超聲速客機項目近期發展

摘要：超聲速技術是人們所追捧的一種航空技術，也是未來發展的一種趨勢。其在民用領域的發展，即超聲速客機技術已經發展了一個很長的時期，但由於種種原因，其進展並不明顯。儘管如此，即便在今年全球疫情肆虐的嚴峻形勢下，仍有不少航空機構在推進超聲速飛行技術的發展。

對人類而言，實現超聲速飛行已經不是一種障礙。但在民用航空領域，因受限於經濟性、舒適性、安全性等因素，以及由於該技術與空域監管領域存在的其他潛在衝突等，超聲速客機一直難以投入市場，實現其商業價值。儘管如此，其在時間效率等方面所具備的優勢仍深深吸引著技術開發商、製造商持續不斷地進行相關研究探索，以期早日實現人類可承受的超聲速飛行。在當下疫情肆虐的嚴峻形勢下，近年來一些航空機構所開展的民用超聲速飛行項目仍在持續推進。以下呈現一些項目的發展情況。

1. 美國Aerion公司AS2超聲速公務機

該機的一些公布特徵：

• 該機在尺寸上同灣流G450相當，安裝三臺可滿足更嚴格噪聲標準的新技術發動機。
• 採用自然層流機翼，具有在超聲速和亞聲速下的高氣動效率。
• 該機為12座，在馬赫數1.4下的航程達8797公裡，在馬赫數0.95下的航程達9816公裡。

2015年11月17日，Aerion公司在美國公務航空大會暨展覽會(NBAA2015)上宣布，該公司開發的AS2公務機獲得了第一架確認訂單。2016年3月，Aerion公司著手對兩家發動機供應商候選公司進行抉擇。2017年12月，洛馬公司、GE和Aerion公司籤署了一項諒解備忘錄，探索聯合開發超聲速公務機Aerion AS2的可能性。2018年10月，GE公司宣布已經完成了第一種專用於公務機的超聲速發動機Affinity初始設計。2019年2月，Spirit AeroSystems公司開始該公務機前增壓機身的初步設計工作。2019年4月，Aerion公司宣布計劃採用100%的生物燃料來飛行該公務機。2019年12月，Aerion選擇GKN航宇公司為AS2設計尾翼和電氣線路互聯繫統(EWIS)，此外，還選擇GE航空公司作為電力系統供應商，賽峰提供整套起落架系統、發動機進氣道、風扇整流罩艙門和反推力裝置。

2020年4月，Aerion公司計劃在佛羅裡達州墨爾本市開設AS2超聲速公務機生產廠。公司計劃2023年在該地啟動AS2的生產，到2026年將僱用675名員工，並希望能夠在2024年完成首飛。2020年6月，波音和Spirit公司因疫情解散為Aerion公司AS2超聲速公務機工程組成的設計團隊。2020年7月，Aerion公司選定雷神技術公司下屬的柯林斯航空航天系統公司聯合開發控制AS2超聲速公務機前緣襟翼、升降副翼、水平穩定器和方向舵的作動系統。2020年9月，Aerion公司宣布啟動AS2公務機高速風洞測試，這標誌著該AS2公務機項目朝向2021年實現初步設計評審（PDR）裡程碑邁出了重要一步。同時，該公司和霍尼韋爾公司正在合作開發AS2超聲速公務機的航空電子和互連設備，主要包括：直觀的顯示系統，先進的通信導航系統以及飛行指引和管理系統，以支持該機的低噪聲技術和超聲速飛行。此外，Aerion公司還選定BAE系統公司為其設計、開發和集成包括該型飛機的主動控制器在內的電傳飛控系統。

2. 美國NASA「靜音超聲速技術」(QueSST)飛機——X-59

• QueSST為單發設計，巡航馬赫數1.4，用以驗證和最小化100-120座級超聲速客機的聲爆，以及75PLdB的聲爆能否被公眾所接受。
• 按計劃，NASA於2019年進行QueSST首飛，2020年開展公眾接受度測試。

2016年2月29日，美國洛馬公司與NASA為了實現減輕音爆發生的靜音超聲速客機「QueSST」，發布了共同開發的「X plane」研究機。2017年2月，洛馬公司對X-plane客機模型進行首次風洞試驗。2017年6月，NASA宣布QueSST完成初步設計評審(PDR)。2017年10月，洛馬公司向NASA提交了最終的「QueSST」投標方案。2018年4月，NASA正式授予洛馬公司一份2.475億美元的合同，用於建造新型超聲速X-Plane飛機，計劃2021年底交付NASA阿姆斯特朗飛行研究中心。2018年7月，該項目被美國空軍正式命名為X-59 QueSST（靜音超聲速飛機）。2018年11月，NASA開始對其X-59超聲速低音爆驗證機縮比模型進行低速風洞測試。同月，NASA正式公布三年內實現X-59靜音超聲速飛機首飛的研發時間表。2019年1月21日，洛馬公司選擇了柯林斯航空航天公司為X-59靜音超聲速飛機提供航空電子設備。2019年6月，洛馬公司選擇柯林斯航空航天公司提供環境控制系統(ECS)，以及關鍵的飛行操縱面部件，包括襟翼、副翼和方向舵。2019年8月，NASA蘭利研究中心的研究人員利用NASA的比奇公司UC-12B飛機成功完成了外部視覺系統(XVS)技術的飛行測試。2019年12月，QueSST驗證機通過了一項關鍵決策點D(KDP-D)管理評審，獲準開始進行總裝和系統集成。

