天下武功，唯快不破

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近期，携程战略投资超声速飞机制造商Boom的新闻，让这家美国初创公司受到了国人的关注。事实上，超声速客机并不是什么新概念，但百年航空发展史上，人类对于超声速客机的多次尝试均以失败告终。进入21世纪后，航空业对于超声速客机的研发热情再度高涨。这一次，我们能成功么？

重燃梦想

人类首次成功研制出超过声速的飞行器是在二战时期。1943年，美国研制的X-1验证机第一次实現了飞行速度1.06马赫，这是飞行器速度首次突破声障。

X-1验证机的成功激发了人类研制民用超声速客机的热情。1956年，英国成立了“超声速运输飞机委员会”，该委员会联合英国皇家飞行研究院和布里斯托尔飞机公司，共同研制超声速客机。一段时间后，英国政府发现仅凭一己之力难以实现突破，因此在欧洲范围内寻求合作伙伴。

1962年，英法两国签署协议，双方决定合作研发超声速客机。由于多方面原因，研发过程并不顺利，双方在技术、理念上都有不小的分歧。就在同一时期，苏联也在研发超声速客机。1968年，苏联研制的图-144超声速客机成功首飞，1975年投入商业运营，开辟了航空史上的新时代。

由于飞机稳定性差、事故率高等原因，图-144在投入运营3年后就退出了航线。而英法两国在经过十多年努力后，终于研制出协和号超声速客机。1976年，协和号超声速客机完成了首个商业航班。

当时，协和号飞机主要用于从伦敦希思罗机场和法国戴高乐机场往返纽约肯尼迪国际机场的航线。飞机能够在1.5万米高空以2.02倍声速巡航，从巴黎飞到纽约只要3小时20分钟，比普通民航客机节省近一半时间。然而，协和号飞机也存在着一些重大缺陷，如高昂的运营成本和噪声过大等问题。

2000年，法航4590号航班空难成为压垮协和号的最后一根稻草。在诸多因素的影响下，英航和法航决定于同年结束协和号飞机27年的商业飞行生涯。尽管结局有些悲惨，但不可否认，协和号飞机仍然是世界航空工业发展史上一个重要的里程碑。

十多年后，一个名叫Blake Scholl的航空极客开始思索如何在节省一半成本的前提下，让超声速客机重现辉煌。2014年，Blake Scholl在美国丹佛市创立了一家名为Boom 的公司，开始了一次疯狂的冒险。

疯狂的Boom

Boom公司研制的超声速客机的原型机代号为XB-1，绰号“婴儿潮”，寓意是希望其可以延续全球首款超声速飞机X-1的辉煌。

XB-1原型机尺寸是未来量产版Overture超声速客机的三分之一，外形设计上与协和号十分相似。XB-1原型机只有两个座位，其作用是用来验证全尺寸Overture超声速客机的各项技术，其中包括高效的空气动力学设计、先进复合材料和高效的推进系统等。

考虑到运营经济性，Boom公司设计的超声速客机全长52米，翼展18米，巡航速度2.2马赫，比协和号飞机更快，最大航程可达8300公里。飞机客舱布局宽敞，与普通民航客机一样，设有触摸屏、工作台、舱顶行李架以及更大的舷窗。根据设计，Overture超声速客机头等舱可搭载30名乘客，商务舱可搭载15名乘客。如果客舱全部按商务舱配置，则最多可搭载55名乘客。

2016年，Boom公司公布了飞机的概念设计图。Overture超声速客机采用展弦比为1.5的复合三角翼布局，机身使用碳纤维材料。动力方面，采用3台推力为67～89千牛的中涵道比涡轮风扇发动机。为了降低油耗，发动机将不带加力燃烧室。目前，世界上并没有现成的发动机产品可供使用，但GE公司已经与Boom公司达成了战略合作协议，因此未来有可能研制相应的发动机。在原型机研制中，GE公司的3台J85-21发动机将作为XB-1的动力装置。

在市场定位和航线选择上，Boom公司也有自己的规划。公司表示，飞机未来如果投入商业运营，首选航线依旧是纽约至伦敦这一协和号的经典航线。之所以这样考虑，主要是因为在FAA（美国联邦航空局）没有放开超声速客机飞行禁令之前，Overture只能在水域上空进行超声速飞行，因此航线必须大部分在海洋上空才能体现出速度优势。从票价来看，Boom公司表示，由于飞机座位数增多和燃油效率的提升，机票价格可以与同航线的商务舱持平。

过去几年里，不少人质疑Overture项目会走协和号的老路，但Boom公司表示，由于XB-1在空气动力学、材料和发动机三方面较协和号飞机有了相当大的改进，因此公司非常有信心这款飞机将获得商业成功。

