美国国家航空航天局的X-59 "弗兰肯喷气机" 测试超音速飞行而无声爆
声波震荡!美国国家航空航天局的安静超音速飞行测试最终有可能进行全国巡演。美国国家航空航天局的X-59安静超音速研究飞机于2026年6月5日星期五完成了首个超音速飞行。图片来源:NASA | Lori Losey。美国国家航空航天局的X-59安静超音速研究飞机于2026年6月5日星期五完成了首个超音速飞行。图片来源:NASA | Lori Losey。自从协和超音速客机最后一次飞上天空已过去二十多年,美国国家航空航天局一直在飞行一架实验飞机,旨在用距20英尺远时关门的安静声替代嘈杂的声爆。成功的美国国家航空航天局飞行测试项目可能会影响未来超音速客机的设计,使其能够在陆地航线上飞行,而不会震动建筑物和人们的神经。洛克希德·马丁公司的X-59 Quesst(安静超音速技术的缩写)在去年晚些时候首次起飞,最近开始了超音速测试飞行。但与许多可能永远无法离开加利福尼亚州爱德华空军基地附近受限空域的实验“X-机”飞机不同,美国国家航空航天局计划最终将X-59进行全国巡演,以便各地居民可以就其产生的更静音的声波“震荡”提供反馈。美国国家航空航天局的测试飞行员兼航空航天工程师Jim “Clue” Less在接受《Ars》采访时表示:“通常来说,X飞机就是那种很简单的—‘把一堆其他飞机的零件拼凑在一起,只是演示一件事情’。我们需要演示那一件事,但我们需要一架足够坚固的飞机,以便我们可以到处飞行并收集数据。”这一举动正值美国国会推进可能使陆上超音速旅行合法化的立法。这将推翻1973年由美国联邦航空局实施的禁令,该禁令是因公众的强烈反对和对1960年代美国军方在俄克拉荷马城、芝加哥和圣路易斯进行超音速飞行测试后的噪音投诉而制定的。但即使X-59项目表明安静的超音速旅行是可能的,任何商业超音速航班的潜在复兴仍需克服巨大的燃料消耗成本等挑战,证明其经济可行性。Less和NASA Quesst任务的任务整合经理及前NASA商业超音速技术项目经理Peter Coen与《Ars》深入谈论了操纵没有前窗的超音速飞机的特殊之处、X飞机的“弗兰肯喷气机”设计、一场惊心动魄的早期飞行测试,以及一旦X-59开始其全国巡演后,美国各地的人们可以期待什么。美国国家航空航天局的X-59安静超音速喷气机在2026年3月26日星期四从加利福尼亚州爱德华的NASA阿姆斯特朗飞行研究中心起飞,飞越莫哈维沙漠。美国国家航空航天局的X-59安静超音速喷气机在2026年3月26日星期四从加利福尼亚州爱德华的NASA阿姆斯特朗飞行研究中心起飞,飞越莫哈维沙漠。图片来源:NASA | Carla Thomas。设计用于声波震荡的机身。X-59独特的机身由洛克希德·马丁公司的Skunk Works与美国国家航空航天局合作开发,乍一看很可能引人注目——特别是那几乎占据近100英尺机身长度三分之一的长而尖锐的机头。该机头旨在帮助打散典型的超音速飞行时产生的冲击波。Coen在接受《Ars》采访时表示:“X-59的所有特点,从其长而尖锐的机头到顶部的发动机到机翼的形状——每一个特征都是以某种方式控制冲击波强度的”。超音速飞机通常从鼻子、座舱、发动机进气口、机翼和尾部发出多个冲击波。这些单独的冲击波“开始相互叠加”,最终形成两个向下传播到地面的冲击波,Coen解释说。地面上的人们通常把这两个冲击波的双响声听作一个声爆。“解决声爆问题的诀窍在于创建一种机身设计,使得冲击波的强度尽可能均匀分布在飞机上,”Coen说。这减缓了多个冲击波合并为更大冲击波的过程,并使大气层能够削弱较小的冲击波,从而将剧烈的压力变化平滑为较渐进的增加。结果是人耳会听到“震荡或呼啸声”,而不是典型的声爆。尽管协和飞机的声爆噪音约为105分贝(PldB)——如果超音速客机没有被禁止进行陆上飞行,可能足以震动窗框和家居用品——但NASA的Quesst任务目标是演示一种更柔和的声震,接近75 PldB。
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