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未来世界超声速客机计划概览
更快 更省 更安静——未来世界超声速客机计划概览
新 立
今年是人类实现超声速飞行60周年，截至目前，在军用作战飞机领域，超声速飞行已经是司空见惯。然而在商用飞机领域，除了英法联合研制的“协和”超声速客机真正实现过商业运营之外，还没有其他飞机达到这一目标。即使如此，2003年10月，“协和”客机也正式退出了商业运营。而造成“协和”退役的主要原因，则包括安全性能、环保问题、运营成本高等各个方面，而这些原因也是困扰后继超声速商用客机发展的重要因素。当然，“协和”客机的研制毕竟是40多年前的技术了，现在的航空技术已经远非当年可比。包括发动机技术、航空材料技术、航空电子技术都取得了巨大发展，也为未来超声速客机的研制奠定了基础。
两个方案，殊途同归
目前，国际上致力于超声速客机研制的公司主要有两家，致力于超声速公务机研究的Aerion公司和超声速宇航国际（SAI）公司。SAI公司的创始人阿伦•鲍尔森在20世纪80年代末，曾经和苏霍伊公司就超声速公务机的研制进行过合作。但是这两家公司的目标都不是成为单纯的飞机制造商，他们希望能够吸引更多的投资者进入超声速客机研制领域。两家公司预计未来超声速公务机的市场大约为400～500架，飞机单价为 800万～1000万美元之之间。据Aerion公司透露，如果该公司能够在今年底确定最终的战略合作伙伴，那么他们将从2008年开始超声速公务机的研制，预计2011年首飞，2014年进入市场。而SAI公司的时间表与Aerion差不多，他们的安静超声速公务机（QSST）预计2013年首飞， 2015年进入市场服役，这个时间与日本超声速客机进入市场的时间巧合。
在飞机的设计方面，Aerion公司完全依靠自己的力量，包括飞机的外形和动力系统的设计，都由自己的设计小组完成。而SAI公司则选择了与洛克希德•马丁公司的“臭鼬”工厂合作。不过这两家公司的超声速公务机都采用双发设计，巡航速度马赫数为1.6～1.8，飞机航程6400千米。从巴黎直飞纽约大约耗时4小时，比目前7小时的飞行时间节约了近一半。很明显，两家公司都选择率先进入公务机市场，其机型都为12座级，竞争对象主要是庞巴迪公司的“挑战者”300、霍克公务机公司的“霍克”4000等机型。在外形设计上， Aerion公司的超声速公务机采用平直机翼，而SAI公司的安静超声速公务机则采用三角翼设计。
其实，许多新的超声速客机设计都是基于“协和”客机而开发的，只不过在其基础中进行了改进。改进的方向主要有两个，这也是之前“协和”客机的两大弊病：一是噪声过大，二是燃料消耗多，无钱可赚。 “协和”客机燃料消耗量高的惊人，每千米燃料消耗量几乎是大型喷气式客机的5倍。据洛克希德•马丁公司“臭鼬”工厂安静超声速公务机项目主管汤姆•哈特曼说：“一旦解决了商务机的声爆与噪声问题，我们就可以将技术应用到大型飞机上，从而扩展超声速客机的市场，这是我们最终目标。”
2000年，美国国防部高级研究计划署（DARPA）与飞机制造公司诺斯罗普•格鲁门公司合作进行了一项测试，在一架称为超声爆展示器（SSBD）的改进型F-5E战机上测试了声爆降低设计。他们将飞机机首设计成鹈鹕的喙状，在测试中，将声爆冲击波产生的气压降低了30％，这种设计完全可以用来降低飞机超声速飞行时所产生的噪声。相信这种计划，不久也将被应用到超声速客机的设计上。
问题重重
据SAI公司透露，他们第一阶段的工作主要集中在P422 （以阿伦•鲍尔森的生日命名）方案的论证和完善上，目前这一阶段的工作已经完成。而第二个阶段的工作主要是风洞试验，这部分工作主要由“臭鼬”工厂负责完成，目标就是解决飞机超声速飞行时的噪声问题。该公司的负责人小鲍尔森希望在未来的6个月里组建一个由多个合作伙伴构成的研发联盟，那样的话，在未来的6 年里安静超声速公务机才真正有可能上市。P422方案模型在洛克希德•马丁公司完成风洞测试后，“臭鼬”工厂对其使用的三角翼设计进行了改进。
而Aerion公司表示，他们的SSBJ公务机在设计时就充分考虑到了降低噪声污染的问题，所以他们的产品飞行模式可以根据飞行环境进行改变。当飞机在陆地上空飞行时，采用高亚声速飞行模式，飞行马赫数不超过0.92，而在海面上空飞行时则采用超声速飞行模式，飞行马赫数超过1.6。该公司计划在 2008年对SSBJ改进后的模型进行风洞测试，这次风洞测试将选在建于德国的欧洲跨声速风洞进行。
