超高速客运的未来

超音速客运旅行正在重新兴起,但面临着技术、经济和环境方面的严峻挑战。尽管初创公司和行业巨头都在努力,但高昂的运营成本、低下的燃料效率以及陆上超音速飞行的禁令等监管限制仍然是主要障碍。由于超音速和高超音速飞行比传统亚音速飞行消耗更多燃料,导致更高的碳排放,因此超高速旅行最初将瞄准商务和豪华旅游等高端市场。投资者需要警惕其高风险和漫长的商业化进程。

历史的教训与未来的梦想

协和式飞机的退役并未终结超音速客运的魅力。如今,航空航天领域的初创公司和巨头们正追逐着新的梦想,希望将洲际飞行时间缩短到几小时甚至几分钟。

然而,历史的教训依然深刻。协和式飞机以两倍音速(马赫 2)巡航,最终因过高的运营成本、糟糕的燃油效率和监管限制而遭遇经济失败。今天的挑战者们认为,新材料、先进推进系统和可持续燃料可以克服这些历史性难题。

速度的代价:技术挑战

飞行器的速度通常用马赫数表示,即其真实空速与当地音速的比值。

    • 超音速 (Supersonic): 速度在马赫 1 到马赫 5 之间。
    • 高超音速 (Hypersonic): 速度在马赫 5 及以上。

更高的速度通常需要更高的飞行高度,因为更稀薄的空气可以减少空气阻力和热量。在极端情况下,像 SpaceX 的 星舰(Starship) 这样的弹道亚轨道飞行器,在重返大气层之前会瞬间达到约 马赫 20 的速度,几乎完全避开了空气阻力。

近几十年来,航空业优先考虑燃油效率而非速度,转向了高涵道比的涡扇发动机。这种发动机在亚音速时效率极高,但其巨大的风扇在超音速时会成为阻力墙。

因此,高速飞行需要回归到低涵道比的核心发动机,甚至是冲压/超燃冲压发动机等完全不同的技术。这些技术虽然能实现高速,但也带来了燃油效率的巨大牺牲。

燃油效率的巨大鸿沟

与亚音速飞行相比,超音速和高超音速旅行每位乘客每公里的燃油消耗都要高得多,这直接导致了更高的运营成本和环境影响。

    • 波音 787-10(亚音速): 每百公里每位乘客消耗约 1.3 公斤 燃油。
    • 协和式飞机(超音速): 每百公里每位乘客消耗约 10.3 公斤 燃油。
    • 高超音速飞机: 燃油效率比协和式飞机更低。
    • 星舰(弹道火箭): 尽管发射时消耗大量燃料,但在几乎无阻力的弹道飞行段不消耗燃料。综合分析,其每百公里每位乘客的推进剂消耗可能在 30 公斤 左右,与高超音速飞机相当。

这种燃油效率的急剧下降意味着,如果无法广泛使用可持续航空燃料(SAF),二氧化碳排放量将非常高。此外,超音速飞行在平流层低层直接排放的氮氧化物和水蒸气,也会对臭氧层和辐射平衡产生影响。

市场定位:高端小众

经济现实迫使超高速旅行专注于高利润的细分市场。

“经济性迫使超高速旅行进入高收益的利基市场——为高级商务人士节省时间、豪华旅游以及政府/军事任务,而非大众经济型旅行。”

Boom Supersonic 公司预计其马赫 1.7 的“Overture”客机票价约为 4,000 至 5,000 美元,与目前的跨大西洋商务舱票价相当。然而,在实现规模经济之前,初始票价很可能超过 10,000 美元

尽管全球洲际航空市场规模巨大,但超高速旅行初期只能瞄准其中 2% 到 5% 的高价值客户。

融资与监管障碍

实现商业化仍然面临巨大的挑战。

    • 资金缺口: Boom 公司已获得约 7 亿美元融资,但要完成飞机认证和批量生产,还需要数十亿美元。
    • 监管障碍: 美国联邦航空管理局(FAA)目前禁止在陆地上空进行超音速飞行,这极大地限制了其市场潜力,主要局限于跨洋航线。NASA 的 X-59 QueSST 项目旨在验证低音爆技术,有望在 2020 年代末改变现有法规。

对于投资者而言,投资超高速客运旅行虽然回报潜力巨大,但风险也同样巨大。商业化至少还需要十年时间,并且早期成功取决于能否克服技术、监管和环境等多重障碍。