“序曲”超聲速客機前景不明

■ 付玉 / 中國航發(fā)研究院 任耀 / 中國人民解放軍93145部隊

從收獲航空公司的“巨額”訂單，到發(fā)動機制造商羅羅公司宣布退出合作，博姆公司的“序曲”超聲速客機在短短1個月的時間里經(jīng)歷了冰火兩重天，也為安全、經(jīng)濟、可持續(xù)的超聲速飛行是否能夠順利回歸打上了一個問號。

閃亮登場

經(jīng)過了大約2600 萬h 的軟件模擬、5 次風洞測試和51 次設(shè)計迭代，博姆超聲速公司在2022 范堡羅航展上公布了 “序曲”超聲速客機的最新設(shè)計。

在機體設(shè)計方面，“序曲”獨特的機體構(gòu)型，能夠減小氣流阻力并提高燃油效率；機翼采用的復合改良三角翼設(shè)計，提高了超聲速性能和亞聲速穩(wěn)定性，最大限度地提高安全性，減小了發(fā)動機所需推力，海上巡航速度從之前公布的Ma2.2降低到Ma1.7。

在動力配備方面， “序曲”從之前公布的三發(fā)設(shè)計變更為四發(fā)設(shè)計，能夠使用100%可持續(xù)航空燃料(SAF),且飛行時無須開加力，在保證超聲速性能的同時降低了噪聲和燃油消耗。雖然博姆超聲速公司尚未公布“序曲”的發(fā)動機選型，但從最新公布的設(shè)計來看，“序曲”更加傾向選取現(xiàn)有發(fā)動機的衍生品。

在材料選用方面，“序曲”將廣泛使用碳纖維復合材料，這種材料比傳統(tǒng)的金屬材料更輕更堅固，熱穩(wěn)定性更好，可以制造出高度復雜的曲率，有助于提高飛機的空氣動力學效率。

“序曲”超聲速客機計劃于2025年推出，2026年首飛，2029年載客運營

發(fā)動機選型待定

在發(fā)動機選型方面，羅羅公司曾被看作具有得天獨厚的優(yōu)勢。羅羅公司早年與斯奈克瑪公司合作，為“協(xié)和”號開發(fā)奧林巴斯593發(fā)動機，可以實現(xiàn)Ma2.2的巡航；此外，從已經(jīng)公布的資料可以看出，“序曲”的進氣口設(shè)計與灣流公司2012年申請專利的“一種舒緩的等熵壓縮進氣口”有相似之處。作為灣流公司的戰(zhàn)略合作伙伴，羅羅公司對此設(shè)計應(yīng)該并不陌生。因此博姆超聲速公司曾在2020年與羅羅公司簽署協(xié)議，共同探索將羅羅公司的發(fā)動機與“序曲”超聲速客機結(jié)合的可能性。雙方團隊共同開展了“序曲”的飛機發(fā)動機匹配工作，并就發(fā)動機的一些關(guān)鍵問題開展研究，包括現(xiàn)有的發(fā)動機結(jié)構(gòu)是否可以適應(yīng)超聲速飛行等，并就合作進行了“有價值的嘗試”。但在9月初，羅羅公司突然宣布退出“序曲”超聲速客機合作。

“序曲”超聲速客機采用四發(fā)布局

博姆超聲速公司表示，羅羅提出的發(fā)動機設(shè)計和傳統(tǒng)的商業(yè)模式并不是未來“序曲”超聲速客機的最佳選擇。羅羅公司也表示，民用超聲速市場目前不是公司的優(yōu)先事項。雙方合作終止之后，其他發(fā)動機制造商也未對“序曲”超聲速客機表現(xiàn)出“熱情”。究其原因，在航空業(yè)2050年實現(xiàn)凈零碳排放的大背景下，民用航空發(fā)動機制造商更多發(fā)力在碳減排技術(shù)：一是促進發(fā)動機產(chǎn)品使用100%SAF; 二是開發(fā)純電、混合電推進技術(shù); 三是推進發(fā)動機與新能源（包括氫燃料）的兼容；四是開發(fā)新型高效率的發(fā)動機架構(gòu)。因而，環(huán)保性能相對較差的超聲速民用發(fā)動機技術(shù)并不是發(fā)動機制造商的優(yōu)先事項。

