破解协和客机魔咒？超音速飞机时隔20多年又回来了

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财经杂志

2025-03-09 17:26发布于湖北财经杂志官方账号

AI划重点 · 全文约3016字，阅读需9分钟

1.美国国家航空航天局证实，Boom Supersonic公司的XB-1技术验证机在超音速飞行过程中未产生音爆，标志着超音速客机商业化正式迈入可落地阶段。

2.然而，超音速客机目前仍属“非主流”，要舒适、有收益，难度呈几何倍数增加。

3.为此，Boom公司计划通过简化维护流程和3D打印的碳纤维机翼，使“序曲”飞机全生命周期成本较协和客机下降40%。

4.另一方面，中国初创公司凌空天行科技宣布正在进行超音速飞机的研发，计划于2026年进行首飞。

5.尽管如此，目前还没有人能给出超音速飞机回归的具体时间表，但确定的是，超音速飞机未来定将重回蓝天。

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就现在的技术水平来说，达到音速不难，现在的跨洋洲际宽体客机的巡航速度已经达到音速的七成。噪音大、成本高，两大核心问题仍待破解


文｜《财经》记者 王静仪 实习生 刘颖
编辑｜施智梁
从纽约到伦敦，我们日常坐的喷气式客机要用6小时55分钟，而超音速飞机最快仅需2小时53分钟，节约一半以上时间。如何将飞机的时速提升到2000公里以上，人类对速度的渴望从不停止。
一代传奇超音速飞机协和飞机的停产，至今还令不少航空迷、军事迷扼腕叹息，它曾以2.04马赫（2.04倍音速，一马赫约为340m/s）的速度呼啸而过平流层，速度比地球自转速度还要快，但也因音爆污染、油价飙升与市场需求错配，沦为技术与商业现实夹缝中的牺牲品。
时隔20多年，超音速飞机又回来了。美国国家航空航天局（NASA）近日证实，美国航空初创企业Boom Supersonic公司研制的XB-1技术验证机，在超音速飞行过程中没有产生音爆，意味着超音速客机商业化正式迈入可落地阶段。
仅从技术上造出一架超音速飞机并不难，但要舒适、要有收益，难度呈几何倍数增加。现今，超音速客机目前仍属“非主流”，若能解决噪音与成本问题，或催生万亿级新市场。
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音爆，绕不过去的问题
协和式客机超音速飞行时会产生巨大噪音，在20世纪60年代的一次测试中，其飞行产生的音爆震碎了建筑的窗户和地上的石膏。
基于此，1973年美国联邦航空管理局禁止民用超音速飞机在陆地上飞行，很多机场也拒绝其升降，导致其可飞行的航线大大减少，协和客机也只能飞出美国陆地上空后，在海上才开始超音速飞行。这个禁令至今已有50多年。
超音速客机产生音爆，可以用生活中的现象来理解：当飞机飞得比声音还快时，飞机前方的空气来不及“躲开”，被挤成一个圆锥形的“空气墙”（学名叫马赫锥），这个过程就像你拿根棍子快速搅动水，后面会形成一圈一圈的涟漪，只不过这里换成了空气的剧烈波动。
飞机的机翼、尾翼这些部件在超音速飞行时会疯狂搅动空气，形成一连串的“压力波”和“膨胀波”，这些波在空中互相碰撞、叠加，最后变成两道“音爆墙”砸向地面，当这两道墙经过地面时，就像有人突然在你耳边放了个大爆竹，震得耳朵嗡嗡响——这就是音爆。
而且，飞机越大、越重，产生的“音爆墙”就越结实，声音也就越响。比如协和客机比普通客机大很多，音爆声能震碎玻璃窗。这也是为什么现在很多超音速飞机都设计得又细又长，尽量减少空气阻力，降低音爆的动静。
解决音爆，继而突破在陆地上飞行的禁令，成了当代超音速飞机要解决的首要问题。
Boom公司制造的 XB-1验证机做出探索。2025年2月10日，在加州莫哈韦沙漠的跑道上，XB-1开展了突破音速的飞行，一度加速至1.122马赫，但没有产生音爆，这一飞行得到NASA的验证。
XB-1的流线型设计和高长细比，减少了阻力并优化了飞行效率。作为超声速客机“序曲”（Overture）的1:3缩比原型验证机，XB-1为后续商业化铺平道路。
除了初创公司的探索，更值得关注的是NASA与洛克希德·马丁公司合作研发的 X-59 QueSST静音验证机。
X-59长约31米，设计巡航时速可达1500公里每小时，大约是音速的1.4倍。温哥华到北京的距离约8500公里，目前的飞机大概要飞十个小时，如果使用X-59，从温哥华到北京仅需五个小时。
X-59与协和客机最大的区别在于，它有超长的“机鼻”，长度几乎占据了整个机身的三分之一，旨在消除音爆。同时X-59采用“无前窗”设计，飞行员通过4K摄像头合成全景视野，结合 AI优化的波峰翼型 和半埋式发动机布局，将音爆能量分散为连续弱压波，使地面噪音从传统超音速飞机的105分贝降至75分贝。
