超音速客機再次衝上雲霄?恐怕沒那麼容易

作者 | 發布日期 2019 年 10 月 01 日 8:15 | 分類 交通運輸 , 航太科技 follow us in feedly


關於未來的交通工具,馬斯克有個大膽的計畫,就是將 SpaceX 的大型太空運載火箭 BFR 用於城際運輸,打造超高速交通運輸系統,1 小時內可到達全球任何地方。

可是要用火箭革飛機的命顯然短期不可能實現,更實際的是改造現有飛機。據 CNN 報導,英國航空航太製造商 Eeaction Engines 正在研發一款超音速飛機引擎,有望 2030 年實現,屆時能將倫敦飛雪梨的時間縮短 80%。

▲ 超音速發動機 SABRE 內部結構示意圖。

據英國航太局透露,這個計畫將和澳洲航太局合作,共同研發超音速發動機 SABRE(Synthetic Air-Breathing Rocket Engine),負責人 Graham Turnock 表示這款引擎應用後,從倫敦飛雪梨只需 4 小時,從倫敦到紐約只要 1 小時。

這是絕對可做到的技術,我們已在討論 2030 年的營運服務,且工作進展非常順利。

據悉今年 4 月, Eeaction Engines 成功測試超音速發動機的預冷器,速度可達 3.3 馬赫(時速約 3,675 公里),是音速的 3 倍快。通常在超音速條件下,流過的空氣會讓發動機溫度非常高,因此必須要有預冷器降溫。

▲ 超音速發動機的預冷器。

據 Eeaction Engines 的測試報告,這套設備能在不到 0.05 秒把空氣從超過 1,000℃ 降到環境溫度。

但這距離超音速發動機 SABRE 的目標還有一段距離,SABRE 引擎設計目標是在大氣層內達到 5.4 馬赫(約 6,747 公里),最終與火箭結合在太空飛行,最高速度達 25 馬赫(約 30,625 公里)。

目前民航客機速度一般為 900 公里,波音 747 最快可達 0.98 馬赫(約 1,120 公里),超音速客機能以超音速飛行。

其實半個世紀前,就有商業飛行的超音速客機,分別是英國、法國聯合研製的協和式客機,以及蘇聯的 Tu-144,均在 1960 年代末出現。

▲ 德國辛斯海姆汽車與技術博物館收藏的協和飛機和 Tu-144。(Source:LSDSL [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

雖然超音速客機的速度是一般民航客機的幾倍,但油耗等成本也高得多。理論上超音速客機能在相同的時間運送更多旅客,但由於飛機突破音速時會產生巨大的衝擊波和噪音,很多城市不允許超音速客機夜間起飛,以及在陸地上空以超音速飛行。

此外像協和式客機這類超音速客機搭載的油料只能飛行 3 小時多,如果要長途飛行,必須中途降落加油,這導致紐約飛東京等國際航線,協和式客機甚至比波音 747 還慢。

這些原因導致超音速客機的優勢盪然無存,難以獲利,一直沒有大規模推廣。協和式客機在 2003 年 11 月 26 日執行最後一次商業飛行後退役,至今再也沒有商業飛行的超音速客機了。

▲ 協和飛機。(Source:Eduard Marmet [CC BY-SA 3.0 GFDL 1.2], via Wikimedia Commons

中國一直有研發超高音速飛行器,去年中國科學院力學研究所的崔凱團隊,提出超高音速飛行器布局,理論上能達 7 倍音速,但沒有表明這項研究是要用於民航還是軍事領域。

▲ 左為高超音速 I 型飛行器原理,右為飛機概念圖。(Source:中國科學出版社)

英國這次公布超音速引擎的資料,並沒有提到如何解決成本和噪音等問題,實際上這才是超音速客機商業化的關鍵。不過據 Eeaction Engines 稱,最快會在 2020 年中試飛,並在 2030 年開始商業飛行。

Eeaction Engines 已獲得超過 1.3 億美元投資,到底新一代超音速客機會不會重蹈前輩的覆轍,就拭目以待了。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:Eeaction Engines

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