混合翼飞机可以减少碳排放。此渲染图展示了总部位于加利福尼亚州的 JetZero 的设计，其目标是到 2030 年拥有一架飞机投入使用
过去 60 年来，商用飞机的基本设计没有太大变化。波音 787 和空客 A350 等现代客机的总体形状与波音 707 和道格拉斯 DC-8 相同，后者建于 20 世纪 50 年代末，巩固了至今仍在使用的“管状和机翼”外形。
这是因为商业航空优先考虑安全，偏爱经过试验和测试的解决方案，而且因为材料和发动机等其他方面的发展意味着传统设计仍然适用。
然而，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。尝试新事物的时机可能已经成熟。
其中一项建议是“混合翼身”。这种全新的飞机形状看起来类似于标志性的B-2 轰炸机等军用飞机所使用的“飞翼”设计，但混合式机翼的中间部分体积更大。波音公司和空中客车公司都在修改这个想法，第三家公司——总部位于加利福尼亚州的 JetZero 也在考虑这一想法，该公司制定了一个雄心勃勃的目标，即最快在 2030 年将混合翼飞机投入使用。
JetZero 联合??创始人兼首席执行官汤姆·奥利里 (Tom O'Leary) 表示:“我们对大型喷气机实现零排放的道路充满信心，混合翼机身可以将燃油消耗和排放降低 50%。” “与行业习惯相比，这是一个惊人的飞跃。”
JetZero 混合机翼设计的渲染图
在压力之下
混合翼概念并不是什么新鲜事，采用这种设计制造飞机的最早尝试可以追溯到 20 年代末的德国。美国飞机设计师兼实业家杰克·诺斯罗普 (Jack Northrop) 于 1947 年创造了喷气动力飞翼设计，为 20 世纪 90 年代的 B-2 提供了灵感。
作为飞翼和传统“管翼”的一种混合体，混合机翼允许整个飞机产生升力，最大限度地减少阻力。NASA 表示，这种形状“有助于提高燃油经济性，并在飞机的中心机身部分创造更大的有效载荷（货物或乘客）区域。” 该机构已通过其一架实验飞机X-48对其进行了测试。
2007 年至 2012 年间，两架无人驾驶遥控 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略大于波音 747，并且可以在现有的机场航站楼运行。”并补充说，该飞机还“重量更轻，产生的噪音和排放更少，运营成本也更低”比同样先进的传统运输机。”
NASA 的实验型 X-48 飞机
2020 年，空中客车公司建造了一架小型混合机翼演示机，长约 6 英尺，表明有兴趣在未来开发全尺寸飞机。但如果这个形状如此有效，为什么我们还没有开始基于它来建造飞机呢?
奥利里表示，制造商面临一项主要的技术挑战。“这是非圆柱形机身的加压，”他说，并指出管状飞机能够更好地处理每次飞行中不断出现的膨胀和收缩循环。
“如果你考虑‘管子和机翼’，它会分离负载——管子上有加压负载，机翼上有弯曲负载。但混合机翼本质上将这些融合在一起。只有现在我们才能使用既轻又坚固的复合材料来做到这一点。”
这种全新的形状将使飞机内部的外观和感觉与当今的宽体飞机截然不同。“它只是一个更宽得多的机身，”奥利里说。“典型的单通道飞机有三乘三的座位，但这是一种更短、更宽的管道。乘客数量相同，但机舱内可能有 15 或 20 排，具体取决于每个特定航空公司的配置方式。
“这给了他们一个全新的调色板来布局。我认为看到他们对这个更广阔的空间的解释将是令人惊奇的。”
JetZero 希望其飞机能够在 2030 年投入使用
奥利里表示，就尺寸而言，最接近的同类飞机是波音 767，这是一款 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 取代作为客机。它还有一个现代军用型号 KC-46，美国空军使用它进行空中加油。
同样，JetZero 希望同时开发三种型号:客机、货机和油轮。混合机翼形状非常适合后者，以至于美国空军刚刚授予 JetZero 2.35 亿美元的资金，用于开发全尺寸演示机并验证混合机翼概念的性能。预计将于 2027 年进行首飞，这意味着该飞机的军用版本预计将引领潮流，并可能支持商业型号的开发。
然而，从头开始建造一架全新飞机是一项艰巨的任务，而且 JetZero 的目标听起来雄心勃勃，因为即使是现有飞机的变型的完整认证过程也可能需要数年时间。JetZero 在这一领域的优势之一是，该飞机最初将借用当今窄体飞机（例如波音 737）的发动机，尽管该计划最终将转向完全零排放的氢动力推进系统，这需要新的发动机尚未开发。
JetZero 尚未收到任何飞机订单，但奥利里表示航空公司对此很感兴趣。“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的提高。”
燃料使用量减少 50% 是否真的可能，还有待观察。NASA和空中客车公司的设计都给出了 20% 的适度幅度，而美国空军则表示，混合翼飞机可以“比现有的空军加油机和机动飞机 提高至少 30% 的空气动力效率”。
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。”
“广泛的空气动力学测试和优化对于充分发挥这种创新飞机设计的减阻潜力至关重要。如果没有必要的测试，就很难确定具体的燃油减少百分比，”他补充道。
据迈尔斯介绍，混合机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。
“翼身融合飞机作为航空业的游戏规则改变者有着巨大的前景，具有提高燃油效率、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、克服监管障碍以及改造机场基础设施都是艰巨的挑战，必须克服这些挑战才能成为现实。”他补充说，这些挑战以及其他挑战使 JetZero 的 2030 年目标得以实现投入使用“不可思议”。
咨询公司 Aerodynamic Advisory 的航空分析师理查德·阿布拉菲亚 (Richard Aboulafia) 表示，虽然并非所有 JetZero 的说法都能得到证实，但“混合翼身的想法多年来一直很有吸引力，而且听起来他们已经做了一些非常有趣的事情”研究。我和我的同事都认为它很有前途。”
他担心该公司目前主要是“一家设计店”，但他相信该项目可能会在承包商的帮助下起飞。“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，”他说。
