從北京到紐約,僅需1小時?

從北京到紐約,僅需1小時?

遠距離出行,你會選擇哪種交通工具呢?

相信很多小夥伴,尤其是商務人士的回答都是:飛機。

飛機雖然快速便捷,但是對於國際旅途來說,花費的時間還是比較長的。就比如,從北京到紐約需要12小時。

然而你想象過嗎?有朝一日,這個時間可以縮短為1小時。

近日,有國外的媒體渲染報道稱,中國一家商業航天企業釋出了“亞軌道旅行”宣傳影片,宣稱其正在開發一種飛行速度可達到7000英里每小時的飛行器,能夠在1個小時內從北京飛到紐約。這種飛行器就是“有翼火箭”型高超音速飛機。

報道在國內外引發廣泛關注。很多人開始好奇,從北京到紐約真的只需要1小時?那未來豈不是一天可以穿梭在世界各地?超高音速飛機到底有多厲害?先搞清楚這些……

01從北京到紐約僅需一小時?

亞軌道旅行是目前比較熱門的航空航天話題,也是未來航空發展的趨勢。亞軌道飛行的特點在於速度快,如果在城市之間使用這種飛行方式,可大大縮短時間。

要想實現亞軌道旅行,就需要使用到高超音速飛機,這是一種用於點對點高速旅行的飛行器,飛行速度可達到5至15馬赫,大大縮短了航空飛行的時間。

北京到紐約的距離超過1萬公里,目前航班的飛行時間在12小時左右,如果速度提升到5馬赫以上,那麼飛行時間就能縮短到1至2小時了。

但是,目前世界上還沒有亞軌道高超音速飛行的技術驗證機出現,世界上有實力的國家在這方面還處於設計階段。根據目前民用航空產業的現狀,並結合發展的速度,要利用亞軌道進行民用航班飛行,相關技術成熟的時間至少在15年以上。

02如何實現亞軌道高超音速飛行?

要想進行亞軌道高超音速飛行,就需要打造一種全新的飛行器,能在空氣稀薄的亞軌道上飛行。

亞軌道的高度從30公里到100公里,這是目前航空領域一個未被開發的高度,傳統的民用航班巡航高度是10公里,也只有一些用於軍用的特殊航空器能夠在這個高度上飛行。

亞軌道高度正是具備了空氣稀薄這個特點,可大大降低航空器的飛行阻力,那麼飛行器的速度也就增加了,可達到5馬赫以上。但問題也隨之而來,稀薄的空氣無法支援現役的航空發動機,只能專門研發針對亞軌道高度飛行的動力系統。

其中一種動力叫做吸氣式超燃衝壓發動機,進氣流速超過音速,因此可以達到更高的飛行速度。根據相關研究成果,超燃衝壓發動機能產生淨推力,在馬赫數6至8的時候,比傳統的亞音速燃燒衝壓發動機效率更高。

研發超燃衝壓發動機會受到各種極端技術挑戰,比如風洞設施、材料、技術瓶頸等等。如果使用火箭發動機在亞軌道上飛行,理論上也能達到高馬赫數,但需要攜帶更多的燃料,而吸氣式發動機使用稀薄的空氣就能支援燃燒,不需要攜帶氧化劑。

因此,吸氣式超燃衝壓發動機是亞軌道長距離飛行的核心動力之一,需要投入更多的人力和物力進行研發。

當前民用客機設計的大方向已經圈定,即飛行高度1萬米和高亞音速巡航,這就決定了洲際航班之間的時間不可能變得更短。

英法兩國曾經研發和服役過協和式客機,飛行速度為2。2馬赫,用於跨大西洋航班執行。在同等距離上,飛行時間要比高亞音速巡航的客機縮短一倍,但問題也比較突出,比如運營成本較高,每飛行1。2萬小時需要進行10個月的大修,每修一次就要花費1000萬美元,還有盈利能力比亞音速客機要低。

亞軌道高超音速客機如果投入研發,也必然要考慮到運營成本的問題。

03什麼時候能進入普通人的生活?

亞軌道高超音速飛行器在可預見的未來主要應用在航空技術驗證、軍用、科研等領域,要真正意義上進入老百姓的日常出行中,還需要很長的時間,可能要到本世紀中葉才能進行大規模的載人飛行。

從技術風險角度看,在亞軌道上以5至15馬赫速度飛行的動力系統遠沒有達到成熟的程度,氣動設計方案也停留在理論階段,距離載人還有很長的一段距離。即便有工程樣機被製造出來,還需要考慮盈利的問題,顯然無法這麼快就能進入普通人的生活中。

在民用航空領域,下一階段的變革並不是亞軌道高超音速飛行器,而是更加安靜的超音速客機。

NASA等機構正在解決超音速飛行產生的音爆問題,並研發了X-59安靜超音速技術飛機進行測試。如果音爆問題能夠解決,那麼超音速客機就能在陸地上空進行飛行,能夠在全球更多的機場進行起降,其前景遠比亞軌道高超音速飛行器更吸引人。

亞軌道旅行是個富有想象力的願景,數十年後是否能夠實現,還需要觀察其他交通方式是否成熟。

在可預見的未來,超音速客機更具現實意義,不論是技術成熟度,還是成本控制方面,都遠比亞軌道飛行更貼近我們的生活。

本文專家:林文傑,工程師,川陀智庫高階研究員

(科普中國)

【來源:青瞳視角】

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