市場需要更有力的支撐

民用訂單兌現(xiàn)存疑

面對超聲速旅行這一可能的新興風口，維珍大西洋航空公司、日本航空公司等早早開始下注，通過參與“序曲”客機的制造和測試、建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系、進行戰(zhàn)略投資等方式提前布局，形成了“序曲”的早期訂單。 2021年，美聯(lián)航宣布一旦“序曲”能夠滿足其安全、運營和可持續(xù)發(fā)展要求，將購買15架“序曲”客機，并附加另外35架的意向訂單。而其最大的競爭對手美國航空公司為了防止未來10年優(yōu)質(zhì)客戶的流失，于2022年8月宣布了20架“序曲”客機的確認訂單和40架意向訂單，成為目前博姆超聲速公司的最大客戶。至此，“序曲”的總訂單數(shù)超過140架，其中包括至少35架確認訂單。

盡管“序曲”超聲速客機的銷量有所上升，但發(fā)動機選型的風波還是引發(fā)了一些行業(yè)質(zhì)疑。美國航空與博姆超聲速公司聯(lián)合發(fā)布的聲明中措辭嚴謹?shù)乇砻?，只有當“序曲”能夠嚴格滿足性能和安全要求，以及美國航空公司的其他要求時，該合同才會生效。而發(fā)動機的性能是符合上述條件的關(guān)鍵。隨著羅羅退出“序曲”項目，發(fā)動機選型面臨挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的訂單是否能夠兌現(xiàn)還有待觀察。

軍用市場有待探索

美國一直有購買民用客機執(zhí)行非武裝軍事任務(wù)的傳統(tǒng)，“序曲”超聲速客機作為美國空軍潛在的未來平臺，具有獨特的優(yōu)勢。一方面，超聲速飛機可以用來收集電子信號、監(jiān)控導彈蹤跡并執(zhí)行其他情報收集任務(wù)，目前執(zhí)行該任務(wù)的亞聲速機隊的平均機齡為50 ～60年，有機隊更新需求；另一方面，超聲速飛機在戰(zhàn)時可以快速突入，然后迅速離開，減小被探測攔截的風險，并減少對武裝護航戰(zhàn)斗機的需求。此外，“序曲”還具有與亞聲速運輸機相媲美的航程。

2022年1月，美國空軍授予博姆公司一份價值6000萬美元為期3年的合同，以加速“序曲”超聲速客機的研發(fā)。該資金被稱為“戰(zhàn)略資金增加”（或STRATFI），代表了美國空軍對超聲速航空的信任背書；范堡羅航展上，博姆超聲速公司宣布了與諾斯羅普-格魯門公司的新合作協(xié)議，為美國政府及其盟友開發(fā)“序曲”超聲速客機的軍用版本，以支持需要快速響應(yīng)的政府和軍事行動，包括快速反應(yīng)監(jiān)視和偵察、指揮和控制，以及緊急醫(yī)療救護和部隊運輸?shù)纫苿雍秃笄谌蝿?wù)，提供寶貴的時間優(yōu)勢。

結(jié)束語

雖然超聲速旅行回歸的呼聲很高，但無論是手握110億美元訂單并得到了波音公司支持的致力于超聲速公務(wù)機的研制艾利安公司的破產(chǎn)，還是羅羅公司出人意料地退出“序曲”超聲速客機項目，都給其回歸之路蒙上了一層陰影。超聲速客機回歸的最主要的挑戰(zhàn)在于成本問題，機體本身造價的提升以及在超聲速巡航階段的超高油耗，都使得超聲速客機的市場競爭力下降。目前，該市場尚未得到飛機制造商、發(fā)動機制造商和航空公司的一致認可?！靶蚯笔欠衲馨磿r起飛仍有待時間的檢驗。