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超音速客機
超音速客機(Supersonic Transport, SST)是指其速度比音速快的民航客機,歷史至今僅有兩種超音速客機曾經批次生產並投入商業營運,分別為英國、法國聯合研製的協和飛機,以及蘇聯的圖-144,均在1960年代末出現。但超音速客機自問世以來一直備受成本效益、環境破壞等因素困擾,並未有大規模推廣使用。圖-144在1978年6月進行最後一次載客飛行後離開商業營運的舞臺,而協和飛機在2003年11月26日進行最後一次的商業飛行。隨著協和飛機的正式退役,自此世界上再沒有提供商業營運的超音速客機。波音客機
波音2707(Boeing 2707)是美國首次開發的超音速客機計劃。在獲得政府合約的情況下,波音公司在西雅圖開始飛機的設計工作。但因成本提高,且缺乏明確的市場需求,在1971年2架原型建造之前就中止整個計劃。
巡航者
音速巡航者(Sonic Cruiser)是波音公司的一款概念音速客機,於2001年首度提出,其設計速度比現有不少民航客機快,接近音速的水平。 2002年波音放棄"音速巡航者",但技術以及機體設計應用於"7E7"計劃(波音787)。
先進超音速客機(AST)
1970年代中後期,當航空技術日益進步,超音速飛行對環境影響的指控被證明是誇大其詞,第二代超音速客機的研發開始浮出水面。雖然1970年代初的環境並不利於超音速客機,但美國的研究實際上仍然一直進行。三家主要的飛機制造商,包括波音、道格拉斯、洛歇,均一直接受政府的資助。據統計,在1970年代美國國家航空航天局已經花費了超過900萬美元投入研究,其中過半用於資助上述三家公司。美國的第二代超音速客機以“先進超音速客機”(Advanced Supersonic Transport,AST)為名,三家公司都提出了自己的方案。波音、洛歇分別以波音2707、洛歇L-2000為基礎進行改進,道格拉斯則推出DC-AST方案,而三個方案均大同小異,但尺寸比第一代要大得多,目標載客300人以上,而且速度更高,DC-AST設計速度為2.2馬赫,而洛歇、波音的設計更分別追求2.55馬赫和2.7馬赫,更大範圍的使用鈦合金。第二代超音速客機並以減輕噪音、提高燃油效率為目標,設想使用通用電氣的變迴圈發動機(Variable-cycle engine,VCE)。與此同時,蘇聯的圖波列夫設計局也推出圖-244的構想,目標載客250至320人,巡航速度2.2馬赫,最大航程達9200公里,但沒有太多實際進展。
然而時移世易,此時超音速客機在經濟性方面已經難以和普通高亞音速客機競爭。當超音速客機在1960年代出現的時候,主要的競爭對手是以波音707為代表、載客100至200人的遠端亞音速客機,以速度和載客量來衡量,超音速客機仍然有一定優勢。但隨著以波音747為代表、載客300至400人的新一代亞音速寬體客機在1970年代起迅速普及,若從人均飛行成本的角度超音速客機已經完全不具備優勢。另一方面,在現有的技術上超音速客機在航程仍然難以和亞音速客機匹敵,隨著渦輪風扇發動機自1960年代以來的廣泛運用和日益提升的涵道比,其燃油效益已非此前的渦輪噴氣發動機所相比。因此,要實現超音速飛行無可避免要在經濟性上打折扣,成本效益更好的寬體亞音速客機更能獲得航空公司的青睞,最終“先進超音速客機”的計劃也在1980年代中取消。
高速民用運輸機計劃(HSCT)
