伦敦早餐,悉尼晚宴

二〇〇三年 10 月 24 日,协和号完成了最后一次商业飞行。它满载着 100 名乘客从纽约飞抵伦敦。整趟旅程花了不到三个半小时。之所以能如此之快是因为它的最高速度达到 2.04 马赫,超出音速一倍有余。

在它的那个年代,协和号是一项工程杰作。但它也是个面子工程,由英国和法国政府在上世纪 60 年代初联手研制而成。像利润这样的议题被搁在一边。但是,不管工程水平多么卓越,就那个年代具备的技术水平来说,这样一架飞机是不可能盈利的。

但技术不断发展,而几家真正的商业企业认为现在对这类飞机来说时机已经成熟。主要领跑的是三家美国公司:Aerion、Boom 和 Spike。Aerion 的产品 AS2 是一架 12 座飞机,计划以 1.4 马赫的速度飞行。Boom 规划中的飞机「序曲」(Overture) 的速度将达 2.2 马赫,搭载 55 至 75 名乘客。Spike 的提案 S-512 介于两者之间,计划以 1.6 马赫的速度搭载 18 名乘客。三家公司都相信,鉴于材料和引擎设计的改进以及对空气动力学的掌握,它们设计的飞机将能实现盈利,而且飞行中产生的音爆不会给地面人群带来太多不适。

Aerion 在 2 月份与波音签署了一项开发协议。它还与通用电气公司有一项协定,开发名为「亲近」(Affinity) 的超音速引擎,在亚音速和超音速下都能高效运作。其计划是把三个这样的引擎装载到由大型飞机结构件制造商 Spirit AeroSystems 制造的机体上。Aerion 声称所有这些工作将在 2023 年前完成——目前的目标是 AS2 将在这一年起飞。

Boom 尚未宣布 Overture 的推进系统。但它也不缺研发资金——2017 年获得第一笔 4100 万美元的风险融资,今年 1 月又拿到了 1 亿美元。而且它很快将有一架原型机问世,这架名为「婴儿潮」(Baby Boom) 的飞机是「序曲」的三分之一大。它由通用电气的三台 J85-15 发动机驱动。这款发动机是公务机常用引擎 CJ610 的军用版本。如果一切顺利,「婴儿潮」将在明年初起飞,以 2.2 马赫的速度飞行。

和 Boom 一样,Spike 尚未选好引擎,但计划在今年年底前完成这一步。它还计划在 6 月举行一次亚音速演示飞行,明年完成一次超音速演示飞行。所以,超音速商用航空这一次是否真的能够腾飞,答案将在 2020 年代中期以前揭晓。不过,一些梦想者的兴趣还不止于超音速。他们想要「极音速」——超过 5 马赫。这就有可能用不到四小时的时间从一个机场飞至它在地球上的对跖点。

在这种速度下,物理动态会变得可怕。进入极音速喷气发动机的空气将以每秒超过 1.7 公里的速度行进。要让这些空气的速度下降到可控的程度,就要把动能转化为热能,而热力之强会把可能用来制作发动机的大部分材料都熔化掉。

这就是为什么现有的极音速飞行器——也就是卫星发射器——是由火箭推进的。火箭自带氧化剂,因而不需要吸入空气。唯一经过实验测试的替代方案叫做超音速燃烧冲压发动机。它无需让进入的空气降速到类似于涡扇的水平,但它必须加速到 5 马赫后 (通常用火箭推进) 才能开始运作。

不过,一家名为「反应发动机」(Reaction Engines) 的英国小公司提出了另一种方案。这项名为 Skylon 的设计所用的发动机将能在使用空气和液氧之间来回切换。这些发动机被称为协同吸气式火箭发动机 (SABRES),将使用液氢作燃料,而它的温度距离绝对零度还不到 20 度。关键在于,当这种发动机处于吸气模式时,将利用这种低温来吸纳进入的空气所产生的热量,使其免于造成损害。为此设计的热交换器已于 4 月测试成功。

再怎么说,一个小团队,在一个好比小花棚的地方工作,就能解开吸气式极音速飞行的难题的可能性终究是很小的。但也许不是完全没有。基础设计看起来很合理,而且多年以来外界 (比如波音、罗尔斯·罗伊斯和英国 BAE 公司等) 对它表达的兴趣足够多,使得这个梦想一直没有凋零。

如果 Skylon 最终飞了起来,那么它的首个应用很可能是一台运载物品到太空轨道的无人驾驶太空飞机。但也许有那么一天,它或它的下一代产品会让飞到悉尼度周末变成富人们理想的休假方式。

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