超音速飞机“竞速赛”升温：从设计到供应链的综合比拼

21世纪经济报道记者骆轶琪 成都报道

在此前完成发动机试飞后，近日，凌空天行公布了下一代超音速飞机验证机。根据公司规划，2026年超音速飞机“窜天石猴”（代号为“CUANTIANHOU”）将完成首飞，2030年高速客机“齐天大圣”（代号“DASHENG”）实现客机原型机首飞。

这背后是全球相关企业都在竞速超音速客机相关核心技术的大背景。四川凌空天行科技有限公司总工程师邓帆告诉21世纪经济报道记者，全球范围内关于高速飞行器发动机的研制很早就已经开启，中国和海外主要国家的起步点基本一致，如今甚至在一些领域有所领先。

第三方机构IFG认为，基于2023年全球航空运输数据测算，假设高超音速飞行技术走向成熟，在超过5500英里、约10小时飞行时间的长途飞行市场中，预计每年将有1.5亿高净值乘客的市场容量，其中约有3%的高净值人群会选择超音速飞机作为交通工具。整体直接和间接的经济收益有望达到2万~4万亿美元。

不同于民航机的飞行高度（6000-12000米高空），超音速飞机的飞行高度更高（大约在距离地面20-100公里空域），也意味着在发动机和飞行器设计、新材料和技术路线选择等方面都面临新的挑战。

超音速飞机看起来距离大众很远，但早在多年前，马斯克就已经把这项业务涵盖在发展规划中。

2017年，马斯克在一次演讲中分享了一则视频，其中展示，乘坐Space X旗下“星舰（Starship）”，以27000公里的最高时速飞行，乘客在美国纽约市早上7点出发，39分钟后就可以在中国上海市的一个海上平台落地。

通常按照民航飞机的飞行速度，其飞行时间一般要在十余小时，加上转机则耗时更久。要实现如此高速在洲际之间飞行，就得益于将超音速飞机相关技术商用落地。

目前全球范围内对超音速飞机的研发一般采取航空和航天两条技术路线：航空路线的优点在于，继承了大量成熟航空技术，缺点是速度越往后越难提升；航天路线可以把速度抬到很高，但没有那么多成熟技术借鉴，需要在工程设计上实现从一次性到可重复使用的转变。

马斯克选择用星舰作为载体，也透露出其技术路线倾向。中国公司凌空天行旗下“云行”系列超音速飞机采取的也是航天路线。

此次公布的“窜天石猴”飞机，通过气动布局设计，令飞行阻力有效降低，同时优化结构设计和选材，得以更好控制重量。

邓帆在受访时分析道，“一代飞机一代动力”，以目前全球两家大型民航商业飞机公司为例，其盈利能力远没有为这两家公司提供发动机的公司高。“例如目前亚声速飞机（飞行速度小于1马赫，多指民航商用飞机）普遍有两台发动机，导致发动机的成本占整机成本30%-40%。这就是凌空天行选择先推出发动机，而不是整机本身的原因。”

他进一步介绍，公司在发动机研发过程中，选择采用模块化设计方式，就是为了后续在推进商业化过程中，不仅可以内部采用，也可以方便为外部其他公司选用做准备。

放眼全球，虽然协和客机在二十年前选择关停，但此后全球各主要国家依然在围绕此开展研发。在美国，不仅有传统航天巨头如波音，还有初创类企业Boom Supersonic、Hermeus；在亚洲，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）在21世纪初便制定了超音速技术的发展规划；在欧洲，瑞士初创公司Destinus提出以氢能源作为高超音速客机的动力。

邓帆告诉21世纪经济报道记者，在高速发动机领域，实际上中国与其他国家处在同一起跑线，甚至部分领域在十多年前就已经处在领先水平，经历了长久的技术积累。“此外，在动力类型选择方面，中国的表现有些类似目前借助电动车实现弯道超车的方式。”他总结道，全球主要经济体几乎在同一起跑线起步，从目前成果看，中国实际上存在一定领先优势。

他进一步分析，从全球主要国家在该领域的进展看，欧洲公司ReactionEngines SABRE推出的发动机具备工程化整合能力，但这家公司面临破产危机；美国推动冲压动力高速发动机研发，如普·惠公司（P&W）等都在积极推进，此前其在地面做过1.5吨级冲压动力试验，但还未上天实验，地面测试和在空中真实巡飞考核还有不小差距。由此综合来看，中国在面向下一代飞机所使用的高速动力发动机方面具备较大优势。