相比依靠风洞实验测试空气动力设计的协和号，Boom采用了计算机虚拟风洞试验，不仅提高了试验效率，也提高了试验数据的准确性。在材料方面，XB-1验证机采用与波音787类似的复合材料，整机质量比协和号要轻了不少。在动力方面，Overture将采用先进的涡扇发动机，与主流亚声速飞机相仿，对于航空公司来说不必承担额外的燃油费用。从目前已经完成的模拟飞行结果来看，与协和号相比，XB-1验证机的燃油效率提高了近30%。

从用户体验的角度来说，Boom计划将客舱座位分为两列单座，保证每位乘客都能享受窗外的美景和充足的过道空间。为了尽可能减少飞行时间，飞机将在6万英尺的高空航行，每位乘客都可以透过舷窗一睹地球弧线。

如今，Overture项目已经成为资本市场的宠儿。2019年伊始，Boom公司就获得了一笔1亿美元的融资，助力其加速项目研发。此外，携程也成为Boom公司的战略合作伙伴，希望未来将这一划时代的超声速飞机引入中国商旅市场。

波音的计划

实际上，除了Boom公司之外，波音也在一直不遗余力地推进超声速飞行器的研制。近年来，波音先后成功研制并试飞了最大飞行速度9.8马赫的氢动力高超声速飞行器X-43和最大飞行速度5.1马赫的由喷气式发动机推进的试验型导弹X-51。

在2017年巴黎航展上，波音公司CEO丹尼斯·米伦伯格对媒体表示：“未来10～20年，波音公司的高超声速客机有望成为现实并投入商业运营。”这番话在当时引起了巨大反响，媒体纷纷将其解读为波音公司开展高超声速客机研制的宣言。

2018年6月，在美国航空航天学会（AIAA）2018年度航空峰会上，波音公司出人意料地公开了一款高超声速民用飞机方案。波音表示，这款高超声速飞机的速度将达到5倍声速，这也意味着这款飞机在伦敦飞往纽约的跨大西洋航线上只需要2个小时就可以抵达目的地。尽管在高超声速技术尚处于试验阶段的今天，很多人认为谈论一款速度能超过五倍声速的商用飞机似乎过于科幻，但波音已经为这款飞机设定了30年的研发时间表。这一次，波音看上去是认真的！

目前，波音研究與技术（BR&T）高超声速部门的专家正在联合波音民用飞机集团（BCA），一起开展高超声速客机研究。在飞机的外形设计上，这款高超声速民用客机采用了大后掠三角翼加双垂尾布局，前机身有明显的突起脊背。这样一来，前机身更加扩展，客舱容积也更大。

波音表示，这一初始外形方案利用了大量公司早前的研究成果，其中包括50年前的波音2707超声速运输机项目、1990年代的高超声速民用运输机项目、2000年代早期的声速巡航机概念以及波音从各种低爆和超声速商务机研究中获得的设计经验。

在动力装置方面，由于波音公布的高超声速客机与之前的高超声速军用飞机系出同源，所以不出意外的话，两者都将采用全尺寸涡轮基冲压组合（TBCC）发动机。美国国防预先研究计划局（DARPA）经过长期的预研和论证，已经在2016年得出结论：全尺寸涡轮基冲压组合发动机是高超声速飞机动力系统的最佳解决方案。

挑战仍存

对于一款商用飞机来说，技术成功和市场成功两者是缺一不可的。超声速客机面临的首要问题是乘客的接受度和运营舒适性的挑战。以美国正在试飞的X-42、X-51无人试验飞行器来说，尽管速度能够达到声速的7倍，但将技术应用到商用领域时，还必须考虑到人体的承受极限和对环境的影响。

不同于普通商用飞机采用的涡轮/涡扇喷气发动机，超声速客机要从零加速到高速，其发动机必须兼具低速和高速推进加速能力，还要实现高超声速飞行的水平起降，因此一般只能采用以火箭发动机为基础的吸气式组合发动机。目前，尽管有多家发动机制造商已经参与了超声速客机的研制，但距离真正的商业应用还要面临许多挑战。

此外，超声速客机想要重返民航市场还需要经过适航认证的考验，其中最难的就是解决噪声问题。声爆是飞行器在超声速飞行时产生的一种大气声学现象，当飞行器突破声障时，会产生巨大的能量，这些能量传到地面，会产生短暂而强烈的爆炸声。因此，声爆的强弱关系到超声速客机能否被允许在陆地上空飞行，若噪声问题得不到解决，超声速客机就很难被大众所接受。

目前，NASA计划在波音和洛克希德·马丁的支持下，在2019年开展低声爆验证机飞行试验，以了解公众对低声爆的反应。NASA的低声爆验证机采用单发设计，将模拟80～100座级、Ma1.6～1.8飞机的激波特征。该验证机的声爆水平相比协和号低了一半。NASA希望通过设计更改，让低声爆验证机能够将原本巨大的声爆减弱为低峰值声爆。该试验获得的数据有望在2020年左右提交FAA和国际民航组织。

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