NASA在2024年初表示，该机型已经投入2.4亿美元研发费用，预计2026年正式进行商业试飞。
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成本，真正的难关
比突破噪音障碍更难的，是突破成本屏障。
正如《航空知识》杂志主编王亚男所说，技术上的挑战不是问题，关键在于实现这样的技术指标需要花费多大成本和代价。因为说到底，超音速航空运输的本质，并非飞机与音速的较量，而是需求与成本的角逐。
曾经，协和飞机的四台发动机每小时烧掉20吨燃油，相当于普通客机的4倍。飞行时，它的机身表面温度飙升至足以煎熟牛排的温度，每飞300小时就得停场大修6周，维护成本约等于豪车终身保养费。
此外，它的飞行距离短，中途需要补充油料，难以横跨太平洋，只能往返大西洋两岸，执行伦敦-纽约和巴黎-纽约等航线。100个座位的机舱，一张机票高达1万美元，抵得上普通人半年工资。
协和飞机原本计划制造1370架，最终只生产了20架，由英国和法国自己的航空公司接收，直到2000年法航空难和环保争议为这场“速度豪赌”按下终止键。
如何突破成本局限，Boom公司首席执行官CEO（首席执行官）布莱克·肖尔（Blake Scholl）表示，通过简化维护流程，“序曲”可使单架飞机全生命周期成本较协和客机下降40%。通过3D打印的碳纤维机翼，“序曲”的零件数量比协和号减少80%，重量直降30%，维护周期从300小时延长到2000小时。
“序曲”能搭载64-80人，以1.7马赫速度巡航，最大航程7867公里，最大飞行高度1.8万米，计划在2029年投入商用。
肖尔说，Boom公司已经筹集了7亿多美元，但“序曲”的整体开发成本可能高达80亿美元。目前已完成了位于美国北卡罗来纳州的工厂的建设，最多每年生产66架“序曲”飞机。
日本航空、联合航空和美国航空共订购了130架“序曲”飞机。尤其美航已经支付20架飞机不可退款定金，还拥有40架飞机的优先订购权，而该飞机售价为2亿美元，20架就是40亿美元。
至于X-59飞机，中国空气动力学会科学传播和普及工作委员会主任崔凯撰文指出，它的用途就是研究声爆问题并验证其相关的设计技术，而并非一架超音速民用飞机的原型机。根据NASA发布的规划，最终目的是向美国和国际监管机构提供完整分析，为制定监管新规则制定参考。
不过超音速民用飞机的运营不仅仅涉及技术层面和经济层面，更是一个社会问题。
崔凯认为，超音速飞行阻力剧增，因此燃料消耗也相应增加，这会带来废气排放量的增加。加之此类飞机的飞行高度一般在海拔18公里左右，已接近臭氧层密度较高的区域，是否会带来新的环境污染问题也将是后续的研究重点。在全球范围内对环境保护日益重视的大环境下，这一问题对超音速飞机的发展也将产生极大的影响。
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中国卡位核心技术
在中国，同样有一家初创公司——凌空天行科技，宣布正在进行超音速飞机的研发。
在2025年1月举办的发布会上，凌空天行公布了一款“窜天石猴CUANTIANHOU”超音速飞机。飞机长度7米，重量1.5吨，配备双发动机，巡航速度可达4马赫（4900公里每小时），飞行高度20公里，宣称全球出行3小时可达，载客量仅4人。
根据其规划，2026年，超音速飞机“窜天石猴”将完成首飞，从技术验证进入工程化落地的关键环节。
凌空天行成立于2018年，总部位于北京。根据其介绍，自成立以来，公司已累计执行90次亚轨道发射任务，是国内商业航天领域发射频次最高、现金流最稳健的企业之一。
“国家队”中国商飞对于超音速飞机的探索，同样值得关注。
在未来的规划中，2049年商飞将推出超音速客机C949，其特点为“双层双通道（或三通道）、超音速、新布局”。更多具体信息尚未披露。
总体来看，当前中国的超音速客机研发，主要在核心技术领域悄然蓄力。
作为研制新一代飞行器的摇篮，JF-22超高速风洞可复现40倍音速的极端环境，相当于在地面‘再造’高空飞行条件。该技术在2023年6月通过验收，并投入中国天地往返运输系统和超高速飞行器研发。
中国科学院院士俞鸿儒说，这一全球最强的超高速风洞，为设计验证提供了“地面实验室”，大幅缩短研发周期，是超音速技术从实验室迈向工程化的关键一步。
崔凯指出，在2019年中国科协正式发布的20个重大科学问题和工程技术难题中，其中一项就是“绿色超音速民机设计技术”。据中国航空研究院相关专家透露，中国已突破了音爆高精准度预测、低阻力低音爆设计等绿色超音速民机的核心关键技术。
由于噪音大和成本高两大核心问题还有待解决，目前还没有人能给出超音速飞机回归的具体时间表，但确定的是，超音速飞机未来定将重回蓝天。

责编 | 杨明慧