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擊不落:超聲速民機(jī),又一個“美國畫餅,中國實(shí)現(xiàn)”的前沿
【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 擊不落】
數(shù)月前,白宮網(wǎng)站上發(fā)布了一則名為《特朗普總統(tǒng)英明決策引領(lǐng)全球超聲速航空》的新“事實(shí)要點(diǎn)”。剔除各種“贏學(xué)”馬屁后,它表達(dá)的意思是:
特朗普用行政命令廢除了美國已維持半個多世紀(jì)的陸上民用超聲速飛行禁令。
“陸上民用超聲速禁令”是什么東西,為什么會存在?它與曾轟動一時的“協(xié)和”飛機(jī)又有什么關(guān)聯(lián)?本文將簡要介紹相關(guān)技術(shù)問題和以中美兩國為代表的發(fā)展現(xiàn)狀,并分析特朗普此項(xiàng)改變可能產(chǎn)生的影響。
超聲速客機(jī)市場需求與“協(xié)和”的優(yōu)勢——聲爆
格陵蘭以南的北大西洋最窄處約3000公里,平均寬度在4800-6700公里之間。自哥倫布發(fā)現(xiàn)北美大陸以來,歐洲基督教白人不斷移入開墾拓荒、發(fā)展工商和越洋貿(mào)易,在種族滅絕、奴隸制和強(qiáng)迫勞動基礎(chǔ)上建起自身主導(dǎo)的社會組織直至國家政權(quán),創(chuàng)造了璀璨的人文科技成果,將北大西洋變成了他們的內(nèi)海,形成了今天世人口中的“歐美”文明。
“歐美”雖然形式上分屬不同國家主權(quán),但作為一個宏觀歷史-文化整體和市場無法分家,且有政治與法制不斷一體化的趨勢。這驅(qū)動著橫跨北大西洋的工具不斷改進(jìn),從哥倫布的“圣瑪利亞”號快帆船到泰坦尼克、奧林匹克號大郵輪,再到跨大西洋民用航班的誕生和普及,無不是這個文明“兩岸自我整合”內(nèi)生需求的體現(xiàn)。正是這種內(nèi)生需求,在1960年代航空工業(yè)進(jìn)入M2階段、越洋噴氣機(jī)航線也趨于可行后產(chǎn)生了“協(xié)和”超聲速客機(jī)的客觀市場,支撐其運(yùn)行了50年,并一定程度實(shí)現(xiàn)商業(yè)盈利。
相比之下,自中蘇分裂后,蘇聯(lián)人并無需要頻繁跨越漫長距離往返的友邦,其自身中亞-遠(yuǎn)東地區(qū)的發(fā)展程度則不足以支撐“協(xié)和”(藍(lán)色)式超聲速客機(jī)的運(yùn)營成本。圖-144(紅色)是純粹的面子工程,這注定了其客運(yùn)上的失敗。
美國拋開其作為“北大西洋歐美文明一部分”的屬性,自身是一個廣土大國,但領(lǐng)土格局與蘇聯(lián)顯著不同。從三維空間視角,蘇聯(lián)國土是一個包夾地球北極的“玦”形,而僅有烏拉爾以東一隅幾個主要沿南北分布、相距不到中程導(dǎo)彈射程的孤立點(diǎn)是傳統(tǒng)繁榮區(qū)域。相比之下,美國主體48州接近一個扁長方形,和典型殖民地國家一樣,內(nèi)陸腹地空虛,政治、經(jīng)濟(jì)、文化重心分布在東(北大西洋)、南(墨西哥灣)、西(太平洋和西北太平洋地區(qū))、北(五大湖區(qū))的一系列近岸地區(qū),主要精華集中在17世紀(jì)開發(fā)的東海岸和19世紀(jì)至今發(fā)展起來的西海岸。這兩條岸線平均距離雖較北大西洋略窄,也有4000公里上下,西雅圖與邁阿密相距約4400公里,圣地亞哥與波士頓相距約4200公里,M2.0(在1.8萬米巡航高度合每小時約2100公里)速度的客機(jī)之于美國東西海岸,理論上相對普通民航,應(yīng)有與“協(xié)和”之于北大西洋相似的速度領(lǐng)先優(yōu)勢。
那么美國1960年代對第一代超聲速客機(jī)的研發(fā),為什么最終走向了比蘇聯(lián)更大的失敗呢?
