这是因为商业航空优先考虑安全问题，偏爱久经验证的解决方案，还因为其他发展——例如材料和引擎——意味着传统设计仍然适用。

然而，一场巨变即将发生。一种全新形状的飞机已获准在加利福尼亚上空起飞。上个月底，总部位于长滩的JetZero宣布，其1:8 比例的“混合翼身- blended wing body”示范机开拓者（Pathfinder） 已获得美国联邦航空局适航证，即将进行试飞。随着该行业拼命寻找减少碳排放的方法，它面临着比其他行业更严峻的挑战，正是因为其核心技术已被证明很难摆脱。创新的时机已经成熟。

“混合翼身”看起来与标志性B-2轰炸机等军用飞机使用的“飞翼-flying wing”设计相似，但混合翼在中段的体积更大。波音和空中客车都在对这一想法进行修补，JetZero的新里程碑使其更接近其雄心勃勃的目标，即最早在2030年投入使用混合翼飞机。

JetZero的联合创始人兼首席执行官汤姆·奥利里（Tom O'Leary）在2023年8月告诉美国有线电视新闻网：“我们对大型喷气式飞机实现零排放的道路感到非常强烈，混合翼机身可以降低50%的燃料燃烧和排放。”。“与行业习惯相比，这是一个惊人的飞跃。”

压力之下

混合翼概念并不新鲜，用这种设计建造飞机的最早尝试可以追溯到20世纪20年代末的德国。美国飞机设计师和实业家杰克·诺斯罗普（Jack Northrop）于1947年设计了一种喷气式飞翼，这启发了20世纪90年代的B-2轰炸机。

作为飞翼和传统“筒机身-机翼- tube and wing”之间的一种混合体，混合翼允许整个飞机产生升力，最大限度地减少阻力。美国国家航空航天局表示，这种形状“有助于提高燃油经济性，并在飞机的中心体部分创造更大的有效载荷（货物或乘客）区域。”该机构已经通过其一架实验飞机X-48进行了测试。

2007年至2012年间，两架无人驾驶、遥控的X-48进行了约120次试飞，证明了这一概念的可行性。该机构表示：“这种类型的飞机的翼展将略大于波音747，可以在现有的机场航站楼运行。”并补充说，与同样先进的传统运输机相比，这种飞机“重量更轻，噪音和排放更少，运行成本更低。”

2020年，空中客车公司建造了一架长约6英尺的小型混合翼演示机，表明了未来对研发全尺寸飞机的兴趣。但是，如果这种形状如此有效，为什么我们还没有开始基于它制造飞机呢？

根据奥利里的说法，有一个主要的技术挑战阻碍了制造商的发展。“这是非圆柱形机身的增压，”他说，并指出管状飞机能够更好地处理每次飞行带来的不断膨胀和收缩循环。

“如果你考虑一个‘筒机身和机翼’，它会将载荷分开——筒机身上有加压载荷，机翼上有弯曲载荷。但混合机翼基本上将这些载荷混合在一起。只有现在我们才能用轻质坚固的复合材料做到这一点。”

这种全新的形状将使飞机的内部看起来和感觉与今天的宽体飞机大不相同。奥利里说：“这只是一个更宽的机身。”。“典型的单通道飞机有3+3个座位，但这是一种更短、更宽的管子。有同样数量的人，但可能在机舱里有15或20排，这取决于每家航空公司的配置方式。

“这只是给了一个全新的客舱座椅布局。我认为，看到他们对这个更广阔的空间的解释将是惊人的”。

革命潜力

奥利里说，就尺寸而言，最接近的飞机是波音767，这是一架20世纪80年代推出的宽体双引擎飞机，通常可搭载约210名乘客。它仍然作为货机生产，但被波音787作为客机所取代。它还有一种现代军用型号KC-46，美国空军使用它进行空中加油。

同样，JetZero希望同时开发三种变体：一架可容纳200多名乘客的客机、一架货机和一架加油机。混合机翼形状非常适合后者，去年美国空军授予JetZero 2.35亿美元，用于开发全尺寸演示机并验证混合机翼概念的性能。军用版的飞机计划引领潮流，并可能支持商业型号的开发。

