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撰文:Thomas Black
NASA将从2022年开始在最多六个社区上空测试“超静音”超音速飞机
“只要获得大众的认可,它就可能是可以接受的产品”
近半个世纪以来,大多数民航航班都有明确的最高限速:每小时约966公里。标准尺寸的飞机在高度接近1万米的空中飞行时一旦达到这个速度,就会突破音障,制造出宽约48公里的持续音爆。由此造成的地面干扰会导致房屋窗户破碎、墙面裂缝、家畜发狂,因此自美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration)在1973年颁布针对美国领空的禁令以来,超音速飞行基本上就成了禁忌。
然而,这种状况或许将发生改变。美国国家航空航天局表示,2017年8月将开始就一款样机的生产接受竞标,这款样机可以将音爆降到极低水平——跟在州际公路上坐在奔驰车里听到的嗡嗡声差不多。NASA研究人员表示:依照设计,从纽约到洛杉矶六个小时的飞行时间会缩短一半。NASA提出五年内斥资3.9亿美元建造这款样机,并在有人居住的区域进行测试。该计划第一年的资金已经被纳入了美国总统特朗普2018年的预算提案。
NASA民用超音速研究团队的项目经理彼得·科恩(Peter Coen)说,未来10年,航空运输的发展和飞行距离的增长将推动对于速度更快、更加普及的空中交通的需求,“这将使公司有可能在未来提供具有竞争力的产品。”NASA计划将测试得出的技术与美国飞机制造商分享,这意味着洛克希德马丁(Lockheed Martin)、通用动力(General Dynamics)、波音(Boeing)等公司以及Boom Technology和亿万富豪罗伯特·巴斯(Robert Bass)旗下的Aerion等初创公司将因此获得优势。
NASA民用超音速研究团队项目经理彼得·科恩(Peter Coen)
利用过去10年左右因为越来越强大的计算机而得以实现的流体动态模型,洛克希德协助NASA进行设计。洛克希德和NASA共同研究飞机形状的细微差别与它们所形成的超音速冲击波之间的关系。洛克希德负责6月小型样机项目的设计。项目经理彼得·伊奥斯费迪斯(Peter Iosifidis)说,他们最后选择的设计可以阻止声波形成音爆那种尖锐的“N”形。声波会沿着飞机后面范围很广的点分散开来,由此造成的超音波进入人耳就只是“嗡嗡”的声音了。
科恩说,NASA的目标将噪音水平控制在60至65加权分贝(dBa)——跟高速公路上的豪华汽车或热闹餐厅里的背景人声差不多。伊奥斯费迪斯说,洛克希德的研究显示,这样的设计在商用尺寸的飞机上也能保持这种水平的噪音水平。他的团队规划的样机长约29米,可容纳一名驾驶员,飞行高度最高接近1.68万米,使用一台通用电气公司(General Electric)生产的发动机。“我们现在正在逐步接近这个水平,只要获得大众的认可,它就可能是可以接受的产品。”他说。
相比之下,协和超音速飞机的可感知噪音水平要高出数倍,为90dBa。协和飞机曾经辉煌一时,乘客可以一边飞行一边品尝香槟和鱼子酱。上世纪70年代,协和超音速飞机的问世让美国国会率先通过了陆上超音速禁令。这种飞机的起飞和降落造成了成百上千的噪音投诉,而且和当今的监管要求相去甚远。禁令的存在让部分重金购买协和客机的法国航空公司(Air France)和英国航空公司(British Airways)倒了大霉。这款飞机已经于2003年退役。
协和超音速飞机,它和苏联图波列夫设计局的图-144同为世界上少数曾投入商业使用的超音速客机
科恩说,超音速飞行存在三个重大障碍,其中最难克服的一个就是音爆,另外两个是过高的碳排放量和机场的发动机噪音。通用电气正致力于研究能够消除发动机噪音的举措,这其中包括将发动机置于飞机机翼的上面。此外,NASA也为麻省理工学院(MIT)的一项研究提供资金,探寻解决环境影响的办法。“飞机制造商不会牵头去开发不能投入实际商业应用的飞机,”伊奥斯费迪斯说,“因此NASA才表态说,必须改变规则——而这就是实现的途径。”
不过,大可不必现在就准备行装,急着去体验超音速飞行,因为美国政府可能会成为超音速飞行的第四个重大障碍。根据1973年禁令的规定,即使科技的发展让该禁令显得过时,在联邦航空管理局或美国国会明确撤销该规定之前,一切仍将照旧。
虽然通用动力等老牌航空航天公司多年来一直在研究超音速飞机,而且Boom、Spike Aerospace等初创公司也再次点燃了人们对解决相关技术难题的兴趣,但就现状而言,所有的努力还停留在规划阶段。有很多工作尚待完成。
科恩说,如果一切照计划进行,NASA将从2022年开始在最多六个社区上空测试上述样机。这是敦促国会议员和监管机构取消禁令的第一步。他表示这次自己很有底气,因为难度最大的技术挑战已经解决,“为了实现它,我们在NASA、政府和国会都获得了很大的支持,我对前景非常激动。”
编辑:张梦雨、黄琬钧
翻译:汪泽
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