JetZero公布翼身融合飞机研发计划

两年多前，JETZERO 公布了雄心勃勃的计划，通过开发混合翼身 (BWB) 客机来挑战空客和波音航空运输双头垄断，这家加州公司仍有望在 2027 年底前试飞一架全尺寸演示机。

该双重用途演示机是根据 2023 年授予的一份价值 2.35 亿美元的美国空军成本分摊合同进行开发的，旨在为后续开发新一代军用加油机和更高效的中型客机奠定基础。

这家初创公司承认，制造这架演示机的任务非常艰巨——它采用双引擎设计，翼展与波音B-52相同。然而，Z4后续生产型号的开发却引出了一个问题：JETZERO真的能做到吗？

答案是肯定的，联合创始人兼首席执行官汤姆·奥利里（Tom O'Leary）表示。他表示，JETZERO 通过在测试、开发、认证和生产方面采取务实的态度，赢得了信誉。这一战略的基础是计划在约 80% 的飞机系统和设备上使用经 Part 25 认证的商用现货组件。

但要达到这一阶段并不容易。奥利里表示，尽管与目前的管状机翼设计相比，JETZERO 的燃油效率有望提升高达 50%，而且空客和波音基本上忽略了 200-250 名乘客的中型市场，但 JETZERO 最初的商业计划还是遭到了质疑。

他回忆道，潜在的投资者和支持者“会看着我们说：‘你们算什么东西，就八个人？你们知道现在存在全球双头垄断吗？’”

他说，这项挑战“令人望而生畏，但并非不可能”。“那么，我们如何将不可能变为必然呢？我们联系了美国空军，NASA 也帮了我们。他们把我们引荐给了美国空军。当时，美国空军正在寻找一款21世纪的飞机来解决一个21世纪的问题，那就是太平洋上空的距离限制。美国空军表示：‘我们希望看到这款飞机的全面演示，因为它的能力真的可能改变游戏规则。’”

自2023年8月获得空军首笔合同以来，JETZERO项目持续蓬勃发展。今年4月，随着美国联合航空（与阿拉斯加航空和达美航空一起）加入愿意披露对该项目投资的航空公司名单，JETZERO也因此受益。在此背景下，JETZERO专注于打造一个全面的行业供应商集团，并招募一支涵盖从结构、系统到认证和制造等各个领域的专家团队。

“我们已经为这个项目投入了超过3亿美元，”奥利里说，“但我们只花了承诺资金的一半。为了充分利用剩余的超过1.5亿美元（其中很大一部分来自空军），我们确实需要达成一些财务目标，而且我们正在筹集B轮融资以实现这些目标。一切进展顺利，因为我们收到了非常强烈且清晰的需求信号。”

自2020年BWB资深人士马克·佩奇（Mark Page）和前特斯拉及BETA TECHNOLOGIES高管奥利里（O'Leary）创立以来，该公司在最初三年一直处于隐身运营状态。2024年，公司扩建至目前位于长滩、占地285,000平方英尺（约2.6万平方米）、由七栋建筑组成的总部。该基地是JETZERO业务运营、设计团队、客舱实验室、制造车间、比例模型项目和航空实验室的所在地，其中包括飞行品质实验室、铁鸟系统试验台和综合测试设施。

该验证机的制造工作正在诺斯罗普·格鲁曼公司位于加州莫哈韦的SCALED COMPOSITES工厂进行。Z4 BWB的量产将在北卡罗来纳州格林斯伯勒的制造和总装工厂进行。该工厂是在经过全国范围内13个州24个地点的激烈竞争后，于今年6月宣布的。该工厂是47亿美元投资计划的一部分，旨在创造14500个地区航空航天就业岗位。

从演示机的硬件角度来看，“我们比你想象的要先进得多，”工程主管、前空客A220公务机项目负责人弗洛伦蒂娜·维斯科奇说道。驾驶舱的复合材料结构布局工作已开始，油箱也已制造完成。谈到正在开发的其他部件和组件，她补充道：“机翼测试件已经制造完成，现在我们正在着手制作夹具，以便最终确定机翼的形状。”

生产版本的设计正在同步进行，并得到了JETZERO航空公司工作组的协助。“他们给我们反馈，我们会在产品设计中考虑到这些反馈。事实上，我们很快就会对该产品有一个完整的基准定义，这是我们继续推动贸易研究的关键要素，”维斯科奇说道。

