五倍音速高超音速航班时代真的要来了？人类旅行将进入新纪元

摘要：想象一下，从北京飞往纽约不再需要13个小时，而是只需2小时左右；早餐在上海吃，午餐已经在伦敦。这听起来像是科幻小说，但如今，“高超音速航班”正一步步走进现实。所谓“高超音速”，是指飞行速度达到或超过五倍音速（约6125公里/小时），而这种技术正被多个国家和企业

想象一下，从北京飞往纽约不再需要13个小时，而是只需2小时左右；早餐在上海吃，午餐已经在伦敦。这听起来像是科幻小说，但如今，“高超音速航班”正一步步走进现实。所谓“高超音速”，是指飞行速度达到或超过五倍音速（约6125公里/小时），而这种技术正被多个国家和企业紧锣密鼓地研发之中。

那么，高超音速航班到底是怎么回事？它真的能实现吗？对我们的生活会带来哪些改变？

超声速气流进入发动机被加速至超高音速的概念图

通常来说，飞行速度达到音速的1倍（马赫1）就被称为“超音速”；而超过马赫5（即五倍音速），则被称为“高超音速”。这意味着飞机在空中飞行的速度能超过每秒1.7公里。

过去，协和式客机就曾实现过超音速商业航班，但因为成本高、安全问题多，在2003年停飞。而高超音速则更进一步，不仅速度更快，技术难度也更高。

协和式客机是一款由法国宇航和英国飞机公司联合研制的中程超音速客机，它和苏联图波列夫设计局的图-144同为世界上少数曾投入商业使用的超音速客机。协和式客机在1969年首飞、1976年投入服务，主要用于执行从伦敦希思罗机场（英国航空）和巴黎戴高乐国际机场（法国航空）往返于纽约肯尼迪国际机场的跨大西洋定期航线。飞机能够在18,000米的高空以2.02倍音速巡航，从巴黎飞到纽约只需约3小时20分钟，比普通民航客机节省超过一半时间，所以虽然票价昂贵但仍然深受商务旅客的欢迎。1996年2月7日，协和飞机从伦敦飞抵纽约仅耗时2小时52分钟59秒，创下了航班飞行的最快纪录

X-51乘波者

X-51乘波者是美国波音研发的一种无人极音速试验机，最高速度可达音速5.1倍，是美国为数不少的超音速燃烧冲压发动机试验机之一。首架乘波者在2010年5月26日完成了音速5倍的试验，最后一次试验在2013年5月1日，历次试验总共四次

一架X-51A乘波者试验机装备于B-52同温层堡垒轰炸机上准备进行试射

高超音速航班一旦实现，将彻底颠覆现代航空业的游戏规则：

大幅缩短飞行时间
全球任何两个城市之间的飞行时间几乎都能压缩到2-3小时内，这是传统喷气式飞机无法比拟的。军事、太空、科技战略意义重大
各国军方（如美国、中国、俄罗斯）都在研发高超音速飞行器，不仅为了民航，也是为了军事侦察、快速打击能力和太空探索。商业潜力巨大
航空巨头如波音、洛克希德·马丁、SpaceX等都纷纷入场，争夺未来的“天上高铁”市场。

美国X-43A试验机于7马赫速度之下的计算流体力学（CFD）模拟图

高超音速飞行不是在普通飞机上加大马力那么简单。它依赖一种被称为“冲压发动机”甚至“超燃冲压发动机”的特殊引擎。

冲压发动机利用高速气流自然压缩空气，不需要压气机；超燃冲压发动机则可以在超音速状态下点燃燃料并维持燃烧——这是高超音速飞行的关键。

目前，这种发动机在实验室和试飞中已经初步取得成果，但距离成熟仍有距离。

洛克希德·马丁X-59

NASA + 波音：正在开发“X-59”低音爆超音速飞机，目标是解决“音爆噪音”问题；SpaceX：虽然主要关注火箭，但马斯克的“地球点对点星舰”构想，本质也是高超音速旅行；Hermes、Destinus、Boom Supersonic：多家初创公司涌现，竞相开发超音速甚至高超音速商务机；我国科研机构也在积极布局，比如“星空二号”试验飞行器曾成功完成高超音速飞行测试。

一个2.92马赫的飞机生成的音爆，圆锥角度为20°

一个2.92马赫的飞机生成的音爆，圆锥角度为20°。当圆锥边缘的冲击波穿越观察者的位置，他会听到一声爆炸，在此之前他是听不到音爆的

当飞机突破音障的时候，有时在飞行器后方产生云雾，这是因为飞行器后方的气压降低导致温度下降，空气中的水气凝结形成的小液滴

热防护挑战大
五倍音速意味着飞行器表面温度可达上千度，因此必须使用先进的热防护材料和结构，类似航天飞船再入大气层时的技术。音爆干扰大
高速飞行会产生“音爆”，对地面城市造成噪音干扰，必须解决减音或绕飞的问题。逃生系统难设计
高超音速下，飞行器结构极为紧凑，难以设置传统逃生装置，一旦出事，人员生还概率极低。