尽管从目前来看，超声速公务机要想投入运营还有很多关键性技术问题需要克服，但是恐怕没有人会否认其最终必将取得成功。也正是因此，现在的几家公务机制造商已经开始感到了实实在在的压力，并开始寻找应对的方法。赛斯纳公司研制的“奖状”X公务机，就是一种高速公务机，其最大速度可以达到马赫数0.92，足以与SSBJ竞争。另外，法国的达索公司原本就拥有丰富的超声速公务机开发经验，随着超声速公务机研制热潮渐起，其进入该领域相信只是时间问题。
日本要超欧赶美
长期以来，日本都在梦想着发展超声速商务飞机。预计到2008年2月，日本的“安静超声速验证机计划”（S3TD）将正式启动，到那个时候，日本的超声速飞机研制也将正式开始。S3TD研制计划前期投资约为30亿日元（约合2600万美元）。
S3TD计划的目的就是设计和验证一种由日本自己完成的未来超声速客机，并且对缩比样机的气动外形和相关技术进行测试。这种未来商用超声速客机只有“协和”客机的一半。早在2006年7月，日本就启动了一项下一代超声速验证机计划（Nexst），开始了超声速商用飞机的初始研究，因而S3TD计划完全可以看作是Nexst计划的延续。与当时的Nexst计划一样，用于测试的S3TD技术验证机采用类似无人机的设计，全机起飞重量为3200千克，机长超过 13.3米，翼展为8.7米。
S3TD计划最初是由日本宇航研究开发机构（JAXA）最先提出的，并成立了专门的超声速飞机技术研究组（SST），所以JAXA对该计划给予了大量的技术支持，据其透露，用于试验的S3TD验证机将采用背置式单发设计，装备一台推力在27～40千牛的新型涡扇发动机。按照整个计划的时间表，S3TD的首架原型机将在2012～2015年之间进行首飞，要达到这个目标，计划还需要再投资155亿日元。
截至目前，S3TD小组已经完成了验证机的外形设计，现在正在确定最后的飞机结构设计和选择发动机供应商。由于日本国内没有这方面的技术，所以现在日本 JAXA正在和欧洲与美国的发动机供应商进行谈判，据推测应该是法国的斯奈克玛公司和美国的通用公司，而这种发动机很可能也是从现役的军用发动机改进而来的。
根据最初测试计划，S3TD验证机要完成所有的试飞任务，总计将进行30多次试飞，该验证机将采用正常的跑道起降方式，而不是像 Nexst验证机那样采用火箭助推起飞以及降落伞辅助着陆。据参加飞机设计的人介绍，该验证机在起飞后的一分钟之内，能够加速到马赫数1.4的最大飞行速度。日本希望通过S3TD验证机计划，掌握超声速商用飞机的制造技术，从而找到开启全球小型超声速商用飞机的金钥匙。
关于超声速商用飞机，日本JAXA领导下的SST技术小组有一套野心勃勃的研制计划。他们的超声速商用飞机研制计划共分为两个阶段，即到2015年开发出2倍声速级别的商用飞机，2025年开发出5倍声速级别的商用飞机，到那个时候，从东京直飞洛杉矶只需要2小时。按照这个发展步骤，SST小组在2015年将设计制造出50座级的小型超声速商用飞机，该机采用细长机身设计和双发布局，机长预计接近50米，航程大约为5600千米。而从2012年开始，SST技术小组将开始 100座级中型超声速客机的研制，2020年开始200～300座级大型超声速客机的研制。当然仅靠日本自己的力量研制大型超声速客机是不可能的，到时候会吸引国际合作伙伴的加入。
在这个研制计划提出之前，日本与美国曾经在2006年8月达成协议，表示将共同研发新一代超声速客机。按照协议， JAXA、石川岛播磨重工、川崎重工等日本国内开发火箭、飞机的三大巨头将与美国NASA、波音公司等共同研发下一代超声速客机。这项研发的课题包括，如何减轻机体重量以及所承受的气阻、开发燃料费较合理的发动机、减低在上空飞行时的巨响、减低发动机的噪声、减少二氧化碳或氮氧化物等的排废气等。美日期待能将新超声速客机的噪声控制到“协和”客机的大约百分之一，也更加节油。此外，新型超声速飞机速度达到马赫数2，未来从东京到洛杉矶将缩短一半的航行时间，只需5小时，搭乘人数为200～300人左右。如果研发顺利，预期2020年左右就可正式启航营运。但是后来没多久，这项联合研制计划就再也没有人提起，而从S3TD计划的出发点和长远发展目标来看，其有可能是从可能已经夭折的美日联合研制计划脱胎而来。 |
2008-1-26 21:42:44
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