2018年6月26日，據(jù)美國(guó)《航空周刊與空間技術(shù)》網(wǎng)站報(bào)道稱，在正在美國(guó)亞特蘭大召開(kāi)的美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)（AIAA）2018年航空學(xué)術(shù)大會(huì)上，波音公司首次披露了其一種高超聲速客運(yùn)飛機(jī)的初始概念方案。該概念方案由波音商用飛機(jī)公司（BCA）聯(lián)合波音研究與技術(shù)部（BR&T）共同研究，是一型能夠2小時(shí)跨越大西洋或3小時(shí)跨越太平洋的、馬赫數(shù)5級(jí)的客運(yùn)飛機(jī)。

該方案的遠(yuǎn)期目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)商用和軍用。盡管未給出詳細(xì)數(shù)據(jù)，但該方案看上去像是瞄準(zhǔn)一型載客量介于遠(yuǎn)程公務(wù)機(jī)和波音737之間的客運(yùn)飛機(jī)，投入運(yùn)營(yíng)的時(shí)間點(diǎn)大概是在2030年代末以后。該方案巡航速度為馬赫數(shù)5，巡航高度約29260米，都遠(yuǎn)超2003年退役的“協(xié)和”號(hào)超聲速科技。

波音公司在2018年6月AIAA航空學(xué)術(shù)會(huì)議上公布的馬赫數(shù)5級(jí)高超聲速民用飛機(jī)概念方案構(gòu)想圖（美國(guó)波音公司圖片）

波音公司在美國(guó)防部國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）和美空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）資助的部分資金支持下，正在公司內(nèi)部開(kāi)展一個(gè)高速／高超聲速飛機(jī)研究項(xiàng)目，其中成果之一就是波音公司曾在2018年1月AIAA科技會(huì)議上首次公布的高超聲速軍用飛機(jī)（用于情監(jiān)偵和打擊）概念方案。波音公司的這個(gè)高超聲速民機(jī)方案也是該內(nèi)部研究項(xiàng)目的一項(xiàng)成果。同時(shí)，波音公司還應(yīng)該正在開(kāi)展一個(gè)更大的高超聲速飛機(jī)項(xiàng)目，該項(xiàng)目可能包含了要在近期研制一型高超聲速飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)的相關(guān)工作。該公司高超聲速首席科學(xué)家凱文·鮑卡特（Kevin Bowcutt）表示，一旦獲批，該驗(yàn)證機(jī)可用來(lái)驗(yàn)證滿足軍用和民用等應(yīng)用要求的機(jī)體、系統(tǒng)和推進(jìn)等一系列（高超聲速飛機(jī)）技術(shù)，預(yù)計(jì)最早可在2023或2024年實(shí)現(xiàn)首飛——“你現(xiàn)在必須要去做這些研究，以便能夠找到我們要重點(diǎn)推動(dòng)的技術(shù)方向以及該做哪些工作。技術(shù)上來(lái)說(shuō)，我們已經(jīng)具備了能夠在10年之類研制出一型（軍用）高超聲速飛機(jī)的能力，比如情監(jiān)偵飛機(jī)。但要實(shí)現(xiàn)商用運(yùn)營(yíng)，則還有更長(zhǎng)的路要走，比如市場(chǎng)、法規(guī)、環(huán)保要求等。必須要等到這些要素都齊備了，商用飛機(jī)才可能成為現(xiàn)實(shí)。”

波音公司研究認(rèn)為，馬赫數(shù)5是高超聲速飛機(jī)在民用和非運(yùn)輸類軍用之間的速度分水嶺。“對(duì)于從全世界任何一點(diǎn)A到另一點(diǎn)B這個(gè)問(wèn)題而言，核心在于你究竟想要多快完成這段旅途，并且到底多快才算快？超聲速并不算真正的快，因?yàn)槌曀龠€實(shí)現(xiàn)不了一天之內(nèi)完成跨洋往返飛行。而對(duì)于商務(wù)出行或者軍用而言，時(shí)間是一個(gè)非常重要的要素。而馬赫數(shù)5則剛好可以做到這一點(diǎn)。你可以在2小時(shí)左右完成跨大西洋飛行，或者3小時(shí)跨太平洋。”在波音商用飛機(jī)公司設(shè)計(jì)師們的聯(lián)合協(xié)助下，波音研究與技術(shù)部完成了當(dāng)前空運(yùn)網(wǎng)絡(luò)下更高巡航速度帶來(lái)的潛在優(yōu)勢(shì)研究。“你可以仔細(xì)關(guān)注一下時(shí)間這個(gè)要素，你會(huì)發(fā)現(xiàn)確實(shí)能夠在一天內(nèi)實(shí)現(xiàn)往返。這一點(diǎn)對(duì)于民航班機(jī)來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)橄啾纫惶熘荒茱w單程而言，一天內(nèi)往返你就可以實(shí)現(xiàn)兩倍收入。”

