超聲速民用飛機對于跨洋航線等長距離、長航時航線具有顯著優勢，是未來民機發展的重要方向。近年來，隨著包括動力在內的航空技術水平的提升，傳統的制約民用超聲速飛行發展的因素逐漸消除，超聲速民機再次成為全球航空業的研究熱點超聲速飛行并非新鮮事物，早在1947年便首次實現。20世紀70年代，“協和”號和圖-144等第一代超聲速民機投入運營，美國、日本和歐洲等國家和地區為搶占世界民機技術發展的制高點，始終在積極開展技術預研。隨著包括動力在內的航空技術水平的提升，近期有眾多商業公司，尤其是初創公司，推出了超聲速民機產品規劃。縱觀超聲速民機的發展歷程，始終受制于高空空氣污染、機場附近噪聲和巡航聲爆等諸多難題，而動力裝置的發展無疑是解決上述難題的關鍵。“協和”號（左）與圖-144飛機總體情況早期發展英法合作研制的“協和”號飛機于1976年服役，依靠政府補貼勉強維持商業運營至2003年?！皡f和”號飛機巡航速度為馬赫數（Ma）2.02，配裝了4臺奧林帕斯（Olympus）593MK610渦噴發動機，單臺推力169.32kN。蘇聯研制的圖-144飛機1975年服役，1984年全部退出商業航線飛行，其中載客運營僅半年時間，巡航速度為Ma2.2，配裝了4臺NK-144渦扇發動機，單臺推力196.2kN，或4臺RD-36-51渦噴發動機，單臺推力200kN。這兩者運營中均存在油耗高、航程短、載客少、使用成本昂貴、起降噪聲大和聲爆問題嚴重等缺陷，而上述缺陷大多可歸結為存在“動力不適”的問題。各國掀起研發熱潮美國從未停止過超聲速民機相關技術的研究，美國國家航空航天局（NASA）的“N+3”計劃（2008—2035年）提出了“三步走”策略，即按照聲爆水平、機場噪聲、巡航速度、污染物排放、航程、載客量和油耗等牽引指標從小到大、從易到難，分為3個階段開展技術攻關，以確保所有技術在2035年達到技術成熟度6級。俄羅斯仍在開展新型超聲速公務機/小型客機的相關研究，過程中非常重視改善環保性，采用了一系列先進技術以滿足相關國家的適航標準。同時，俄羅斯也沒有放棄由軍機改型發展超聲速民機的做法，研究在圖-22M、圖-160轟炸機基礎上衍生發展超聲速公務機的可行性，俄羅斯的新一代超聲速公務機/小型客機有望在10年后陸續面世。歐洲在航空領域保持著技術創新的傳統，對超聲速/高超聲速飛機始終予以高度重視。歐洲航天局（ESA）自2005年起實施長期先進推進概念與技術（LAPCAT）計劃，第一階段開展巡航速度為Ma4.5、Ma5和Ma8的3種概念飛行器研究，第二階段開展載客量300人、巡航速度分別為Ma5和Ma8的兩種飛行器的后續研究。日本多年來致力于新一代超聲速民機技術的研發。日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）在1997—2006年主導實施了國家超聲速運輸機試驗（NEXST）計劃，隨后又開展了后續的靜音超聲速技術論證（S3TD）計劃，對相關技術進行研究驗證，使飛行器具備低聲爆、低噪聲、低排放和超聲速巡航飛行能力。在此基礎上，JAXA提出了一種高升阻比、低噪聲、巡航速度Ma2以上、載客200～300人、航程11000km的超聲速民機方案。與“協和”號飛機相比，該方案聲爆強度降低50%、噪聲降至1/10、氮氧化物排放降至1/4，且運營票價僅相當于波音747飛機的1.3倍。商業公司推出系列產品規劃各商業公司的產品規劃主要針對Ma2級別（Ma1.4～2）和Ma5級別的民機，Ma2級別的民機計劃于2025—2030年投放市場，Ma5級別的民機計劃于2030—2050年投放市場。美國博姆（Boom）公司提出的“序曲”（Overture）飛機巡航速度為Ma1.7，計劃2029年進入市場。美國斯派克（Spike）公司提出的S-512飛機巡航速度為Ma1.6，計劃2025年實現交付。美國Exosonic公司提出了靜音超聲速客機概念，巡航速度為Ma1.8，計劃2029年飛機通過認證。俄羅斯圖波列夫公司提出的超聲速公務機巡航速度為Ma2，計劃2026年完成詳細設計。美國赫爾墨斯（Hermeus）公司2019年公布了Ma5級高超聲速民用飛機，初步目標是在2030年前投入商業運營。波音公司2018年提出了Ma5級別的民用客機，投入運營的時間點大概是2040年。超聲速民機對動力裝置的需求超聲速民機對動力裝置的要求為“四低一高”：低聲爆、低噪聲、低排放、低油耗和超聲速巡航高推力。