疫情下,超聲速客機領域依然「如火如荼」,這個領域有什麼「魔力」?

2020-12-02 看航空

11月17日,柯林斯宇航發布公告,表示已與Boom Supersonic公司籤署了一項合作協議,為後者研製的Overture超聲速客機開發發動機技術。

Overture超聲速客機

公告表示:柯林斯宇航將與 Boom 合作開發發動機進氣道、發動機艙和排氣系統技術和尖端聲學技術,以實現更清潔、更安靜的超聲速飛行。

而近期,灣流公司在表示將繼續推進超聲速客機研製計劃的同時,也表達了對超聲速客機的「謹慎」預期——在採訪中,灣流公司執行長馬克·伯恩斯( Mark Burns)說:

我們當然會在灣流的中心研究超聲速飛行……但這個市場在出現可行的機會之前,還需要十年的時間。

伯恩斯解釋說,超聲速飛行仍然是一個巨大的挑戰,認證一架擁有前所未有的技術的飛機需要很長時間,其中一個關鍵的障礙就是如何克服超聲速激波產生的噪聲(這也是目前NASA研究的主題之一)。

儘管表達了這樣的「擔心」,但灣流公司實際上是距離實現超聲速載人飛行客機商用模式最近的團隊之一,旗下的G650和G700公務機在試飛中速度已經達到了馬赫數0.99(儘管巡航速度並沒有這麼高),而且灣流旗下也有幾個超聲速客機項目,通過與Boom Aerospace和Aerion等初創公司合作而不斷推進。

G700公務機

這麼說來,灣流CEO的這番發言可能只是為了降低市場對超聲速客機進入商用市場的預期,但行動上卻做好了「搶先起跑」的準備,期待「東風」旦到,可以「萬事俱備」。事實上,全球各國的航空製造商都在這一可能的新風口下積極布局,期待能夠領先起飛。

美國

諸多超聲速客機領域的初創公司和項目分布在美國,其中Boom Supersonic、Aerion、NASA和灣流在今年分別公布了自己超聲速客機的研製進展。

Boom Supersonic

Boom Supersonic在今年10月對外展示了XB-1超聲速演示樣機,並宣布將於2021年首飛。XB-1超聲速演示樣機的設計目的是為Boom Supersonic旗下Overture超聲速客機提供技術支持。

XB-1超聲速演示樣機

對Overture超聲速客機的進展情況,Boom Supersonic表示,Overture目前正處於設計階段,計劃2025年完成首架Overture飛機製造,2029年投入使用。

Aerion

Aerion在今年4月公布了其研製計劃:其旗下的AS2超聲速公務機將在2023年開始生產,並計劃在2024年完成首飛工作。

但是受疫情影響,AS2的設計團隊(由波音和Spirit公司負責)受疫情影響在6月解散。一個月後,Aerion選擇柯林斯宇航繼續AS2的設計工作,並聯合開發控制AS2的前緣襟翼、升降副翼、水平穩定器和方向舵系統。

AS2超聲速公務機

9月,Aerion啟動了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邁出關鍵一步。

同時,霍尼韋爾也與Aerion合作開發AS2超聲速公務機的航空電子和互連設備,主要有顯示系統、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。此外,Aerion還選定BAE系統公司為其開發電傳飛控系統。

值得注意的是,雖然今年波音並沒有在超聲速客機研製方面公布相關進展,但2019年2月,波音就透露已經對Aerion進行了「重大投資」,這一舉動被稱為「插隊進入超聲速客機賽道」。

NASA

NASA正在推進X-59的製造工作,計劃在2021年夏季完成X-59所有製造工作,開始進行地面試驗,最終目標是2022年夏季首飛。

X-59

目前,X-59靜音超聲速技術驗證機正在NASA的合作方洛馬的臭鼬工廠製造組裝,已經完成的有:主機翼、eXternal視覺系統並且用於裝這一視覺系統和飛行試驗測試系統的託盤支架。

還在進行的有:機翼和駕駛艙的組裝工作。即將安裝的大部件有:GE的F414-GE-100渦扇發動機,飛機的垂尾以及加長機頭。不過,主要任務在於X-59機翼的製造及與機身連接組裝工作。同時,GE航空已經為X-59的技術驗證機交付了首臺發動機。

灣流

如前所述,近期,灣流表示將繼續推進超聲速飛機的研發工作,但並沒有介紹具體情況。但顯然,因為較為成熟的公務機製造與商業模式,灣流顯然是距離超聲速客機商用領域最近的一位玩家。

S-21超聲速客機設計圖

上世紀90年代,灣流曾與蘇霍伊合作研發了S-21超聲速客機項目(設計最大速度為馬赫數2)並公布了設計圖,如果這一項目順利發展,灣流可能已經領先於其他競爭對手。但由於研製遭遇延誤和技術障礙,灣流和蘇霍伊在S-21項目上分道揚鑣,該機最終沒能生存下來。

俄羅斯

雖然蘇聯一直沒有放棄超聲速客機的研發計劃,但俄羅斯在今年9月份才開始正式籌建國家超聲速客機研發中心,以順利推進在這一領域上的技術研究工作。顯然,即便是疫情之下,俄羅斯依然在大力推進其先進客機方面的工作。

首飛於「協和」客機之前的圖-144超聲速飛機

在俄羅斯國家超聲速客機研發中心建成前,目前俄羅斯主要負責超聲速客機項目的是俄羅斯中央空氣流體動力研究院(TsAGI)。

俄羅斯中央空氣流體動力研究院(TsAGI)

2017年俄羅斯中央空氣流體動力研究院(TsAGI)就對外公布了其超聲速飛機模型;2020年5月,俄羅斯中央流體研究院宣布,計劃在2023年之前,以米格-29為集成基礎,研製新一代超聲速客機的原型機,預計其飛行速度可達到2馬赫。但到目前為止並沒有公布更具體的計劃細節。

歐洲

歐洲地區,雖然空客和歐洲航天局早在2005年就對外公布了超聲速客機的方案,但是今年並沒有具體的最新進展可公布。有意思的是,維珍銀河在今年公布了新的研製計劃,正式宣布成為超聲速客機領域的「新玩家」。

維珍銀河

8月3日,維珍銀河公布了其超聲速客機的設計方案:在這一概念設計中,最終版將能夠搭載9到19名乘客,速度可達馬赫數3。

維珍銀河超聲速客機概念圖

維珍銀河的主要焦點是太空旅遊業務,但多年來,維珍銀河也表示有意利用其太空技術發展高速的點對點旅行。今年5月,維珍銀河表示已經得到NASA的支持,並在這一支持下通過了任務概念審查,也就說其高聲速客機的「設計概念可以滿足任務的高水平要求和目標」。

維珍銀河超聲速客機機艙概念圖

在8月公布新機設計方案的同時,維珍銀河也宣布已經與羅羅籤署了諒解備忘錄,將共同開發超聲速客機的動力系統。

縱觀航空科技的發展與商用歷史,今日被民航客機所廣泛使用的眾多航空科技產品,一開始都只應用於「小眾」的航空用戶。

而對於超聲速客機這樣需要長期、大量資源投入的遠景項目,首先發展自公務機或者太空旅行這樣的小眾需求是自然的選擇,類似波音這樣進行「外部孵化」,顯然也是出自商業邏輯的選擇。但這樣的初創項目也面臨著跨領域合作的各種挑戰,尤其是在疫情之下這一年,能夠堅持下去、不斷推進的項目,日後的發展潛力顯然非常值得關注。

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