2020年4月，X-59靜音超聲速技術飛機的主機翼在位於加利福尼亞州帕姆戴爾洛爾的洛馬公司「臭鼬工廠」完工。2020年5月，GE航空公司交付X-59 靜音超聲速技術驗證機的第一臺發動機。2020年6月，X-59 靜音超聲速技術驗證機在洛馬公司「臭鼬工廠」進行機翼和駕駛艙組裝。

3. 博姆超聲速公司（Boom Supersonic）XB-1超聲速驗證機

• XB-1為雙座設計，機長20.7m、翼展5.18m，動力裝置為三臺不帶加力燃燒室的GE J85-21發動機（(單臺推力為1588千克)），最大起飛重量6123kg，巡航速度Ma2.2(比「協和」號飛機快10%)，航程超過1850km，是博姆超聲速客機的1/3縮比尺寸驗證機，主要用於氣動設計和推進系統的驗證和優化。
• 2017年7月，博姆公司修改了XB-1的方案，為其增加了布置於機身上方、垂尾根部的第三進氣道;此外，機翼增大了後掠角，垂尾也進行優化提高了抗側風性能。

2016年3月，博姆公司公布，該機能以2322公裡/小時的速度飛行，是普通商業噴氣飛機的2.6倍，耗油率比過去的「協和」飛機低。2016年10月，博姆更新了方案，將飛機機身加長到約47米，座級增加到50，雙發改為三發，巡航馬赫數為2.2。機身長度和翼展都有加長，原來垂尾的月牙形前緣變成了直線，尾部兩側增加的進氣道為第三臺內埋於機身尾椎內的戰鬥機發動機提供進氣。2016年11月，博姆公司在一場內部活動中，公開展示了其XB-1超聲速驗證機。2017年3月，博姆公司表示已籌集3300萬美元用於第一架超聲速公務機原型機的製造和飛行。2017年12月，日本航空公司同博姆技術公司達成戰略合作夥伴關係，為其超聲速客機研究提供幫助，並籤訂了20架選擇訂單。2018年7月，博姆技術公司將動力選擇範圍縮小到現有低涵道比渦扇發動機的衍生型，而不進行任何全新的設計。2019年10，Advent飛機系統公司表示為XB-1提供Advent eAB動力剎車系統。

2020年3月，博姆公司完成了靜態機翼加載測試。2020年4月，博姆公司完成了XB-1機翼組裝和所有機翼測試項目，確定了三個關鍵對接結構，涉及系統艙和主起落架艙與機身的對接，以及左右機身蒙皮安裝，完成了XB-1機翼結構組裝工作。2020年7月，博姆公司表示正在利用Stratasys F900 3D印表機和飛機內部解決方案(AIS)包，為XB-1超聲速飛機創建數百個3D列印部件。2020年10月，博姆公司推出首架自主研發的超聲速噴氣機XB-1演示樣機。同月，VELO3D公司宣布，博姆公司XB-1超聲速飛機將配裝由其Sapphire 3D金屬印表機列印製造的21種鈦制飛機部件，這些部件主要用於極端高溫環境下的發動機操作。

4.俄羅斯超聲速客機發展

2017年7月18日至23日，在第八屆莫斯科國際航展MAKS-2017上，俄羅斯中央流體研究院(TsAGI)展示了其開發的多種先進飛機模型，其中包括高速民用飛機，超聲速商務/客機(SDS / SPS)以及重型運輸機(DDS-IS)。2017年11月，圖波列夫設計局副總裁Valery Solozobov宣布，俄羅斯聯合航空製造集團公司正在利用圖-160戰略轟炸機為平臺，開發設計25座的超聲速噴氣公務機。2018年1月，俄羅斯工業和貿易部宣布，如果發動機地面試車成功，俄羅斯首架軍改民50座超聲速商用噴氣客機將於7-8年內完成設計和製造。2018年9月，俄羅斯圖波列夫股份設計局負責科研與設計的副總經理透露，公司正與俄羅斯飛機材料、發動機設計和空氣動力學/流體力學領域的主要科學研究機構合作制定超聲速客機設計草案。2019年9，俄羅斯聯合發動機製造集團(ODK)計劃為俄羅斯中央空氣流體力學研究院提出的新一代超聲速公務機(SSBJ)開發全新發動機。

2020年5月，俄羅斯中央空氣和流體動力學研究所(TsAGI)宣布，俄羅斯計劃到2023年，以米格-29戰鬥機為集成，研製新一代超聲速民用飛機的原型機，預計其飛行速度可達到2馬赫。2020年6月，俄羅斯茹科夫斯基研究所(Zhukovsky Institute)與俄羅斯工業和貿易部籤訂相關合同，計劃在2021年底前完成超聲速客機概念設計工作。2020年6月，俄羅斯圖波列夫公司宣布，計劃研發馬赫數2的超聲速公務機(SBJ)，該機將採取降低音爆強度結構設計，起飛重量約為70噸，航程8000公裡，可載客30名左右，在11公裡的高度能以每小時2000千米的速度飛行，計劃2022開始SBJ概念設計，2026年完成詳細設計。2020年9月，俄羅斯已開始籌建國家超聲速客機研發中心，期望通過研發中心的工作，實現低音爆超聲速飛機在總體技術、機上駕駛艙裝備等方面的創新。