超声速飞机如何超速回归

梁坤

近年来，关于超声速客机的研制呼声日隆，无论是欧美有官方背景的研究组织，还是来自硅谷的创业公司，都纷纷开始进军这个以前被严格管制的领域。未来超声速客机会以什么样的形式回归，值得我们期待。

2015年6月，空客集团总裁汤姆·恩德斯在美国航空航天学会（AIAA）的年会上曾经表示，航空航天界拥抱硅谷的创新文化，在这之后不久，空客就宣布成立一个规模达1.5亿美元的风险投资基金，并聘请了一位前谷歌高管负责运营其在硅谷新设立的创新中心，旨在利用硅谷的数字技术来改造其航空制造业文化。除空客之外，越来越多的创业公司希望进入航空航天这样一个传统上资金密集、技术密集和管制严格的行业。而随着互联网技术的发展，创业公司进入航空航天领域的方式也更加多样和灵活，这些公司带来的不仅仅是资金的流动，更是传统文化和颠覆性思维的交锋，这往往会产生意想不到的效果。传统制造商们想要守住自己的领地确实要好好思考一下了。

SpaceX是创业公司的榜样

以埃隆·马斯克的SpaceX公司和杰夫·贝索斯的蓝色起源公司为代表的众多创业公司已经向人们展示了如何利用互联网资源更加敏捷地创造出新的太空业务。根据金牛座集团分析师的报告，2015年，涉及太空业务的创业公司共吸引了18亿美元的投资；根据道琼斯风险报的数据，无人机业务的创业公司2015年共获得约9亿美元投资。

商用飞机市场的情况不太一样，因为传统制造商的垄断地位非常稳固，创业者很难进入。比如1998年由微软总经理拉伯恩建立的日蚀航空，原本计划实现为空中出租车公司大规模、低成本生产超轻型喷气公务机，但是在投资10亿美元后于2008年破产了。

如今，许多创业公司卷土重来，意图进入商用航空市场，将“颠覆性技术”和快速发展的信息技术引入进来，开辟新的市场。一年前在硅谷成立的、目前位于丹佛森特尼尔机场的博姆技术公司（Boom Technology）已经提出了一个雄心勃勃的计划，它将研制一款小型的超声速喷气客机。博姆公司已经获得了来自商业孵化器、天使投资人、风险投资公司等许多机构和个人的投资，包括Y孵化器、山姆·阿尔特曼、六翼天使集团、八个伙伴等。

除此之外，博姆公司还吸引了许多航空界的专业人士加入。这包括公司联合创始人、亚当轻型喷气公务机A700首席工程师乔·威尔丁，公司动力系统负责人曾是普惠F135联合攻击战斗机发动机项目经理，首席气动工程师曾领导了湾流公司安静超声速项目，系统工程负责人曾为维珍银河公司的“太空船”二号工作过。

博姆公司的咨询委员会阵容也非常强大，包括前洛克希德·马丁公司臭鼬工厂负责人弗兰克·卡贝其、前臭鼬工厂安静超声速运输项目负责人汤姆·哈特曼、前湾流超声速项目首席工程师斯科特·布莱索。据博姆公司创始人兼首席执行官布莱克·斯库尔（前亚马逊总监）描述，该公司计划研制的是40座级、巡航速度马赫数2.2的超声速客机，公司将把“正确的人和正确的文化组合在一起”，共同完成这样一个“充满激情的项目。”斯库尔表示：“我们雇了很多来自大公司的专业人士，他们将会亲自动手开发我们的项目。公司将会按照航空航天的技术标准运行，但是管理会更像一个软件公司，这样将会获得效率的极大提高。”

博姆公司计划在2017年末进行缩比验证机的飞行试验，然后开始同FAA谈判以获得适航当局的支持。目前，另一个瞄准小型超声速客机的创业公司高峰宇航（Spike Aerospace）已经开始了同FAA的接洽，并乐观地预计其研制的18座、巡航马赫数1.6的低声爆超声速客机S-512将在2020年代早期服役。高峰宇航首席执行官维克·卡科利亚（曾经为GE航空工作过）表示，公司已经收到几家投资人“8000万～1亿美元”的投资承诺。

进展迅速的Aerion公司

相对于博姆公司，另一家研制超声速公务机的Aerion公司的紧张相对更为超前。该公司计划今年启动其9座、巡航马赫数1.5的AS2公务机研制，目前已经获得了空客集团的工程支持和亿万富翁鲍勃·巴斯的资金支持。不久前，Aerion公司宣布即将为AS2超声速公务机选择发动机供应商，这是该公司发展历程中最重要的时刻。据Aerion公司联合创始人布莱恩·巴伦支介绍，公司已经进入对两型发动机进行评估的最终阶段，会在今年夏天或秋天做出最终的决定，但他并没有透露这两型发动机的任何信息。

