6月27日，在亞特蘭大舉辦的美國航空航天學(xué)會會議上，波音描繪了一架高超音速客機(jī)的設(shè)計。這架客機(jī)的飛行速度將超過 5 馬赫（1 馬赫等于 1 倍音速），可以把紐約到倫敦的航程從 7 小時減少到 2 小時。同時波音給出了一些概念機(jī)設(shè)計上的細(xì)節(jié)。

 

　　波音雖然并未公布發(fā)動機(jī)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，但該公司高超音速首席科學(xué)家凱文·鮑卡特（Kevin Bowcutt）透露了一些內(nèi)容。“我們認(rèn)為不需要使用超燃沖壓發(fā)動機(jī)，選擇 5 馬赫的最高速度就是因?yàn)橹恍枰玫綔u輪沖壓發(fā)動機(jī)就夠了。” 渦輪沖壓式發(fā)動機(jī)是一種將渦輪和沖壓這兩種推進(jìn)方式上下并聯(lián)布局的發(fā)動裝置，兩種發(fā)動機(jī)共用進(jìn)氣道和尾噴管。在低飛行速度下，依靠渦輪發(fā)動機(jī)的機(jī)械壓縮推動飛機(jī)達(dá)到 4 馬赫左右的速度，而由于渦輪和壓氣機(jī)葉片材料會開始出現(xiàn)破損。當(dāng)飛機(jī)達(dá)到更高速度的時候，關(guān)閉渦輪發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)而用沖壓發(fā)動機(jī)，

 

　　目前，超音速飛機(jī)普遍只用沖壓式噴氣發(fā)動機(jī)。它使用飛機(jī)的向前運(yùn)動來壓縮空氣，以達(dá)到真正的超音速。沖壓發(fā)動機(jī)可以達(dá)到最高 7 馬赫的速度。所以這種渦輪沖壓式發(fā)動機(jī)適合用在波音這架最高 5 馬赫速度的飛機(jī)上。但發(fā)動機(jī)速度能達(dá)到 5 馬赫只是一個關(guān)鍵性因素，高超音速飛機(jī)需要解決的問題還有很多。

 

　　首先就是高超音速狀態(tài)下機(jī)身的強(qiáng)度問題。協(xié)和式客機(jī)巡航速度只稍高于馬赫數(shù)2，機(jī)身使用鋁合金就夠用了，而波音認(rèn)為馬赫數(shù) 5 的巡航速度下飛機(jī)必須使用先進(jìn)的鈦合金機(jī)身結(jié)構(gòu)。另一個需要解決的是高溫問題。高速氣流在發(fā)動機(jī)內(nèi)減速會產(chǎn)生大量的熱量。波音重新設(shè)計了冷卻系統(tǒng)，研究如何使用液態(tài)甲烷等燃料來代替水作為冷卻劑。并且高超音速飛機(jī)的表皮在飛行期間會因空氣摩擦而變得溫度接近 660 攝氏度，對于乘坐舒適性的要求也讓冷卻系統(tǒng)成為研究的重點(diǎn)。

 

　　飛機(jī)其他地方的設(shè)計也將因?yàn)?5 馬赫的速度而大幅改變。首先，隨著飛機(jī)的飛行速度加快，升降阻力（機(jī)翼使飛機(jī)飛起的升力和全飛機(jī)機(jī)身帶來的阻力）的比率下降，機(jī)翼的面積將大幅收窄。同時超音速飛機(jī)的尾部設(shè)計也將不同。5 馬赫速度飛行下機(jī)翼的頂部會產(chǎn)生膨脹波，將氣流分散出去，讓飛機(jī)尾部產(chǎn)生非常低的壓力區(qū)域，這讓尾部很難去幫助增強(qiáng)機(jī)身飛行的縱向穩(wěn)定性。

 

　　在概念飛機(jī)上，波音將飛機(jī)尾翼張開，分成兩組，并且放置在能夠捕捉更高氣壓的部位。從而讓尾翼能夠在 5 馬赫飛行時提供穩(wěn)定性。飛機(jī)座艙內(nèi)也會發(fā)生截然不同的變化，傳統(tǒng)飛機(jī)上的窗戶將會被取消，轉(zhuǎn)而變成攝像頭和屏幕組成的虛擬舷窗，讓乘客可以觀看 28000 米高空的地球。

 