波音這次發(fā)布的商用高超聲速飛機(jī)概念方案在外形上明顯借鑒了此前2018年1月公布的軍用飛機(jī)方案特點(diǎn)，同時(shí)也借鑒了波音公司在20世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)的2707超聲速民機(jī)方案、90年代開(kāi)展“高速民用運(yùn)輸飛機(jī)”（HSCT）項(xiàng)目成果以及21世紀(jì)初開(kāi)發(fā)的“聲速巡航者”（Sonic Cruiser）跨聲速概念方案。其他還包括波音公司各種低聲爆和超聲速公務(wù)機(jī)等研究項(xiàng)目的成果。鮑卡特說(shuō)，“數(shù)月前，我們與波音商用飛機(jī)公司分享了這個(gè)新公布的方案，然后問(wèn)他們是否有興趣開(kāi)展進(jìn)一步的研究。他們說(shuō)有興趣，因此我們?cè)谶@個(gè)公布給大家看的方案的基礎(chǔ)上，又迭代開(kāi)展了大量的深化研究工作。我們不會(huì)公布迭代深化后的成果，但我們還是公開(kāi)分享這個(gè)起始方案的相關(guān)信息。”波音商用飛機(jī)公司負(fù)責(zé)產(chǎn)品戰(zhàn)略與未來(lái)飛機(jī)發(fā)展的副總裁麥克·辛奈特（Mike Sinnett）表示，“我們分享了我們對(duì)商用飛機(jī)市場(chǎng)的深度分析、后續(xù)發(fā)展方向、以及未來(lái)發(fā)展需求等，包括乘客訴求、法律法規(guī)等。”

波音公司在2018年1月AIAA科技會(huì)展上公布的馬赫數(shù)5級(jí)高超聲速軍用飛機(jī)概念方案（美國(guó)《航空周刊與空間技術(shù)》圖片）

鮑卡特表示，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)目前正在研究需求和飛行架次數(shù)等，“我們正在試圖建立一個(gè)適合我們共同開(kāi)展密切協(xié)作的基準(zhǔn)概念方案，然后我們才能夠開(kāi)始細(xì)化研究市場(chǎng)以及諸如聲爆、起飛噪聲等細(xì)節(jié)問(wèn)題。”然而，從技術(shù)挑戰(zhàn)的角度看，速度指標(biāo)是決定性因素。“（單從數(shù)字上看，）從馬赫數(shù)0.8到馬赫數(shù)5是一個(gè)6倍的提升，從馬赫數(shù)5到馬赫數(shù)6則只提升了20%。但是從馬赫數(shù)5以后，速度提升帶來(lái)邊際收益在減小，而邊際成本則在增加。因此我們要在這中間找到一個(gè)技術(shù)臺(tái)階，或者叫拐點(diǎn)。一旦速度超過(guò)這個(gè)拐點(diǎn)，你將在推進(jìn)或材料上碰到臺(tái)階。”“協(xié)和”客機(jī)巡航速度只稍高于馬赫數(shù)2，鋁合金就夠用了，而波音認(rèn)為馬赫數(shù)5的巡航速度下飛機(jī)必須使用先進(jìn)的鈦合金機(jī)身結(jié)構(gòu)。

鮑卡特表示，選擇馬赫數(shù)5也簡(jiǎn)化了推進(jìn)系統(tǒng)。“我們認(rèn)為不需要使用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，只需要用到渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)就夠了，即一種能夠在馬赫數(shù)5下轉(zhuǎn)換成亞燃沖壓模態(tài)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。”對(duì)比之下，馬赫數(shù)5+的情監(jiān)偵飛機(jī)則需要采用更加復(fù)雜的渦輪基沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（TBCC），這種發(fā)動(dòng)機(jī)包含渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和亞燃／超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)（DMRJ）。其中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)要求能夠工作到足夠高的速度，以便能夠轉(zhuǎn)換到?jīng)_壓模態(tài)。兩者共用同一套進(jìn)氣道和尾噴管，而渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)將在完成模態(tài)轉(zhuǎn)換后封閉起來(lái)，然后在速度降下來(lái)以后再空中重啟，直到飛機(jī)著陸。

而另一方面，用于這種高超聲速商用飛機(jī)的渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)則更類似于洛馬公司馬赫數(shù)3級(jí)SR-71“黑鳥(niǎo)”采用的普惠J58發(fā)動(dòng)機(jī)，但在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步在高速狀態(tài)下徹底關(guān)閉了渦輪部件。波音公司提出了一種環(huán)形渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)概念，其中渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)由現(xiàn)役商用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)改進(jìn)而來(lái)，負(fù)責(zé)將飛機(jī)加速到可以轉(zhuǎn)換成沖壓模態(tài)的速度，然后由沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)推進(jìn)，而渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)則部分或全部封閉起來(lái)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)也只有一套進(jìn)氣道和尾噴管，在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)外圍集成有一個(gè)軸對(duì)稱的環(huán)形外涵道。來(lái)流空氣通過(guò)這個(gè)外涵道繞過(guò)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，直接進(jìn)入位于發(fā)動(dòng)機(jī)后部的加力燃燒室，或者叫沖壓燃燒室。這有點(diǎn)像GE和普惠早前研制的三流路、自適應(yīng)循環(huán)XA100/101軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的方案。“這不是什么新概念，但不同點(diǎn)在于，J58的馬赫數(shù)上不去，因?yàn)樗€是有部分空氣必須通過(guò)渦輪部件。而當(dāng)速度達(dá)到馬赫數(shù)5時(shí)，這是行不通的。你必須要（對(duì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)）進(jìn)行封閉，可能還需要對(duì)流經(jīng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部分空氣進(jìn)行冷卻。”

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