在世界各国共同应对地球气候变化的背景下，历史才一百年的飞机遭遇到了与人类同样的问题，那就是降碳控排，人们再也不能随心所欲地制造飞机了，曾经在上世纪后期被人们称之为“空中堡垒”的波音747飞机因超排被迫停产，本世纪初给全人类带来欢乐的空客A380双层“巨无霸”也因为污染环境在一片遗憾声中下马。
那么，人类未来会乘坐什么样的飞机？今天咱们一起来探讨一番。
中国工程院院士吴光辉在《中国工程科学 》2023年第25卷第5期上发表文章《航空制造业绿色低碳化发展研究》指出：“从民航业主制造商的发展历史以及航空科技创新的发展趋势来看，民机创新主要有两种途径，一是在既有产品基础上，逐步升级换代发展新产品；二是大跨度、颠覆式的全新产品创新。未来 20 年，以安全高效、绿色环保、经济舒适、智能互联为特征的“新构型、超声速、新能源、智能化”全新民机产品将推向市场。”
中国航空研究院的雷国东博士在《航空制造技术》上发文《未来大型客机发展方向机关键设计技术研究》指出：“未来大型客机将会超着新能源化、低消耗化及超声速化方向发展，并涉及这三个方向的综合应用。而新能源化主要是指绿色低碳能源的应用，包括SAF，低温液氮或液化甲烷等。”同时指出“低能耗化包括节能气动布局和节能推进技术，...，超声速化主要包括各种马赫2-3量级的低阻低声爆以及水平起降的大型高超声速客机。”
绿色低碳化实际上也涵盖了未来客机的低能耗化和超音速化。
新能源的飞机
2023年10月10日，中国工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局等四部门联合发布《绿色航空制造业发展纲要(2023—2035年)》，提出，力争到2025年电动通航飞机投入商业应用；到2035年，新能源航空器成为发展主流。其中，可持续航空燃料、电动飞机、氢能航空成为发展绿色航空的三大重点方向。
新能源飞机的定义：新能源飞机，是指不使用传统燃油的能源，使用太阳能、氢能、电力以及其它环保燃料等，来驱动飞机的运动。其最主要的特点是更加环保、经济、安全和高效。
波音的新能源思路：
波音：更看好混合动力
波音公司在2012年与NASA联合成立了名为Boeing Sugar Volt的专注混合动力飞机概念的部门。从目前透露出来的信息来看，波音更看好油电混合动力的方案。
从动力原理上来说，油电混合动力飞机所使用的燃料和传统飞机的航空煤油并无区别：任何一架油电混合动力飞机，在它所起降的机场中，都不会遭遇到燃料供应方面的麻烦。无论是飞机本身还是机场，航空煤油的储存、运输、加注、消防等相关环节，均已在近百年的历史进程中进化的非常完善。
不过相对于氢燃料，油电混合动力的缺陷是，它只是在传统燃油动力上较为明显地提升了能量利用效率，依然会有较多的直接二氧化碳和氮氧化物排放。
对此，波音曾表示Sugar Volt飞机的排放量将比现在的飞机平均低70%左右，噪音污染也将低。
欧洲新能源飞机的发展：
法国政府计划在2035年实现新能源大客机首飞，这比之前的2050年目标足足提早了15年。法国雄心勃勃，将调动航空产业链中超过1,300家公司参与该计划，弯道超车美国，成为新能源飞行技术的领导者。
为此，法国已制定了清晰的路线图——首先是对空客的A320产品线进行改造，开发混合动力的A320 “继承者”客机。A320“继承者”的原型机将在2026年至2028年间亮相，并在2035年之前首飞，并逐步转向使用氢燃料。同时，新能源支线客机的研发也提上了议程。
空客10年磨一剑：
早在2010年，空客就开始航空电气化的进程，并研发出世界上第一架全电动的四引擎特技飞机CriCri。