　　“在這個高度，你會看到地球在你下方的曲率，”Bowcutt說。“你不會看到整個地球，但你會看到曲率——在你上面，你會看到宇宙的黑暗。”這也將會是一次非常順利的旅行，因?yàn)樵谀莻€高度沒有大氣湍流。但是當(dāng)湍流減少時，加速到5馬赫也需要更多的時間。在一架常規(guī)航班上，乘客在起飛期間和起飛后不久會感受到壓力、被推回座位，這大約持續(xù)一分鐘。在一次高超聲速飛行中，這種感覺會持續(xù)大約12分鐘。“

 

　　同時，商用飛機(jī)超音速飛行下的聲爆和起飛噪音也是需要解決的問題。波音公司此前進(jìn)行過各種低聲爆和超聲速公務(wù)機(jī)等研究項(xiàng)目。 20 世紀(jì) 60 年代波音就開始開發(fā) 2707 超聲速民機(jī)方案、90 年代則開展了“高速民用運(yùn)輸飛機(jī)”（HSCT）項(xiàng)目以及 21 世紀(jì)初開發(fā)的“聲速巡航者”（Sonic Cruiser）。

 

　　同樣是研發(fā)飛機(jī)的洛克希德公司在 1964 年首飛了 SR-71 黑鳥式戰(zhàn)斗機(jī)，這是美國空軍第一代可以達(dá)到 3 倍音速的長程戰(zhàn)略偵察機(jī)。SR-71 在速度上領(lǐng)先于當(dāng)時蘇聯(lián)同時代的戰(zhàn)機(jī)，多次深入蘇聯(lián)領(lǐng)空。SR-71 黑鳥當(dāng)時因?yàn)樾录夹g(shù)尚未成熟，遇到了例如發(fā)動機(jī)容易熄火以及燃料泄漏等眾多問題。1990 年 1 月，改良版的 SR-71A 宣布退役。不過之后超音速飛機(jī)研發(fā)始終沒有停止，民航史上也曾經(jīng)出現(xiàn)過協(xié)和式飛機(jī)這種可以在 15000 米高空以 2.02 倍音速巡航的商用飛機(jī)。

 

　　2016 年，美國航天局（ NASA ）宣布，它們與全球最大軍用機(jī)制造商洛克希德·馬丁公司（ Lockheed Martin ）簽訂了一份價值 2000 萬美元的合作協(xié)議，旨在研發(fā)可以商用的超音速客機(jī)。這也是 NASA “X-planes”系列計劃中的一部分。在這個項(xiàng)目中，他們將使用一種稱為“Quiet Supersonic Technology”（ 安靜超音速技術(shù)，簡稱 QueSST ） 的技術(shù)，這種技術(shù)可以使飛機(jī)在超音速飛行時產(chǎn)生一種相對柔和的超音速波動，從而避免了原來飛機(jī)在突破音障后產(chǎn)生的“音爆”噪音。

 

　　自 1956 年以來，波音公司一直致力于高超音速飛行器技術(shù)研究，1960 年代波音的 X-15 曾多次打破了速度紀(jì)錄，此后波音研發(fā)出例如 X-43 和 X-51 超音速試驗(yàn)飛機(jī)。而關(guān)于這次的 5 馬赫超音速商用載客飛機(jī)，波音公司首席執(zhí)行官 Dennis Muilenburg 去年在巴黎航空展上就曾透露波音正在開展這一研究，當(dāng)時他稱在未來一、二十年內(nèi)會看到它成為現(xiàn)實(shí)。同時他表示，這項(xiàng)概念飛機(jī)將會尋求軍方和商業(yè)公司的合作。主要還是成本的問題，研發(fā)這樣一輛概念超音速飛機(jī)需要花費(fèi)數(shù)十億美元。此前光是 NASA 和洛克希德·馬丁公司聯(lián)合研發(fā)的 1.4 馬赫超音速飛機(jī)就花費(fèi)了 2.475 億美元的預(yù)算。

 

　　軍方表示可以支持超音速飛機(jī)的研發(fā)成本，機(jī)械雜志 popularmechanics 分析稱波音的超音速飛機(jī)可以幫助美國繼 B-21 之后研發(fā)新一代戰(zhàn)略轟炸機(jī)。并不需要隱身，超高速飛行已經(jīng)是更有價值的一種特征。今年初，波音還第一次公布了超音速無人偵察機(jī)計劃，以便和同樣在研發(fā)相關(guān)技術(shù)的洛克希德·馬丁公司競爭 SR-71 的后繼機(jī)計劃。