超音速公务机离我们有多远？

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　　根据制造商自己公布的时间表，未来10年内至少3款超音速公务机将完成首飞，投入市场。它们分别是美国Spike Aerospace公司的Spike S-512，洛克希德・马丁与SAI公司合作生产的QSST，以及美国Aerion公司的Aerion SBJ。前两款飞机预计将于2018年进入市场，Aerion SBJ则是2021年。
　　这3款飞机的最大速度分别为1.8马赫（1马赫=1倍音速，约为1126千米/小时）、1.911马赫、1.6马赫。而到目前为止，现有公务机中最高速的赛斯纳新奖状十（CitationX），也只能飞到0.935马赫。对于市场上大多数喷气式公务机而言，最大速度通常在0.8～0.86马赫之间。比起上述超音速公务机，它们的最大速度只有前者的一半。
　　不过，这些即将问世、快得惊人的飞机，似乎并未给湾流、达索、庞巴迪、赛斯纳等公务机厂商带来压力。他们似乎一点也不担心这些超级公务机会抢走自己的订单，依然按部就班地推销着自己的产品，强调它们性能如何卓越、内饰如何舒适。
　　为什么传统公务机巨头们不担心超音速公务机会颠覆现有公务机市场？是否他们认为这些超音速公务机并没有前途，很快会像协和超音速客机那样作为失败的案例被遗忘？再或者，这些超级公务机真的会彻底改变公务航空的现状？
　　本专题将和你一起探讨这些问题，解读超音速公务机时代究竟离我们有多远。
　　According to the published timetables of supersonic business jets （SSBJ） manufacturers， at least three SSBJ will complete first flight in the next 10 years： Spike S-512 by Spike Aerospace， QSST by Lockheed Martin contracted by SAI， and Aerion SBJ by Aerion. The first two will hit the market in 2018 and the Aerion SBJ in 2021.
　　The maximum speed of the three SSBJs are Mach 1.8 （Mach 1 equals to to the speed of sound， or 1126km/s）， Mach 1.911， and Mach 1.6 respectively. Compared with existing business jets， SSBJs are twice or more than twice as fast. The maximum speed of Citation X， the fastest business jet in service， is only Mach 0.935. The rest ranges from Mach 0.8 to Mach 0.86.
　　But established business jet manufacturers including Gulfstream， Dassault Falcon， Bombardier， and Cessna are still doing business at usual， seemling not at all concerned that the SSBJs， which could fly between London and New York in 3 hours， will steal away their market share.
　　But why is that？ Will SSBJs fail just like Concord？ Or will they change the whole landscape of business aviation in the next 10 years， making it possible to complete return trips on intercontinental routes in one day.
　　This feature will explore answers to these questions and interpret how far we are from SSBJs.
　　公务机从未超越音速
