）、超音速、新布局”。更多具體信息尚未披露。

總體來看，當(dāng)前中國的超音速客機(jī)研發(fā)，主要在核心技術(shù)領(lǐng)域悄然蓄力。

作為研制新一代飛行器的搖籃，JF-22超高速風(fēng)洞可復(fù)現(xiàn)40倍音速的極端環(huán)境，相當(dāng)于在地面‘再造’高空飛行條件。該技術(shù)在2023年6月通過驗收，并投入中國天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)和超高速飛行器研發(fā)。

中國科學(xué)院院士俞鴻儒說，這一全球最強(qiáng)的超高速風(fēng)洞，為設(shè)計驗證提供了“地面實驗室”，大幅縮短研發(fā)周期，是超音速技術(shù)從實驗室邁向工程化的關(guān)鍵一步。

崔凱指出，在2019年中國科協(xié)正式發(fā)布的20個重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題中，其中一項就是“綠色超音速民機(jī)設(shè)計技術(shù)”。據(jù)中國航空研究院相關(guān)專家透露，中國已突破了音爆高精準(zhǔn)度預(yù)測、低阻力低音爆設(shè)計等綠色超音速民機(jī)的核心關(guān)鍵技術(shù)。

由于噪音大和成本高兩大核心問題還有待解決，目前還沒有人能給出超音速飛機(jī)回歸的具體時間表，但確定的是，超音速飛機(jī)未來定將重回藍(lán)天。

責(zé)編：孫悅桐???

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