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時間:2018-04-04 19:24來源:中國航空網 作者:中國航空網
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目前,市場還是對超音速飛機有所期待。包括日航、維珍航空、卡塔爾航空都曾表示出對超音速飛機的興趣。但是,在最重要的噪音和成本問題沒解決之前,談超音速公務機的實用性還是太早。

我們相信超音速飛機時代的普及只是時間問題,不過對于Aerion AS2的目標來說,筆者認為還是有點太早了。

以上內容來自 網易航空


協和號,民航的回憶


1976年,協和號首次商業飛行,到2003年10月24日,協和飛機執行了最后一次飛行。自從協和號之后,客機再也沒有大的提速了,是不具備這個能力嗎?

1976年,協和飛機首次商業飛行,距今已經近四十年過去。四十年前可以實現的技術,今天當然更可以實現。所以從技術上肯定具備這個能力。

但除了技術,航空公司更關心的是商業效益,飛機/發動機制造商更關心的是否符合適航規定,產品才能賣得出去。民航發動機要取得適航證要通過重重測試符合標準,其中就有燃油率,噪音,耐久性,排放等等,那我們看看當時協和號有哪些缺點,

第一,高維護和運營成本,低盈利能力。耗油率過高,載客量小,經濟性差,單位旅客成本高。日常維護昂貴,沒有航空公司愿意賠本賺吆喝,用很貴的成本運很少的乘客。相反,如果你開航空公司,你也會喜歡A380那樣的大個頭,載很多人,收很多錢,但耗油率并不高。

第二,噪音污染嚴重,想通過今天的噪音測試是不可能的了。協和式由于音爆水平高,所以被限制不得在大陸上空進行超音速飛行。噪音可以說是協和商業失敗的關鍵性因素。

第三,航程短。也是由于耗油率高,油量一定的前提下,協和號的航程很短。這就意味著超音速飛機會失去很多較長的航線。

第四,安全性。畢竟飛機上有上百個生命,超音速飛機出事故的概率要比普通飛機大。而且超音速客機飛行高度更高,乘客受到的宇宙輻射量可以達到普通飛機的兩倍,加重患皮膚癌的危險。

有人會問,那是四十年前的技術,當今的技術肯定可以做到更好吧?

首先,當年協和飛機用的是四臺勞斯萊斯Olympus渦噴發動機,即使今天換做最先進的小函道比渦扇發動機,其耗油率雖然比渦噴降低很多,但是和同時代的大函道比渦扇發動機(就是民航客機普遍應用的大直徑發動機)還是要高很多,從這一點上,經濟性還是不夠好。除非乘客愿意付出非常昂貴的票價。

其次,噪音的問題。只要是超音速,噪音真的很難避免,這個沒辦法。你如果去看過航展,看過任何一架超音速的戰斗機(比如臺風)表演,那震耳欲聾的噪音,和當尾噴口遠遠對著你的方向時,讓你胸腔震顫的轟鳴,你一定不希望很多這貨在天上飛。我也看過A380飛行表演,距離很近,起飛之后低空的盤旋,我幾乎聽不到很大聲音,移動緩慢(相對的)但是非常安靜。

第三,壽命以及成本。從發動機角度講,由于超音速相對會把材料性能使用到極限(渦輪葉片,渦輪盤,燃燒室等),所以超音速的發動機壽命肯定要比亞音速的低,于是成本上去了,安全性下來了。

在未來幾十年,波音和空客的趨勢就是這樣了,基本不會出現超音速客機。但是事物發展的矛盾總是相輔相成的,我相信在未來,如果能克服超音速飛行帶來的音爆(sonic boom)問題,降低噪音到可接受的程度;隨著發動機技術的進化,解決燃油效率和安全、耐久性的問題。如果更短的飛行時間帶來的收益能夠戰勝運營成本,超音速客機一定會有很大的發展,甚至逐漸取代亞音速客機,畢竟,如果有更快更好的方式抵達,誰還愿意選慢的方式呢。



其實,協和飛機雖然進入了博物館,但它所實現的飛行理念是相當先進的。由于巡航速度比晨昏線(solar terminator)的移動速度更快,也就是能追上地球自轉。在西行航線上,以當地時間計算,抵達時間往往比起飛時間還要早!由巴黎或倫敦向西飛往美國方向的飛機能在日落后起飛,中途追趕上太陽,看到太陽升起的情形,換句話說,協和飛機可以讓乘客“在倫敦出發之前就已經到達紐約”;英航BA推出的宣傳口號既是「出發前就到達」(Arrive before you leave)。

關于超音速客機,大家談了很多有關油耗、噪音等帶來的實用化問題。此外,超音速飛行會在機體表面產生極大的熱量,需要建造航天器所用的耐高溫材料。實際上,歐、美、日等發達國家從未停止對超音速民用航空器的研究,目標巡航速率已經從協和號的2馬赫提高到了5-8馬赫[1]。在目前已知的多種超音速飛行方案中,私以為,所謂的“空天飛機”是比較理想的一種,雖然結構有些復雜。

空客集團(原EADS)曾于2011年6月在巴黎航展上拋出了名為 ZEHST (Zero Emission High Supersonic Transport) 的研究項目,該研究項目由法日兩國合作。法國航空航天工業集團(GIFAS)與日本航空航天工業協會(SJAC)在 2005 年巴黎航展期間簽署了超音速技術合作協議。其目標是利用空客集團子公司Astrim在低軌道空天飛機(suborbital spaceplane)項目上積累的經驗,采用生物燃料與電能,設計面向2050年的綠色、安靜、可執行洲際任務的高速客機。屆時,從東京到巴黎或洛杉磯的飛行時間將縮短到2.5小時以內。大體思路如下:

飛機從普通跑道起飛,依靠采用生物燃料驅動的兩個大功率、低函道比(low-bypass)、無加力燃燒室(afterburner)的渦輪噴氣發動機,使飛機達到高度5km、速度0.8馬赫的初級巡航狀態;

兩臺小型液氫/液氧驅動的火箭助推器(booster rocket engines)點火并工作,稍后一臺由阿麗亞娜(Ariane)商用運載火箭(launch vehicle)衍生出的稍大型的助推器點火,使飛機持續陡峭爬升,飛行速度由初級巡航狀態的亞音速(subsonic),經跨音速 (transonic)階段,加速到2.5馬赫的超音速(supersonic);

當飛機爬升至海拔23km高度時,兩臺吸氣式氫燃料沖壓發動機(airbreathing hydrogen-fuelled ramjets)最終將飛機送上32km的巡航高度,巡航速度也將提升至4馬赫,以達到最佳燃效;
 
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本文鏈接地址:新的超音速民航機真的要來了,比協和飛機還NB(2)

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