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“协和式”与维多利亚时代的工程奇迹布里斯托尔悬索桥在一起，惺惺相惜0 k Y8 D- E5 D w% x: w
$ N8 ~1 g0 `* _0 M9 H“协和式“代表了一个时代。这是科技似乎没有极限的时代，也是老欧洲还有梦想的时代。英法的梦想不仅在于重建欧洲的科技高地，也在于通过欧洲联合而重获战后世界的话语权。 " J* B2 v& w; J3 L( R- T9 {" h5 g- ?% `& O4 E/ ^5 z
但老欧洲大势已去，“协和式”的抢跑实际上帮美国踩了一遍坑。超音速飞行的技术门槛不说，音爆成为跨不过去的坎。 6 u$ X! s+ j# {! T" |& K% I( E / a" E: p8 | |5 S+ B8 e" M飞行体飞行时，对前方空气压缩，产生压力波，压力波以音速传播。飞行体以低于音速（M<1）的速度飞行时，压力波能正常扩散，飞行阻力较低，好比马跑过来，羊群纷纷散开一样。飞行体以高于音速（M>1）的速度飞行时，压力波扩散不及，叠压在一起，形成激波，阻力大增。这好比马跑得太快，羊群躲闪不及，挤到一起，马只能踩过羊群往前跑，阻力自然增加。 4 K" W5 V5 [$ ^ I. V % p& A8 h; }) S- i激波在理论上密度可以达到无穷高，实际上也好比空气中无形的石墙，扫过地面的时候，会形成爆炸一样的巨响。实际上，爆炸声本来就是气浪形成激波的产物。 . n. O$ T! G. d6 q- Z) L9 l; s K5 F
平头飞行体超音速飞行时，前方产生正激波，锋面与前进方向垂直。正激波的强度最高，锋面后的气流减速到亚音速，阻力也最大。尖锐或者斜面飞行体超音速飞行时，产生斜激波，角度由马赫公式M sinθ=1确定，为激波角度，M为马赫数。斜激波对气流的减速作用降低，但阻力也小得多。) x, K' `8 O1 q2 e: R1 {
. a8 ^; o& B. @! _9 o飞行体不一定只产生一道激波，只要局部气流速度超过音速，每一个突出物都产生自己的激波。躲在前激波后的突出物承受降低速度的气流和较低的阻力，所以马赫公式常用于确定超音速飞机机翼的后掠角，确保机翼“藏在”机头引起的激波锥背后。早期M2战斗机（如“幻影III”、米格-21）的机翼后掠角选为60度左右，就是因为M2时马赫角为60度。3 {' J( c' U R+ N& r
5 B% f. d6 @1 C: VX-59的激波就复杂得多了。机头激波并不特别强烈，这是因为激波强度与飞行体的截面积和长度之比有关，特别细长的物体产生相对较弱的激波。鸭翼产生较强激波，有效地“屏蔽”了机翼，对减阻和降低激波阻力都有利。这是“牺牲小我、保护大我”。, F: F% X" E3 k N( ?6 i
! C- e! _& }! X/ LX-59要放大到客机尺寸，经济性比“协和式”还要捉急。X-59全长30.3米，最大起飞重量11.3吨。作为比照，同样为超音速减阻高度优化的F-104战斗机全长16.7米，最大起飞重量13.5吨。也就是说，X-59的“空心度”更高，更不利于载人载货。 ' v! f4 G& d$ p, d; F3 u% n" w% _3 ]# l3 }6 _ f- j2 c n4 ]
“协和式“全长66.7米，其中客舱长度占全长过半。X-59放大到客机尺寸的话，客舱长度占全长不超过1/4。也就是说，要达到同样的载客量和客舱段，“X-59客机”全长需要达到130-140米。A380的长度才72.7米。近两倍的长度将给机场运作带来巨大的困扰，首先就是没有登机桥可能靠得上去。用大巴驳接和停机坪上下的话，仪式感满满，但便捷和舒适就不达标了。 & F$ ?/ V! V6 r3 E% a6 N' I( F) M; m; x+ h% `
超音速客机动力作为传统瓶颈，反而可能是接近解决的问题。 8 K8 n) \- Z6 F2 [$ l- X) H e. | E* r$ o4 J1 D5 L
“协和式”是唯一采用加力涡喷发动机的民航客机。在起飞和加速时，需要使用油耗和噪音都很大的加力推力。在M1.7以上，反而不再需要加力推力，而转入非加力巡航推力。这是因为在更高的速度下，进气的冲压压力对压气机压缩比是加成，提高了发动机出力。 ) X: v( J( E6 I. w8 D$ w3 Q1 {1 V. s) u+ ^
X-59采用一台通用电气F414-100加力涡扇。涡扇比涡喷省油，但在超音速巡航状态下，涡喷其实效率更高，涡扇的优势区在低速到高亚音速。 : S$ _! f+ k1 T+ z3 A 9 a+ l! ^! b# U \% w, i作为研究机，要紧的是装一台现成、推力级适用的发动机，降低项目成本。但作为民航客机，最终还是需要解决发动机问题。随着自适应发动机的发展，新一代涡扇-涡喷发动机或许能够不用油耗和噪声特别高的加力就提供足够的起飞和加速推力，最终达到超音速巡航。 7 H5 j; p; P( c E/ c, q) i# E9 s F: ~- q. a
美国空军的自适应发动机已经进入深度研发阶段，计划用于下一阶段F-35的升级。这基于三涵道结构，可以看作低涵道比涡扇再增加一个可按需启动的外涵道。在需要高涵道比的起飞和低速加速状态下启用，在高速飞行时则不作为动力涵道，只作为冷却空气的流道。3 e5 ^: [7 R/ p3 Z6 z
3 I5 d8 R3 ?7 _- e$ O: i这或许已经足够用于超音速客机无加力起飞、加速到低超巡（不超过M1.4-1.6）了。“协和式“的发动机加力推力达到170kN，非加力推力达到136kN。F-35使用的普拉特-惠特尼F135加力推力高达195kN，非加力推力130kN，已经很相近了。F-35在设计上就没有超巡要求，适配的三涵道发动机也不会对超巡要求多做考虑，用于超巡为主的超音速客机就需要额外关注长期超巡的问题了。: D& q5 K+ A r3 Q) `- |: x
; C' N x" f1 c4 z3 x2 m$ oNASA的X飞机计划从一开始就是开拓前沿的。X-1首破音障，X-15创造的有人速度记录（M6.7）至今没有打破，现在X-59在试图重启民航的超音速时代。即使X-59的试飞获得完全的成功，到实用的超音速客机还有很长的路，好在已经不是茫茫黑夜了。* A" ~/ ?* x" L. h
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