2024 年 3 月，一架名为 XB-1 的小型超音速验证机在美国加州莫哈维航天港成功试飞。这是自 2003 年协和超音速客机最后一次飞行后，人类再次向民航超音速客机发起挑战。
XB-1 背后的公司叫做 Boom Supersonic，由著名的 Y Combinator 孵化，OpenAI 创始人 Sam Altman 是他们的早期投资人。此外，Sam 近些年的「死对头」马斯克也经常在社交平台表达对这家公司的关注。作为 SpaceX 和特斯拉的创始人，马斯克坚定地认为人类可以靠科技改变出行的方式以及效率。
其实，除 Boom Supersonic 外，近年来商业航天领域里还有很多玩家都瞄准了超音速客机这个领域。美国的另一家初创企业 Hermeus，希望把飞行速度提高至 5 倍音速；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，立志将绿色能源与航空技术相结合。
自然也包括中国。近日，一家名为「凌空天行」的商业航天公司开始从幕后走向台前。这家成立于 2018 年的公司，希望在未来推出一款巡航速度 4 倍于音速的高超音速客机——比曾经的协和号还要快 2 倍，从北京到纽约只需 3 小时。
那么，现在全球的超音速客机竞争到底发展到了什么阶段？凌空天行又将以怎样的技术底气和研发思路参与这场竞争呢？近日，笔者有幸和凌空天行总设计师团队进行了线下交流，本文即是交流后得到的一些信息和思考。
探索从未停止探索的超音速客机
说到民用超音速飞行，就一定绕不开协和号客机。这个由英法联合研发的项目，于 1976 年正式投入商业运营。它代表着那个时代人类最前沿的航空技术，也是迄今为止唯一实现长时间大规模商业使用的超音速客机项目。
协和客机可以以超过 2 倍音速（折合约为 2140km/h）的速度巡航，是普通民航客机的 2.5 倍以上。从伦敦到纽约，协和号最快的一次飞行只用了 2 小时 52 分 59 秒，而两地之间本身有 5 小时时差。英航当年为这趟航线打出了一句霸气的广告语：「还没起飞就已到达」（Arrive Before You Leave）。
协和号的票价高昂，比普通亚音速民航客机的头等舱全价票还要高 2-3 倍。但因为它打破了时间的概念，提供了一种前所未有的高效出行方式，因此在运行初期，它还是受到了欧美商务旅客的大量欢迎。
1976 年 1 月，首架协和客机起飞 | 来源：视觉中国
然而尽管如此，协和客机本身作为一个商业项目仍然很难盈利。
最大的两个问题在于音爆和油耗。
音爆限制了协和客机的航线——无法在陆地上空飞行，只能执飞跨洲际的航线。又因为航程问题，协和号无法直飞跨太平洋航线（如日本东京到洛杉矶），因为留给航空公司的选择几乎就只有从欧洲到美国东岸的大西洋航线。所以，早期来自日本甚至中国的意向订单全部流失。
油耗又进一步推高了航空公司的运行成本——协和号的油耗是普通民航客机的 4 倍，而载客量却只有大型亚音速飞机的 1/3 左右。这就要求它在保证高票价的同时，还要时刻担心油价变化造成的冲击。
2000 年，法航 4590 号协和客机在起飞阶段着火坠毁，机上 109 人全部死亡。叠加第二年的 911 事件，让世界民航业陷入恐慌情绪。随后的伊拉克战争推高了油价，成为压垮协和号的最后一根稻草，航司无力维系协和号的运营，更无意扩大协和号机队。协和号最终于 2003 年退出历史舞台。
尽管如此，人类并没有放弃对民用超音速飞行领域的探索。这其中又分成了两条不同的技术线：
美国的 Boom Supersonic 被认为是目前最接近实现超音速客机飞行的公司之一，由 Y Combinator 孵化，曾经拿到过 Sam Altman 、8VC、沙特 NEOM 等著名投资机构和个人的投资。其正在研发的超音速客机 Overture 基本延续了协和客机的空气动力学设计思路，通过使用复合材料，改进发动机等方式减轻重量、控制油耗、增大航程。
该公司称，Overture 的巡航速度可达 1.7 倍音速，并将适配超过 600 条航线，计划于 2026 年试飞，2030 年进行商业飞行。
Overture 设计概念图：采用三角翼设计+四发动机布局，像协和号和波音 747 的结合 | 来源：Boom Supersonic
来自美国的另一家明星公司 Hermeus 则代表了另一条完全不同的科技树。它旗下的飞行器目标巡航速度达到了马赫 5（即 5 倍音速），是协和客机的 2.5 倍——按这个设计速度，从纽约到伦敦只需要一个半小时。同时，为了降低启动阻力和摩擦热，这类飞机的飞行高度要比普通亚音速民航客机高一倍，可以达到 25000 米以上，其整体的气动布局、表面材料、发动机类型都和曾经协和号有较大不同。
说白了，虽然都是超音速，那上述的这种高超音速路线，对应的完全就是一种崭新的「下一代飞机」。
中国公司和「换道赛车」
由于「下一代飞机」的飞行速度、高度都和现有的亚音速民航客机有较大不同，所以新一代产品无论在发动机工作逻辑、飞机整体气动布局、机身材料，甚至可能包括起降的方式和基础设施，都和过去有极大不同。
这就像新能源车和传统燃油车，尽管一新一旧，但两者之间并不是一个简单由后往前的升级关系，而是一套「换道赛车」的全新叙事逻辑。所以，在这条全新的路线上，大家相对可以在同一条起跑线上开始竞争。
