破解協和客機魔咒？超音速飛機時隔20多年又回來了

來源 | 《財經》雜誌　作者 | 《財經》記者 王靜儀 實習生 劉穎　編輯 | 施智梁

就現在的技術水平來説，達到音速不難，現在的跨洋洲際寬體客機的巡航速度已經達到音速的七成。噪音大、成本高，兩大核心問題仍待破解

從紐約到倫敦，我們日常坐的噴氣式客機要用6小時55分鍾，而超音速飛機最快僅需2小時53分鍾，節約一半以上時間。如何將飛機的時速提升到2000公里以上，人類對速度的渴望從不停止。

一代傳奇超音速飛機協和飛機的停產，至今還令不少航空迷、軍事迷扼腕嘆息，它曾以2.04馬赫（2.04倍音速，一馬赫約為340m/s）的速度呼嘯而過平流層，速度比地球自轉速度還要快，但也因音爆污染、油價飆升與市場需求錯配，淪為技術與商業現實夾縫中的犧牲品。

時隔20多年，超音速飛機又回來了。美國國家航空航天局（NASA）近日證實，美國航空初創企業Boom Supersonic公司研製的XB-1技術驗證機，在超音速飛行過程中沒有產生音爆，意味着超音速客機商業化正式邁入可落地階段。

僅從技術上造出一架超音速飛機並不難，但要舒適、要有收益，難度呈幾何倍數增加。現今，超音速客機目前仍屬「非主流」，若能解決噪音與成本問題，或催生萬億級新市場。

音爆，繞不過去的問題

協和式客機超音速飛行時會產生巨大噪音，在20世紀60年代的一次測試中，其飛行產生的音爆震碎了建築的窗户和地上的石膏。

基於此，1973年美國聯邦航空管理局禁止民用超音速飛機在陸地上飛行，很多機場也拒絕其升降，導致其可飛行的航線大大減少，協和客機也只能飛出美國陸地上空后，在海上纔開始超音速飛行。這個禁令至今已有50多年。

超音速客機產生音爆，可以用生活中的現象來理解：當飛機飛得比聲音還快時，飛機前方的空氣來不及「躲開」，被擠成一個圓錐形的「空氣牆」（學名叫馬赫錐），這個過程就像你拿根棍子快速攪動水，后面會形成一圈一圈的漣漪，只不過這里換成了空氣的劇烈波動。

飛機的機翼、尾翼這些部件在超音速飛行時會瘋狂攪動空氣，形成一連串的「壓力波」和「膨脹波」，這些波在空中互相碰撞、疊加，最后變成兩道「音爆牆」砸向地面，當這兩道牆經過地面時，就像有人突然在你耳邊放了個大爆竹，震得耳朵嗡嗡響——這就是音爆。

而且，飛機越大、越重，產生的「音爆牆」就越結實，聲音也就越響。比如協和客機比普通客機大很多，音爆聲能震碎玻璃窗。這也是為什麼現在很多超音速飛機都設計得又細又長，儘量減少空氣阻力，降低音爆的動靜。

解決音爆，繼而突破在陸地上飛行的禁令，成了當代超音速飛機要解決的首要問題。

Boom公司製造的 XB-1驗證機做出探索。2025年2月10日，在加州莫哈韋沙漠的跑道上，XB-1開展了突破音速的飛行，一度加速至1.122馬赫，但沒有產生音爆，這一飛行得到NASA的驗證。

XB-1的流線型設計和高長細比，減少了阻力並優化了飛行效率。作為超聲速客機「序曲」（Overture）的1:3縮比原型驗證機，XB-1為后續商業化鋪平道路。

除了初創公司的探索，更值得關注的是NASA與洛克希德·馬丁公司合作研發的 X-59 QueSST靜音驗證機。

X-59長約31米，設計巡航時速可達1500公里每小時，大約是音速的1.4倍。温哥華到北京的距離約8500公里，目前的飛機大概要飛十個小時，如果使用X-59，從温哥華到北京僅需五個小時。

X-59與協和客機最大的區別在於，它有超長的「機鼻」，長度幾乎佔據了整個機身的三分之一，旨在消除音爆。同時X-59採用「無前窗」設計，飛行員通過4K攝像頭合成全景視野，結合 AI優化的波峰翼型 和半埋式發動機佈局，將音爆能量分散為連續弱壓波，使地面噪音從傳統超音速飛機的105分貝降至75分貝。

NASA在2024年初表示，該機型已經投入2.4億美元研發費用，預計2026年正式進行商業試飛。

成本，真正的難關

比突破噪音障礙更難的，是突破成本屏障。

正如《航空知識》雜誌主編王亞男所説，技術上的挑戰不是問題，關鍵在於實現這樣的技術指標需要花費多大成本和代價。因為説到底，超音速航空運輸的本質，並非飛機與音速的較量，而是需求與成本的角逐。

