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新一代超音速客机获进展 NASA即将测试原型机

 2017-08-02 来源:民航资源网 作者:王雅  [投稿排行榜]
2017-08-02 13:53:10

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新一代超音速客机获进展 NASA即将测试原型机

图:NASA设计的X-Plane超音速客机

  民航资源网2017年8月2日消息:据彭博商业周刊报道,近半个世纪以来,绝大多数商用客机在航速上都有一个明确的上限,即时速660英里。超过这一速度的话,那么一架普通大小的飞机在30,000英尺的高空飞行时,便可以突破音障并产生宽达30英里的音爆区。而音爆的能量会对地面造成极大的冲击,甚至可以震碎玻璃和墙面,以至于1973年美国联邦航空管理局(FAA)不得不明令禁止民航客机在美国本土以超音速飞行。

  不过这一情况可能将会出现转机。NASA表示,将从今年8月开始设计制造新一代超音速客机的原型机,该机型产生的噪音仅仅相当于坐在车里听到的汽车发动机的嗡嗡声。NASA研究人员透露,一架较小尺寸的样机在今年6月底成功进行了风洞测试,按照当前的设计,纽约到洛杉矶目前6小时的飞行时间将会缩短一半。NASA计划在未来五年内投入3.9亿美元来制造原型机并在人口稠密地区进行测试。第一年的经费已列入美国总统特朗普2018年的预算草案中。

  NASA商用超音速技术研究团队的项目经理Peter Coen表示,未来十年,航空运输和长途飞行的增长将推动市场对超音速飞行广泛化的需求,这也为各飞机制造商提供更有竞争力的产品带来了可能。NASA计划与美国飞机制造商分享之前的测试成果,这意味着像洛克希德马丁、通用动力、波音这样的老牌产商和Boom科技、Aerion航空这样的新兴公司在超音速技术上将会抢得先机。

  过去十年来,电脑运算能力的显著提升使得流体动力学模型成为了可能,而洛-马就是利用该研究协助NASA设计了新一代的超音速客机。通过二者的合作,洛-马和NASA在大量测试结果的基础上描绘出了飞机外形的细小差异与超音速冲击波之间的关系。洛-马的设计主管Peter Iosifidis表示,他们与NASA最终确定的设计方案可以阻止声波融入到音爆的N型波中。相反,这些声波将会在飞机尾部以多点、大范围的方式扩散,从而使超音速飞行产生的噪音只相当于普通的嗡嗡声。

  Coen表示,NASA的目标是将声级控制在60到65dBa,这仅相当于一辆豪华轿车行驶在高速公路上发出的声音或者一家热闹餐厅中的嘈杂声。Iosifidis表示,洛-马的研究表明,当前的设计方案所得出的数据同样适用于普通大小的商用飞机。而目前他们团队计划制造的原型机长达94英尺,可供一名飞行员的操作,飞行高度可达55,000英尺,动力方面则采用了通用电气公司为F/A-18战斗机设计的发动机。他说:“现在已经达到了这个水平,只要得到公众的认可,超音速飞行就能被接受。”

  相比之下,作为上一代超音速客机的代表机型,协和式客机产生的噪音高达90dBa。这也是上世纪七十年代美国国会对该客机发出禁令的原因之一。以当前的标准来看,协和式客机产生的噪音与如今的监管要求相去甚远。由于禁令带来的影响再加上其他因素,协和式客机最终沦为法航和英国航空的烧钱工具,并于2003年正式退出市场。

  Coen认为,在超音速飞行的三大难题中,音爆是其中最难解决的,另外两大难题则是过高的碳排放和过大的发动机噪音。通用电气目前正在研究如何减小发动机的噪音,包括将发动机安放在机翼上。而NASA已资助麻省理工学院一项旨在应对环境影响的研究。Iosifidis说到:“飞机制造商们不会主动去研发一款不能飞的飞机,而这正是是NASA想要改变的地方。我们当前的合作则会让这一改变发生。”

  但是先别急着来一趟说走就走的超音速飞行,因为超音速飞行可能还存在第四个难题——政府监管。根据1973年的禁令,除非FAA或美国国会明确撤销,否则这份在当前的技术水平下显得过时的禁令依然有效,超音速飞行在美国本土还是被禁止的。

  此外,虽然像通用动力这样的老牌航空企业以及BOOM科技这样的新兴公司都在不断研究和攻克超音速客机当前存在的各项技术问题,但是现在所有的努力还只是在试验阶段,后面的路依然很长。

  不过Coen透露,如果一切都按计划进行,从2022年开始NASA将在六个社区的上空进行原型机测试。这是呼吁立法机关和监管机构解除禁令的第一步。这一次不同于以往,因为最棘手的技术挑战已经解决了。“为了实现我们的目标,我们争取到了NASA、白宫以及国会的大力支持。对于超音速客机的前景,我还是非常期待的。”

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