波音高超声速客机概念曝光，秒变下一代轰炸机？

作者：张亦驰

 

27日，波音公司首次对外公布了其高超声速客机的概念图。这种飞机能够以超过5马赫的速度飞行，在3小时内完成越洋飞行，理想状况是未来10到20年升空。不过除了巨大的技术问题以外，高额的飞行成本也将妨碍它投入航线运营。不过，根据其曝光的概念图，在其基础上研制改型战略轰炸机技术上非常可行。

 

美国媒体报道称，这架高超音速客机的飞行速度理论上可以达到5马赫，也就是大约每小时3900英里，是目前普通民航客机的6倍多。这将允许飞机搭载乘客在大约3个小时内从洛杉矶飞往北京上空，从纽约到伦敦的航班可能只需要2个小时。

 

虽然波音公司展示的只是一个概念，并且在20或30年内可以飞行之前肯定会发生变化，但仍然展示了这种飞机的基本特征。

波音公司的概念图，很符合一架高速飞机的特征。

 

为了适应大的飞行速度范围，该机安装了涡轮冲压组合发动机。在起降阶段，波音公司的设计人员设想使用涡扇发动机模式飞行，该涡轮发动机能适应很大飞行速度范围。而在高速时，气流绕过涡轮风扇发动机，并直接进入与加力燃烧室一体化设计的超燃冲压喷气发动机。因为传统引擎的风扇叶片在高速气流冲击下会破裂。当以高超音速行驶时，不需要风扇叶片来压缩空气，飞行器的速度可以做到这一点。冲压发动机可以将飞机推进到5马赫，这个速度足以在3小时内从纽约飞到北京。

 

除了复杂的动力系统，如何降低阻力、提高升阻比也是高超声速飞机设计的一大难题。而波音的做法是通过增大机翼前缘后掠角来降低机翼阻力，此外大大增加了机身的长细比，而这是降低飞行器超声速阻力的常规做法。另外，该机还使用了双垂尾设计，以让垂尾避开机翼上的低压区，低压气流会妨碍垂尾的作用，降低航向稳定性和转弯效率。

今年早些时候波音公司公布的未来高超声速无人侦察机概念图，和洛克希德公司的SR-72竞争。

 

为了让更多的空气引入发动机，机身下部被设计成倾斜的，以便将更多的空气压入发动机。高速气流一旦进入发动机内就会减速，并产生大量的热量。该飞机将需要一个冷却系统来处理这些热量。波音正在研究如何使用液态甲烷等燃料来代替水作为冷却剂。美国《大众机械》称，由于空气摩擦，飞机的蒙皮（可能由钛制成）在飞行期间温度可能高达12000华氏度（即6649摄氏度），看空天认为疑应为1200华氏度，即649摄氏度。这也使得降温成为未来研究的重点。因为机舱内还要乘坐乘客。

协和客机的最大速度2.04马赫，但还不到波音新型客机速度的一半。

 

该机在大约95000英尺高度飞行，以降低动压——这是由气流流过表面引起的。如果把手伸出车窗外并改变角度，人们就能感受到气流动压。空气密度是决定动压的关键因素。随着速度的提高，动压也会上升到危险的水平。在30000英尺（约9000米）高度飞行的超音速飞机可能会因为压力过大而解体，但在95000英尺（29000米）处的空气稀薄时，动压大大降低，飞机可以安全飞行。

 

该机的另外一大改变是，乘客甚至飞行员可以拥有虚拟的窗户而不是物理的窗户，通过摄像头展示外部世界。从这个高度可以看到地球的曲率和黑色的太空。这将是一个不寻常的景色。”

组合式发动机将是高超声速飞行器的研制关键。

 

实际上，波音公司首席执行官Dennis Muilenburg去年在巴黎航空展上就曾透露波音正在开展这一研究，当时他表示，在未来一、二十年内会看到它成为现实。但是看空天觉得这未免有些乐观了，开发轻质材料的机身和新发动机将是项目的关键。

 

另外一个问题是成本。波音在多大程度上愿意在未来20到30年内花费数十亿美元发展超音速客机？如果喷气式飞机建成，那么成本是否足够低，使其成为一架对于航空公司来说有利可图的飞机？据美国媒体报道，航空租赁公司（AirLease）总裁兼首席执行官John Plueger一直对航空公司使用高超声速飞机持怀疑态度：“在我看来，至少在未来15 到20年内，它很难具有足够成本竞争力，让航空公司尝试运营这种飞机。”

新飞机非常适合洲际飞行，可在其基础上研制未来型轰炸机。

 

不过，看空天认为，这一概念如果实现，那么非常便于发展成为美国继B-21之后的新一代战略轰炸机。尽管它并不隐身，但是速度是更有价值的一种特征。波音公司在高超声速飞行器领域经验丰富。自1956年以来，该公司一直致力于高超声速飞行器技术研究，其X-15曾打破了速度记录，然后转向研制其他验证机，例如X-43和X-51。今年早些时候，还首次公布了其高超声速无人机计划，以与洛克希德·马丁公司竞争SR-71的后继机计划。从外形上看新的高超声速客机更大，航程应该更远，外形设计似乎更流畅。更适合作为下一代轰炸机的原型发展。