飞机的账本 · 超音速客机商业化专题
2026 年 9 月,无锡,中国航空科学技术大会。
据报道,天目山实验室的团队在会上介绍低声爆超音速验证机时提到:如果巡航速度能到马赫 1.8 到 2.0,京沪之间的飞行时间理论上只要大约半小时。
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图注:天目山十号模型:前方鸭翼、主翼和高置T尾可在同一视角辨认。
这句话传开以后,各路媒体直接拿来当标题:「北京飞上海只要半小时!」朋友圈刷屏,引发热议。
但仔细一算就会发现,这个半小时实际的水分不小。
一、水分在哪?
如果只拿京沪航路距离 1200 公里除以马赫 2 的巡航速度,确实能算出是半小时左右,在很多报道里的半小时说法大概就是这么来的。
问题是这个算法里用的是全程最大巡航速度,飞机不是起飞就能马上到马赫 2 的速度的,它还需要先慢慢爬升加速,落地前还得减速进近。距离÷最大速度只能算出一个理论上的纯巡航时间,不是真实的全程用时。
那真实的全程用时是多少?下面我用一组示意假设看看时间怎样来分配。
爬升加速:约 15 分钟、200 多公里
超音速客机是不能在城市低空就飞超音速的。需要先以亚音速爬升,穿过常规航班的高度层,爬到足够高的地方再推油门加速。具体多高开始加速,每个机型又是不一样的。
跨音速加速是整个飞行过程中比较费劲的环节,飞机要突破马赫 1.0 附近的激波阻力峰值,需要付出额外的推力和燃油代价。
从起飞到稳定在马赫 1.8 巡航,本算例估算大约是 15 分钟,飞出去 200 到 250 公里。
减速进近:又是 15 分钟、200 多公里
在距北京或者上海还剩 200 多公里的时候,飞机就要开始收油门减速。从马赫 1.8 减到亚音速,再下降高度进入到终端管制区,跟所有普通的航班一样加入进近排队序列等着落地。
这一段同样大约又要 15 分钟。
账算出来了
光是两头的爬升加速和减速进近,就要花掉 30 分钟、占去 400 到 500 公里的航程。
剩下的 700 到 800 公里才是真正跑马赫 1.8 的巡航段。
M1.8 在平流层的真空速大约 1900 km/h,算下来这段巡航要 22 到 25 分钟。
按这组假设算下来:全程大约 52 到 55 分钟,跟半小时到达完全是两码事。
其实 1200 公里对超音速客机来说还是太短了,大部分时间都花在了加速和减速上,真正能跑到马赫 1.8 的巡航段只有中间的那一截。
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图注:协和号伦敦—华盛顿典型飞行剖面,出自1976年论文
这就好比我们在一条 3 公里的路上开跑车,全速跑不了多远就要开始减速,跑车没问题,就是路太短了。
二、就算飞得到,也不让你飞
算完时间账,我们再作一个假设,假设飞行时间的问题能解决,这架飞机能瞬间加减速,但是它在京沪线上还是可能飞不了。
因为目前全球没有在运营的陆上超音速商业航线。
为什么不让飞?就是因为声爆。
飞机超音速飞行的时候,机头、机翼这些地方都在挤压前面的空气,产生激波。这些激波传播、合并后会形成典型的 N 型压力波形,传到了地面就是两声很响的爆裂声。
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图注:多个压力扰动在传播中逐步合并,形成典型N型压力波形;图中横向展开的是波形,并非飞机航程。
协和号飞过的时候是什么动静呢?"咣、咣"两声闷炸,感知响度超过 105 PLdB。这时周边的窗户会震,小孩会哭,投诉也会多到爆。
法规怎么说
老美从 1973 年开始就规定,未经特别授权,民用飞机不得在陆地上空超音速飞行(14 CFR §91.817)。其他国家虽然法规形式不同,但实际效果类似,实际情况就是目前全球没有正在运营的陆上超音速商业航线。
协和号以前就吃了这个亏,早期英航飞过伦敦到巴林,法航飞过巴黎经达喀尔到里约,后来主要就靠跨大西洋航线在飞。
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图注:英国航空协和号G-BOAC飞行照片
像纽约到洛杉矶这种高价值国内航线,法律上根本不让飞。
京沪航线是我国人口密度最高的黄金走廊之一。声爆准入和运行批准都还没解决,每天几十架次超音速客机飞过千万人口的城市上空,感觉也不太现实。
技术上怎么突破?
