未来的客机会是什么样子

如果来自 1968 年的时间旅行者今天来到机场，他们会看到许多令他们惊讶的变化。但这些飞机看起来却出奇地熟悉。尽管在材料、发动机和航空电子设备方面取得了显着改进，但 2017 年 航空史上最安全的一年，商用飞机在结构上仍与 1960 世纪 737 年代的飞机相似。事实上，波音 1967 是历史上最畅销的多种型号客机之一，于 年首次升空。

这是因为商业航空优先考虑安全，青睐经过验证的解决方案，并且因为其他发展（例如材料和发动机方面）意味着传统设计仍然具有相关性。然而，当这个行业拼命寻找减少碳排放的方法时，它面临着比其他行业稍微严峻的挑战，正是因为它的核心技术很难放弃。也许是时候尝试一些新的东西了。那么 50 年后航空旅行会是什么样子呢？

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客机的未来

多年来，人们多次尝试改变飞机设计的范式。 1970 世纪 2 年代许诺了超音速旅行的未来，但除了有限的协和式飞机飞行外，从未实现过。类似于诺斯罗普B-隐形轰炸机的“混合翼”飞机的想法有时会被吹捧，但到目前为止还没有取得太大成功。

技术和财务原因迫使飞机工业放弃这些相当奇怪的提议，转而关注当今已成为常态的更规范的设计。未来50年会继续过去半个世纪缓慢而稳定的道路吗？我们是否会再次看到第一次世界大战结束和登月之间航空业的快速技术突破 阿波罗？不要被表面上缺乏引人注目的突破所迷惑。一些重大变化即将发生。

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电动飞机

未来几十年内，大多数短途航班可能会变成电动航班，这将改变我们对航空旅行的看法。较小的电动机将实现类似于 NASA X-57 原型机中使用的分布式推力。更低的噪音水平和更低的运营成本将使电动飞机能够飞得更靠近人们生活和工作的地方。

事实上，一些最先进的电动飞机项目不仅旨在取代城市之间的地面交通（如 9 至 12 名乘客的 Zunum 和 Eviation 概念飞机计划要做的那样），而且还旨在取代城市内部的地面交通。飞行出租车很快就会成为现实，但充满未来感的 Vahana 和 CityAirbus 概念是否真正代表未来还有待观察。无论如何，门到门航班并不是电动飞机的专属特权。

尽管不是一个新概念，但旋翼飞机（即可以从垂直升力过渡到固定翼配置的飞机）的使用迄今为止主要仅限于美国军方。

不过，意大利直升机制造商莱昂纳多目前正在准备民用型号进行商业发射 AW609如果成功，可能会改变行政和支线航空。 AW609 结合了飞机和直升机的设计元素。

许多公司正在开发用于空中出租车、通勤飞机和电动垂直起降 (eVTOL) 车辆的电力推进系统，其中许多都是自动驾驶的。例如，电动机制造商 MagniX 正在与电池供应商 H55 合作，将温哥华水上飞机运营商 Harbour Air 的飞机改装为全电动机队。以色列公司 Eviation 开发了 Alice，这是世界上第一架全电动通勤飞机，采用类似手机的电池技术，飞行范围约为 800 公里。

混合能源是另一种方式。 2020年，美国初创公司Ampaire的混合动力电动Eel完成了550公里的试飞，机头装有电动机，后部装有传统内燃机。然后是氢，如果它可以用低碳来源而不是化石燃料生产，那么它具有巨大的潜力。空中客车公司正在大力投资利用可再生能源产生的氢气为飞机提供动力的技术，希望有一天能够用它来为大型喷气式飞机提供动力，长途飞行而不排放二氧化碳。波音公司也在测试自己的氢动力飞机。

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为了追求速度

在一个领域，商业航空似乎出现了倒退，而不是前进。过去可以超音速飞越大西洋，但如今，即使是那些财力最雄厚的人也被迫接受亚音速。一些初创公司正在努力解决这个问题。

Boom Supersonic 是一家初创公司，其投资者包括硅谷孵化器 Y Combinator 和日本航空公司，该公司正在开发一款商用飞机，预计飞行速度为 2,2 马赫，且成本低于协和式飞机。

Aerion AS2 是另一个针对行政服务市场的民用超音速飞机项目。尽管仍处于开发阶段，但该公司已从分式喷气式飞机运营商 Flexjet 获得了价值 2,4 亿美元的订单，购买 20 架 2 马赫 AS1,5 飞机。但即使这些速度与一些雄心勃勃的研究项目预测的高超音速速度相比也相形见绌。

Spaceliner是由德国航空航天研究所DLR领导的一个项目，将以比音速快25倍的速度前往太空边缘。这样，从伦敦到澳大利亚，大约需要 90 分钟。

德国航空航天研究所 (DLR) 航空航天研究执行委员会成员罗尔夫·亨克 (Rolf Henke) 表示：“在航空航天业，挑战通常不是技术，而是财务或运营。” “混合翼在 1920 年代就已经被谈论，高超音速飞行从 1930 年代就开始被谈论，但你需要一个愿意承担风险并投入巨额资金的人。”

