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波音公司认为马赫数5级高超声速客机将在2040年前后具备技术和财务可行性
2018-08-14
【据英国《飞行国际》2018年8月10日报道】高超声速客运飞机虽然听起来比较科幻,但事实却是波音公司已经将其列为一个重大项目,正在开展相关科研工作。
波音公司2018年6月26日在一次航空技术会议上首次公布了高超声速客机概念,并在7月份的范保罗航展上展出了相关模型。波音公司坚信已经找到了能够综合权衡速度、材料和推进等瓶颈的方案,不但使得马赫数5飞行在技术上可行,而且2040年前后在财务上也可以实现盈利。
波音首席技术官(CTO)格雷格•希斯罗普(Greg Hyslop)表示,“它并不像人们想象的那么难。当然确实也比较难。”
波音公司的高超声速客机概念方案最大速度为马赫数5,刚好达到高超声速的门槛。波音分析认为,马赫数5.0是现有结构、推进和燃料技术能够达到的极限。
波音公司高超声速首席科学家凯文•鲍卡特(Kevin Bowcutt)表示,“我们完全可以依靠现有的技术和手段来研制该飞机,而不需要去发明什么新技术。”以动力为例,要达到马赫数6.0就必须要采用超燃冲压发动机,而该技术目前尚不成熟。但马赫数5.0的飞机就完全不需要超燃冲压发动机,而是采用类似J58那样的涡轮冲压发动机即可。J58发动机在马赫数2以下时采用涡轮模式工作,而速度达到马赫数2以上后便将来流空气从压气机直接送入加力燃烧室,以冲压发动机的模式工作。波音公司马赫数5.0的高超声速客机也将采用这种涡轮冲压发动机,只不过工作模式的转换速度会比马赫数2要更高一些。
鲍卡特对高超声速飞行器非常熟悉,是X-51A的设计师,被誉为“X-51A之父”。X-51A采用JP-7作为燃料和冷却剂。但由于高超声速客机的速度不用超过马赫数5.0,因此不需使用JP-7。高超声速客机的燃料选项包括标准化的Jet-A燃料、液体甲烷或两者的组合。
波音公司选择马赫数5.0作为飞机的最大速度,还有结构材料方面的考虑。如今,大量应用在飞机和发动机上的标准化钛合金材料已经有足够的强度能够在600℃的温度下正常使用,而不必采用难以制造的陶瓷基复合材料。但一旦速度达到马赫数6.0,飞机就必须采用镍基合金而不是钛合金,必须采用不够成熟的超燃冲压发动机而不是涡轮冲压发动机。
希斯罗普把高超声速客机与超声速客机进行了对比,马赫数2的“协和”号超声速客机理论上能够使用同一班机组在一天内跨大西洋飞行2次,但高超声速客机理论上能够适应同一班机组在一天内跨大西洋飞行4-5次。运营效率的优势将使得高超声速客机比超声速客机更具吸引力。(中国航空工业发展研究中心 廖孟豪)

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