经过5年多来的试飞，国产C919客机研制工作已经进入尾声，即将取得适航证。这是我国自主研制的第一款大型客机，将带动千亿美元级别的飞机高端制造业发展，为大批高端人才提供就业岗位，或多或少将引发部分在国外工作的高端人才回流我国。好处不言而喻，意义十分重大，为国产C919客机研制团队点赞！

国产C919客机

客机最早诞生于国外，至今都由美国的波音、欧洲的空客两家垄断，虽然我国自主研制的C919客机即将拿到适航证，但要在亚音速客机领域追上欧美国家，还有很长的路要走。想要在客机领域超越欧美国家，最好的办法就是“换道超车”，“亚轨道客机”就是不错的选择。

最近，国家自然科学基金委员会官网发布《关于2022年国家自然科学基金集中接收项目评审结果的通告》，由火箭院研究发展部牵头申报的“亚轨道远程空天运输系统总体设计与控制技术”项目顺利通过评审，获得立项支持。

中国运载火箭技术研究院提供的“中国亚轨道远程空天运输系统”动画演示图

这标志着我国亚轨道飞行器前期技术演示验证工作已经结束，并且证实方案可行，可以立项正式研制。

同运输机可以军用也可以民用一样，亚轨道飞行器也同样可以军民两用。民用方面，除了可以替代火箭，实现低成本发射载人或载货航天器之外，也可以衍生出全新的亚轨道客机！

一旦我国率先造出“亚轨道客机”，我国就能掌握这个行业的主导权，并因此获得大量利润。

现有洲际航线都采用宽体客机，但存在飞行时间太长，出现效率太低的问题，飞行长达12小时以上。如果客机能飞得快一些，即便成本高一些，也仍然有不少高端客户愿意搭乘。

很早之前，人类就尝试研制超音速客机，最终却因高昂的运营成本、超音速激波和巨大的噪音扰民，导致退出市场。

上世纪60年代末，世界上第一种超音速客机图144就已经问世，并在1975年投入运营，紧随其后的是协和式超音速客机，也在1976年投入运营。

正在降落的协和式超音速客机

然而不幸的是，后来经过一段时间运营，人们发现超音速客机相比亚音速客机来说不仅运营成本高很多，而且还会产生很大的超音速激波和巨大噪音扰民，导致频频被投诉，而且飞行速度也只能达到2马赫，洲际飞行时间仍然长达5小时以上。如今，世界各国仍在运营的客机无一例外，都是亚音速飞机。

对于5000公里以内的出行距离，现有亚音速客机就能满足需求。然而对于距离超过1万公里的跨洲际飞行，现有亚音速客机飞行时间实在是太长了，在不扰民的前提下，大幅度提升客机洲际飞行速度势在必行。要是能够研制出一种飞行速度达到5马赫以上，低空又能亚音速飞行降落的新概念客机，那就能解决超音速客机扰民的问题，如果能够再把燃料成本降低下来，那么新概念高超音速客机将会有很大的市场前景。

“水平起降可重复使用亚轨道运载器”概念的问世，让这种不会扰民、成本相对低廉的“亚轨道客机”逐渐成为可能。

说到“亚轨道客机”概念，首先我们要先了解“腾云空天飞机”的运作原理。

根据中国航天科工集团公司透露的消息和《二级入轨空天飞机上升轨迹优化》研究论文提供的资料，腾云空天飞机由140吨重的亚轨道运载器和40吨重的轨道器组成。其中，亚轨道运载器采用水平起降方式，起飞时先启动组合循环发动机从零将自身和轨道器的组合体加速到6.8马赫左右的高超音速状态，并飞到20～100公里的“亚轨道空域”，然后轨道器启动自身的火箭发动机实施两级分离，并继续加速到第一宇宙速度，相当于7.9公里/秒，把载荷送入近地轨道。与此同时，亚轨道运载器自己滑翔返回地面。

