超音速客机真要“返航”了吗

近日，美国航空公司宣布将从音爆公司（Boom）订购20架超音速飞机Overture，这一名称翻译成中文是“序曲”的含义。音爆公司这样来命名自己的超音速商用飞机，显然蕴含了重启超音速商业航空运输时代的厚重期望。 早在上世纪40年代，人类就实现了军机的超音速飞行，可以说从那时候起，人们就一直期望把超音速飞机应用于民用航空。然而几十年的探索和挫折，证明其中的困难比预想要大得多。我们邀请《航空知识》杂志主编王亚男来聊聊相关的话题。

（1）商用因暴烈噪音折戟

自从100多年前人类开始将飞机用于商业运输，对于速度的追求就从来没有停止过。从最初的每小时一两百公里，到今天的每小时近千公里，地球终于从一个硕大的物理球体被商用喷气飞机缩小成了地球村。在军用飞机早已突破音速甚至可以达到接近3倍音速的当下，让商用客机突破音障以更高的速度飞行在技术上早已不是难题，问题在于超音速客机必须同时具有良好的静音性和经济性，这才是真正的挑战。

2003年，英法合作研制的“协和”超音速客机结束了最后一次商业飞行，从此淡出航运舞台。这标志着人类商业航空向超音速发起首次尝试的黯然结局。

而在20世纪60年代，超音速商用客机曾是全球航空运输界寄予厚望的新星。这一时期，英法两国斥巨资研制的“协和”飞机成为最为耀眼的代表；苏联不甘落后，图波列夫设计局迅速开发成功图-144超音速客机；美国政府也认为超音速客机可能成为全球航运竞争的新焦点，投入大笔资金，制定波音和洛克希德等著名航空公司参与竞标的计划，最终选中了波音公司的2707项目。虽然该项目最终因为技术问题过多和预算严重超支最终下马，但这并不妨碍当时美国对这一领域的乐观期盼。

苏联图-144由于技术问题和可靠性原因，只在苏联境内进行了极短的运营就宣告退出历史舞台。唯一投入跨大西洋商业运营的“协和”也没有风光多久，很快就暴露出噪音大、经济性差、运营成本高等问题。

超音速飞机使用的超音速发动机原本耗油率就较大，如果飞行全程都保持超音速，经济性还勉强可以接受，但是传统超声速飞机飞过头顶的感觉的确很糟糕：那不仅会产生巨大噪音，还会导致剧烈振动。飞机在空气中飞行会产生向四周扩散的声波，在亚声速飞行状态下，声波的传播不构成麻烦，但当飞机超越声速的时候，问题就来了。飞机引起的声波（其实就是振动的空气层）由于跑不过飞机，会快速在飞机前方相遇并叠加，振动能量剧增并呈锥面分布，这种振动波就是音爆激波。如果是低空飞行，它甚至能震碎建筑物的玻璃。

当欧美各国政府都意识到这种等级的噪音会引起居民强烈反对后，便纷纷要求“协和”不得在陆地上空飞行时超越音速，只能在飞出海岸线，到达大洋上空时才可以火力全开。这样一来就意味着“协和”有相当一段航程只能做亚音速飞行，而“协和”使用的发动机在亚音速飞行时燃油经济性更加糟糕，这等于进一步恶化了“协和”的经济性。由此带来的一个直接结果，是当年所有乘坐“协和”的乘客在享受2倍音速飞越大西洋疾驰之旅的同时，不得不面对高达数千美元令人乍舌的票价。