工作组的意见已经为验证机和生产单元的配置带来了重大改变。例如，当JETZERO在5月份完成验证机的关键设计审查（CDR）时，它根据工作组的要求，纳入了简化起落架配置的关键修改。

改进后的起落架布置将主起落架支柱向前移动，并用传统设计取代最初提出的铰接式枢轴起落架前支柱。JETZERO表示，这些改进将在即将进行的风洞测试中得到验证，不会推迟2027年末BWB概念验证飞机的飞行测试。

佩奇构思了枢轴起落架概念（最初称为枢轴活塞），以解决混合翼飞机设计面临的一个难题。由于混合翼构型俯仰时力臂较短，因此起飞抬轮时主起落架必须靠近重心 (CG)。虽然这可以提高低速俯仰能力，但用于存放主起落架和前起落架的内部空间会大幅增加飞机的整体深度，使其对于单通道或中型飞机市场而言过于庞大和沉重。

通过枢转前起落架，该设计使主起落架能够进一步向后移动，位于座舱压力舱后方而非下方，从而释放出更多空间，实现单甲板布局。起飞时，前起落架可枢转并伸展，抬高机头，并从机身上产生额外的升力，从而使飞机能够围绕“虚拟”重心旋转，同时最大程度地降低升降副翼的下压力。

但JETZERO总裁兼首席运营官丹·达席尔瓦表示，其顾问小组内的航空公司希望采用更简单的设计。“我们与美国联邦航空管理局和航空公司沟通得越多，大家都在‘降低风险、降低风险、降低风险’，”他指出。“所以我们考虑将主起落架前移，使其更靠近飞机重心。”

飞行科学主管颜信义表示，机身提供的额外升力“仍将使起飞速度降低，从而降低对高起飞推力的需求”。他解释说，初始设计将以相对较小的后缘襟翼实现其性能目标，而无需前缘高升力缝翼。

虽然新的配置需要对量产机型进行内部重新设计，但JETZERO在演示机上面临的起落架收放设计限制较少，该演示机纯粹用于验证BWB的气动特性，不搭载任何有效载荷。“弗兰肯演示机”将整合多架现有飞机的系统和部件，包括麦道MD-11的主起落架、波音757的前起落架和普惠PW2040发动机，以及结合了波音767和波音C-17部件的混合电力系统。

“我们正在对量产飞机的设计进行迭代，”达席尔瓦说道。“我们仍然希望保持相同的厚度，并且有很大潜力可以提升乘客地板的高度，从而创造下方空间。所以它仍然是单层甲板，但下方有一个半层甲板，可以容纳起落架以及LD3-45集装箱。” 空客A320/A321就使用了这种货舱。

枢轴前起落架仍然是未来A320-波音737单通道替代机型Z3系列后续机型的一个选择。“我们可能会在小型飞机上重新采用这种设计，但就我们目前（Z4）的尺寸而言，铰接式前起落架非常庞大、复杂且笨重，”达席尔瓦说。“我们有一个非常可行的设计，而且效果非常好。我们即将测试它的另一个比例版本。”

增加下层客舱空间或许也能解答工作组提出的其他问题。“航空公司向我们反馈，在单层客舱配置下，行李必须装进飞机‘腋窝’，而且无法从一侧全部装载。需要两台装载机，”达席尔瓦说道。“从航空公司地面运营的角度来看，这更具挑战性。所以他们要求我们寻找不同的解决方案。”

关于重新设计的更多细节将在CDR完成后公布。维斯科奇表示，运营商“会对这一决定的结果感到满意”。“目前我无法透露更多信息，但我们已经确定了该配置。该配置将用于演示机以及最终产品。”

JETZERO 还在与包括普惠公司在内的发动机供应商讨论量产版的推进方案，普惠公司将为演示机提供 PW2040 发动机。在 JETZERO 最近召开的航空顾问小组会议上，通用电气航空航天-CFM 国际公司、罗尔斯·罗伊斯公司和 Kratos 旗下的 FTT 公司也介绍了 BWB 发动机的概念。

尽管普惠在首架量产飞机的动力装置供应方面似乎处于领先地位，但维斯科奇表示，目标是提供多种发动机选择。“我们也从这些航空公司那里清楚地了解到，双发发动机来源是一个非常重要的考虑因素，”她说道。维斯科奇援引了她之前在A220飞机上工作的经验，该飞机完全由普惠提供动力，她指出，提供多种发动机选择“让我能够让他们时刻保持警惕”。