有很多原因,除眾所周知的登月項(xiàng)目擠占資源、好高騖遠(yuǎn)嚴(yán)重冒進(jìn)導(dǎo)致的總體設(shè)計(jì)無法閉合等內(nèi)因外,最大外因在于聲爆對“協(xié)和”與美國飛機(jī)項(xiàng)目的影響不同。
美國超聲速民機(jī)方案(上:波音2707后期版;下:洛克希德L-2000)
聲爆是在大氣層內(nèi)超聲速飛行的物體在其下方一定范圍的地面監(jiān)聽者耳中產(chǎn)生“尖銳爆鳴”的現(xiàn)象。與通常聽到的民航飛機(jī)由遠(yuǎn)及近、再由近及遠(yuǎn)時悶雷般連綿不絕的轟鳴不同,若一架超聲速飛機(jī)水平勻速飛過地面的監(jiān)聽者,后者一開始聽不到任何聲音,而是會在飛機(jī)過頂后一段時間突然聽到單獨(dú)一聲(如果你的耳朵聽力非常好,會發(fā)現(xiàn)其實(shí)是幾乎連續(xù)疊在一起的兩聲)炸雷般的巨響,然后才是前述那種典型的噴氣式引擎聲。聲爆的地面可感響度受飛行物尺寸、馬赫數(shù)(超過聲速的倍數(shù))、高度和飛行方式(勻速直線巡航或突然開加力提速/轉(zhuǎn)彎)影響,陀螺抽繩和子彈的聲爆通常認(rèn)為無害,飛機(jī)的聲爆則是一種噪聲污染,可能對老人、孕婦、心臟病患者等造成不良影響。
“協(xié)和”飛機(jī)的實(shí)際越海聲爆效果
對于以主營跨大西洋航線起步的“協(xié)和”來說,聲爆幾乎完全發(fā)生在海面上,除對海洋哺乳動物種群的影響尚待研究外,對人類活動的傷害可直接忽略。但對顯然將主營美國東西海岸航線、必然頻繁橫跨北美內(nèi)陸的美國國產(chǎn)超聲速客機(jī)項(xiàng)目就不同了:雖然美國的內(nèi)陸州早就被鄙視地稱為“飛越地帶”,但兩洋精英們天天亞聲速“飛越”暗含的“無視”,與天天在自己頭上扔晴天霹靂還是有區(qū)別的!
美國民用超聲速飛行監(jiān)管簡史
聲爆最初系1945年由蘇聯(lián)物理宗師朗道從理論上預(yù)言(彼時人類還不能把大于炮彈尺度的物體提升到聲速),在西方并未引起重視。然而,1960年代是《寂靜的春天》和人類環(huán)保意識萌芽的時代,世界是程麗華的,也是馬鋼的,但是歸根結(jié)底是葉文潔的。
1964年,F(xiàn)AA和美國空軍在聚集全美主要印第安人保留地的俄克拉荷馬州展開了臭名昭著的“邦戈二號”聲爆實(shí)驗(yàn),用包括B-58超聲速戰(zhàn)略轟炸機(jī)在內(nèi)的各種軍機(jī)在首府俄克拉荷馬城周邊上空制造了1253次聲爆,以測試其對民房建筑結(jié)構(gòu)影響和人體傷害水平。這場法西斯平民實(shí)驗(yàn)造成9594起建筑損傷投訴(窗玻璃碎裂、墻體裂縫、瓦片脫落等)和4629起立案傷害投訴,而這些投訴大多被政府和法院以極其傲慢的“國家利益”、“科學(xué)犧牲”之類態(tài)度駁回(喝麥當(dāng)勞咖啡燙嘴索賠一億的“版本更新”當(dāng)時還未到來),極大助推了聲爆在美國民間的邪惡形象。
美國的政治鬧劇里,精英的不做人和民粹的陰謀論從來是雙向奔赴的。彼時寶麗來公司有一位在民間尤其愛國紅脖子中威望極高的“公知”——威廉·舒克利夫,該人曾在曼哈頓工程中擔(dān)任邊緣文書類角色,后來一直以此自吹,打造“曾開發(fā)核武器的天才幡然悔悟投身環(huán)?!比嗽O(shè)積極活躍在媒體界。聲爆問題成為熱點(diǎn)后,他牽頭創(chuàng)立了“反聲爆公民聯(lián)盟”,寫了一本小冊子(見下圖)亂帶節(jié)奏,把一個原本反對美國政府人體實(shí)驗(yàn)行徑的有正義性的群眾運(yùn)動變成了以扼殺正??蒲袨槟康牡年幹\論。