高超音速飞机的革命有多真实？我们会达到最新技术共存的地步吗？

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“混合翼”概念

工程师的建议之一是“翼身融合”，我已经多次提到过。这种全新的飞机形状类似于军用飞机中使用的“飞翼”设计，例如标志性的 B-2轰炸机，但混合翼中部体积较大。波音公司和空中客车公司都在研究这一想法，第三家公司、总部位于加利福尼亚州的 JetZero 也正在研究这一想法，该公司为自己设定了一个雄心勃勃的目标，即最早在 2030 年将混合翼飞机投入使用。

JetZero 联合​​创始人兼首席执行官汤姆·奥利里 (Tom O'Leary) 表示：“我们非常重视大型飞机的零排放之路，混合翼机身可以减少 50% 的燃油消耗和排放。” “这与行业习惯相比是一个巨大的飞跃。”

作为飞翼和传统“管翼”的混合体，混合翼允许整个飞机产生升力，同时最大限度地减少阻力。 NASA 表示，这种形状“有助于提高燃油经济性，并在机身中央部分创造更大的有效载荷区域（货物或乘客）”。该机构在其一架实验飞机上对其进行了测试， 的X 48。在 120 年至 2007 年间约 2012 次试飞中，两架 X-48 遥控无人飞机证明了这一概念的可行性。

奥利里表示，有一个重大技术问题阻碍了制造商的发展。 “这是非圆柱形机身中的压力，”他说，并指出管状飞机能够更好地处理每次飞行期间发生的不断膨胀和收缩循环。 “如果你考虑一下“管道和机翼”，那么它就会划分负载——管道承受压力负载，机翼承受弯曲负载。但混合机翼本质上将它们结合在一起。只有现在我们才能使用既轻又坚固的复合材料来做到这一点。”这种全新的形状将使飞机内部的外观和感觉与当今的宽体飞机完全不同。 JetZero 希望其飞机能够在 2030 年投入使用。

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超音速飞行

近六家公司正在竞相成为第一家向公众提供超音速旅行的公司，在交通运输领域的大部分投资和创新都集中在开发更清洁、更环保、使用更少燃料或更少燃料的选择之际，这是一个有趣的兴趣。替代推进技术，例如电池或氢。

总部位于丹佛的 Boom Supersonic 计划于 2029 年首次推出名为 Overture 的超音速客机。该公司首席执行官 Blake Scholl 表示，这架飞机预计可容纳 64 至 80 名乘客。它的飞行速度为 1,7 马赫，是音速的 1,7 倍，是传统客机速度的两倍多。

行业分析人士表示，风险投资和商用超音速飞机听起来是个好主意的想法在很大程度上促进了该项目的复兴。

两家公司表示，他们的新一代超音速飞机的碳足迹将更小，这主要是因为它们将使用环保的喷气燃料。这种燃料由农产品制成，包括大豆和动物脂肪。但批评人士表示，这一承诺忽视了一些重要的现实。例如，目前的飞机没有足够的环保航空燃料。而且现有的燃料更加昂贵——据一些人估计，比化石燃料贵两到四倍。

无论使用哪种燃料，现实情况是超音速飞机总是会使用更多的燃料。根据国际清洁运输理事会的一项研究，到 2022 年，超音速飞机的燃油消耗量将是传统商用飞机的七到九倍，而载客量却更少。但美国宇航局表示，至少在最初阶段，超音速旅行仅占二氧化碳总排放量和商业航空排放量的一小部分。尽管如此，随着航空公司承诺到 2 年实现零碳排放，一些人表示很难看出超音速飞机如何融入这一框架。

然而，鉴于商业航空公司维持生存的困难程度，分析师对此表示怀疑。超音速飞机将运载更少的乘客并使用更多的燃料。如果这种燃料是环保航空燃料，那么成本会增加更多。

总部位于亚特兰大的 Hermeus 只是探索建造速度更快的高超音速商用客机可能性的公司之一。虽然超音速飞机的飞行速度比音速快，但高超音速飞机的飞行速度是该速度的五倍或更多。

该公司的 Halcyon 喷气式飞机将以 5 马赫（即音速的五倍）飞行。但该公司对开发如此快速的飞机所面临的技术挑战持开放态度。如今，Halcyon 发言人表示，Halcyon 升空的几率还不到 50%，但他们预计这一几率会随着时间的推移而提高。

但即便如此，Hermeus 以及所有初创公司都必须说服公众相信他们的项目，并应对人们对航空旅行对环境影响日益增长的担忧。这可能是一项艰巨的任务。

超音速旅行的复兴充满了乐观和兴奋，技术也在不断进步。超音速飞行为研究和创新开辟了无限的机会，开创了航空旅行的新时代。

维斯诺夫斯基

因此，虽然我们可能需要等待一段时间才能驾驶明天的未来飞机，但我们仍然可以专注于实现当今脱碳飞机的材料和工艺。系好安全带，旅程才刚刚开始。

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