JETZERO 要求发动机制造商提供针对爬升极限推力进行优化的推进系统，以满足从起飞到高达 45,000 英尺巡航高度的平衡功率需求。这反过来又要求发动机的涵道比低于最新一代涡扇发动机，无论是现役的、研发的还是正在为 2030 年代的飞机研究的。

尽管在涵道比不断提高的时代，这似乎有悖常理，但该公司表示，较低的涵道比更能满足飞机的性能目标，同时达到80%最大连续推力的设计极限。JETZERO表示，任何噪音和巡航效率的损失都可以通过机身防护罩和涵道比飞行器的升阻性能来弥补。

“较低涵道比的发动机对我们来说效果更好，”达席尔瓦说道，并强调要求“不是低涵道比，而是更低”。目标是涵道比在6.5:1-8:1范围内。“这完全没问题，”他指出。“我们不需要达到11:1-13:1，这个比例对于30英里/小时左右的巡航速度[35,000英尺]和可能达到180,000-200,000磅的最大起飞重量[MTOW]来说已经足够了。我们量产飞机的最大起飞重量将在280,000-290,000磅左右，我们希望飞行高度达到45,000英尺，更像湾流飞机。”

Z4发动机将是继VFW614支线飞机上安装罗尔斯·罗伊斯-斯奈克玛M45发动机之后，首批安装在机翼上方的商用客机涡扇发动机。VFW614和近期开发的由GE AEROSPACE-Honda HF120发动机驱动的HA-420 HondaJet公务机均采用单支杆安装座，而Z4发动机将采用分体式吊架，支杆之间留有间隙，用于边界层导流。

半埋式发动机舱的设计旨在通过引导发动机下方的边界层来防止进气口变形。尽管在高推力和低空速下仍可能吸入部分边界层，但导流器的出口位于喷管下方，在那里形成真空，使导流器的进气流量与发动机进气流量相匹配。

该发动机舱的最终设计定于 2026 年中期发布，预计成品将于 2027 年初准备好安装在演示机上。JETZERO 表示，它还正在与普惠和航空集团合作，研究 Z4 发动机的维修方法。

从2024年到2025年初，气动测试的重点将集中在一系列缩比飞机上，这些飞机的数据将持续输入飞行品质实验室，用于飞行控制的开发。今年上半年的初步工作包括缩比飞行器（SV）1的测试，其中第一个6.25%比例的BWB模型被安装在卡车后部，用于露天高速飞行。

“它就像一个移动的风洞，”达席尔瓦说。“它让我们能够进行很多在风洞里需要卡车在跑道上来回跑动才能完成的测试。长滩机场一直与我们合作非常密切。他们关闭了一条滑行道，我们可以把一架翼展11英尺的大型飞机挂在一辆皮卡车的后部，以每小时60多英里的速度上下飞行。”

JETZERO 决定重新专注于规模较小的 SV 系列测试，此前其体型更大、成本更高的 12.5% 比例飞行器 (AV-1) 在 2024 年 6 月首飞后因电池起火而损毁。AV-1 的设计初衷是为飞行控制系统的开发提供参考。“我们可以在一个 6.25% 比例的模型中以八分之一的成本完成所有这些工作，”达席尔瓦说。“这使我们能够构建多个模型，边试飞边进行实验，并以更快的飞行节奏进行飞行。”

“我们计划在7月中旬左右完成SV项目的所有控制律和配置，届时我们就能确定了，”他继续说道，“然后我们就可以决定是否试飞第二架12.5%比例的飞行器AV-2。”

结果将被纳入整体空气动力学数据库，其中贡献来自计划于今年和 2026 年初进行的进一步低速和高速风洞测试。

计划于2025年第三季度进行的精细计算流体力学分析的气动数据也将输入飞行品质实验室。此外，该实验室还将结合定于明年初进行的高速风洞试验结果，最终按计划在2026年年中之前完成飞行控制律测试。

飞行品质实验室能够快速开发飞行控制软件的原型，并“确保我们能够开发出非常安全的飞行员在环电传飞行控制系统，”控制律工程师杰拉尔德·阿尔祖马尼安说道。“我们这里所说的‘安全’是指在正常或异常情况下拥有精确的操控品质和较低的飞行员工作负荷。”

资深飞行控制定律开发者兼试飞员斯科特·布埃特（Scott Buethe）将与前维珍轨道试飞员马修·斯坦纳德（Mathew Stannard）一起驾驶这架演示机。布埃特表示，BWB飞行控制架构包含多项特殊功能。“我们设计的飞行控制系统可以引入侧滑，它基本上可以保持机翼水平，”布埃特说，“所以我们将偏航和滚转分离了。”