一時洛陽紙貴的《SST與聲爆簡明手冊》,把聲爆吹成了某種十步殺一人、千里不留行,從物理學(xué)本質(zhì)上無法防御或減弱的終極武器。
雖然舒克利夫本行是搞光學(xué)的,而且當(dāng)時沉迷于每天在民間媒體上發(fā)帖,事實(shí)上已脫離了科研一線。但他有實(shí)打?qū)嵉墓鹞锢聿┦繉W(xué)位且文筆頗佳,加上“參與美國核彈研發(fā)”的人設(shè)唬住了不少老百姓,結(jié)果成功在一個他自己根本不懂的領(lǐng)域掀起了一場“反基站”式公眾恐慌。這些恐慌情緒通過美國政治制度傳達(dá)到對技術(shù)一竅不通的各州參議員,最終導(dǎo)致1971年3月聯(lián)邦參議院以51:46票否決一切超聲速民機(jī)相關(guān)項(xiàng)目追加撥款,開創(chuàng)了民粹運(yùn)動推翻美國重大科技項(xiàng)目決定的先例。
由于得不到聯(lián)邦資助的美國超聲速客機(jī)胎死腹中已成定局,(當(dāng)時預(yù)計(jì))世界超聲速客機(jī)市場將注定由英法蘇壟斷,美國人從此心無掛礙專心使壞,利用自己最大民用航空市場的地位,將監(jiān)管思路轉(zhuǎn)移到了“大家都別玩”上。以落實(shí)上述決議為名,1973年,F(xiàn)AA頒布了CFR 91.817《民用航空器聲爆》和CFR 91.818《超過1馬赫的特殊飛行授權(quán)》技術(shù)規(guī)范,也就是此次被特朗普廢除的“陸上民用超聲速禁令”。
CFR 91.817規(guī)范全文如下:
(一)任何人不得在美國境內(nèi)以大于1的真實(shí)飛行馬赫數(shù)操作民用飛機(jī),除非遵守依CFR 91.818所頒之例外授權(quán)中的條件和限制;
(二)除(一)外,任何人也不得駕駛最大運(yùn)行限制速度超過1馬赫的民用飛機(jī)在美國機(jī)場起降,除非(1)機(jī)組人員可獲得包含確保出入美國航班不致聲爆及于美國境內(nèi)地面的飛行限制之信息;且(2)運(yùn)營人遵守(1)款規(guī)定之飛行限制,或遵守根據(jù)CFR 91.818所頒之超聲速授權(quán)中的條件和限制。
CFR 91.818規(guī)范中的“例外”系為科研準(zhǔn)備,在當(dāng)時美國技術(shù)官僚體系正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,無法用于放行當(dāng)時“協(xié)和”在美國國內(nèi)的跨陸地商業(yè)航班。這兩個禁令與CFR 91.819《不符合FAA 36部(注:噪聲)規(guī)定的超聲速民機(jī)》和CFR 91.821《超聲速民機(jī):噪聲限制》(這里的噪聲均指可由常規(guī)航空聲學(xué)預(yù)測的內(nèi)噪和外噪)一道,宣判了在美國國土上空有效運(yùn)行超聲速客機(jī)的死刑,事實(shí)上消滅了“協(xié)和”在美國航司的潛在市場。
隨著1985年這一禁令被模糊地進(jìn)一步寫入國際民航組織(ICAO)附件,“協(xié)和原版”成為唯一合法的超聲速客機(jī)(圖-144航班此時已停運(yùn)),其后續(xù)換代型號和改型“協(xié)和-B”等均被扼殺。
ICAO附件16第I卷是關(guān)于民用航空器噪聲的,一劍封喉“協(xié)和”改型的第12章總共就這三句話。
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本文僅代表作者個人觀點(diǎn)。
- 責(zé)任編輯: 李泠 
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