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波(bo)音提(ti)出的極(ji)超音速飛機有多快?

時間:2018年07月11日   來源:

如果波音公司提出的(de)飛行(xing)概念得(de)以實(shi)現(xian),那么飛行(xing)發燒友一直(zhi)渴望(wang)的(de)超高速、超平穩(wen)的(de)洲際航行(xing)將(jiang)不再(zai)是場夢(meng),今后也(ye)不必(bi)忍(ren)受坐在被塞得(de)滿滿當(dang)(dang)當(dang)(dang)的(de)巨型客機里飛行(xing)18小時(shi)。

6月(yue)26日(ri),波音公司在(zai)亞特蘭大(da)舉行的年度美國航(hang)空航(hang)天學(xue)會(American Institute of Aeronautics and Astronautics)上(shang)公布(bu)(bu)了擬建的極(ji)超(chao)音速載(zai)客客機的效果圖。該概(gai)念(nian)機可用于軍事或商(shang)業目的,而(er)且無論在(zai)外形(xing)上(shang)還是在(zai)技術上(shang),都與(yu)一月(yue)公布(bu)(bu)的極(ji)超(chao)音速無人(ren)監視和偵察概(gai)念(nian)機非常相似。

二(er)者(zhe)都(dou)是常規的三角(jiao)翼和雙尾翼結構(gou),機身呈流線型,前端為(wei)鋒利(li)的機鼻。該飛(fei)機飛(fei)行(xing)(xing)速(su)度最高達5馬赫(he)(即5倍音(yin)速(su)),能夠在(zai)2小時(shi)(shi)內飛(fei)越(yue)大西(xi)洋、3小時(shi)(shi)內飛(fei)越(yue)大平洋。(一般的超(chao)音(yin)速(su)飛(fei)機的飛(fei)行(xing)(xing)速(su)度在(zai)1-2馬赫(he)之(zhi)間,所(suo)以要多花(hua)1-2小時(shi)(shi)。)

這(zhe)架飛機的(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)已經很(hen)快了,但原(yuan)計劃(hua)的(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)要(yao)比(bi)這(zhe)個更(geng)快。“我們最(zui)終選定了5馬(ma)(ma)赫(he)的(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)。”波(bo)音(yin)公司(si)高(gao)級(ji)技術員兼極超音(yin)速(su)(su)方面的(de)(de)首席(xi)科學家凱(kai)文·鮑卡特(Kevin Bowcutt)表示,超過5馬(ma)(ma)赫(he),即每小時(shi)3800英里的(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)需要(yao)更(geng)先(xian)進的(de)(de)引擎和材(cai)料,而且這(zhe)樣的(de)(de)升(sheng)級(ji)并不(bu)劃(hua)算(suan)。“以(yi)(yi)這(zhe)個速(su)(su)度(du)(du),一天往返(fan)大(da)洋并不(bu)成問題(ti),這(zhe)已經滿足了絕大(da)多(duo)數人的(de)(de)需求。所以(yi)(yi)為什么要(yao)越過這(zhe)些界(jie)限而讓問題(ti)復雜(za)化呢?這(zhe)個世界(jie)還沒有大(da)到我們要(yao)用5馬(ma)(ma)赫(he)以(yi)(yi)上(shang)的(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)飛行(xing)。”

在造價上,5馬(ma)赫的(de)(de)飛機(ji)也比6-8馬(ma)赫的(de)(de)飛機(ji)更(geng)便宜,因為前者(zhe)的(de)(de)結構可(ke)以使(shi)用現成的(de)(de)鈦金(jin)屬,而無需(xu)使(shi)用像(xiang)復合陶瓷的(de)(de)材料(liao)來(lai)控制高速行(xing)駛帶來(lai)的(de)(de)高溫。波音目前還計劃使(shi)用相對簡單的(de)(de)渦輪沖(chong)壓(ya)(ya)組(zu)合式噴氣發動(dong)機(ji),即噴氣發動(dong)機(ji)和沖(chong)壓(ya)(ya)發動(dong)機(ji)組(zu)合,而不是超燃沖(chong)壓(ya)(ya)噴氣發動(dong)機(ji),后者(zhe)可(ke)滿足更(geng)高的(de)(de)速度需(xu)求,但還處(chu)于初期試(shi)驗階段(duan)。