NASA 的 X-59 和天目山实验室的 TMS-10,都在攻低声爆技术。
X-59 的思路是把机头做得又细又长,接近 12 米,把各处产生的激波尽量拉开间距,让它们还没来得及叠加就先衰减掉。发动机进气道藏在机身背部,用机身挡住发动机激波,不让它直接往地面传。目标是把地面响度压到 75 PLdB,大概就是 6 米外有人关了一下车门的动静。
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图注:NASA为2026年6月5日X-59首次超音速飞行发布的画面。
天目山十号的思路是在主翼前面加一对远距鸭翼,用鸭翼把机头和主翼的激波隔开;再加升高的 T 型尾翼调整尾部的波。公布的目标是 80 dB 以内,不过报道没有交代完整的指标口径和评估条件,跟 75 PLdB 没法直接比。
只是这两架飞机目前都还在很早期的阶段。
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图注:天目山实验室首飞报道中的低速飞行画面
X-59 在 2026 年 6 月刚飞到马赫 1.1,它是一架单座无客舱的纯科研验证机。TMS-10 在 2025 年 6 月完成了 1:18 缩比模型的低速首飞,飞了不到 3 分钟。
从验证机到全尺寸载客型号拿到适航证,中间还是需多年的努力和沉淀。协和号从原型机首飞(1969)到商业运营(1976)花了 7 年,而今天的适航审定标准可远比当年严格。
法规在松动
好消息是,法规层面确实在松动。
2026 年 3 月,老美的众议院通过了《超音速航空现代化法案》。FAA 在 7 月发了正式提案,打算用声爆超压指标(不超过 0.11 psf)来替代过去"超马赫 1 就禁飞"的一刀切,预计 2027 年年中出最终规则。
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图注:2026年7月2日刊登的FAA《Enabling Supersonic Overland Flight》提案,公开检查版首页节选
我们这边,CAAC 虽然有现成的适航审定体系和专用条件机制,但针对超音速商业飞行的具体适用要求还需要补充,航路声爆和运行准入也另需解决。
ICAO 的超音速客机起降噪声新要求自 2029 年 1 月起适用,不过起降噪声和航路声爆是两道不同的关卡,过了一道不等于过了另一道。
三、经济账才是最硬的那笔
法规限制也只是一方面,就算将来法规放开了,普通旅客想买票坐上去,还得过经济账这一关。
飞得越快越费油
这里有一个关键指标:升阻比(L/D)。
简单说就是升力和阻力的比值,这个数字越大,飞机用同样的推力能飞得越远、越省油。
现代亚音速宽体客机,像A350、787 这种的巡航升阻比可以做到 20 左右。
超音速巡航要承受激波带来的波阻,升阻比会大幅下降。
协和号在马赫 2 巡航时的升阻比只有约 7.5。新一代方案在气动上做了改进,但跟亚音速客机比还是差很远,现在同样飞一公里,超音速客机要烧掉更多的油。
客舱有多窄
超音速飞机要减小波阻,气动上有一条硬约束叫面积律,机身、机翼等部件合起来的横截面积沿机身方向必须合理过渡,不能有突变。
要满足这个条件,机身一版会做得比较细长,客舱的空间自然也就受限了。
协和号的客舱拥挤到什么程度呢?2+2 并排坐,头顶行李架连标准拉杆箱都塞不进,满座也就 100 人出头。
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图注:布鲁克兰兹博物馆协和号客舱,2+2座位、窄过道和顶部行李架一目了然。
现在在研的几个新方案,载客量普遍在 40 到 80 座之间,多数走全商务舱配置。
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图注:Overture四发布局的官方设计效果图;画面展示设计方案
