Ted talk · Section 3

为什么飞机比之前更慢

在 1996 年，一架英国航空的航班破记录用时 2 小时 53 分钟从纽约抵达伦敦。

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在 1996 年，一架英国航空的航班
破记录用时 2 小时 53 分钟从纽约抵达伦敦。
不过如今，乘坐同一航线的乘客
至少要在空中花费 6 小时—— 记录时长的 2 倍。
那么，为何当整个世界加快步伐时，
商业航班是否已经落后？
在 1970 年代，英法共同制造的协和式飞机
开始运送乘客，
穿梭往返于纽约、巴黎、巴林和新加坡等目的地。
该机型能以 2000 公里的时速飞行，
这是普通客机时速的 2 倍。
然而，由于这个时速比音速还要快上 800 公里，
给地面上的居民带来了意料之外的困扰。
当物体以超音速移动，
它会产生连续移动的冲击波，也就是所谓的 “声震”。
声震会发出巨大、吓人的噪音，
同时造成窗户震动，使建筑物部件发生脱落。
一架飞在 15 千米高空的航班
可以影响到下方直径为 80 公里内的地区，
因此，遭到协和式飞机航线周边居民的控诉与忧虑，
而将飞行限制在跨海洋航线。
因为这些限制以及其它的燃料和技术需求，
超音速飞行对航司和乘客而言
就变得十分昂贵。
一次跨大西洋往返的费用
相当于今天的 1 万美元。
自 2001 年 911 恐袭事件后，人们对航班需求的减少
给航空业带来了额外的压力，
高成本使其不可持续，协和式飞机也于 2003 年退役。
因此，即使有超高速航班存在，它们也不适用标准商用飞行。
同时，我们可能会想随着航空技术的进步
提高飞行速度的成本会降低，事实却非如此。
其中一个最大的担忧就是燃油经济性。
过去几十年，喷气发动机变得更加高效，
它们能吸收更多空气并获得更大的推动力——
每升燃油支持的航程会增加。
然而达到这一燃油效率的前提是
保持时速 900 公里左右的飞行—— 协和式飞机时速的一半。
再快就会增加进气量并在每公里的飞行中消耗更多的燃料。
一次标准的跨大西洋航班仍要使用多达 15 万升燃料，
占航空公司总支出的 20% 以上。
因此，任何燃油经济性的降低和速度的提高
都会大大增加飞行成本和环境影响。
那有办法不消耗大量燃油使飞机飞得更快吗？
调整机翼的后掠角或机翼从机身延长出的角度，
使机翼更接近，可以通过减少空气动力阻力
使飞机更快。
但这意味着机翼必须加长以达到相同翼展，
意味着机翼需要更多材料，飞机会因此变重，
结果还是要增加燃料。
所以，尽管飞机可以设计得更符合空气动力学，
但这会增加成本。
总体来说，航司发现乘客对于飞机提速的需求
不足以弥补这些成本。
所以，当军用飞机能在水上和高空
进行高速飞行任务时，
超音速商用飞机似乎就像一个短暂且失败的实验。
不过，近期的科学发展或许能让它们再次变为可能。
美国航天局和国防高级研究计划局的研究表明改进飞机外形
可以减少三分之一的声震影响。
一种方案是用长钉子延长机头将冲击波分解成更小的冲击波，
另一种拟议的设计则以两组机翼为特征
产生冲击波，互相抵消。
而新技术可以用替代和合成燃料，
甚至是混合动力飞机，解决能源效率问题。
事实可能证明，过去几十年的稳健飞行
只是短暂的休息。