已于2003年退役的协和飞机是世界上少数曾投入商业使用的超音速客机之一。近日，航空技术公司Boom Technology对外展示了一款XB-1超音速客机原型。这款绰号为“婴儿潮”的客机原型体积仅为真机的1/3，Boom Technology公司计划将其用于气动设计和推进系统的验证和优化。
Boom Technology 公司表示，飞机设计过程中充分吸取了协和超音速客机的失败原因，公司设计团队包括来自 NASA、SpaceX 和波音的技术人员。
XB-1 超音速客机原型带有 3 个 GE J85-21 发动机。Boom 声称 XB-1 的飞行速度将比协和超音速客机快上10%，巡航度 Ma2.2（1451 mph， 2335 km/h），是普通亚音速飞机的 2.6 倍。
XB-1 超音速客机原型机长 20.7 m、翼展 5.18 m，最大起飞重量 6100 kg，航程超过 1850 km。该机目前只能搭载 2 位机组人员和 1 位飞行测试工程师。而最终投产的 XB-1 超音速客机机长 51.8 m、翼展 18 m，可搭载 6 位机组人员和 55 名乘客，航程 8334 km。该机预计将于 2017 年底进行试飞。
超音速客机
超音速客机（Supersonic Transport, SST）是指其速度比音速快的民航客机，历史至今仅有两种超音速客机曾经批量生产并投入商业营运，分别为英国、法国联合研制的协和飞机，以及苏联的图-144。
随着航空科学技术日新月异的发展，人类早已实现了飞行梦想，相信各位亲们大多都有过乘坐飞机出行翱翔蓝天的经历，想必也很好奇飞机是怎么飞起来的？
超音速商业飞行其实并不容易
要回答这个问题，首先就要弄明白飞机是怎么飞起来的？其实想要飞起来，道理很简单，就是要有一个离开地面的力，称之为升力，这个力只要大于重力，就可以离开地面实现飞行。
于是就有了中国明朝万户最直截了当的方法，用炮仗点火产生一个脱离地球引力的推力，硬生生地拔地而起。“屁股”都着了火，能不猴急往天上蹿吗？当然万户这位仁兄由于方法不当付出了生命的代价，却也算是为现代火箭奠定了基础吧。
飞机的升力如何产生
乘坐飞机时，乘客们并没有看到向下的推力装置，而发动机都是向后喷气的。起飞时，飞机要在跑道上“怒奔”好一阵子，然后就一下子腾空而起。与航天火箭不同，它采用的是另一种产生升力的方法，这也是航空和航天很大的一个区别。
可能多数人在小的时候都会被妈妈训诫过不要站在铁道边，要不然会被吸到铁道里。历史上也发生过类似的事情，有两艘轮船以极高的速度并驾齐驱，然后被一股莫名奇妙的力吸引发生了惨烈的相撞事故，造成了重大的人员伤亡。
试想一下如果在重力的反方向能够产生一种这样的吸力，那么不就是我们所需要的升力吗？
要想产生这股力，就一定要揭开它神秘的面纱，科学家伯努利在1726年就提出了著名的伯努利原理，其最简单的表述就是：流体在低速情况下，流速快的地方压强小，流速慢的地方压强大。这样，要想产生向上的升力，只需机翼上方的压力小（流速大），下方的压力大（流速小），从而产生一个向上的压力差。于是空气动力学工程师就设计出了一种可以加速上方气流的翼型，将这些翼型沿着翼展方向连接起来就组合成了机翼 。
飞机的升力与空气密度、飞行速度的平方成正比，当飞机加速到一定速度后，升力大于重力，飞机就腾空而起。
当然随着飞行高度的增加，空气逐渐变得稀薄，因而制约了升力的提升，一般飞机达到一万五千米高空以上升力就很难与重力平衡，所以乘客们在乘坐飞机的时候一般都飞在一万米高空左右，正好位于对流层与平流层交接处，由于平流层气流相对平稳，在这个高度巡航飞行是非常安全的。
飞机速度也会“欲速则不达”
不过，伯努利原理不是万能的，它只完全适用于低速飞行。随着飞机速度不断的提升，尤其是接近或者超过空气传播的速度也就是音速的时候，我们平时看似柔弱的空气由于剧烈的压缩会迅速汇聚到一起，形成非常强烈的激波。而激波问题曾经给人类带来了梦魇般的教训。
在上世纪50年代左右，很多飞行员在跨越激波飞行的试验中丧命，人类一度沮丧地认为飞机无法实现超音速飞行。
要想跨越激波，飞机的翼型就要像针一样“刺穿”它，机体也要承受瞬间增大了数十倍的压力，但这样就损失了低速飞行的气动性能，并且需要更强的动力提供升力以抵消激波带来的巨大能量消耗。
从民用航空的经济性、舒适性、安全性的角度来讲，超音速飞行并不一定是“上上之策”，因此飞机一般都会选择在跨音速区间飞行以减弱激波强度。
民用航空历史上也有成功投入到商业运营的超音速客机案例，那就是大名鼎鼎的“协和号”飞机，它能够以两倍音速飞行。
遗憾的是，2003年由于重大的飞行安全事故以及高昂的维护成本，“协和号”退出了历史舞台。尽管如此，人类追求更快速度飞机的梦想却永不会泯灭。现如今，各国科学家们又在新一代超音速客机的研制上开始“磨刀霍霍”。
经济性是首选问题
至于飞机能飞多远这个问题，那就取决于飞机的载油量，通俗地说，载油越多飞得就越远，不过载油越多飞机也就越重，耗油量也越大，所以在这两者之间要有一个权衡。
一般地，座级在150名乘客左右的窄体客机设计的最大航程能达到6000公里，座级200至300左右的宽体客机设计最大航程则能达到13000-16000公里。
经过以上的介绍，要设计出好的飞机外形是飞机空气动力学性能的重中之重，但由于设计自由度大也是个极其艰巨的任务。
中国自主研制的C919大型客机则是有一大批空气动力学工程师为项目的顺利进行提供技术保障，夜以继日地进行各种不同布局方案的机翼优化设计，相信最终设计出的飞机外形也应该是“万里挑一”。相信在不久的未来，国人就能在天空中体验我们自己的C919大型客机。 （孙明哲）
来源：飞行世界
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