感覺聲壓級75dB是陸地上空超聲速飛行的可接受聲爆水平，“協和”號飛機超聲速飛行時的地面聲爆高達108dB，因而被多個國家禁止在陸地上空進行超聲速飛行，而目前國際先進的超聲速民機的聲爆水平為80～85dB。大涵道比渦扇發動機是當前亞聲速民機的主流動力，但其無法用于超聲速飛行。小涵道比渦扇發動機和渦噴發動機可用于超聲速飛行，但因排氣速度較高導致起降階段噪聲較大，亞聲速時耗油率高、污染物排放量大，不是理想的超聲速飛行動力。同時，為實現超聲速巡航的經濟性，新一代超聲速民機動力需要在滿足低聲爆、低噪聲、低排放、低油耗的同時，具備大推力以實現無加力超聲速巡航。對于Ma2級別的民機，為了兼顧起降時的低排氣速度、亞聲速巡航時的低耗油率、超聲速巡航的大推力等矛盾需求，適合采用變循環發動機（VCE）。對于Ma5級別的民機，結合傳統燃氣渦輪發動機和沖壓發動機各自的高效率工作范圍，適合以兩者為基礎形成渦輪基組合循環（TBCC）發動機。超聲速飛機的軍民兩用特征

超聲速民機及其動力稍做改動后即可用于軍用運輸、偵察監視和信息對抗等任務，提升作戰支援保障能力。赫爾墨斯公司與美國空軍合作開展快速評估Ma5飛機的改裝以實現軍事用途，該公司于2021年7月獲得美國空軍授出的為期3年的6000萬美元科研合同，要求完成一型渦輪基沖壓組合發動機的飛行驗證和3架“夸特馬”（Quarterhorse）高超聲速飛行驗證機的研制試飛等工作，這是美國空軍近十余年以來首個高超聲速飛行驗證機研制項目，也是美國航空業正式獲得軍方投資開展的高超聲速飛行驗證機研制項目。近期進展

NASA的X-59飛機NASA和洛克希德-馬丁（洛馬）公司合作設計、開發、制造和飛行測試X-59靜音超聲速技術（Quesst）驗證機，旨在收集超聲速噪聲信號的數據，可用于對地面超聲速飛行禁令的重新評估。X-59飛機的巡航高度為16800m，巡航速度為Ma1.4；動力裝置為1臺F414-GE-100渦扇發動機，推力為98kN。2022年，X-59飛機進行了縮比模型低速風洞測試，確認了飛控數據；2022年11月，F414-GE-100發動機被安裝在X-59上，表明X-59即將完成整機組裝，經過一系列地面試驗，將于2023年首飛；在聲學驗證試驗之后，將于2025年左右開始數據收集飛行，目標是及時將數據提交給國際民航組織（ICAO），隨后ICAO將審議超聲速標準。博姆的“序曲”飛機2022年1月，博姆公司開始測試為其XB-1超聲速驗證機提供動力的J85渦噴發動機，XB-1地面測試將驗證所有飛機系統的功能，并確定每個系統是否符合或超過技術指標。2022年12月，博姆公司與克雷托斯（Kratos）公司合作，為其“序曲”超聲速飛機研發發動機“交響樂”（Symphony）?！靶蚯憋w機配裝4臺發動機，搭載65～88名乘客，巡航速度Ma1.7，航程7871km，能將跨大西洋飛行時間縮短至3.5h。預計首架“序曲”飛機將于2026年出廠，次年開始試飛，目標是在2029年獲得認證?！敖豁憳贰笔且恍碗p轉子中等涵道比渦扇發動機，設計特點包括：軸對稱超聲速進氣道、低噪聲設計的單級風扇、被動冷卻的高壓渦輪、無加力燃燒室、可變幾何形狀的低噪聲噴管?！敖豁憳贰卑l動機赫爾墨斯的系列飛機2022年6月，赫爾墨斯公司宣布，已完成首架高超聲速飛機“夸特馬”的TBCC發動機“奇美拉”（Chimera）的地面試驗，驗證了該發動機可在地面上實現全狀態運行。2022年11月，赫爾墨斯公司完成“奇美拉”發動機的模態轉換試驗：在低速時，“奇美拉”處于渦噴發動機（采用的J85）模式；當速度達到Ma2時，“奇美拉”的預冷器可降低來流溫度以提高渦噴發動機性能；當速度達到約Ma3時，切換到沖壓發動機模式。按計劃，赫爾墨斯公司將在2023年對“夸特馬”進行首飛。同時，赫爾墨斯公司正在加速開發下一代“黑馬”（Darkhorse）高超聲速無人機，“黑馬”將采用TBCC發動機“奇美拉”II。2022年12月，赫爾墨斯公司宣布采用普惠F100渦扇發動機作為“奇美拉”II的渦輪部分，這將為赫爾墨斯公司節省數十億美元的研發成本和數年的研發時間。2023年3月，赫爾墨斯公司確定了F100發動機的基準性能，在此基礎上，對“奇美拉”II發動機的進氣道、涵道系統、預冷器、沖壓燃燒室和排氣噴管等部件進行了改造。F100能夠將飛機從靜止狀態加速到Ma2.8，然后過渡到沖壓模態，進而將飛機加速至Ma5的目標速度。赫爾墨斯公司計劃在2024年進行“奇美拉”II發動機測試?；凇昂隈R”平臺開發、