【行业观察】为什么5倍音速客机是一个可能可行的疯狂想法
导读：据美国有线电视新闻网10月16日报道，美国初创公司Hermeus将制造一架高达5马赫（5倍音速）的客机，它可以在90分钟内，从纽约飞到伦敦。
自协和式飞机退役近20年以来，人们对超音速旅行的兴趣一直在加快，几架超高速飞机正在开发中。航空公司似乎也很感兴趣：美联航早在 2029 年就已经承诺提供超音速航线。
但是高超音速旅行呢，它的速度是 5 马赫——音速的五倍——甚至更高？这将使一架飞机可以在短短 90 分钟内从纽约飞往伦敦，而之前的协和飞机也需要大约 3 个小时，普通客机则至少需要6~7 个小时。
那么有可能吗？
Hermeus 是一家总部位于美国亚特兰大的初创公司，其目标是开发高超音速飞机，对此深信不疑。它已经在测试一种新型发动机，它说最终能够达到 5 马赫（超过 3,000 英里/小时）。该发动机专为 Hermeus 目前为美国空军制造的小型无人高超音速飞机而设计，但尺寸扩大后，它将能够为客机提供动力。
超音速客机梦想遇颠簸
那架客机还有很长的路要走——Hermeus 公司希望在 2029 年这十年结束之前将它进行首次试飞，虽然它的技术必须几乎完全从头开始构建，但该公司已经开始计划。
首先，它研制的客机将比目前的客机甚至协和式飞机小得多，协和式飞机的容量约为 100 名乘客。
Hermeus 公司首席执行官 AJ Piplica 表示：“为了帮助我们确定飞机的尺寸，我们为一家航空公司建立了一个基本的商业模式。我们专注于商务舱和头等舱旅客，然后考虑了一些参数，例如飞行速度和运营成本，最终得到的是一架可容纳 20 人的客机。”
这与大型公务机的容量相差不远，这意味着只有一种舱位。
“我们希望它以今天的商务舱的价格来实现盈利。”Piplica 说，但需要注意的是，很难估计人们愿意为飞行速度提高 5 倍支付多少费用，因为“你无法真正回答这个问题，直到那里有一种产品，你才能有真实的数据。”
比以往任何时候都快
NASA X-43A 是最快的飞机，由吸气式发动机提供动力。
这架飞机的航程约为 4,000 海里，足以应付纽约到巴黎等跨大西洋航线，但不适用于洛杉矶到东京等跨太平洋航线，因为后者需要中途停留。
由于噪音规定，从纽约到洛杉矶的陆地路线也是不可能的：打破音障伴随着巨大的轰鸣声，这通常必须发生在水上。
要了解 5 马赫客机的想法有多大胆，查看以往的飞行速度记录很有用。
任何配备发动机的飞机的飞行速度最快是 9.6 马赫（约 6,800 英里/小时），这是美国宇航局 X-43A 于 2004 年创造的记录——这是一架长约 12 英尺的无人驾驶飞机。
由于那次飞行只持续了几秒钟，因此最长持续飞行超过 5 马赫的记录属于波音 X-51，这是另一架无人实验飞机，2013 年以 5.1 马赫（约 3,400 英里/小时）的速度飞行了超过3分钟。这两架飞机都必须由 B-52 轰炸机从高空发射，然后由火箭加速，这突显了这类高速飞行的复杂性。
对于载人飞机，目前的绝对速度记录为 6.7 马赫（4,520 英里/小时），由 X-15 于 1967 年创下。它基本上是一种带有座位的火箭，旨在实现记录，并且还必须由 B-52 从高空发射。
对于能够自行起飞和降落的吸气式飞机——也就是说，由喷气发动机而不是火箭提供动力——速度记录“仅为”3.3 马赫（约 2,200 英里/小时），由 SR-71黑鸟军用侦察机于1976 年实现。
协和式飞机是仅有的两架商用超音速客机之一，其最高速度为 2.04 马赫（1,350 英里/小时）。
因此，拟议中的 Hermeus 客机将大大超过目前最快的吸气式飞机的记录，并且通过以 5 马赫的速度飞行更长的时间，它将超越目前在无人驾驶实验飞机领域的成就。当然，未来其他飞机可能会在 Hermeus 公司之前打破这些记录）。
“成熟技术”
