速度最快的超音速飛機 北京到紐約半小時
2016年09月19日
2016年6月,美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,下稱NASA)宣布將投入超過240萬美元來解決商用超音速飛機的音爆(聲波之間的相互幹擾和影響)和高空排放問題,讓更多的普通民眾能夠享受到安靜環保的超音速旅行。
超音速飛機(Supersonic Aircraft)是指能夠超過音速飛機的民航飛機,即時速在1126公裏/小時(即340M/S,1馬赫)的飛機,我們所搭乘的普通民航飛機一般時速在500-1000公裏/小時之間。
與超音速飛機相比,普通民航飛機機翼一般為長方形,面積大而且易於制造;超音速飛機一般采用三角機翼,制造成本高而且噪音大,所以往往應用於軍事領域。迄今為止世界上只有一種投入航線上運營的超音速商用飛機——協和超音速飛機(Concorde)。
協和超音速飛機是由法國宇航和英國飛機公司聯合研制的中程超音速飛機。據《每日郵報》報道,它從1976年開始投入商業運營,由於時速大約在2250公裏/小時左右,協和超音速飛機從倫敦出發到紐約只需要不到3個半小時,不及倫敦與紐約之間的時差4個小時。所以雖然一張從倫敦至紐約的來回票要價超過9000美元,但當時還是供不應求。
協和超音速飛機一般在起飛降落或滑行狀態時,"鼻子"掉下來給飛行員更好的視野
協和超音速飛機高速飛行時"鼻子"是筆直的
除了采用可以增速的三角機翼,協和超音速飛機還采用了可以減小高空飛行阻力的細長機身設計和縱向的油箱系統設計,均為20世紀飛機設計中的創舉,被譽為"20世紀最偉大的飛機之一"。
2000年,協和超音速飛機經曆了唯一一次失事,因輪胎碎片擊中油箱引發火災,導致飛機墜毀,造成了113人死亡,這也是有史以來首架超音速噴氣式飛機失事。事件發生後協和超音速飛機及時進行了改進,采用防彈衣來包裝油箱,但載客量出現了嚴重不足。2003年10月24日,協和超音速飛機全部退役。
自此,超音速飛機基本退出商業應用領域,而在研究領域,新的速度和設計則層出不窮。
2016年3月,加拿大工程師查爾斯(Charles Bombadier)推出了一款名為"Antipode"的超音速飛機設計,速度最快可以達到29000公裏/小時,是上述協和超音速飛機速度的12倍左右,約為普通民航飛機的36倍,從紐約飛至倫敦只需11分鐘左右,從北京飛到紐約只需半個小時左右。
"Antipode"的超音速飛機概念圖設計
"它在全球範圍內任何兩個城市之間飛行只需1個小時,而且更加節省燃料。"查爾斯介紹,"Antipode"超音速飛機可以從任何機場使用可循環利用的火箭助推器直接起飛,前提是這些火箭助推器可以產生足夠的推力,使得飛機上升到40000英尺高空,並達到10000公裏/小時的速度。
超音速飛機的部件設計圖
這些火箭助推器會分離並返回機場。"Antipode"超音速飛機會啟動超音速沖壓發動機,達到最高速度29000公裏/小時。
為了節約資源,"Antipode"超音速飛機機頭上設計了一個噴嘴,裏面有一些空氣通道,使得流動過機體的空氣可以成為燃料。"飛機不僅節約了燃料,還會因此變得更小和更輕。"查爾斯說道。
飛機的三角形機翼能提供足夠的升力用以滑翔,可以在6000英尺長跑道上降落
"Antipode"超音速飛機目前的問題在於其最關鍵零部件——超音速燃燒沖壓噴氣發動機,主要用於無人機和軍事飛機,用於商業領域不論是技術還是成本方面,都需要克服不少困難。
但NASA發布的未來飛機設計檔案指出,未來10年將會有各種針狀、圓滑或三角翼機身造型的超音速飛機投入商業使用,這種機身設計可以不同程度地減少噪音、降低油耗。
"未來的高超音速飛行器是通過機場起飛,到鄰近空間高速飛行,到目的地時再進入稠密大氣層並降落。做這樣的飛行器要解決幾個問題,首先是動力,需要在很稀薄的大氣層也能使用;第二是熱防護技術,高速往往伴隨著高溫。"中航工業總經理林左鳴此前在接受新華社采訪時表示。
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