【科技.未来】航企与新创进场 超音速客机重临
自和谐式客机(Concorde)在2003年退役之后,沉寂十多年的超音速客机(Supersonic),在过去一两年似有回归之势。除多间初创公司预计五年后推出成品之外,传统航企如维珍航空(Virgin Atlantic)、日本航空(JAL),甚至美国太空总署(NASA)也加入战团。航空巨头波音(Boeing)上周更展示更进取的高超音速(Hypersonic)客机愿景。新一轮的研发竞赛重燃,会否导致令人难熬的长途机成为历史?
1968年12月31日,前苏联在冷战期间取下一场“胜仗”,其研发的世上首架超音速客机“图-144”(Tupolev Tu-144)首次试飞,比英、法研发的和谐式客机早了两个月。但苏联很快发现,只求快完成的图-144实际应用有限,反而带来庞大的资源问题。图-144遭到苏联冷待,不但未有在俄罗斯航空(Aeroloft)1976至1982年的五年计划中出现,1978年坠机意外发生后,苏联干脆让它在投入服务不足三年后,无声无息地退役。
至于1976年投入服务的和谐式客机,在2000年那唯一的事故中造成113人死亡后,本来已属小众奢华的它,载客需求一直未能恢复。同时,其制造商空中巴士(Airbus)指客机维修成本将持续上升,营运商英航(BA)和法航(Air France)亦不愿续踩无底深潭,最终在2003年让和谐式客机全数退役,超音速飞行变成只有军事研发。直到近年,随着航空科技进步,一些对超音速出行念念不忘的公司才重新掀起研发潮流。
重塑出行可能性
有份掀起这股潮流的包括Boom、Aerion、Spike等初创公司,他们开发的自家超音速客机预计2023年投入服务。(详见下文图辑)其中Boom研发的Airliner预计最高可达时速2.2马赫(Mach,即音速2.2倍),相当于时速2,600多公里,比时速2.04马赫的和谐式客机更快。换言之,从香港飞往东京将由现时四、五小时缩减至约两小时,东京到三藩市的11小时航程可减至五个半小时。对于其他公司采取较慢速的方案,Boom创办人苏尔(Blake Scholl)认为:“至少达到2马赫才有用,因为我们不只要让人节省个两、三小时,而是一整天。”
超音速客机重现,可能让香港人最为兴奋。一方面,可提高商业人员往来的效率;另一方面,香港人是最爱外游的旅客,世界旅游组织(UNWTO)去年调查发现,港人人均出境旅游开支为全球之冠,一成受访者过去一年更外游六次或以上。此外,从共享住宿平台Airbnb在本年新春及复活节的统计可见,日、韩、台、泰等亚洲地区均为港人外游热点,原因之一自然是因为近,周五晚快闪台北、大阪,周日晚甚至周一早上回来上班,在香港见怪不怪。当超音速飞机可以大大缩减往返全球各地的时间,到时港人周末除了可到东京一尝寿司职人手艺外,往英国入场看几场英超或赴美国欣赏NBA赛事,也未尝不可,出行计划将会有更多可能。
图辑:主要超音速客机的性能及研发进度
除初创公司外,传统航空企业对超音速客机亦深感兴趣,例如空中巴士(Airbus)、通用电气航空(GE Aviation)和美国国防部承包商洛歇马丁(Lockheed Martin)正与Aerion分别开发超音速引擎和飞行技术;日本航空和维珍航空则投资Boom,分别可优先订购20架和10架超音速客机Boom Airliner。
Boom同时获得中国携程(Ctrip)投资。携程是亚洲最大型的旅游服务供应商,现有约三亿注册用户,是次合作让携程可在Boom首次商业飞行时取得10至15个座位。携程国际事务副总裁曾怀亿引述其公司统计说:“中国将成为超音速出行其中一个最大的市场,空中出行需求极大。一方面因为中国中产崛起,收入增加,同时中国人愈来愈喜欢花费于体验,旅行已成为重要的寻找快乐方式。2017年中国出境人次达1.3亿,但现时中国有护照的人不足一成,未来成长十分可观。”
波音远望高超音速
在这些超音速客机尚待面世之时,航空巨头波音已有更远更快的想法。波音行政总裁米伦伯格(Dennis Muilenburg)在去年巴黎航空展(Paris Air Show)上曾预期:“未来科技可让我们与世界各地以两小时航程联系起来。”在上周的美国航天航空学会(AIAA)周年会议上,波音更表示,希望在20至30年后能造出比超音速更快的高超音速客机,即飞行速度可达到5马赫,比现时一众研发中的超音速客机再快超过一倍——纽约飞往伦敦只需要两小时。
波音超高音速首席科学家宝卡特(Kevin Bowcutt)透露,高超音速客机的机尾需要一分为二,才有更好的稳定性。同时,考虑到未来要载客的关系,有必要改善冷却系统,因为这个飞行速度的空气阻力,会让飞机表面温度超过华氏1,100度(约摄氏593度)。
技术上,5马赫并非高超音速客机的极限,只是波音认为这是最适合的速度。宝卡特指,超过5马赫将需要更先进的引擎和物料,并不值得:“5马赫版本的客机已足以让你在一日内横越大洋往返,正是大多数人想要的。为什么还要再快、让它更复杂呢?地球根本不够大;让我们飞得比5马赫更快。”
一架最高时速5马赫的客机,比6、7或8马赫更易造,因为只需使用钛作为结构物料即可,毋须使用复合陶瓷以应付更快速带来的高温。波音也将会使用一对相对简单的喷射机引擎和冲压引擎(ramjet),而非用于更高速但更不稳的超音速燃烧冲压引擎(scramjet)。
若要省时的话,还有比超音速客机更进取的意念。去年9月国际太空会议(International Astronautical Congress)上,太空探索公司SpaceX创办人马斯克(Elon Musk)提议,利用SpaceX BFR火箭作为国际交通工具,将太空船升空至地球亚轨道(suborbital)后重新进入地球。会上播出的示范片段中扬言,现时绝大部分的长途航班将会大幅缩减至少于30分钟,例如从香港到新加坡将只需22分钟。届时地球任何两地来往可在一小时内达成,比米伦伯格的愿景再快一倍。维珍集团创办人布兰森(Richard Branson)也有十分近似马斯克的目标和想法。
不过,宝卡特认为,超音速飞机相比之下有其优势:“坐火箭的整体风险较高,乘客的舒适度亦较低。”当太空船重新进入地球时,必须以一定角度范围进入,并以其较钝的线条设计减速降落,过程震荡令人难受。虽然超音速飞机会将乘客因起飞时承受重力导致轻微不适的时间,由传统飞机的几秒增至12分钟,但尖头的超音速飞机全程相对顺畅,而且不是每个乘客都喜欢进入太空时的无重感觉。
超音速客机曾经黯然退场,这新一波研发潮会否只是昙花一现?请见另文:《【科技.未来】超音速客机如何避免重蹈覆辙》。
上文节录自第118期《香港01》周报(2018年7月3日)《超音速客机重临 摆脱长途机之苦》。