地球上几乎每个人都知道客机是什么样子的。它的形状几十年来都没有改变过。
以世界上最畅销的客机波音737为例:1967年的第一款机型看起来与最新版本737 Max大致相同。然而，这种不寻常的运行可能即将改变，因为制造商们看到了一股新的创新浪潮，这可能会真正改变航空的形态。
制造商们正在考虑更长的、更薄的机翼、带未覆盖风扇的喷气发动机，以及将机翼与机身融合在一起的方法，这可能会改变沿用了几十年的“管和机翼”方法。
航空业面临着减少飞机碳排放的压力，碳排放占全球排放量的2.5%(但占全球变暖效应的4%)。然而，被吹捧的可能的解决方案在不同方面受到限制:“可持续”航空燃料(SAF)尚未达到工业规模生产，电池的密度还不足以满足大多数航班的需求，氢技术也没有突破。
但飞机制造商认为，在为下一个十年中期的新飞机做准备之际，在燃油效率方面仍然可以取得重大进展。这将使航空旅行更便宜。更高效的飞机也可能给航空业提供一些政治上的掩护，即使碳排放总量继续上升。
“就传统设计而言，我们将会偏离跑道，”咨询公司空气动力学咨询(AeroDynamic Advisory)的董事总经理理查德·阿布拉菲亚(Richard Aboulafia)说。“为了让燃料燃烧得到控制，激进的想法已经是可行的方法。”
更少的拖累
波音公司在提出突破性设计方面面临着特别大的压力。
几十年来，波音公司更新了737系列的大致蓝图，但在设计上的妥协导致2018年和2019年的两起坠机事故和346人死亡后，这种方法结束了。波音面临着生存危机，已经远远落后于空客。
今年7月，波音任命罗伯特•“凯利”•奥特伯格(Robert“Kelly”Ortberg)为新任首席执行官。在不久的将来，他将不得不把注意力转向这家陷入困境的公司的下一架飞机。与美国国家航空航天局(Nasa)合作开发的“跨音速”桁架支撑机翼可能会有所帮助。它结合了一个更长的、更薄的机翼(由桁架支撑)，能够进行跨音速飞行(略低于音速)。波音公司表示，最初的测试显示燃油消耗减少了9%。该公司希望结合其他技术，将能耗降低30%，并计划在2028年试飞一架验证机，目标是在2030年至2035年之间投入使用。
在布里斯托尔的一家工厂里，空客也在推动机翼技术的进步，这家工厂最初是在二战期间制造布莱尼姆轰炸机的。
去年，负责空客英国商用飞机业务的苏•帕特里奇(Sue Partridge)表示，“物理学告诉我们，机翼需要更长、更细”，以提供更大的升力和更小的阻力。
“机翼对燃料消耗的影响应该和下一代发动机一样大，”她说。
空中客车公司的首席执行官纪尧姆·福里(Guillaume Faury)表示，下一代飞机的外观可能与目前服役的飞机相当相似。然而，这家欧洲飞机制造商也在考虑将机身与机翼合并的概念。这将是一种更为激进的背离，利用飞机机身本身对升力的贡献。
一家名为JetZero的初创公司声称，它的“混合机翼”可以将燃油消耗减少一半。荷兰代尔夫特大学已经测试了一个3米高的Flying-V概念飞机模型，它采用了类似的方法。
咨询师、前美国空军军官、曾领导麦肯锡航空航天咨询业务的杰里•伦德奎斯特(Jerry Lundquist)表示，不同的设计可能更适合不同的用途。混合机翼可能更适合长途飞行，但也会产生问题。
首先，乘客坐的地方要宽得多，远离窗户——也许还需要屏幕来模拟日光。而那些坐在外面的人可能会感到胃痉挛，因为他们感到更大的“力矩”，或转动的力量。
“你需要确保它们不会受到强烈的力量，”伦德奎斯特说。
变革的引擎
提高发动机的效率对汽车行业来说仍然至关重要。
发动机外观上最显著的变化可能是开放式螺旋桨的回归。该设计省去了机舱-盖-允许一个更大的风扇，提供更大的推进力。从表面上看，它看起来像现有的涡轮螺旋桨发动机，但能够以0.8马赫的速度飞行，或声速的80%，与目前的喷气式发动机相同。
CFM是美国通用电气和法国赛峰集团的合资企业，该公司表示，其开放式风扇Rise发动机理论上可以减少20%的燃料消耗和碳排放。该公司表示，它可以降低噪音，这使1986年的上一款原型机停产。它仍然需要说服监管机构和乘客，如果叶片在半空中断裂，发动机是安全的。
除了对机身或发动机进行彻底的改变，制造商们还在不断寻找通过微小的改进来减少燃油消耗的方法。
为了应对当时的石油危机，机翼上的弯曲尖端小翼在20世纪70年代首次被引入，它模仿鸟类的翅膀来减少阻力。总部位于西雅图的制造商Aviation Partners表示，自2014年以来，737家族采用的分体小翼可以在长途飞行中减少多达2%的燃油消耗。(对于飞机观察者来说，它们也是区分737和A320的最简单方法。)
鸟类有几千年的时间来进化出高效飞行的理想特征，因此航空设计师们不断地从它们身上获得灵感。空中客车公司正在试验在飞机前部安装阵风传感器，以记录湍流，并通过机翼的控制面自动响应，类似于鸟类对空中运动的不断调整。
协和式飞机只在有限的航线上飞行，是最后一架拥有真正独特设计的客机。这架超音速喷气式飞机采用后掠三角翼，于2003年退役。一家名为Boom Supersonic的初创公司正在测试一款外形类似的“协和式飞机之子”的技术。
这种飞机只能提供小众服务，在高端航线上一次搭载80名乘客。但是，波音和空客有可能采取截然不同的方式来处理每年运送数十亿乘客的主力客机。
AirInsight跟踪航空业的分析师Addison Schonland说，如果制造商采取不同的方向，那么乘客可能会开始认真关注飞机设计。
他说:“我认为我们以前从未遇到过这样的情况:看着一架飞机，然后说，‘这完全不同’。”“人们看到这些新奇的形状会有什么反应?”
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希望本篇文章《飞行V型与加长机翼：未来客机设计的变革》能对你有所帮助！
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