想把客舱做大,气动上的代价非常高,所以大家都选了少装人、高票价这条路。
这张机票会有多贵
根据 Klingenberg 和 Belke(2024)的经济模型,拿 Boom Overture 来做例子算:
每座英里的现金运营成本(CASM):超音速约 $0.42,亚音速宽体机(如 B777)约 $0.28,贵了大约 50%
纽约—伦敦超音速往返票价估算约 5700 美元,同航线商务/头等舱历史均价约 4700 美元
(B777 那边按的是全商务等效座位数,不是混合舱。)
这组数值是基于特定配置和油价假设算出来的,不代表所有的方案。
但是大方向还是超音速客机的运营成本就摆在那里,票价不太可能比传统长途商务/头等舱便宜。
那买这张票的群体大概还是跨洋出差、又特别看重时间的商务旅客。比如一个跨国公司高管今天从伦敦飞纽约开董事会,当天再飞回来,超音速帮他省了整整半个工作日,这半天对他来说值那张溢价票。
京沪线的竞争对手不是飞机
京沪线上呢?算上两头去远郊机场的时间、值机安检和登机流程,空中省的那点时间放到整趟行程里就不那么明显了。
更关键的是京沪高铁 350 km/h,市中心到市中心,体验和运营已经非常成熟。花好几倍票价去省一两个小时,我相信大多数人不会买账。
在这个距离上,高铁的竞争力短期内很难被超音速撼动。
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图注:G1次复兴号列车
四、超音速的未来不在京沪
说了这么多做不到,超音速客机到底有没有未来?
有还是有的,只是它的未来不在京沪线上。
跨洋走廊才是正经赛道
为什么?公海上空巡航不受陆上禁令限制,航程够长,飞机有充足的距离加速到巡航速度、飞够距离再减速。
纽约到伦敦(约 5500 公里)是所有方案的头号目标航线。更远的跨太平洋航线(如旧金山到东京,约 8300 公里)在技术上可行,但可能需要中停或更大航程的机型。
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图注:报告选取的跨洋研究市场,包括纽约—欧洲、北美西岸—东京及经夏威夷的组合
什么时候能坐上
近期:先走小型超音速公务机(10 到 15 座),天目山 TMS-10 走的就是这条路。公务机客户对票价不敏感,愿意为"当日跨洲往返"花大价钱。不过从技术验证到全尺寸研制、拿证、再到真正商业运营,中间还有好几步要走。
2030 年代中后期:如果一切顺利,60 到 80 座的超音速客机(比如 Boom Overture)可能开始飞跨洋商业航线。前提是起降噪声认证和适航证都拿到了,发动机也够成熟。至于陆上航线能不能飞,得看各国的声爆准入规则什么时候出来。
普通人坐上? 就算按最乐观的估计,超音速客机在可预见的将来都不会是大众交通工具。它更接近今天的全价头等舱或者私人公务机——给少数愿意花大价钱省时间的人准备的。
工程本身有价值
天目山的三翼面低声爆布局、X-59 的激波衰减技术、新一代变循环发动机——这些东西的价值不只是造一架超音速客机。
低声爆的气动设计经验对普通亚音速客机的减阻有潜在借鉴价值;细长机身在结构和散热方面积累的经验,将来搞高超音速飞行器的时候可能用得上;变循环发动机更是军民通用的关键方向。
协和号的故事已经教过我们一次,能飞马赫 2 和能在马赫 2 上赚钱,是两件完全不同的事。
这笔账,我们在协和号三部曲里完整算过一遍,从推力分配的 63/29/8,到百事蓝涂装的热力学惩罚,再到 57 次轮胎事件后的 90 秒。感兴趣的朋友可以从那三篇开始读。
协和号文章传送门:
有兴趣深入研究的朋友也可以下载我准备的参考资料,我会把pdf版本放这,具体如下:
concorde_profile.pdf
boom_routes.pdf
faa_inspection.pdf
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