未來的客機會是什麼樣子

如果來自 1968 年的時間旅行者今天來到機場，他們會看到許多令他們驚訝的變化。但這些飛機看起來卻出奇地熟悉。儘管在材料、引擎和航空電子設備方面取得了顯著改進，但 2017 年 航空史上最安全的一年，商用飛機在結構上仍與 1960 世紀 737 年代的飛機相似。事實上，波音 1967 是史上最暢銷的多種型號客機之一，於 年首次升空。

這是因為商業航空優先考慮安全，青睞經過驗證的解決方案，並且因為其他發展（例如材料和引擎方面）意味著傳統設計仍然具有相關性。然而，當這個產業拼命尋找減少碳排放的方法時，它面臨著比其他產業稍微嚴峻的挑戰，正是因為它的核心技術很難放棄。也許是時候嘗試一些新的東西了。那麼 50 年後航空旅行會是什麼樣子呢？

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客機的未來

多年來，人們多次嘗試改變飛機設計的典範。 1970 年代許諾了超音速旅行的未來，但除了有限的協和式飛機飛行外，從未實現過。類似諾斯羅普B-2隱形轟炸機的「混合翼」飛機的想法有時會被吹捧，但到目前為止還沒有太大成功。

技術和財務原因迫使飛機工業放棄這些相當奇怪的提議，轉而關注當今已成為常態的更規範的設計。未來50年會繼續過去半個世紀緩慢而穩定的道路嗎？我們是否會再次看到第一次世界大戰結束和登月之間航空業的快速技術突破 阿波羅？不要被表面上缺乏引人注目的突破所迷惑。一些重大變化即將發生。

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電動飛機

未來幾十年內，大多數短途航班可能會變成電動航班，這將改變我們對航空旅行的看法。較小的電動馬達將實現類似於 NASA X-57 原型機中使用的分散式推力。更低的噪音水平和更低的營運成本將使電動飛機能夠飛得更靠近人們生活和工作的地方。

事實上，一些最先進的電動飛機項目不僅旨在取代城市之間的地面交通（如9 至12 名乘客的Zunum 和Eviation 概念飛機計劃要做的那樣），而且還旨在取代城市內部的地面交通。飛行計程車很快就會成為現實，但充滿未來感的 Vahana 和 CityAirbus 概念是否真正代表未來還有待觀察。無論如何，門到門航班並不是電動飛機的專屬特權。

儘管不是一個新概念，但旋翼飛機（即可以從垂直升力過渡到固定翼配置的飛機）的使用迄今為止主要僅限於美國軍方。

不過，義大利直升機製造商李奧納多目前正在準備民用型號進行商業發射 AW609如果成功，可能會改變行政和支線航空。 AW609 結合了飛機和直升機的設計元素。

許多公司正在開發用於空中計程車、通勤飛機和電動垂直起降 (eVTOL) 車輛的電力推進系統，其中許多都是自動駕駛的。例如，電動馬達製造商 MagniX 正在與電池供應商 H55 合作，將溫哥華水上飛機營運商 Harbour Air 的飛機改裝為全電動馬達隊。以色列公司 Eviation 開發了 Alice，這是世界上第一架全電動通勤飛機，採用類似手機的電池技術，飛行範圍約為 800 公里。

混合能源是另一種方式。 2020年，美國新創公司Ampaire的混合動力電動Eel完成了550公里的試飛，機頭裝有電動機，後部裝有傳統內燃機。然後是氫，如果它可以用低碳來源而不是化石燃料生產，那麼它具有巨大的潛力。空中巴士公司正在大力投資利用再生能源產生的氫氣為飛機提供動力的技術，希望有一天能用它來為大型噴射機提供動力，長途飛行而不排放二氧化碳。波音公司也在測試自己的氫動力飛機。

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為了追求速度

在一個領域，商業航空似乎出現了倒退，而不是前進。過去可以超音速飛越大西洋，但如今，即使是那些財力最雄厚的人也被迫接受亞音速。一些新創公司正在努力解決這個問題。

Boom Supersonic 是一家新創公司，其投資者包括矽谷孵化器 Y Combinator 和日本航空公司，該公司正在開發一款商用飛機，預計飛行速度為 2,2 馬赫，且成本低於協和式飛機。

Aerion AS2 是另一個針對行政服務市場的民用超音速飛機計畫。儘管仍處於開發階段，但該公司已從分式噴射機營運商 Flexjet 獲得了價值 2,4 億美元的訂單，購買 20 架 2 馬赫 AS1,5 飛機。但即使這些速度與一些雄心勃勃的研究項目預測的高超音速速度相比也相形見絀。

Spaceliner是由德國航空航天研究所DLR領導的一個項目，將以比音速快25倍的速度前往太空邊緣。這樣，從倫敦到澳大利亞，大約需要 90 分鐘。

德國航空航天研究所 (DLR) 航空航天研究執行委員會成員羅爾夫·亨克 (Rolf Henke) 表示：“在航空航天業，挑戰通常不是技術，而是財務或運營。” 「混合翼在 1920 年代就已經被談論，高超音速飛行從 1930 年代就開始被談論，但你需要一個願意承擔風險並投入巨額資金的人。”

