日前,在2020浙江省"萬畝千億"航空航天產業國際峰會上,中俄合研大飛機CR929總師陳迎春接受了媒體採訪,對中國國產客機項目做了相關介紹。在談及未來國產客機方面的話題時,陳迎春透露,中國商飛已經開始對CR929的後續型號展開預研,包括雙層雙通道客機、三通道客機、超音速客機以及採用全新布局等。其中,超音速客機與全新布局這兩項,尤為值得我們關注。
事實上,現代客機發展到今天,傳統的"圓柱型機身+下單翼+吊掛式發動機"的布局,基本已無更多可挖掘的潛力。對發動機和機翼技術"小打小鬧"式的更新換代,難以從根本上與既有產品拉開質的差距。如何在保證安全和舒適的情況下,把更多的乘客更快地送往目的地,且成本還要儘可能的低,始終是各大航空公司所追求的目標。如今,安全、舒適和載客量指標已無更大拓展空間,於是乎不少國家開始將目光重新投向一度被放棄的超音速領域。
我們知道,冷戰時期的歐洲"協和"式與蘇聯的圖-144,是人類歷史上唯二投入商業運行的超音速客機,但二者的服役經歷都算不上很成功。至於原因,很多相關資料都有介紹和分析,如發動機油耗過高,長途飛行需中途落地加油,路途時間反而超過傳統亞音速客機;超音速帶來的噪音過大,無法在人口稠密區上空快速飛行;機內噪音和振動過大,乘客體驗感不好,且無法享受空中乘務員的服務;票價過高,一般人很難負擔,故航空公司無法回本……等等。
其實拋開這些問題不想,僅從設計初衷的角度來看,無論是"協和"還是圖-144,其實都從技術與性能層面滿足了設計者定下的原是目標,即搭載一定數量的乘客,以更快的飛行速度,在更短時間內飛抵目的地。只不過,受限於當時的技術水平和各國社會民生水平,超音速客機的概念顯得有些超前了,或者說是華而不實,這才使得上述兩款超音速客機的"服役經歷"都只是曇花一現。
而今,隨著航空工業技術的發展,尤其是新型航空發動機、飛控系統和更多種類氣動布局的出現,超音速客機原有的種種問題與矛盾,似乎也不再無解的。
以美國為例,在2017年的巴黎航展上,美國Boom Supersonic飛機研發公司展示了一款名為Boom Passenger Airliner的超音速客機,載客量為45~55人,最高飛行速度可達2.2馬赫。得益於碳纖維材料的進步,該機的造價和單位油耗明顯低於"協和"式客機,採購價格與運行成本的降低,帶來的則是票價的可控性,即讓大部分人都坐得起超音速客機。
另外,美國國家航空航天局,即大名鼎鼎的NASA,也預計在2021年首飛其研發的超音速客貨兩用飛機項目X-59。相比起Boom Passenger Airliner,X-59在保證飛機擁有超音速飛行能力的同時,更注重通過外形上的改變來降低噪音,尤其是要降低客機在超音速飛行狀態下產生的噪音,使其不超出人口稠密區的限制標準,進而實現在城市上空也能維持超音速飛行能力。
為了達到這一目的,我們不難看出,X-59的氣動外形與傳統客機截然不同,在相當程度上體現出大膽、創新,乃至是激進。
可能很多人都未曾想到,中國也是世界上較早對超音速客機產生興趣的國家之一。大約48年前,即1972年左右,中方曾與英法兩國籤訂了購買"協和"式客機的意向合同,擬進口2架"協和"用於首長級人物專機,這份意向書於1972年7月25日,由《紐約時報》曝光。
一個多月後的8月28日,中英兩國又籤署了一份意向書,增購了1架"協和"。按照計劃,中方購買的3架"協和"客機中的前兩架將在法國生產,1架由英國生產。不過最終因種種原因,我們最終並未實際引進具有傳奇色彩的"協和"式超音速客機。
雖然"協和"未能成功來到中國,但不可否認的是,中國航空業從業者們對世界先進技術成果與潮流的"嗅覺"還是十分敏銳的。如今看來,陳迎春的話也證明了一點,即中國並未放棄對先進超音速大飛機的興趣。
不出意外的話,未來國產超音速大飛機也將徹底摒棄現有的客機構型布局,更多地採用"苗條"的細長形狀,加入一定的翼身融合設計,是形成一種讓人難以想像和預測的外形效果。機身由大量輕巧且堅固的新材料製成,可能選用無加力的大推力渦扇發動機,實現降噪和提升燃油經濟性的目標。腦洞開得更大一些,其甚至可能採用某些清潔燃料,以及混合動力。
當然,一旦民用客機或貨機能夠實現低成本條件下的超音速巡航飛行,那其是否可能投入軍用領域呢?相信這個機率還是很大的。以戰略轟炸機為例,美國的B-1B、B-2和B-21,以及俄羅斯的圖-160和PAK-DA,從它們的發展中不難看出,不論是美國還是俄羅斯,都無法讓一架戰略轟炸機實現隱身與超音速飛行性能的並存,只能"取一舍一"。
不過還是那句話,當前的局限只是現有的技術條件造成的,如同超音速客機一樣,半個世紀前的超音速客機或許並不實用,但在如今的航空工業水平下,各國紛紛重新開始對超音速客機進行嘗試,必然說明當年困擾人們的技術難題,如今已不再無解。由此想來,誰也不敢保證未來的戰略轟炸機是否也能實現隱身與超音速性能的完美融合。