這架飛機(ji)(ji)的(de)(de)兩個引擎將(jiang)共享同一個進風(feng)口,噴氣發(fa)(fa)動機(ji)(ji)將(jiang)飛機(ji)(ji)提速至2-3馬(ma)赫(he),然后(hou)噴氣發(fa)(fa)動機(ji)(ji)處進風(feng)口關閉,空氣將(jiang)被引入沖(chong)壓式發(fa)(fa)動機(ji)(ji),因為該發(fa)(fa)動機(ji)(ji)可以處理更(geng)高(gao)速的(de)(de)氣流(liu)。著名的(de)(de)SR-71號黑鳥偵察機(ji)(ji)在(zai)上(shang)世紀60年(nian)代使(shi)用了這樣的(de)(de)系統(tong),除此之外還包括許多導彈系統(tong)及試驗機(ji)(ji)。波音公司正在(zai)和諾思羅普(pu)·格魯曼創新體系(Northrop Grumman Innovation Systems)合作研(yan)究引擎技術。

雖然波音(yin)還沒有(you)決(jue)定(ding)飛(fei)(fei)機(ji)(ji)的(de)最(zui)(zui)終(zhong)尺(chi)寸,但鮑(bao)卡(ka)特透露,該飛(fei)(fei)機(ji)(ji)(現在(zai)還沒有(you)名字)的(de)大(da)小將介(jie)于商(shang)用(yong)噴(pen)氣(qi)式飛(fei)(fei)機(ji)(ji)與737之間,預計(ji)能(neng)搭載20到(dao)100名乘客。其將在(zai)95000英尺(chi)的(de)高(gao)(gao)(gao)空巡航(hang)(hang),比(bi)協和式超音(yin)速噴(pen)射客機(ji)(ji)的(de)巡航(hang)(hang)高(gao)(gao)(gao)度(du)高(gao)(gao)(gao)30000英尺(chi)、比(bi)普(pu)通飛(fei)(fei)機(ji)(ji)的(de)高(gao)(gao)(gao)整整60000英尺(chi)。這個(ge)高(gao)(gao)(gao)度(du)能(neng)夠使發動機(ji)(ji)效率達到(dao)最(zui)(zui)大(da),且使得飛(fei)(fei)機(ji)(ji)顛簸程度(du)最(zui)(zui)小,因為高(gao)(gao)(gao)度(du)越(yue)高(gao)(gao)(gao)空氣(qi)密度(du)越(yue)低。

隨(sui)著飛(fei)(fei)機加速(su)至(zhi)巡航速(su)度,起飛(fei)(fei)時的(de)重(zhong)力感將持(chi)續整(zheng)整(zheng)12分鐘(一般飛(fei)(fei)機只持(chi)續短短幾(ji)秒),但是達到巡航高(gao)度后航行將十分平穩,乘客還可以看到地球的(de)圓(yuan)弧線與漆(qi)黑的(de)太空相(xiang)接的(de)絕(jue)美景色。“除(chu)此之外(wai),你(ni)還會(hui)輕一點,”鮑卡(ka)特說道(dao),“在那(nei)個(ge)高(gao)度你(ni)會(hui)比在地面(mian)上輕幾(ji)磅(bang)。”

波音公司(si)預(yu)計,盡管原(yuan)型最快能在(zai)5到10年內生產出來,但具備(bei)以上性(xing)能的(de)飛機——包括現在(zai)還在(zai)發展的(de)自(zi)動駕(jia)駛(shi)技術(shu)——可能需(xu)要20到30年才(cai)能投入使用。而在(zai)取得成(cheng)功之(zhi)前還有許多準備(bei)工作,這樣的(de)飛機必須要有足夠的(de)證(zheng)據表明其成(cheng)本是合理的(de)、安全性(xing)和效率都是合格的(de),才(cai)能取得航空公司(si)和軍方的(de)青睞。

