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超声速客机,酣眠的睡美人何时醒来?

2013-09-22 20:12:32

超声速客机,酣眠的睡美人何时醒来?

司古

超声速航空运输的梦想,曾无比迷人,但自从这位瑰丽公主随着图-144协和的黯然淡出而沉沉睡去后,不少人都相信她终有一日仍会醒来,只是不知道谁是那位真命王子。

 

上世纪70年代,当欧洲的协和和苏联图-144投入运营的时候,民用航空运输业像注射了吗啡一样亢奋异常,无数人都在憧憬着指日可待的民航运输业超声速革命。所有的亚声速客机,似乎一夜之间被挤进了故纸堆。人们一厢情愿地认为,相对于高速旅行的振奋,超声速客机的音爆噪声已变得无足轻重,大家将会把它作为享受快速航空服务的合理代价。

1973年巴黎航展上,首架量产型图-144在万众瞩目下坠落,成为一团扭曲的燃烧废墟,6名机组人员和地面15名人员丧生,图-144名誉扫地。1978年,另一架图-144也在交付试飞中坠毁,机上无人生还。到19786月退出客运服务前,俄罗斯航空公司图-144总计仅执行过55次载客飞行,此时距该机首飞尚不足10年。

与图-144相比,协和本应有更好的机会,除了英法的坚定支持和航电与性能优势,协和也的确短暂兴奋了市场,订单数量曾一度飙升到74架。但好景不长,图-144的两次坠机,让同属超声速客机的协和受到株连,而接踵而至的石油危机则迅速压瘪了航空公司的钱袋,许多订单被取消。最终,只有执著的英国航空公司和法国航空公司接收了协和。但2003年法航协和在巴黎坠毁,机上109人罹难,成为压垮协和的最后一根稻草。当年1126日,协和也黯然退出了航运市场。

早在协和和图-144孕育之时,美国就发现超声速客机市场存在被欧洲和苏联垄断的可能。美国坐不住了,肯尼迪总统在1963年公布了国家超声速运输计划,支持美国企业开发同类产品,直接向图-144协和叫板。该项目的鼎盛时期,曾资助了波音2707超声速客机75%的研制费用。美国的胃口更大,决意把载客量提升一倍,达到250人,飞行速度提高到2.7马赫,而且具备洲际航程。但在19713月,国会决定停止为该项目拨款,理由是这类客机缺乏清晰的市场定位,前景不够明确,另一层潜台词则是,亚声速客机的统治地位仍不可摇撼,而波音已成为该领域的霸主。尽管此时波音2707已经获得了25家企业的115架订单,但美国政府还是毫不迟疑地宣告项目终结。

超声速航空运输的梦想,曾无比迷人,但自从这位瑰丽公主随着图-144协和的黯然淡出而沉沉睡去后,不少人都相信她终有一日仍会醒来,只是不知道谁是那位真命王子。

教训总是有的,人们意识到经济性和噪声,是超声速客机成功运营的两大障碍。由于音爆噪声太大,超声速客机只能在水面上超声速,而协和和图-144使用的涡喷发动机,其经济性也难以满足锱铢必较的航空运输企业需要。今天,这两只拦路虎完全能被请走——先进高性能经济型涡轮风扇发动机,完全可以提高经济性,而音爆噪声,也可以通过计算机辅助设计和先进试验技术逐步解决。然而,即便这些技术能够成功,也决不会便宜到足以匹敌现有客机的地步。历史证明,新技术投入使用初期运营成本不免高昂,但随着技术进步和运营规模化,这些成本会逐步降低。协和最大的遗憾,可能是没能熬到完成这一廉价化转折。一种戏谑的说法是,超声速客机短命的原因是活得不够长

在波音和空客的正式客机开发计划中,仍看不到超声速客机的影子。但人们对超声速客机的研究,却正在公众视野之外缜密地进行。NASA研究人员正在与波音和洛马公司的团队合作,设法先除掉音爆这只拦路虎。研究人员利用计算机模拟技术和风洞试验技术,正对一些新颖的超声速客机构型方案进行评估,这种新构型的特殊之处在于,它产生的音爆足以安静到不会吵扰地面居民。过去人们就已知道,降低超声速音爆噪声的方法之一是加长飞机机体长度,使其变得更加颀长。理论上,足够长的机身绝对能解决音爆噪声问题,但接下来你要对付的就是什么样的机场能容纳长达800英尺的飞机了。现在,研究人员正利用计算机设计全新的飞机三维构型,新构型可以重塑超声速激波的形状,利用大气衰减效应来削弱激波的强度,等到激波传到地面,冲击已经衰减到如同远方的闷雷。协和音爆的感觉噪声水平为105分贝,但技术人员认为这一数字必须降至75分贝,才能满足无限制飞行需要。他们新设计的构型方案之一,音爆的感觉噪声水平已经达到79分贝,但研究团队的野心更大,他们希望最终达到70分贝。

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SST01  NASA研究人员正对波音提出的一种超声速客机构型方案进行风洞吹风试验,这种新构型的音爆噪声已显著降低。

虽然音爆噪声有望解决,但另一些研究结论却预示着,唤醒超声速客机这位睡美人的英俊王子可能并非源于王室正统。研究人员发现,如果要充分利用现有航空技术并降低起降噪声,超声速客机的尺寸不能太大,而巡航速度的选择也应以1.61.8马赫为宜。据此,研究团队大胆推测,超声速航运的突破点极有可能是小型或中型公务机,因为搭乘公务机的大佬们从不敏感于坐驾的运营成本,这些和他们的时间价值相比几乎不值一提。与这些忠实于试验证据的技术人员相比,公务机制造业早已凭借市场嗅觉,提出了新一代安静型超声速客机(QSST)的概念,一些企业已经着手考虑开发。乐观人士预计,公务机这位英俊王子唤醒超声速客机这位睡美人的日子,也许就在十年之内。

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SST02  公务机制造业已经嗅出了超声速潮流的味道,利用现有技术解决音爆噪声之后,对运营成本敏感度不高的公务机很可能成为超声速运输的率先突破口。

 




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