虽然BWB是传统意义上的无尾飞机，但它将配备翼尖垂直方向舵、两组位于机身内侧和外侧的多段式副翼，以及安装在机身后缘的升降舵。其设计旨在降低阵风敏感度，使其比737飞机更低，副翼段的展开方式为上下交替展开（或称“乌鸦脚”），以产生涡流阻力，从而控制偏航和减速板。

“我们在这里设计的很大一部分是控制混合器，”Buethe 说道，他指的是混合所有飞机控制面输入的系统。

驾驶舱还配备了BAE系统公司开发的主动侧杆控制器，该控制器源自洛克希德·马丁F-35战斗机上的系统，后来应用于湾流G500/600公务机。JETZERO将成为首款采用主动侧杆的客机/大型运输机，该控制器可同步移动，提升飞行员的反馈和态势感知能力。

JETZERO 的飞行控制系统专注于定制，以实现包线保护，同时其方法也旨在结合空客和波音各自采用的最佳控制理念。空客通过提供自动配平来维持 1g 的飞行，从而优先保证俯仰稳定性；而波音则专注于速度稳定性。

“空客没有速度稳定性，”布埃特说。“这对于起飞和正常飞行来说很棒，但对于着陆来说就没那么好了。我们计划在起飞和降落时提供速度稳定性，但不会在起飞和降落时提供。所以我们不会在每个飞行阶段都局限于一种模式，而是会根据飞行阶段选择最适合的模式。我们打算融合所有的优点。”

“如果你有私人飞行员执照，能驾驶塞斯纳172，你就能驾驶这架飞机，”他补充道。“如果你驾驶波音、空客、公务机或军用飞机，你也能从第一天起就跳上这架飞机，毫无区别地驾驶它。”

集成测试设施 (ITF) 正在对航空电子设备硬件和软件功能（包括互操作性）进行验证。ITF 以几何精确的驾驶舱为基础，配置了与飞机等效的线路，并由飞机级配电系统供电。

ITF 由总部位于密歇根州的实时测试系统专家 Applied Dynamics International (ADI) 共同开发，ADI 总裁兼首席执行官 Scott James 表示，ITF 建立在“我们可以从为劳斯莱斯等公司所做的其他工作中学习到的一些最佳实践以及 BAE 系统公司的一些最佳实践”的基础上。

“这些实验室将大大缩短这个（测试和开发）项目的时间，”詹姆斯说道。“当飞机进入维护阶段时，这些实验室也会持续忙碌。” 他指出，在后期阶段，ITF 和相关的全尺寸机械系统测试台“将在系统供应商推出新软件时投入使用”。“它们可能用于解决软件漏洞，也可能用于飞机的创收升级。这些实验室的使用方式将真正最大限度地降低客户成本。”

“我们非常依赖 ITF 来推动我们推进整个流程，”JETZERO 航空电子架构工程师 TeAnn Nguyen 说道。“从软件（我们希望一切如何运作）到我们预期一切如何运作，再到实际运作，我们全程都在使用它，”她说道。“当我们收到真正的可外场更换部件时，我们将使用各种系统的‘大脑’，例如燃油控制计算机、飞行控制计算机、发动机（全权限数字发动机控制）等等。我们可以将它们放入系统中，像在飞机上一样直接与它们通信，从而解决这些集成问题，并研究注入故障等问题。”

JETZERO 的仿真工程师兼实验室负责人 Mason Gawler 表示，ITF 比之前的设施更先进。“（在之前的集成设施中）由于硬件交付延迟，测试进度会落后，所以只有在所有硬件到位后才能开始测试，”他说道。“但有了这个实验室，我们已经模拟了所有尚未集成的系统，因此可以开始集成。例如，我现在可以像皮托管一样将大气数据发送到飞行控制计算机，而无需皮托管。”

JETZERO 还在为 BWB 的非圆柱形复合材料压力容器研发不同的结构解决方案。“我们目前正在评估各种结构方案的权衡空间，从中选择最合理的方案，”结构经理 Michael Galvin 说道。“就像任何其他飞机项目一样，无论我们最终选择什么，都必须为飞机的最终交付付费。”

通过与复合材料公司 Hexcel 以及位于威奇托的国家航空研究所、M4 工程公司和密西西比州立大学先进复合材料研究所的合作，JETZERO 正在根据 FAA 计划研究在第 25 部分飞机上使用缝合树脂灌注复合材料的可行性。