近期，凌空天行正加快对旗下超音速飞机技术的验证落地。根据公司规划，2026年“窜天石猴”将首飞，彼时将是一次对全系统的综合考核，涉及起降方式、气动布局、材料性能、热管理能力、发动机表现等关键技术指标，将是从技术验证进入工程化落地的关键环节。

此外记者发现，Boom Supersonic官网显示，两天后其旗下超音速飞机也将进行试飞，不过速度仅在1马赫左右。

全球范围内关于超音速飞机的研发已有多年，为大众所知的是，2003年上一代超音速飞机厂商协和客机结束商业飞行，意味着此前探索路径以暂时性失败告终，如今实现商业化，是哪些关键问题在逐渐得到解决？

业界普遍认为，此前协和客机的停飞，主要在于噪音、经济性、技术不够成熟等综合因素造成。

邓帆逐一分析道，噪声（专业术语为“音爆”）方面，与早期协和客机选择的气动布局有关，超音速飞机在飞行过程中会产生大量激波，对机场等地面辅助设施设备会带来破坏，也引发较大噪声干扰。对此可以从技术路线选择、材料辅助等方面进行改善，还可以对飞行高度进行优化。

外界担忧飞行速度过快可能对人体造成影响方面，邓帆指出，可以类比已经多次完成太空工作任务的神舟系列飞船。在飞行过程中会产生更大压力，但对人体没有产生什么不利影响。“控制好飞行加速度，充分利用牛顿第二定律进行测算，是可以维持在人体正常承受范围内。”

商用经济性方面，涉及飞机成本、航程、规模化进展等多个维度。邓帆分析道，这可以类比早期从普通绿皮火车到高铁之间转换的过程。

“我们认为，超音速客机正在回归。”他指出，商业化过程中也离不开来自更高效供应链能力的支持。

邓帆告诉21世纪经济报道记者，不同于此前航空航天产业链看起来相对神秘并采用定制化路线，凌空天行与四川省内几十家供应链企业密切合作，来推进超音速飞机产品研发。

“借助商业化供应链的优点，在于效率高、价格相对低，这是我们在商业化过程中可以充分运用的优势。”他续称，无论相关企业的业务以前是在手机还是汽车领域，将能力应用到超音速客机上其实并未改变本质。

他进一步举例道，“机械加工行业出来的产品，无论用到三轴还是五轴车床都是常规操作，拿到数模就可以加工。只是最终需要整合起来，匹配相应的软硬件能力，最终进化成符合用途的产品。”

“凌空天行认为，低成本才是高技术。低成本并不意味着单纯用低价格的原材料，真正的低成本是设计出来的。”邓帆总结道，例如基于不同的飞行速度，设计过程中采用不同的原材料进行匹配。“从商业化角度看，选择材料并不是用最好的，而是刚刚好的。在此基础上，匹配国内供应链体系的能力，再选择具体制造工艺方案、针对性设计研发，让相邻两个环节之间做到紧耦合，这是与传统航空航天发展路线的最大不同。”

换言之，在超音速飞机涉及的设计、制造、产品三个关键过程中，需要产品和制造环节紧密耦合，由此才能满足后续量产需求。这就需要整机厂商与产业链之间密切同步研发，才能令做出的产品可以商业化而不仅仅是工业样机，这也是为商业化提前布局。

他进一步表示，“以冲压发动机为例，它本身比较前沿，涉及复杂的设计技术。但低成本是指在制造、生产、工艺选择方面进行更符合商业化的选择。这也是凌空天行已经完成90个履约项目后收获的最大感悟。要培养真正适应市场需求的产品和人才。”

当然，业内认为，在推进超音速客机商业化过程中，技术演进的时间远没有配套政策前期准备所需的时间长，因此在现阶段，对相关监管举措、配套设施的搭建也是不可忽视的步骤。

“对此，我们已经在与监管部门同步推进一年多。”邓帆介绍道，超音速客机作为一种新品类，在商业化过程中要面临相对复杂的配套环节，包括空管、通信、定位等，客机商业化还要围绕力学、热学、环境、冲击振动等开展测试工作。这些也在公司的规划中逐步推进。