腾云空天飞机模型

设想中的“亚轨道客机”本体相当于我国正在实施的腾云空天飞机一级，不同之处在于它采用的是一种特殊的“脉冲爆震-涡扇组合循环发动机”（PDTE）。其运作原理是这样的：“亚轨道客机”启动PDTE，从0加速到5马赫左右的高超音速状态，并飞到20～100公里的“亚轨道空域”，然后保持高超音速飞行。等到距离目的地约1000公里时，亚轨道客机就可以关闭自身动力，以“钱学森弹道”方式“打水漂”滑翔，接近地面时再次启动PDTE提供最低限度的动力以便着陆，或者在无法马上降落时复飞或者盘旋。

这个过程中“亚轨道客机”分为涡扇工作模式和脉冲爆震工作模式。前者飞行区间是0至20公里高度，飞机在距离机场较近的区域一直处于亚音速飞行状态，不会产生超音速激波和巨大噪音导致扰民等，等到加速到超音速时，其飞行高度已经很高了，超音速激波和发动机噪音对地面基本上没什么影响；后者在20公里以上的亚轨道区域工作，此时距离机场也比较远，其超音速飞行状态产生的激波距离地面太远，且因为亚轨道空域空气稀薄，其激波能量大大降低，同样不会对地面造成任何影响，甚至在地面可能都听不到飞机产生的噪音。

脉冲爆震发动机运行照片

“亚轨道客机”的涡扇工作模式和现有亚音速客机工作模式没有区别，其燃油成本并不会增加多少。脉冲爆震工作模式相比涡扇工作模式则具有燃烧效率更高的优势，虽然受限于高超音速飞行状态产生的激波阻力较大，其等效比冲不如涡扇/涡喷工作模式，但好在此时亚轨道客机已经飞到空气稀薄的亚轨道空域，在末段又处于“打水漂”减速状态，不会消耗燃料，这个飞行阶段的平均飞行效率依然很高。其单位距离燃油成本并不会比传统亚音速客机高很多，即便是高3倍，对于有快速洲际出行的人群来说，仍然是可以接受的。

前面提到“亚轨道客机”采用的发动机是一种特殊的新概念发动机——“脉冲爆震-涡扇组合循环发动机”，简称PDTE。这种发动机实际上相当于把涡扇发动机的加力燃烧室换成“旋转爆震燃烧室”。目前中美正在研制的第7代航空发动机就是这种新概念发动机。

研究论文中提供的“脉冲爆震-涡扇组合循环发动机”图片

那么，我国在PDTE领域的进展如何呢？

令人欣慰的是，我国在这方面的研究已经很深入了。一篇名为《旋转阀式脉冲爆震-涡扇组合发动机PDTE原理样机及关键技术研究》的研究论文对这种发动机进行较为详细的研究。实际上，我国的西北工业大学、南京航空航天大学、清华大学等高校均有研究团队正在研究爆震类发动机，并且已经取得一些技术成果，国内专利网可以看到不少相关专利，有兴趣可自行搜索了解。

由于中美两国在这方面的研究进展都处于高度保密状态，目前无法准确判断，但考虑到我国在高超音速领域已曝光的成就不少已经领先世界，预计我国的实际研究进展并不会落后于美国，甚至有可能反超美国！

最令人欣慰的是，为降低燃料成本，我国也开展了相关研究。一篇名为《乙烯对煤粉-氧气爆轰波起爆特性影响机制的实验研究》的研究论文就介绍了，煤粉-氧气在0.5当量比的乙烯氛围条件下可形成稳定的自持爆轰波，从而使旋转爆震发动机可以持续稳定产生推力。廉价的煤粉可大大降低脉冲爆震工作模式下的燃料成本，有望大幅度降低“脉冲爆震-涡扇组合循环发动机”在单位飞行距离内的燃料成本。

研究论文截图

综上所述，我国的亚轨道远程空天飞行器原理样机已经通过试飞验证可行，现已立项正式开始研发。今后一旦脉冲爆震-涡扇组合循环发动机发展成熟，就可以基于亚轨道远程空天飞行器发展出亚轨道客机，按照目前我国的技术进展来看，有望在全世界率先研制成功，实现客机领域的“换道超车”，并引领未来客机发展。