日本早稻田大學與宇宙航空研究開發機構(JAXA)、東京大學及慶應義塾大學合作研發極超音速客機,目標以音速約 5 倍、時速約 5,400 公里的速度飛越太平洋,將東京至美國洛杉磯的飛行時間縮短至約 2 小時。《日本經濟新聞》11 月 9 日透過影片介紹研發進展,並指研究團隊以 2050 年前後實用化為長遠方向;目前已完成地面模擬燃燒測試,尚未進行載客飛行。

極超音速客機東京飛洛杉磯兩小時 飛行高度達 25 公里
研究團隊構想中的極超音速客機以約 25 公里高空巡航,較一般民航客機飛得更高,飛行速度約為一般客機的 6 倍。過去英法合作開發的協和式客機巡航速度約為音速兩倍,而新計劃追求約 5 倍音速,希望將跨太平洋的長途旅程壓縮至約 2 小時。
JAXA 早前已針對東京與洛杉磯航線研究可搭載約 100 名乘客的概念機,並規劃客艙、起落架及液態氫燃料槽的位置。概念設計考慮以一般跑道水平起降,但現階段仍屬研究構想,未有可投入航線營運的客機。

JAXA 完成 5 倍音速燃燒測試 機身周圍空氣達 1,000°C
早稻田大學及 JAXA 於 4 月 16 日公布,研究團隊在宮城縣角田宇宙中心使用全長約 2 米的極超音速實驗機,首次在日本國內成功完成模擬 5 倍音速飛行環境的燃燒實驗。
測試在衝壓噴射引擎(Ramjet)設備內進行,團隊同時驗證引擎燃燒運作、機翼控制及機身隔熱性能。高速飛行時,空氣受到壓縮,機身周圍的空氣溫度可達約 1,000°C。測試結果顯示,隔熱結構可把實驗機內部維持在接近室溫的水平,內部電子控制裝置亦正常運作。這是地面模擬實驗,並不代表飛機已在空中達到 5 倍音速。
5 倍音速引擎必須與機身一體設計 氫燃料排氣仍要評估
極超音速飛行會產生衝擊波,機身姿態或速度改變時,進入引擎的氣流亦隨之改變,影響燃燒及推力。因此研究團隊須把機身空氣動力設計與引擎控制一併考慮,不能分開處理。
今次測試亦測量機身表面溫度及使用氫燃料的衝壓噴射引擎排氣溫度,收集數據供耐熱設計及環境影響研究使用。現階段取得的是相關技術驗證資料,並非正式客機的最終性能數據。
下一步擬以觀測火箭實際試飛 太空飛機亦是研究方向
研究團隊下一步構想利用觀測火箭搭載實驗機升空,實際驗證約 5 倍音速的飛行性能。若未來成功掌握相關技術,除了開發極超音速客機,也可能延伸至能到達約 100 公里高空的太空飛機(Spaceplane)。
不過,客機實用化仍須完成實際飛行測試、客艙與機體擴大設計、飛行安全認證,以及噪音、燃料成本等評估。東京至洛杉磯兩小時只是技術發展目標,並非航空公司已公布的航班或開航時間表。
資料來源:日本經濟新聞、早稻田大學、JAXA、JAXA 極超音速推進技術研究