美國國家航空航天局於1990年啟動了“高速民用運輸機”計劃(High Speed Civil Transport,HSCT),以改進超音速客機設計為目標。美國國家航空航天局]聯合了波音和麥道,花費了超過九年時間,投放了過10億美元。設計指標為載客250至300人、2倍音速,務求令超音速客機的機票價格不會高於普通航班超過20%。俄羅斯在1990年代中期為一架圖-144重新裝上新發動機,為HSCT計劃進行實驗以收集資料。
但經濟性仍然是航空公司最大的考慮因素,HSCT的推廣欠缺市場反應。1990年代末,已經收購了麥道的波音公司開始考慮是否繼續投資在這項計劃,後來表示將暫緩這個計劃,或許會到適當時候,或2020年再啟動。隨著波音的退出,美國國家航空航天局在1999年2月取消了HSCT,轉而為國際空間站增加6億美元資金。
對於科學家們來說,都在想方設法的縮短旅行中的路程上的時間消耗,所以在這樣的情況下,超音速客機就變得很有市場。
值得一提的是,這款這款尚未命名的新客機能在約3萬米的高度飛行,這也比協和客機高了約9100米,至於飛機的體積,比公務機大,但比波音737小。
至於推行時間,波音將從2030年代末開始提供服務。圖為波音公司的超音速客機想象圖。
因此我們幾乎可以這麼說,從波音公司宣佈有超音速客機在研的那一天起,在超音速客機領域的競爭就已經拉開序幕,勝者將會再一次主導民航機市場,就和波音707、"協和"取得的革命如出一轍。圖為波音2707客機的半側試驗機身。該機曾經是波音應對"協和"的重點工程。
縱觀這些民用航空業上的革命機型,無一不是在推出面向市場後就將舊機型的份額和空間掃蕩一空——在波音707面前,諸如伊爾-62和"彗星"這樣的第一代噴氣式客機顏面盡失迅速退役,更不要說螺旋槳客機了。而在下一代超音速客機實用化之後,我們再回頭看今天的各式客機,也很有可能是同樣的局面。
回覆列表
超音速客機一直是各大飛機制造商追求的目標,也是最難攻克的難題之一。
最有名的超音速客機當屬英國、法國聯合研製的協和飛機。協和飛機於1969年首飛、1976年投入服務,主要用於執行從倫敦希思羅機場(英國航空)和巴黎夏爾·戴高樂國際機場(法國航空)往返於紐約肯尼迪國際機場的跨大西洋定期航線。飛機能夠在15000米的高空以2.02倍音速巡航,從巴黎飛到紐約只需約3小時20分鐘,比普通民航客機節省超過一半時間,所以雖然票價昂貴但仍然深受商務旅客的歡迎。1996年2月7日,協和式飛機從倫敦飛抵紐約僅耗時2小時52分鐘59秒,創下了航班飛行的最快紀錄。
2000年7月25日,協和號客機班機AF4590在進行起飛時輾過了跑道上另一架美國大陸航空的DC-10脫落的小鐵條,造成爆胎,而輪胎破片以超過音速的高速擊中機翼其中的油箱。之後引發大火,導致飛機於起飛數分鐘後即爆炸墜毀於機場附近的旅館。事故造成113人死亡。協和飛機僅僅因為一次的失事就一蹶不振,在2003年協和飛機專案停止。
儘管超音速客機比普通民航機具有更高的速度和效率,但是卻有著嚴重的噪音(音爆)問題,龐大的研發和生產成本支出、高油耗、對環境破壞,以及安全性隱患。隨著科技的進步,波音公司又重新提出了超音速飛機的機率設計。
波音這個概念設計名叫“黑鳥之子”。它的飛行速度是音速的5倍,可以達到6174公里/小時,而普通的波音787客機巡航速度僅為903公里/小時。
對於超音速飛機來說,需要依靠自己的能力起飛,然後加速到1馬赫,最後加速到5馬赫。然後在慢慢降下來速度,最後著陸,這是一項非常困難的挑戰。如果波音能夠很好的克服這一問題,能夠保證安全性,滿足適航規章的要求。那麼對於經常跨洋旅遊的人士來說真的是極大的福音。