超声速客机是未来民机发展的必然方向。更快、更经济、更低噪声,是新一代超声速客机的关键技术特征。天目山实验室与北京航空航天大学、中国商飞通力合作,在国内率先开展超声速客机设计研究,拟重点突破超声速客机总体设计、低阻力气动布局设计、声爆预测与低声爆设计、变循环发动机设计等关键技术。


天目山实验室的超声速民机研究团队,目前已完成天目山十号超声速客机的总体方案设计。天目山十号是一型十至十五座级超声速公务机,主要面向商务出行和高端旅游市场。天目山十号的总体布局采用三翼面布局与T型尾翼形式,气动外形针对2马赫超声速巡航与0.95马赫亚声速巡航两个状态进行优化,具备高速、低阻、低声爆特征。天目山实验室攻克了气动-声爆多学科优化关键技术,实现了巡航升阻比和远场声爆的综合性能改善,远场声爆水平远低于第一代协和客机。在天目山十号的研制过程中,数字化设计技术发挥了关键作用。飞机研发遵循基于模型的系统工程方法,为各专业组协同工作制定了飞行器设计标准数据集,确保需求和方案的全流程追溯和设计一致性。依托云平台和高性能计算资源,设计团队开展了大规模数值仿真和分析,提高了设计和测试效率,缩短了研发周期。


为开展新一代超声速客机技术验证,天目山实验室基于天目山十号总体方案研制了缩比验证机,并开展了相关技术的飞行验证。验证机比例为1:18,采用碳纤维材料,起飞总重12.5kg,机长2.9m,翼展1.5m,双发高速电涵道动力。验证机严格按照低阻低声爆超声速布局进行缩比,保留了大长细比前机身,远距鸭翼与箭形翼结合的三翼面布局,发动机短舱翼上安装等低阻低声爆设计特征。同时,针对超声速三翼面气动布局,先期开展了低速风洞试验,包括测力测压试验、动导数试验和大迎角自由摇摆试验,并先后攻克了低阻低声爆超声速气动布局飞行动力学模型建立、三翼面布局纵向稳定性与控制律设计、大迎角前缘涡增升和外翼流动分离控制、以及低声爆短舱飞发一体化优化设计等关键技术。


2025年6月30日,天目山十号验证机在河北定州机场成功完成低速状态首飞,对天目山十号的低速起降特性、操稳特性进行了验证。首飞持续2分50秒,完成了完整的五边航线飞行,最大飞行高度241m,最大飞行速度46m/s,全程为闭环增稳控制飞行。飞行试验表明,天目山十号验证机具有优良的低速起降性能,三翼面大长细比机身布局具有良好的操稳特性和飞行性能。


这是国内首次对以低阻低声爆标准开展的超声速民机气动布局的飞行验证,标志着天目山实验室在新一代超声速民机关键技术研究上迈出具有里程碑意义的重要一步。下一步,研究团队将加快推进天目山十号的低声爆反设计、声爆风洞测试、跨声速飞行控制律设计、飞发一体气动优化等关键技术攻关,并将于2026年完成天目山十号验证机超声速巡航飞行试验和声爆飞行测量。

