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击不落:超声速民机,又一个“美国画饼,中国实现”的前沿
两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山
特朗普的行政令不可能加速美国现有的超声速民机发展,但中国的超声速民机事业却在一日千里地迎头赶超。
以西北工业大学和北京航空航天大学为代表的“国防七子”是我国已知最早进行此领域探索的主要单位之一。公开资料显示,前者至迟在15年前便开始了线化理论基础科学及相关气动布局设计的数值仿真,航空学院老院长、长江学者宋教授亲自指导成立了专门研究机构,并极有预见性地指出了在该领域需发展的四大关键技术——声爆预测模型、新型发动机、材料与多学科设计优化。而后者至迟在2015年已有对西方累积成果的成熟调研分析,享有盛誉的《航空学报》前辈主编朱老教授在百忙中亲自发了一篇长文,整理了超声速民机和降低音爆与多学科优化设计领域自1960年代至当时的历史脉络与最新进展,对引起行业重视起了较大作用。
十八大前夕,我国在声爆预测这片基础科学处女地上可能落后西方50余年。但随着新时代各种技术与经济前置条件成熟、相关领域进入国家战略视野,在西工大、航空工业气动院、中国空气动力发展中心等多单位辛勤攻坚下,不仅快速攻克了基于线化理论的声爆预测技术,且仅五年左右就攻克声爆非线性传播,达到了西方20世纪90年代达到、至今也没有显著后续进展的水平。
2018年,航空工业气动院声爆团队与北京零壹空间公司合作,基于后者发射的亚轨道火箭动力飞行器OS-X0开展了地面声爆特性测量研究,获得了我国真实大气环境下的地面声爆信号,填补了我在此领域无实测数据的历史空白;2023年,航空工业北京航空研究院进一步解决了对飞机非匀速直线巡航状态下超声速飞行至关重要的“聚焦声爆”预测问题,使得声爆预测理论进一步完整和实用化。
在应用理论与验证方面,西工大长江学者韩教授的优化设计团队不仅在真实大气中实现了声爆预测与修形,而且将基于线化模型的反设计理论与代理模型优化相结合,实现了巡航性能与降噪双提升,包括地面可感声级在内的新机方案特性正在快速逼近NASA当年提出的标准。
2024年5月,原歼15总师、中航工业科技委孙副主任(北航校友)等在《中国工程科学》上发表《航空工程科技未来20年发展战略研究》,将超声速客机列为重点方向,聚焦低声爆全机优化、变循环发动机、智能复材修复技术,指出目标是实现商业可行性与环保(噪声)可行性的统一。
凌空天行的“窜天石猴”超声速客机设计方案
天目山实验室的“天目山十号”超声速公务机概念方案
笔者对外媒炮制的所谓“商飞C949”一无所知也不想讨论,并建议读者对这类最初源头来自境外的“正能量‘新闻’”及其境内传播者保持高度警惕。但目前已知的是,当“国家队”在基础工作上稳扎稳打时,民营航空企业在我国超声速民机应用领域探索中发挥了灵活机动的“开路先锋”作用。
偏向航天路线的成都凌空天行公司研制了“云行”系列高升阻比乘波体布局四倍声速客机,2024年10月第一架概念验证机试飞成功;2024年12月冲压发动机试飞成功,目前完整全机设计方案已经发布,计划在2027年首飞。与此同时,著名的天目山实验室联合北航、商飞设计了技术上更为成熟的低阻力-低声爆特征水平的“天目山十号”二倍声速公务机,其1/18缩比验证机于2025年6月30日在河北完成低速首飞。
通过利用民间投资试水,我国事实上正在走“仰望星空”和“脚踏实地”两种风格同步推进的路子。事实上,从超越技术的视角来看,超声速民机是一种对全球区域经济一体化进程极其依赖的高度特化的技术工具,不大可能成为亚声速民机的平替。一个自我孤立、闭关锁国、破坏全球化进程、破坏跨国经贸人文交流的MAGA政权控制的自身经济在不断相对衰落的美国,根本不可能引领这种工具的前进方向,却依然有能力在将来一段时间内把全世界搞得动荡不安,让这一技术能翱翔世界蓝天造福人类文明的时代继续推迟到来。在这样的情况下,脚踏实地攻关关键技术、项目型号上允许民营资本“先试水”,可能正是当前的最优解。
我们无法独自改变全世界,但我们可以做好自己。当前国际环境下,我国在此领域选择了务实、符合技术与市场前景的发展路径,这是远比美国本届政府的“军备竞赛”和“政绩工程”更有意义的。
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