2002年，空气动力学家理查德·特雷西同巴伦支一起，加上富豪罗伯特·贝斯（得克萨斯石油大亨）的资金支持，共同成立了Aerion公司。该公司明确的目标就是研制一款采用超声速自然层流（NLF）翼型技术的超声速公务机。

为了最小化技术风险，Aerion的超声速公务机尽量采用成熟技术，比如传统的机载系统、铝合金机身和小后掠角的碳纤维复合材料机翼。最初，该公务机拟选用两台低涵道比的80千牛推力级的普惠JT8D-219发动机，该发动机曾被美国空军选为E-8C联合监视目标攻击雷达系统的升级动力系统。但在2009年，由于预算削减，美国空军撤销了该计划，导致了该发动机的终结。此外，全球环境问题的日益突出使得未来的发动机将遵循更加严格的排放标准。

当时Aerion对公务机市场的研究结果显示，相比最初的设计，潜在买家更喜欢大一点的客舱，航程至少要达到约9000千米。因此，Aerion公司重新审视了原有的设计，通过研究分析，在2014年将原有的双发设计公务机调整为三发的AS2公务机。AS2公务机在尺寸上同湾流G450相当，安装3台可满足更严格噪声标准的新技术发动机。目前，确定新的发动机供应商成为AS2公务机的首要任务。巴伦支表示：“今天的技术大都聚焦于具有良好经济性和环保性的大涵道比发动机。而我们需要的是一款在跨声速和超声速都具有较高效率的低、中涵道比发动机，这就是我们面临的挑战。”另一个挑战是，Aerion公司地处内陆，将来进行飞行试验并不容易，该公司希望在港口城市建一个试飞基地，以方便进行超声速飞行试验。

Aerion公司的市场调查显示，AS2超声速公务机的市场需求有600架，根据投资收益将单价定位1.2亿美元。除此之外，NASA最新宣布研制超声速低声爆X验证机的计划也促进了人们对超声速运输市场的兴趣。这其中就包括著名飞机制造商空中客车集团。空客已经派出防务和空间部的工程师到美国协助Aerion公司开展AS2公务机结构和系统方面的工作，但是尚不清楚空客具体参与该项目的程度。有猜测认为，空客并没有Aerion公司的股份，他的参与可能只是为了获得后者在NLF技术方面的经验，为将其用在大型运输飞机上做准备。

目前，部分业内人士对于AS2公务机的前景并不看好。他们表示，Aerion公司最初是希望将设计方案移交给成熟的OEM（原厂制造商），但是并没有一家制造商加入；而另一方面，Aerion公司目前的产品是其他著名制造商都未染指的领域，该产品在技术或经济方面可能时机还不成熟；并且目前来看，超声速跨大陆飞行在美国（AS2的重要市场）还是被禁止的，因此无法发挥巡航马赫数1.5的优势。

尽管面临不小的挑战，但AS2公务机前景依然喜人。Aerion公司通过多年的研究，已经在NLF技术、低声爆技术、超声速面积率设计等方面取得了重大进展。其中和NASA合作研究的NLF技术已经通过多轮飞行试验，获得了在NLF计算软件、NLF机翼设计、NLF机翼制造工艺等方面的大量成果；利用“马赫数截止效应”实现低声爆设计的技术也在不断提高；利用超声速面积率设计优化机体形状降低跨声速和超声速飞行阻力的技术也已经相对成熟。此外，超声速研究热度的持续提高将加速适航当局解除相关禁令。近年来，大量研究机构都在研究与超声速飞行密切相关的低声爆、低油耗等技术，NASA也已经制定了超声速发展的路线图，相信这些研究将会加速适航当局解除禁止超声速跨大陆飞行禁令的进程。而且，即使AS2公务机在适航当局解除禁令前问世，该机也因其具有高效的两个设计点（马赫数0.95和1.5）而可以灵活选择航线，预计可以获得相比目前公务机更好的时间和经济综合效益。不仅如此，公司创始人布莱恩·巴伦支具有丰富的航空从业经验，在他的带领下AS2公务机或可赢得属于自己的一片天地。巴伦支有着34年的空军/空中警卫队战斗机飞行员经历，在以空军准将身份退役后，曾帮助赛斯纳奖状公务机跻身最畅销机型的行列，也曾帮助里尔喷气公务机走出破产重新盈利，并创立和壮大了银河飞机公司（后来出售给湾流公司）。

总之，Aerion公司拥有超声速飞行相关的核心技术、高端人才和资金支持，在人们呼唤超声速飞行重回舞台的大背景下，AS2公务机的前景值得期待。