然而這個概(gai)念也(ye)確實比其他遠程高(gao)速(su)運輸(shu)的(de)設想(xiang)(xiang)更(geng)具優勢,尤其是(shi)對于下一(yi)代超(chao)音(yin)速(su)飛機(ji)(ji)的(de)設想(xiang)(xiang)。雖然這些飛機(ji)(ji)實現了(le)超(chao)音(yin)速(su)行駛,但也(ye)只(zhi)是(shi)比商(shang)用(yong)飛機(ji)(ji)快了(le)一(yi)點(dian)點(dian)。(聲音(yin)在35000英(ying)尺的(de)速(su)度是(shi)每小(xiao)時660英(ying)里;普通噴氣飛機(ji)(ji)在相同高(gao)度的(de)巡航速(su)度是(shi)每小(xiao)時575英(ying)里;目(mu)前擬建的(de)最(zui)快的(de)超(chao)音(yin)速(su)飛機(ji)(ji)在50000英(ying)尺的(de)速(su)度是(shi)2.2馬赫(he),即每小(xiao)時1450英(ying)里,其他的(de)速(su)度則只(zhi)有(you)1-1.2馬赫(he)。)此外,它們(men)(men)的(de)體積更(geng)小(xiao),這也(ye)就意味著它們(men)(men)不(bu)能(neng)裝載更(geng)多的(de)燃料,所以航程跟(gen)其他飛機(ji)(ji)的(de)相比也(ye)更(geng)短。

極超音速飛(fei)機(ji)也被視作對抗其他(ta)高速運輸工具(ju)的法寶(bao)之一,比(bi)如亞軌道火箭。SpaceX公(gong)司(si)的埃隆(long)·馬斯克和維(wei)珍銀河公(gong)司(si)(Virgin Galactic)的理查德·布蘭森(Richard Branson)都曾表(biao)示他(ta)們想要將火箭用于國際(ji)飛(fei)行(xing),比(bi)如在1小時內(nei)從(cong)紐約飛(fei)至悉尼。

雖(sui)然裝載(zai)火箭動力的(de)(de)太空船確(que)實令人很興(xing)奮,但(dan)是鮑卡特認為吸氣(qi)(qi)式飛機(ji)具有更(geng)大(da)的(de)(de)潛力,吸氣(qi)(qi)式飛機(ji)能夠直接利用(yong)大(da)氣(qi)(qi)中的(de)(de)氧氣(qi)(qi)進行燃燒,而不用(yong)搭載(zai)液態(tai)氧。一方面,火箭永遠不如(ru)飛機(ji)可靠;另(ling)一方面,火箭比(bi)飛機(ji)更(geng)可怕也(ye)更(geng)不舒適。“火箭的(de)(de)總體安(an)全風險要高得多,而乘(cheng)客(ke)的(de)(de)舒適度要低(di)得多。”

事實上(shang),火箭再(zai)入大(da)氣(qi)(qi)層是出了名的(de)殘酷體驗,因(yin)為飛(fei)(fei)行(xing)器必(bi)須采用陡峭的(de)下降角(jiao)度和鈍化造型,而(er)不是極超音(yin)速(su)飛(fei)(fei)機的(de)流暢(chang)尖(jian)鼻造型,但只有這(zhe)樣才能(neng)產生足夠的(de)阻力(li)使其減速(su)到著陸。而(er)極超音(yin)速(su)飛(fei)(fei)機在(zai)飛(fei)(fei)行(xing)的(de)全程都是如此平穩和快速(su),甚至在(zai)每次飛(fei)(fei)行(xing)的(de)最后500英里(li)可以(yi)實現無動力(li)滑翔。雖然旅程要(yao)花長(chang)一點的(de)時間,但是你不必(bi)在(zai)太空艙內漂(piao)浮,也(ye)不會在(zai)返回大(da)氣(qi)(qi)層時嘔(ou)吐(tu)。