曾經，協和飛機的四臺發動機每小時燒掉20噸燃油，相當於普通客機的4倍。飛行時，它的機身表面温度飆升至足以煎熟牛排的温度，每飛300小時就得停場大修6周，維護成本約等於豪車終身保養費。

此外，它的飛行距離短，中途需要補充油料，難以橫跨太平洋，只能往返大西洋兩岸，執行倫敦-紐約和巴黎-紐約等航線。100個座位的機艙，一張機票高達1萬美元，抵得上普通人半年工資。

協和飛機原本計劃製造1370架，最終只生產了20架，由英國和法國自己的航空公司接收，直到2000年法航空難和環保爭議為這場「速度豪賭」按下終止鍵。

如何突破成本侷限，Boom公司首席執行官CEO（首席執行官）布萊克·肖爾（Blake Scholl）表示，通過簡化維護流程，「序曲」可使單架飛機全生命周期成本較協和客機下降40%。通過3D打印的碳纖維機翼，「序曲」的零件數量比協和號減少80%，重量直降30%，維護周期從300小時延長到2000小時。

「序曲」能搭載64-80人，以1.7馬赫速度巡航，最大航程7867公里，最大飛行高度1.8萬米，計劃在2029年投入商用。

肖爾説，Boom公司已經籌集了7億多美元，但「序曲」的整體開發成本可能高達80億美元。目前已完成了位於美國北卡羅來納州的工廠的建設，最多每年生產66架「序曲」飛機。

日本航空、聯合航空和美國航空共訂購了130架「序曲」飛機。尤其美航已經支付20架飛機不可退款定金，還擁有40架飛機的優先訂購權，而該飛機售價爲2億美元，20架就是40億美元。

至於X-59飛機，中國空氣動力學會科學傳播和普及工作委員會主任崔凱撰文指出，它的用途就是研究聲爆問題並驗證其相關的設計技術，而並非一架超音速民用飛機的原型機。根據NASA發佈的規劃，最終目的是向美國和國際監管機構提供完整分析，為制定監管新規則制定參考。

不過超音速民用飛機的運營不僅僅涉及技術層面和經濟層面，更是一個社會問題。

崔凱認為，超音速飛行阻力劇增，因此燃料消耗也相應增加，這會帶來廢氣排放量的增加。加之此類飛機的飛行高度一般在海拔18公里左右，已接近臭氧層密度較高的區域，是否會帶來新的環境污染問題也將是后續的研究重點。在全球範圍內對環境保護日益重視的大環境下，這一問題對超音速飛機的發展也將產生極大的影響。

中國卡位核心技術

在中國，同樣有一家初創公司——凌空天行科技，宣佈正在進行超音速飛機的研發。

在2025年1月舉辦的發佈會上，凌空天行公佈了一款「竄天石猴CUANTIANHOU」超音速飛機。飛機長度7米，重量1.5噸，配備雙發動機，巡航速度可達4馬赫（4900公里每小時），飛行高度20公里，宣稱全球出行3小時可達，載客量僅4人。

根據其規劃，2026年，超音速飛機「竄天石猴」將完成首飛，從技術驗證進入工程化落地的關鍵環節。

凌空天行成立於2018年，總部位於北京。根據其介紹，自成立以來，公司已累計執行90次亞軌道發射任務，是國內商業航天領域發射頻次最高、現金流最穩健的企業之一。

「國家隊」中國商飛對於超音速飛機的探索，同樣值得關注。

在未來的規劃中，2049年商飛將推出超音速客機C949，其特點為「雙層雙通道（或三通道）、超音速、新佈局」。更多具體信息尚未披露。

總體來看，當前中國的超音速客機研發，主要在覈心技術領域悄然蓄力。

作為研製新一代飛行器的搖籃，JF-22超高速風洞可復現40倍音速的極端環境，相當於在地面‘再造’高空飛行條件。該技術在2023年6月通過驗收，並投入中國天地往返運輸系統和超高速飛行器研發。

中國科學院院士俞鴻儒説，這一全球最強的超高速風洞，為設計驗證提供了「地面實驗室」，大幅縮短研發周期，是超音速技術從實驗室邁向工程化的關鍵一步。

崔凱指出，在2019年中國科協正式發佈的20個重大科學問題和工程技術難題中，其中一項就是「綠色超音速民機設計技術」。據中國航空研究院相關專家透露，中國已突破了音爆高精準度預測、低阻力低音爆設計等綠色超音速民機的核心關鍵技術。

由於噪音大和成本高兩大核心問題還有待解決，目前還沒有人能給出超音速飛機迴歸的具體時間表，但確定的是，超音速飛機未來定將重回藍天。