【文/观察者网专栏作者 击不落】
数月前,白宫网站上发布了一则名为《特朗普总统英明决策引领全球超声速航空》的新“事实要点”。剔除各种“赢学”马屁后,它表达的意思是:
特朗普用行政命令废除了美国已维持半个多世纪的陆上民用超声速飞行禁令。
“陆上民用超声速禁令”是什么东西,为什么会存在?它与曾轰动一时的“协和”飞机又有什么关联?本文将简要介绍相关技术问题和以中美两国为代表的发展现状,并分析特朗普此项改变可能产生的影响。
超声速客机市场需求与“协和”的优势——声爆
格陵兰以南的北大西洋最窄处约3000公里,平均宽度在4800-6700公里之间。自哥伦布发现北美大陆以来,欧洲基督教白人不断移入开垦拓荒、发展工商和越洋贸易,在种族灭绝、奴隶制和强迫劳动基础上建起自身主导的社会组织直至国家政权,创造了璀璨的人文科技成果,将北大西洋变成了他们的内海,形成了今天世人口中的“欧美”文明。
“欧美”虽然形式上分属不同国家主权,但作为一个宏观历史-文化整体和市场无法分家,且有政治与法制不断一体化的趋势。这驱动着横跨北大西洋的工具不断改进,从哥伦布的“圣玛利亚”号快帆船到泰坦尼克、奥林匹克号大邮轮,再到跨大西洋民用航班的诞生和普及,无不是这个文明“两岸自我整合”内生需求的体现。正是这种内生需求,在1960年代航空工业进入M2阶段、越洋喷气机航线也趋于可行后产生了“协和”超声速客机的客观市场,支撑其运行了50年,并一定程度实现商业盈利。
相比之下,自中苏分裂后,苏联人并无需要频繁跨越漫长距离往返的友邦,其自身中亚-远东地区的发展程度则不足以支撑“协和”(蓝色)式超声速客机的运营成本。图-144(红色)是纯粹的面子工程,这注定了其客运上的失败。
美国抛开其作为“北大西洋欧美文明一部分”的属性,自身是一个广土大国,但领土格局与苏联显著不同。从三维空间视角,苏联国土是一个包夹地球北极的“玦”形,而仅有乌拉尔以东一隅几个主要沿南北分布、相距不到中程导弹射程的孤立点是传统繁荣区域。相比之下,美国主体48州接近一个扁长方形,和典型殖民地国家一样,内陆腹地空虚,政治、经济、文化重心分布在东(北大西洋)、南(墨西哥湾)、西(太平洋和西北太平洋地区)、北(五大湖区)的一系列近岸地区,主要精华集中在17世纪开发的东海岸和19世纪至今发展起来的西海岸。这两条岸线平均距离虽较北大西洋略窄,也有4000公里上下,西雅图与迈阿密相距约4400公里,圣地亚哥与波士顿相距约4200公里,M2.0(在1.8万米巡航高度合每小时约2100公里)速度的客机之于美国东西海岸,理论上相对普通民航,应有与“协和”之于北大西洋相似的速度领先优势。
那么美国1960年代对第一代超声速客机的研发,为什么最终走向了比苏联更大的失败呢?
有很多原因,除众所周知的登月项目挤占资源、好高骛远严重冒进导致的总体设计无法闭合等内因外,最大外因在于声爆对“协和”与美国飞机项目的影响不同。
美国超声速民机方案(上:波音2707后期版;下:洛克希德L-2000)
声爆是在大气层内超声速飞行的物体在其下方一定范围的地面监听者耳中产生“尖锐爆鸣”的现象。与通常听到的民航飞机由远及近、再由近及远时闷雷般连绵不绝的轰鸣不同,若一架超声速飞机水平匀速飞过地面的监听者,后者一开始听不到任何声音,而是会在飞机过顶后一段时间突然听到单独一声(如果你的耳朵听力非常好,会发现其实是几乎连续叠在一起的两声)炸雷般的巨响,然后才是前述那种典型的喷气式引擎声。声爆的地面可感响度受飞行物尺寸、马赫数(超过声速的倍数)、高度和飞行方式(匀速直线巡航或突然开加力提速/转弯)影响,陀螺抽绳和子弹的声爆通常认为无害,飞机的声爆则是一种噪声污染,可能对老人、孕妇、心脏病患者等造成不良影响。
“协和”飞机的实际越海声爆效果
对于以主营跨大西洋航线起步的“协和”来说,声爆几乎完全发生在海面上,除对海洋哺乳动物种群的影响尚待研究外,对人类活动的伤害可直接忽略。但对显然将主营美国东西海岸航线、必然频繁横跨北美内陆的美国国产超声速客机项目就不同了:虽然美国的内陆州早就被鄙视地称为“飞越地带”,但两洋精英们天天亚声速“飞越”暗含的“无视”,与天天在自己头上扔晴天霹雳还是有区别的!