　　2003年10月24日，当最后一班协和式客机降落在伦敦西斯罗机场，超音速飞机的民用航空历史便暂时落下帷幕。史上唯一运营的超音速民航客机在挣扎了20多年后，终于黯然退役了。而对于公务航空，这道帷幕更像是一堵墙，因为在人类历史上，从没有一架公务机的速度超越过音速。
　　一旦人们回望喷气式公务机的制造史，会发现一个非常有趣的现象。在过去数十年，公务机制造商一直不断改进、升级自己产品。他们提高公务机的航程、提升燃油利用率、增加载客量，然而对于交通工具最重要的考核指标――速度的提升，厂商们却都谨慎地绕行。所以半个世纪以来，新款喷气式公务机飞得越来越远，但速度几乎没有像样的提高。
　　以法国达索公务机公司的猎鹰系列为例，1963年首飞的猎鹰20，最大航程为4650千米，最大速度为0.82马赫（1马赫=1倍音速，约为1126千米/小时）；1976年首飞的猎鹰50，最大航程提升至6083千米，最大速度为0.86马赫；1984年的猎鹰900，最大航程提升到7056千米，最大速度为0.84马赫；2005年首飞的猎鹰7X，最大航程升至11020千米，最大速度为0.9马赫。对比这组数据，半个世纪以来，猎鹰系列的最大航程提升了234%，现在已能完成各大洲之间的越洋飞行，而速度仅仅提升了0.98%。 　　类似的情况在所有公务机品牌中都能找到。50年前，湾流II已达到0.85马赫的速度。时至今日，湾流多数机型的速度依然在0.85～0.885马赫之间，而湾流G650因为将速度提升到0.925马赫，便登上了大型公务机速度之冠的宝座。
　　在全球一体化的大潮下，各大公务机制造商不断提升最大航程，以实现便利的跨洲际飞行。相比之下，公务机速度的提升可以说微不足道。为了使乘客不受旅途之苦，制造商们更愿意提升公务机内饰的舒适度，而非缩短耗在路上的时间。
　　那么，究竟是什么阻碍了厂家造出更快速公务机的热情呢？
　　名不见经传的先驱
　　目前在全世界，美国的Spike Aerospace、Aerion Corp、SAI，以及英国的Hyper Mach、Reaction Engines等公司都宣称自己掌握了制造超音速飞机的技术，并推出了各自的研发、生产计划。尤其是前3家公司，它们都将在2021年前将自己的超音速公务机推向市场。
　　这些公司都是技术型企业，他们会以股权合作或合同制的方式与成熟的飞机制造企业、发动机制造企业协作生产超音速公务机。事实上，湾流、洛克希德・马丁、美国航空航天公司这些企业正是他们的合作伙伴。但是，这些公务机巨头们常会悄悄站在幕后。例如湾流，10多年来它一直在从事超音速公务机的研发，尤其在减少超音速飞机音爆的研究领域，湾流取得了很大的成就。在本刊针对超音速公务机研发计划采访湾流发言人Heidi Fedak女士时，她却表示湾流暂时并没制造超音速公务机的时间表，短期内，湾流更乐于担当“消除音爆核心技术”提供者的角色。
　　但事实上，正因为有这类成熟飞机、发动机制造商的幕后协作，上述名不见经传的企业才能在这么短的时间内推出超音速公务机。而他们产品的外形、速度、航程究竟如何呢？以下让我们鉴赏一下这些10年内即将面世的超级公务机。
　　音爆与法律限制
　　1947年，人类历史上第一架超音速实验飞机贝尔X-1成功完成超音速飞行。1954年，英国皇家航空科学研究院就启动了民用超音速飞机的研究项目。到1964年，人类史上第一架超音速民用客机协和在英国完成了首飞。
　　上述事件说明，人类在数十年前就掌握了超音速飞机的技术。可是为什么在公务机领域，飞行速度越接近音速（1.0马赫），再继续提速就越来越困难？为什么公务机制造商有意无意在规避速度问题，最终使1.0马赫成为一个难以逾越的临界点？这些问题的一个主要答案就是――音爆。
　　当飞机的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波，然后声波不断叠合累积，就会在飞机前方形成震波，进而对飞机的加速产生障碍。学界称这种障碍为“音障”。飞机在进行超音速飞行都会遭遇音障，它能使流经机翼、机身的气流变得非常紊乱。对于早期的飞机，音障会使其剧烈抖动，甚至失控。
　　不过，这些问题对现在的飞机并不存在。如今，飞机的动力系统能够轻易突破音障，同时机身也不会剧烈颠簸。但真正的麻烦是，音障引起的强压力波传到地面时会引起爆炸般的噪音污染，人们称之为“音爆”。
　　电影《绝密飞行》里有这样一幕，当幻影2000战斗机进行超音速飞行时，地面建筑物的玻璃伴随着巨大的音爆全部被震碎。这就是音爆的破坏力。这种噪音污染30多年前已是人们对协和超音速客机的主要诟病，随着环保意识的提升，现在的超音速客机、公务机在噪音问题上承受了比过去更多的压力。