Hermeus 在其发动机中使用混合动力技术。
因此，该公司最初将重点放在发动机上也就不足为奇了。2020 年 2 月开始对一种新型发动机设计进行测试，该发动机设计基于GE公司为战斗机中使用的一种现有型号。
它将是两种传统技术的混合体：涡喷发动机（类似于客机发动机），以及冲压发动机，一种只能在超音速及以上速度才能工作的发动机。最初，该发动机将为 Quarterhorse 飞机提供动力，这是 Hermeus 公司在美国空军 6000 万美元的资质下研发的高超音速无人机。
有趣的是，在设计更快的喷气发动机时，发动机的零件是被移除而不是增加。在涡轮喷气发动机中，空气从前部进入，首先被旋转叶片压缩（以增加其能量潜力），然后与燃料混合并点燃，由此产生的热气从发动机后部喷出，推动飞机向前。
然而，当飞行速度在 3 马赫以上时，没有必要压缩空气：空气会在进入发动机时压缩自身，只需放慢速度即可。因此，对于 3 马赫以上直到 6 马赫的飞行速度，经常使用一种称为冲压式喷气发动机的发动机类型——之所以这么称呼，是因为它实际上是飞机冲向空气。与涡轮喷气发动机不同，它没有活动部件，但在飞行速度低于 3 马赫的速度下根本无法工作。
Hermeus 公司将在起飞和着陆以及亚音速时以涡轮喷气模式使用其混合动力发动机。然后，发动机将在飞行速度达到 3 马赫直至 5 马赫时逐渐将自身动力重新配置为冲压喷气发动机模式。
Piplica表示：“涡轮喷气发动机部分和冲压发动机部分本身就是我们已经使用了 50 年的成熟技术。诀窍是将它们组合在一起，所以我们围绕现成的涡轮喷气发动机设计了我们自己的架构，然后进行了制造。”
SpaceX 的灵感
Hermeus 目前还没有解决很多问题，例如使用哪种类型的可持续燃料：因为消耗量将比目前的喷气式飞机高得多，以及高超音速机身的极端温度飞机必须能够承受。
协和飞机的飞行速度还不到 Hermeus 预计速度的一半，它受到温度的精确限制，飞行结束时窗户和其他内部表面会变得温暖。
另一方面，SR-71 黑鸟飞机必须由钛制成，这是一种可以承受极热的稀有金属，驾驶舱玻璃必须由石英制成，在执行任务期间其外部温度达到 600 华氏度。
为了回应公众对 Hermeus公司成功机会的怀疑以及对潜在巨额资金的需求，Piplica 提出了与埃隆-马斯克的 SpaceX 项目的类比。
“我认为人们在 SpaceX 项目的早期也就新的太空产业提出了同样的问题，”他说。“大家看到火箭能否进入轨道时就表示，这应该需要花费 10 亿美元，但 SpaceX项目用猎鹰 1 号以 9000 万美元做到了。”
Hermeus公司计划通过在通往最终高超音速客机产品的途中开发各种飞机来为自己筹集资金，类似于 SpaceX项目开发一系列的猎鹰 1、龙、猎鹰重型和星际飞船火箭，最终实现星际太空飞行的愿景。同时，Hermeus公司计划加强与NASA的商业伙伴关系。
蒂尔集团的航空分析师理查德·阿布拉菲亚 (Richard Aboulafia) 表示：“尽管过去有许多类似的项目来来去去，但确实没有像 Hermeus 公司那样的东西，这似乎永远不会成功。如果他们能够在 2030 年代之前神奇地创造出一种高超音速交通工具，并且票价在商务舱范围内，那么将是非常成功的，但这种情况发生的可能性在1% 左右。”
如果以及何时高超音速客机成为现实，乘坐它会是什么感觉？
“它将与协和式飞机非常相似，”Piplica 说。“与在今天的飞机上相比，您将在飞机加速时，您会感到被推回座位，今天的客机大约为30 秒到1分钟左右，而在高超音速客机上这种体验可能会持续 10 到 12 分钟。但是一旦你以 5 马赫的飞行速度上升到 100,000 英尺左右，这将是一次非常平稳的旅程。”
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