自然，除了前文介绍的欧美公司外，也少不了来自中国的力量。成立于 2018 年的中国商业航天企业「凌空天行」是我国在这条技术路线上的先行和探索者。
凌空天行专注于临近空间（一般指离地高度 20000 米以上）高速飞行技术的商业化开发和服务，是我国在这一领域的唯一企业。据了解，该公司研发主力团队大多具有「国家队」背景，研发实力雄厚。
2024 年，凌空天行旗下的「云行」系列超音速验证机和「筋斗云」高速冲压发动机双双试飞成功。本周一，他们在成都发布了新一代验证机「窜天石猴」。
关于产品本身，笔者先简单给各位画个重点：
凌空天行新一代超音速飞机验证机「窜天石猴」 | 来源：凌空天行
第一，基本数据层面：下一代超音速验证机「窜天石猴」长 7m，总重量为 1.5t，航程 3000km，巡航速度 4 马赫，无人，预计 2026 年首飞。
第二，动力层面：下一代超音速验证机「窜天石猴」将搭载两个「冲压发动机」——这和普通民航客机采用的涡轮发动机有着显著不同。优势是结构简单，在高超音速的工况里性能卓越，但它无法从零速状态下静止启动。
因此，这将直接影响产品的起降方式。目前，验证机没有采取传统飞机的滑跑起飞方式，而是通过火箭发射，将验证机送到相应高度并提供初速度，再启动冲压发动机。
不过，这并不代表最终的载人版客机将采用上述这套起降方案。据了解，目前为客机准备了两套方案，分别对应机场跑道和发射场两个不同的场景。「大概率还是用跑道，只是起飞方式会有些区别。」
第三，气动布局层面：过去的超音速飞机通常采用飞机和发动机一体化的设计，以获得更好的空气动力学造型。而凌空天行却采用了「飞发分离」的模块化设计，在测试和验证阶段可以提高效率，在后续产品化的过程里，也可以提供更多商业落地的可能场景。
高速冲压发动机 JINDOU400 | 来源：凌空天行
第四，未来目标：从现阶段的 7m 无人超音速验证机，「最终形态」大致是一款长度在 30 米量级，可以搭载 50-80 人的超音速客机，以 4 马赫速度巡航，预计从北京到纽约只需 3 小时抵达。在凌空天行的时间线上，他们希望在 2031 年前后可以实现客机原型机的首飞。
简单总结一下就是：凌空天行真的用了一套完全不同于以往的思路，设计出了一个「新玩意」，并且进入了快速验证和测试阶段。
「快速求证，大步快跑」
看到这里，你可能会问了：听起来这是一个「无人区」项目，所需要的技术以及资源投入都非常大。那作为一家成立 6 年多的公司，凌空天行的底气来源于哪里呢？
前文提到，凌空天行核心研发成员多有「国家队」背景，拥有不止于飞机和发动机研发本身的技术积累。据了解，从成立至今，凌空天行一共完成了 90 次发射任务，这在中国所有商业航天公司里是首屈一指的。
更重要的是，和上世纪全球各国那场轰轰烈烈的航天竞争不同，超音速民航客机的竞争，并不是无限资源投入的宏大叙事，而是一场和技术有关的现代商业竞赛。在技术之外，如何制定更合理的计划也是关键。换句话说，「造飞机」这个过程本身，也是一种创新。
「筋斗云」高速冲压发动机试飞发射现场 | 来源：凌空天行
从一个商业组织的角度去观察凌空天行，我们又发现了几点有趣之处：
第一，团队善于拆解关键问题，一步一步快速求证。例如，团队现阶段核心的问题就是要验证高速冲压发动机的一系列数据，因为在他们看来，低速发动机是「成熟的产品」。所以他们选择要火箭发射的方式，跳过低速部分，用解耦的方式达到快速验证高速冲压发动机的效果。
第二，和传统航天企业相比，在控制成本上有一套自己的方法论。去年 12 月完成试飞的 JINDOU-400 冲压发动机，外壳采用的是普通的市售钢管。邓帆在沟通时表示：商业机构选择材料的核心逻辑是「刚刚好的才是最好的」，而不是一味堆砌最好的材料。所以在制造、生产等工艺流程中，要通过设计流程本身，打造一套全新「低成本、高技术」方案。
第三，把每一步都当成产品而非试验品去做。如果只盯着超音速客机那个「最终形态」，那么现阶段的无人验证机就只是一个试验品。但实际上这个已被验证的临近空间高速飞行器，还可以在其他场景里作为产品。据了解，凌空天行不同阶段的技术成果，也都收到了相应的产品需求。
第四，在技术和产品上保持着一种共创心态。以大疆无人机为例，刚开始的产品对应的航拍场景，但后来却在农业喷洒、消防等其他场景衍生出了基于无人机技术不同的应用场景。凌空天行希望以这种开源的心态，为技术寻找到更多可能的 PMF（Product Market Fit）。
「窜天石猴」亮相欧洲航展 | 来源：凌空天行
当然，回到高超音速客机这个产品形态，现阶段还面临诸多技术、资源以外的问题。按照目前的法律规定，离地 20000 米以上的属于国际空域，和民航飞行有关的管制条例暂时空白；同时，由于高超音速飞机属于一个全新形态，民航客机商业运行前需要进行的适航审核相关条文同样处于空白。
所以，肉眼可见的是通往未来的道路仍是遥远且崎岖的。邓帆在沟通中表示，目前能给出的时间线是，2031 年争取实现客机原型机的试飞，但何时可以落地商业飞行，还尚未可知。不过，和传统科研过程的「大胆假设、小心求证、小步快跑」，他相信凌空天行作为一家商业航天企业，已经找到了一条自己的创新道路，那就是：
「大胆假设、快速求证、大步快跑」。