　　在美国，法律规定其境内的超音速民用飞机必须以低于1.0马赫的速度飞行，也就是说必须在低于音速、没有音爆噪声的情况下飞行（过去这条法规无疑是针对协和式飞机的）。世界上其他地区也有类似的规定，例如欧洲的许多国家，要求飞行速度必须低于1.15马赫。也就是说，当某位美国人拥有一架巡航速度为1.6马赫的超音速公务机时，他在国内各城市之间只能用次音速飞行，超音速的优势在北美大陆上基本无法体现。在越洋飞行的大海上，他的飞机才能开足马力。
　　正因如此，超音速公务机想要打开市场，不仅面临着消除音爆的技术难关，还面临着世界各地的法律壁垒。很大程度上，这就是湾流、庞巴迪、达索等巨头采取暧昧的观望态度，坐看许多名不见经传的公司首先推出超音速公务机的原因。他们希望有人在技术、市场、法律方面去探路。
　　忽略音爆问题的Aerion SBJ超音速公务机
　　Aerion SBJ超音速公务机的制造者是Aerion公司。这家公司虽然名不见经传，但它是由著名的罗伯特低音公司和美国航空航天公司共同成立的，总部设在内华达州里诺市。
　　Aerion的研究小组对超音速飞机的研究已经超过20年。事实上，美国人在超音速民用飞机领域的研究从未中断。当英法联合生产出协和超音速客机时，波音和洛克希德・马丁公司曾分别设计出2707-200和L-2000-7两款超音速客机，它们在许多方面都领先于协和。但在经济大衰退的时代背景下，这两款飞机最终没有投产。不过当时许多技术人员一直在此领域继续耕耘，Aerion的研发小组就有相应的渊源。
　　Aerion推出的Aerion SBJ是一架可容纳8～12名乘客、最大航程为7408千米的超音速公务机。其最大飞行速度为1.6马赫，比现在市场上大多数公务机几乎快一倍。面对音爆问题，Aerion的技术人员认为：“任何将音爆降低的机身设计在飞行中所产生的阻力，都比高音爆机身设计大得多。” 基于这种认识，这家公司采用了一种颠覆性的设计思路：不去理会音爆，直接设计具有最高燃油效率的超音速客机。
　　Aerion SBJ的机身设计最大限度地优化了天然流层（飞机飞行时在机身周围的气流，该气流越平稳，飞机燃油效率越高），使飞机获得了极高的燃油效率。这使Aerion SBJ超音速公务机的飞行成本大大降低。至于音爆问题，Aerion SBJ认为在大洋上空飞到1.6马赫，而在美国大路上空再以0.95马赫的速度飞行，从纽约到北京依然比普通航班快一倍。 　　《私人飞机》对话Aerion公司发言人Jeff Miller
　　Q&A with Jeff Miller， Spokesperson of Aerion
　　《私人飞机》： Aerion SBJ超音速公务机拥有哪些技术优势？
　　Jeff Miller：Aerion SBJ实现了现有引擎、系统、材料效用的最大化了。也就是说，它不会像其他飞机那样，数年间将根据设备、政策的改变而更新换代。超音速飞机的技术在短时间内是无法替换的，美欧对噪音和排放物的政策短期内也不会改变。
　　《私人飞机》： Aerion SBJ与其他竞争对手相比， 它的市场竞争优势有哪些？
　　Jeff Miller：传统的公务机只有Aerion SBJ一半的速度，并且，当Aerion SBJ以0.95马赫的次音速飞行，其速度也远高于传统公务机。即使少数“现役”高端公务机能达到0.9马赫的最高速度，也是以牺牲燃油、气动效率来实现的，而Aerion SBJ以0.95马赫的速度飞行时，能保持与1.6马赫高度时同样的气动效率。
　　《私人飞机》： Aerion SBJ的售价大概是多少？ 运营成本如何？
　　Jeff Miller：Aerion SBJ的价格将在8000万美元左右（以2007年的美元价值为标准）。我们还不能确定其运营费用是多少，但是我们的数据显示，按照距离来计算，Aerion SBJ的运营费用将会与现在的超级中型公务机费用相当，比那些超大型或者远程公务机的费用要低。
　　《私人飞机》： 你们已经获得订单了吗？
　　Jeff Miller：Aerion已经获得了大概50架飞机购买意向协议书，有个人的也有公司的，遍布全球。这些协议书主人交的预订金是可以退还的，并且经由第三方保管，不会被用于Aerion的运营。
　　用显示屏取代舷窗的Spike S-512超音速公务机
　　Spike Aeronspace公司位于美国波士顿。其技术人员大多是来自于湾流、美国宇航局以及协和客机的顶尖工程师。这群航空专家正在打造一款最高时速1.8马赫、最大航程7400千米、12～18座的超音速公务机Spike S-512。