2015年，空客全电动双螺旋桨飞机E-Fan 1.1成功飞越英吉利海峡。
2017年，空客宣布开发E-Fan的升级版E-Fan X，其性能是E-Fan的30倍。
2018年和2019年，空客的电动垂直起降（eVTOL）项目Vahana和CityAirbus也分别完成了试飞。
2023年，空客公司宣布决定在德国的不来梅和法国的南特两地，分别建立两个零排放研发中心（ZEDC）。主要任务是开发低成本、低重量、高性能、高可靠性的低温液氢储存容器。将作为燃料箱运用在空客公司下一代以氢气为动力能源的“ZEROe”新能源飞机上。按照空客公司的路线图，“ZEROe”新能源飞机将在2035年交付使用。
新能源替代型燃料：
SAF(Sustainable aviation fuels)是指可持续性航空燃料，是以废弃的动植物油脂、油料、使用过的食用油、城市生活垃圾和农林废弃物为原料，以可持续方式生产的替代燃料。相较于传统的化石燃料，SAF从原材料收集到最终用户使用的整个过程中产生的碳排量，最高可减少85%。
SAF在我国的研发及应用已超过十年。2011年10月，由中国国航、中国石油、波音公司和霍尼韦尔UOP合作，在北京首都国际机场成功实施中国首次航空可持续生物燃料验证飞行获得圆满成功，此举标志着中国民航航空生物燃料发展的开端。
空客首架零排放商用飞机：
2023年9月21日，空客公司公开展示了世界首架零排放商用飞机的3种设计概念，分别代表了实现零排放飞行的不同技术途径，旨在探索各种动力技术和气动布局，率先在整个民用航空业实现脱碳。3种概念方案都选择了氢能作为主要能源，空客认为氢能源作为一种清洁的航空燃料具有广阔的前景，并很可能是航空航天以及多个其他行业实现气候中立目标的解决方案。
低耗能化的飞机
低耗能化的飞机定义：低耗能化是指客机本身因气动布局的升阻比较高，推进系统效率较高，从而显著降低总体能耗的一类飞机。
为节能而设计的飞机气动布局：在这方面的例子，比较著名的有增大展弦比的波音777X飞机，其翼展高达71.8米。由于采用了可折叠小翼设计，飞机满足了4E级机场要求。
图：波音777X飞机
在这方面的例子还有：波音的支撑翼民机概念，波音的翼身融合概念，空客的翼身融合概念。
图：未来飞机概念图
为节能而设计的推进技术：是指超大涵道比加齿轮传动涡扇推进与低噪声桨扇推进。这方面的例子有CMF公司大涵道比的桨扇发动机和飞机概念。
布局与推进技术的综合应用：边界层吸入式推进与分布式推进是其一例，如日本的混动飞机。翼身融合布局-分布式推进。
大型客机的超音速化
大型客机的超音速化定义：是指马赫数2-3倍的标准超音速以及马赫数5以上的高超音速化飞机。下面是法国协和式飞机、苏联图144飞机和最近的超高音速新概念。
图：超高速飞机概念图
高超音速飞机：
高超音速飞机实现高超音速飞行，必须有相应的动力装置，解决高强度激波、表面温度、解决相应动力装置、噪声和音爆等问题。涡轮喷气发动机在飞机飞行马赫数大于3.5之后，性能会迅速下降；高超音速飞机的研究工作和航天飞机研究存在着紧密的联系。马赫数大于6时，使用碳氢燃料在超音速气流中燃烧的冲压喷气发动机较为适宜。巡航马赫数大于4时，使用涡喷/冲压喷气/超燃冲压喷气混合发动机是一个较好的方案。
下面是几个概念飞机。
未来的飞机到底是什么样的，各个航空制造公司都在紧锣密鼓地研发中，无论形状如何，无论能源何为，无论速度多快，只有满足人类发展的要求，符合人类命运共同体的环境，才会被人类所接受，才是走向市场的飞机。
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