超音速客机未来北京飞上海可能只需半小时，普通人还要等多久才能坐上？该技术商业化应用面临哪些挑战？

近日，江苏无锡召开的中国航空科学技术大会发布了2026年度航空领域的重大科技问题，超音速客机成为全场焦点。 超音速飞机，简单说就是飞得比声音还快的飞机，一般要达到声速的1.5至2.0倍。传统民航客机的飞行速度大约每小时900公里，只有声速的八成左右。 那么，超音速客机的难度在哪里呢？飞机飞行时，它发出的声音也在向外传播，声波就像一个包裹着飞机的球体不断向外扩散，飞机相当于带着自己的声音在跑。 当飞机的速度接近音速，飞机和声波齐头并进，就会出现一个问题，前方的声波来不及散开，空气不断挤压堆积，就形成了一道无形的屏障，也就是音障。当飞机继续加速冲破这道屏障，机身周边就会产生强烈空气冲击波，传到地面就是我们听到如同爆炸一般的响声，这就是声爆。 物理上声爆无法彻底消除，只能尽可能想办法减弱。就在今年6月，美国NASA的X－59验证机完成了它首次超音速飞行，本次试飞达到1.1倍音速，它的目标是让声爆听起来不超过75分贝。 中国科学家也在想方设法减小超音速客机的噪声。去年，天目山实验室缩小比例的验证机已完成低速试飞。 科研团队介绍，计划今年年底开展超音速试飞，目标是让飞机产生的声爆听起来不超过80分贝。除了降低声爆，超音速客机还有不少技术门槛，国内正在搭建完整的攻关链条。 对比当年的超音速客机，如今我们拥有更先进的气动仿真、新材料与飞行控制技术。不过， 高超音速飞机是人类飞行技术的极限延展。然而，在诸般技术瓶颈当中，最棘手的问题竟然跟一百多年前莱特兄弟所面临的难题一样——如何让这架飞机离开地面飞起来？ 与现有飞机相比，高超音速飞机最主要的特点就是巡航飞行的速度和高度更大，其在巡航飞行阶段的飞行马赫数将在5以上（目前民航飞机的对应马赫数一般为0.8至0.9之间）；同时，其巡航段飞行高度一般在海拔26至30千米（目前民航飞机的巡航飞行高度一般海拔10千米左右）。 不难理解，一架飞机只有升力大于其自身的重力，才能离开地面飞到空中，一是尽可能减少自身的重量，二是尽可能增大空气提供的升力。 先看重量，尽管目前很多飞机的设计都采用了大量的减重设计，比如选择一些质量轻、强度好的新材料，或者对结构优化设计。对于高超音速飞机，这些工作也是必不可少的，但有一些重量是无法减轻的，具体包括如下几个主要因素： 一是发动机。现有飞机的发动机最多只能覆盖到超音速状态，一般在2马赫左右，如果速度再高，则没有办法产生足够的推力。对于高超音速发动机而言，发动机必须在更宽的速域条件下工作，因此必须采用新型的动力系统。从目前的研究来看，新型发动机会比现在航空发动机的重量大不少。 二是防隔热。在高超音速飞行条件下，飞机自身和周围的空气强烈作用，会导致飞机表面温度升高，一般会达到数百度，局部位置甚至会达到一千度以上，因此需要增加一些特殊的材料，一方面保护飞机自身不被烧坏，另一方面也要进行温度隔绝，保证机舱内部处于合适的温度环境，这也会导致重量增加。 三是燃料。飞机在飞行过程中要不断消耗燃料，因此，起飞时必须加注足够的燃料。高超音速飞机起飞时，燃料重量占整机重量的比例会达到50%以上，这将导致高超音速飞机的起飞重量增加。 此外，对于目前的高超音速飞机而言，升力的问题是个难点。飞机的升力主要由机翼产生，影响机翼升力大小的因素主要包括：翼型，也就是机翼剖面的形状；翼展，也就是机翼的长度；后掠角，也就是机翼向后倾斜的角度。此外，还有一些其他的因素，比如扭转角、装配角等等。 因此，高超音速飞机面临的起飞问题主要有三个方面：首先，高超音速飞机的起飞重量一般会更重一些；其次，如果高超音速飞机继承类似于协和式飞机的设计理念，其机翼的翼展会变得更小，后掠角会更大，这样，在起飞时能够提供的升力就进一步减小；第三，依据目前的认识，能够用于未来高超音速飞机的发动机系统能够产生的推力也不容乐观。 如果把历史的车轮向后倒退一下，一百多年前，莱特兄弟发明世界上第一架飞机的时候，他们所要解决的最主要问题就是：如何让这架飞机离开地面飞起来？一百多年后，当我们面对高超音速飞机的时候，“莱特兄弟问题”再次摆在我们眼前，期待颠覆性的突破出现吧！北京飞上海只需半小时，啥时能坐上这种超音速客机？