　　Spike S-512几何形的发动机进气口让人联想到协和，不过100座的协和客机的4个发动机进气口分别置于两边机翼之下，而Spike S-512的两个发动机被置于飞机尾部上方，看起来非常有超现实感。
　　Spike S-512设计中还有一个颠覆性的变化。在机舱内，技术人员用超薄屏幕代替座位旁的窗户。如果乘客想看窗外的景色，机身安装的一圈摄像头会将窗外的一切呈现在显示屏上。除了实时风景，乘客也能选择落日、大海等其他的“舷窗景色”。这一设计为Spike S-512沾染了更多的科幻小说味道。
　　之所以这样设计，因为当Spike S-512以超音速飞机时，其飞行高度大大高于普通公务机。为了抵抗机身内外的气压差，就必须提高机体骨架的密度。如果安装舷窗，其尺寸必然很小，而且窗架的额外支撑还会加大机身的重量。对于以1.8马赫的极速为目标的公务机，这些小重量也必须斤斤计较。正因如此，Spike S-512最终选择用显示屏代替舷窗。
　　Spike S-512前卫的外形、惊人的时速让它显得遥不可及。可事实上，这款公务机预计的上市时间是2018年。届时它在海上能以1.6马赫的巡航速度飞行，而按照各国相关法律规定，它能以0.95马赫的次音速在大陆上飞行。乘坐Spike S-512从纽约到伦敦大约3～4小时，从东京到洛杉矶只需6～7小时。
　　Vik Kachoria Spike Aeronspace公司CEO
　　为梦想而创造超音速公务机
　　现实生活中的账单、健康和人际关系让我们更关注一些更现实的问题。所以，当我们忙着交租金，买日常用品，整理衣服的时候，想要成为宇航员的梦想也就随风而逝了。幸运的是，我身边还有很多朋友没有放弃他们的梦想，他们是激励我的源泉，我也想鼓励所有人追逐他们的梦想。
　　目前市场上的需求已经完全可以满足超音速飞机的销售，可是为什么在协和之后，没有公司开启超音速飞机项目？其实就像1972年登月以后我们的外太空开发完全停止一样，事实上，人们缺乏野心，缺乏承担风险的信心，追求短期利益，缺乏共同的价值观，再建一个787客机是更安全的企划，或者再建一个湾流G650，或者就在这两个已经很优秀的机型上再改进改进即可。
　　但是不要担心，仍然还有很多公司充满了野心和驱动力，它们愿意去冒险，愿意去关注超音速航行的长期利润。比如我们Spike Aerospace，以及Aerion Corp、HyperMach、Reaction Engines等等企业。
　　有效控制音爆的QSST超音速公务机
　　QSST是超声宇航国际公司（SAI）和洛克希德・马丁公司下属“臭鼬”工厂合作开发的一款超音速公务机。从外形上看，这架飞机明显不再有协和的协和时代的影子。该机采用了“鸭翼+箭形主翼+尾翼”的三翼面布局。这样的气动布局不仅有助于减轻结构重量、减小诱导阻力、增大升阻比，更重要的是它能在后机身产生部分升力，从而大幅减轻飞机超音速飞行时产生的音爆。曾有媒体称QSST超音速飞行时产生的音爆仅为协和客机的1/100，在地面根本感受不到。
　　当传统公务机占据人们全部视线时，像洛克希德・马丁这类的公司半个世纪以来从未停止对民用超音速飞机的研究。QSST超音速公务机仅仅是该公司的第一步，在美国宇航局的指导下，洛克希德・马丁未来计划在QSST的基础上发展大型超音速客机。因为QSST在控制音爆方面取得的成就，让它可以在美洲、欧洲、亚洲大陆内部进行城际超音速飞行。而Aerion SBJ这类放任音爆、拥有高燃油效率的超音速飞机更适合跨洋洲际飞行。 　　制造商曾声称第一架QSST将在2017完成首飞，2018年正式投入市场。不过QSST在研发过程中依然存在一系列难题，最终进入市场的时间很可能会推迟。不过当解决了音爆问题的QSST面世，它究竟会给公务机市场带来怎样的冲击，我们只能拭目以待。
　　谁在冲击4马赫的极速？
　　除了上述几款5～10年内即将上市的超音速公务机，还有一家野心勃勃的英国公司HyperMach表示它们能够生产4马赫的超音速飞机。 Hyper Mach在2008年正式成立，汇集了航空航天界的精英，现在Hyper Mach称他们能够生产4马赫的飞机，并且将极速、减排、低噪音集于一身，创造出航空界划时代的产品。由一个精英团队领导的HyperMach现在正在考虑飞机进入市场的利润情况，预计2021年可以生产处第一架飞机。4.0马赫意味着5小时能从伦敦飞到悉尼。
　　如何看超音速公务机，湾流的态度
　　湾流刚推出了大型公务机中最接近音速的G650，并取得了很好的市场反响。在这一家老牌公务机制造商眼中，那些即将上市的超音速公务机会对自己、对市场产生哪些影响呢？