高超音速飛機的革命有多真實？我們會達到最新科技共存的地步嗎？

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「混翼」概念

工程師的建議之一是“翼身融合”，我已經多次提到。這種全新的飛機形狀類似於軍用飛機中使用的“飛翼”設計，例如標誌性的 B-2轟炸機，但混合翼中部體積較大。波音公司和空中巴士公司都在研究這個想法，第三家公司、總部位於加州的JetZero 也正在研究這個想法，該公司為自己設定了一個雄心勃勃的目標，即最早在2030 年將混合翼飛機投入使用。

JetZero 聯合創始人兼首席執行官湯姆·奧利裡 (Tom O’Leary) 表示：“我們非常重視大型飛機的零排放之路，混合翼機身可以減少 50% 的燃油消耗和排放。” “這與行業習慣相比是一個巨大的飛躍。”

作為飛翼和傳統「管翼」的混合體，混合翼允許整個飛機產生升力，同時最大限度地減少阻力。 NASA 表示，這種形狀「有助於提高燃油經濟性，並在機身中央部分創造更大的有效載荷區域（貨物或乘客）」。該機構在其一架實驗飛機上對其進行了測試， 的X 48。在 120 年至 2007 年間約 2012 次試飛中，兩架 X-48 遙控無人飛機證明了這個概念的可行性。

奧利裡表示，有一個重大技術問題阻礙了製造商的發展。 「這是非圓柱形機身中的壓力，」他說，並指出管狀飛機能夠更好地處理每次飛行期間發生的不斷膨脹和收縮循環。 “如果你考慮一下“管道和機翼”，那麼它就會劃分負載——管道承受壓力負載，機翼承受彎曲負載。但混合機翼本質上將它們結合在一起。只有現在我們才能使用既輕又堅固的複合材料來做到這一點。這種全新的形狀將使飛機內部的外觀和感覺與當今的寬體飛機完全不同。 JetZero 希望其飛機能夠在 2030 年投入使用。

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超音速飛行

近六家公司正在競相成為第一家向公眾提供超音速旅行的公司，在交通運輸領域的大部分投資和創新都集中在開發更清潔、更環保、使用更少燃料或更少燃料的選擇之際，這是一個有趣的興趣。

總部位於丹佛的 Boom Supersonic 計劃於 2029 年首次推出名為 Overture 的超音速客機。該公司執行長 Blake Scholl 表示，這架飛機預計可容納 64 至 80 名乘客。它的飛行速度為 1,7 馬赫，是音速的 1,7 倍，是傳統客機速度的兩倍以上。

產業分析師表示，創投和商用超音速飛機聽起來是個好主意的想法在很大程度上促進了該計畫的復興。

兩家公司表示，他們的新一代超音速飛機的碳足跡將更小，這主要是因為它們將使用環保的噴射燃料。這種燃料由農產品製成，包括大豆和動物脂肪。但批評人士表示，這項承諾忽略了一些重要的現實。例如，目前的飛機沒有足夠的環保航空燃料。而且現有的燃料更昂貴——根據一些人估計，比化石燃料貴兩到四倍。

無論使用哪種燃料，現實情況是超音速飛機總是會使用更多的燃料。根據國際清潔運輸理事會的一項研究，到 2022 年，超音速飛機的燃油消耗量將是傳統商用飛機的七到九倍，而載客量卻更少。但美國太空總署表示，至少在最初階段，超音速旅行僅佔二氧化碳總排放量和商業航空排放量的一小部分。儘管如此，隨著航空公司承諾在 2 年實現零碳排放，有些人表示很難看出超音速飛機如何融入這個框架。

然而，鑑於商業航空公司維持生存的困難程度，分析師對此表示懷疑。超音速飛機將運載更少的乘客並使用更多的燃料。如果這種燃料是環保航空燃料，那麼成本會增加更多。

總部位於亞特蘭大的 Hermeus 只是探索建造速度更快的高超音速商用客機可能性的公司之一。雖然超音速飛機的飛行速度比音速快，但高超音速飛機的飛行速度是該速度的五倍或更多。

該公司的 Halcyon 噴射機將以 5 馬赫（即音速的五倍）飛行。但該公司對開發如此快速的飛機所面臨的技術挑戰持開放態度。如今，Halcyon 發言人表示，Halcyon 升空的幾率還不到 50%，但他們預計這一幾率會隨著時間的推移而增加。

但即便如此，Hermeus 以及所有新創公司都必須說服公眾相信他們的項目，並應對人們對航空旅行對環境影響日益增長的擔憂。這可能是一項艱鉅的任務。

超音速旅行的復興充滿了樂觀和興奮，技術也在不斷進步。超音速飛行為研究和創新開闢了無限的機會，開創了航空旅行的新時代。

結論

因此，雖然我們可能需要等待一段時間才能駕駛明天的未來飛機，但我們仍然可以專注於實現當今脫碳飛機的材料和工藝。繫好安全帶，旅程才剛開始。

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