新获得美国联邦航空局（FAA）批准的开拓者号(Pathfinder)翼展23英尺，是全尺寸演示机的12.5%比例版本，预计将于2027年起飞。该飞机的设计与可持续航空燃料（SAF- Sustainable Aviation Fuel）100%兼容，内部容积可容纳零碳排放的氢气。

然而，从头开始建造一架全新的飞机是一项艰巨的任务，JetZero的目标听起来雄心勃勃，因为即使是现有飞机的变体，整个认证过程也可能需要数年时间。JetZero在这方面的一个优势是，该飞机最初将借用当今窄体飞机的发动机，如波音737，尽管该计划最终将转向完全由氢气驱动的无排放推进系统，这将需要尚未开发的新发动机。

JetZero尚未宣布其飞机的任何订单，但奥利里去年告诉美国有线电视新闻网，航空公司对此感兴趣。“我们已经与全球所有主要航空公司进行了交谈，因为他们很高兴听到效率提高的消息。”

燃料使用量减少50%是否真的可能还有待观察。美国国家航空航天局（NASA）和空中客车公司（Airbus）都对其设计给出了更为适中的20%的报价，而美国空军表示，混合翼飞机可以“比目前的空军加油机和机动飞机将空气动力学效率提高至少30%”。

咨询公司AviationValues的航空分析师贝利·迈尔斯(Bailey Miles表示：“值得注意的是，虽然混合翼身可以减少阻力并提高燃油效率，但实际效益取决于具体的设计、配置和操作条件。”

他补充道：“广泛的空气动力学测试和优化对于充分实现这种创新飞机设计的减阻潜力至关重要。如果不进行必要的测试，很难确定具体的燃油减少百分比。”

据迈尔斯介绍，混合翼设计是一个具有潜力的“革命性”想法，但它也存在许多障碍，特别是空气动力学复杂性的增加，这可能会使设计和测试变得棘手，一系列监管和认证挑战，以及可能不适合现有机场基础设施的形状。

他说：“混合翼身飞机作为航空业的游戏规则改变者，具有巨大的前景，提供了提高燃油效率、增强有效载荷能力和创新控制系统的潜力。然而，解决空气动力学复杂性、确保结构完整性、克服监管障碍和调整机场基础设施是实现这一目标必须克服的艰巨挑战。”他补充说，除其他外，这些挑战使JetZero 2030年投入使用的目标“难以想象”。

咨询公司Aerodynamic Advisory的航空分析师理查德·阿布拉菲亚(Richard Aboulafia)表示，虽然并非JetZero的所有说法都能得到证实，但“混合翼身的想法多年来一直很有吸引力，听起来他们做了一些非常有趣的研究。我和我的同事们认为这很有前景。”

他担心该公司目前主要是“一家设计公司”，但他相信，在承包商的帮助下，该项目可能会起步。他说：“对于那些真正想在这个行业增加价值的人来说，肯定有空间。”

补充

是时候重塑航空业了！

与传统的“筒机身-机翼- tube and wing”设计相比，我们的飞机显著提高了空气动力学效率，传统的“筒机身-机翼- tube and wing”设计从理论上不稳定，需要大的尾翼气动表面，从而产生更多的重量和阻力。

混合翼是一种自然稳定的设计，不需要尾翼气动面，从而消除了不必要的复杂性。更短、更宽的机身被混合在一起，模仿机翼以提供升力。这减少了所需的气动面，使飞机更轻，阻力更小。

 

效率的美妙之处在于它的复合。通过减少阻力和重量，发动机的尺寸得以减小，从而进一步降低了阻力和重量。其结果是，这架飞机具有小型宽体飞机的载客量和航程，使用了现有窄体飞机的发动机。这一突破填补了中端市场的空白，其飞机的燃料消耗和排放量将是其将取代的老旧机队的一半。

 

注：原文见《 JetZero: Groundbreaking ‘blended-wing’ demonstrator plane cleared to fly 》

杨超凡