美国民用超声速飞行监管简史
声爆最初系1945年由苏联物理宗师朗道从理论上预言(彼时人类还不能把大于炮弹尺度的物体提升到声速),在西方并未引起重视。然而,1960年代是《寂静的春天》和人类环保意识萌芽的时代,世界是程丽华的,也是马钢的,但是归根结底是叶文洁的。
1964年,FAA和美国空军在聚集全美主要印第安人保留地的俄克拉荷马州展开了臭名昭著的“邦戈二号”声爆实验,用包括B-58超声速战略轰炸机在内的各种军机在首府俄克拉荷马城周边上空制造了1253次声爆,以测试其对民房建筑结构影响和人体伤害水平。这场法西斯平民实验造成9594起建筑损伤投诉(窗玻璃碎裂、墙体裂缝、瓦片脱落等)和4629起立案伤害投诉,而这些投诉大多被政府和法院以极其傲慢的“国家利益”、“科学牺牲”之类态度驳回(喝麦当劳咖啡烫嘴索赔一亿的“版本更新”当时还未到来),极大助推了声爆在美国民间的邪恶形象。
美国的政治闹剧里,精英的不做人和民粹的阴谋论从来是双向奔赴的。彼时宝丽来公司有一位在民间尤其爱国红脖子中威望极高的“公知”——威廉·舒克利夫,该人曾在曼哈顿工程中担任边缘文书类角色,后来一直以此自吹,打造“曾开发核武器的天才幡然悔悟投身环保”人设积极活跃在媒体界。声爆问题成为热点后,他牵头创立了“反声爆公民联盟”,写了一本小册子(见下图)乱带节奏,把一个原本反对美国政府人体实验行径的有正义性的群众运动变成了以扼杀正常科研为目的的阴谋论。
一时洛阳纸贵的《SST与声爆简明手册》,把声爆吹成了某种十步杀一人、千里不留行,从物理学本质上无法防御或减弱的终极武器。
虽然舒克利夫本行是搞光学的,而且当时沉迷于每天在民间媒体上发帖,事实上已脱离了科研一线。但他有实打实的哈佛物理博士学位且文笔颇佳,加上“参与美国核弹研发”的人设唬住了不少老百姓,结果成功在一个他自己根本不懂的领域掀起了一场“反基站”式公众恐慌。这些恐慌情绪通过美国政治制度传达到对技术一窍不通的各州参议员,最终导致1971年3月联邦参议院以51:46票否决一切超声速民机相关项目追加拨款,开创了民粹运动推翻美国重大科技项目决定的先例。
由于得不到联邦资助的美国超声速客机胎死腹中已成定局,(当时预计)世界超声速客机市场将注定由英法苏垄断,美国人从此心无挂碍专心使坏,利用自己最大民用航空市场的地位,将监管思路转移到了“大家都别玩”上。以落实上述决议为名,1973年,FAA颁布了CFR 91.817《民用航空器声爆》和CFR 91.818《超过1马赫的特殊飞行授权》技术规范,也就是此次被特朗普废除的“陆上民用超声速禁令”。
CFR 91.817规范全文如下:
(一)任何人不得在美国境内以大于1的真实飞行马赫数操作民用飞机,除非遵守依CFR 91.818所颁之例外授权中的条件和限制;
(二)除(一)外,任何人也不得驾驶最大运行限制速度超过1马赫的民用飞机在美国机场起降,除非(1)机组人员可获得包含确保出入美国航班不致声爆及于美国境内地面的飞行限制之信息;且(2)运营人遵守(1)款规定之飞行限制,或遵守根据CFR 91.818所颁之超声速授权中的条件和限制。
CFR 91.818规范中的“例外”系为科研准备,在当时美国技术官僚体系正常运转的情况下,无法用于放行当时“协和”在美国国内的跨陆地商业航班。这两个禁令与CFR 91.819《不符合FAA 36部(注:噪声)规定的超声速民机》和CFR 91.821《超声速民机:噪声限制》(这里的噪声均指可由常规航空声学预测的内噪和外噪)一道,宣判了在美国国土上空有效运行超声速客机的死刑,事实上消灭了“协和”在美国航司的潜在市场。
随着1985年这一禁令被模糊地进一步写入国际民航组织(ICAO)附件,“协和原版”成为唯一合法的超声速客机(图-144航班此时已停运),其后续换代型号和改型“协和-B”等均被扼杀。
ICAO附件16第I卷是关于民用航空器噪声的,一剑封喉“协和”改型的第12章总共就这三句话。