　　湾流发言人Heidi Fedak女士表示：虽然湾流暂时没有推出超音速公务机产品的计划，但在超音速公务机的研发领域，湾流从来没有缺席。湾流很早就推出了QSJ超音速公务机设计方案，而且在与美国宇航局合作实施的“安静长钉”（Quiet Spike）计划中，在音爆控制方面取得了很大的成果。
　　不过像湾流这类成熟的大型公务机制造商，他们都不急于推出自己的超音速公务机产品。相反Aerion、Spike Aeronspace、Hyper Mach这类以技术为主导的企业，他们对尽快推出公务机产品更加积极。不过这些技术型企业没有自己的制造基地，他们最终必须与成熟的公务机制造商合作，共同生产超音速公务机产品。同时他还要借助这个过程，让自己的技术在制造商的不断检验中得以完善。例如Spike Aeronspace，就选择了洛克希德・马丁作为自己的合作对象。换言之，湾流、波音、空客、达索等主流公务机制造商并不是真的缺席超音速公务机的首轮研发、制造，他们只是在幕后而已。
　　当Aerion、Spike Aeronspace等公司的超音速公务机正式投入市场，老牌公务机巨头可以清楚地看到市场的反应，以及美国航空管理局（FAA）的音爆政策是否会松动，然后再做进一步的打算。这就是为什么湾流、达索、波音、空客等企业依然按部就班推销自己的传统公务机，而对超音速公务机“反应迟缓”。
　　湾流暂时并无推出超音速公务机的打算
　　湾流短期内并无推出超音速公务机的打算。不过湾流在降低超音速公务机音爆领域取得了非常大的成就。我们愿意作为这种技术的提供者，与超音速公务机制造商进行合作。湾流认为，超音速公务机暂时不会对传统公务机市场造成冲击。
　　超音速公务机，会重蹈协和客机的覆辙吗？
　　协和为什么会失败？
　　协和客机是目前为止唯一被制造出来的超音速客机，它1976年开始投入商业运营，拥有2倍于音速的高速，直到30多年后的今天，依然没有一架民用飞机能达到其一半的速度。然而，这架史无前例的飞机在它“服役”的20多年里，一直被认为是“技术上成功，经济上失败”的典型。甚至有航空专家预测：“就可以预见的未来而言，协和式客机是第一款超音速客机，也是最后一款超音速客机。”
　　协和究竟遭遇了哪里令人沮丧的失败？它们是否会在超音速公务机领域重演呢？
　　首先，协和客机制造成本高昂，运行油耗巨大，而标准载客量只有100名。除了共同制造它的英国、法国之外，没有其它国家愿意耗巨资购买它。协和“服役”的37年间，一共只生产了20架，它们分属于英航和法航。
　　其次，因为协和销量有限，导致高额的研发成本只能分摊到乘客头上。最终协和客机的票价贵得惊人。制造者曾尝试把协和客机投入到飞往中东、南美和南非的航线上，但票价过高造成客源不足，最后协和客机只剩下往返于伦敦纽约、巴黎纽约之间的两条航线。
　　上世纪90年代，协和客机每天一班从巴黎至纽约的往返票价为9000美元，每天两班从伦敦至纽约的往返票价为9850美元，这比两条航线上其他类型飞机的头等舱票价还高出30%。所以乘坐者大都是名人、富商或者豪华旅游团队。这令协和航线具有很强的猎奇性，而非单纯的商业航线。
　　最后，巨大噪音造成的污染令各国纷纷采取措施，开始限制其在境内的超音速飞行。协和对环境的污染，让超音速飞机在人们的心里留下了坏印象。
　　这些问题令协和成为欧洲运输业发展史上的“两大败绩”之一，最终黯然离开民用航空的舞台。在未来，超音速公务机会遭遇类似的问题吗？
　　超音速公务机会重蹈覆辙吗？
　　Aerion公司CEO Doug Nichols先生就认为：“协和的一个显著缺点是，如果这种巨大的飞机要运送100名旅客进行短距离飞行，需要大量燃料。从商业角度上讲，这太不经济了。”
　　不过对于一家中型超音速公务机，例如Aerion SBJ，它的使用成本将与湾流G650、环球快车6000这类大型普通公务机相当。从运营成本上，超音速公务机并不会超出普通公务机太多。
　　现在即将上市的3款超音速公务机，预计价格都在8000万美元左右。这个价格比湾流、达索、庞巴迪的大型旗舰产品要高20%至35%。不过对于愿意花6000万美元购买公务机的人群，让他们多掏2000万美元购买一架超音速公务机，进而享受当日往返的跨洲际飞行，他们未必不能接受。毕竟对于有钱人来说，时间是最大的奢侈品。
　　最后困扰超音速飞机的还是噪音问题。这一点上，Aerion SBJ将噪音留在大海上的同时，一定程度上也限制了自己在大陆上超音速城际飞行。但QSST的机身设计以及湾流的“安静长钉”技术或许在未来能弥补这些不足。
　　最终超音速公务机能否有令人满意的市场反响，我们还要拭目以待。
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