美国联邦航空管理局的“航空燃料可持续转型”（FAST）计划以波音公司和美国国家航空航天局 (NASA)在 21 世纪初根据拉挤棒缝合高效单元结构 (Prseus) 计划开展的工作为基础，旨在支持“以前所未有的生产率进行先进的非圆柱形压力容器设计”技术。

通过 Prseus 的研发，NASA 和波音公司实现了比 787 薄 35% 的蒙皮厚度，其缝合结构与当今安全寿命更长的厚层压复合材料结构相比，具有“故障安全”的特性。在 85% 大小的 BWB 压力容器上进行的测试验证了该材料的强度和抗分层性能，并为 JETZERO 正在进行的后续研究奠定了基础。

加尔文说：“我们尚未对该飞机生产型号的架构做出任何最终决定，但我们正在评估传统预浸料材料、非热压罐材料和缝合树脂注入架构的权衡空间。”

在接下来的几个月里，JETZERO 和 SCALED COMPOSITES 计划完成所有主要工装，并于大约同一时间发布外部机身设计载荷。最终结构设计预计将于第三季度发布。验证机的机头部分计划于 2026 年初完成；机翼、中部和后部机身预计将于年中完成。

对于Z4的制造，“我们采取了非常保守、定量的生产方式，”达席尔瓦说。“我们计划五年内逐步提高产量，也可能是六年。”

“如果有人进入这个行业并认为一切都会顺利进行并且会完全按照计划进行，那么他们就是傻瓜，所以你必须以乐观的态度和现实的计划去做，”他补充道。

JETZERO 的时间表比演示机晚了大约两年，目前暂定于 2027 年中期举行 Z4 的 CDR 会议，并在 2029 年左右推出量产原型机。首批飞机计划以每月三架的速度生产，并逐步提高到每月五架。预计生产速度将继续加快，到第五个完整生产年度结束时，该工厂每月的产量可能达到 20 架。

“我们相信，在第一家工厂，每月生产20架这种规模和复杂程度的飞机是非常可行的，”达席尔瓦说道，并补充说，该工厂的生产方法是效仿空客而非波音的。“空客的生产流程可以追溯到20世纪40年代，而波音的生产流程则是在20世纪70年代创建的，”他说道。“这两种生产流程之间的技术差异使得空客比波音更容易复制工厂和总装线。”

“想象一下，从1974年到今天，他们创造了多少技术，如今他们能够利用计算能力和人工智能数据挖掘技术构建自己的总装生产线，”他继续说道，“所以我们打算创建一个能够轻松复制的生产系统。”

JETZERO 正在利用西门子的 Xcelerator 开放数字业务平台，利用数字资产来帮助工厂和飞机本身的设计。

西门子数字企业总监汤姆·滕甘表示：“我们正在与他们合作，共同完成飞机的设计、仿真和研发。他们正在利用我们的技术增强其工程和设计团队的实力，以便能够在虚拟研发阶段全面运行飞机，验证飞机是否能够正常运行并满足所有要求。”

西门子还与该公司合作开发定制版航空航天数字主线。“数字主线是指产品生命周期中相互关联的业务要素，以及哪些信息必须在产品开发的各个阶段之间传递，”Tengan 说道。“我们正在与 JETZERO 合作定义数字主线，并确保在他们设计、仿真和验证产品的过程中，在整个生命周期内都能进行数据交接和连接。”

西门子还在帮助JETZERO规划装配现场的自动化、布局和电力需求。Tengan表示，这包括规划“复合材料、纤维铺层能力以及使用自动导引车所需的装配能力，以及工厂内工具、零部件和子系统的移动”。“我们正在协助进行交通管理，确保工厂内所有设备的移动，包括车间人员，以及机器人和用于自动纤维铺放的机器人单元的安全，等等。”

“我们的计划是分阶段建设工厂，”达席尔瓦指出。“第一阶段将支持每月最多5个产品，第二阶段将达到每月10个。第三阶段将达到每月20个。我们将复制第一条生产线，使产量达到10个，这样就有两条生产线在运行，然后复制同一栋建筑，使产量翻倍。”

JETZERO计划生产中心机身，并已向业界发出了关于其所称的剩余“四角”——外翼、驾驶舱和楔形尾翼——的信息征询。“中心机身，也就是从机身到机翼的部分，是重要的知识产权所在，所以无论如何我们都会保留它，”达席尔瓦断言。他补充道，四个角部分“都是简单的预浸料复合材料，而且是其他人已经做过的东西”。