航空技术里程碑 大噪XB-1喷射机实现“无音爆超音速” * 阿波罗新闻网
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航空技术里程碑 大噪XB-1喷射机实现“无音爆超音速”
美国Boom Supersonic公司近日宣布,其XB-1实验机成功进行了超音速飞行,并且在地面未产生音爆。这项突破性的实验验证了“马赫截止”现象,即在平流层超音速飞行时,冲击波不会传递至地面,从而避免噪音污染。这为未来超音速商业航班奠定了基础。公司计划下一步研发“序曲”客机,目标巡航速度1.7马赫,可大幅缩短飞行时间。目前,包括日本航空、联合航空和美国航空在内的多家航空公司已预订130架序曲客机,预计2025年开始发动机核心测试,开启超音速民航新纪元。

XB-1达成无音爆超音速的里程碑,揭示了民用航音速客机的可能。(图/Boom)

前阵子,新创公司“大噪超音速”(Boom Supersonic)的XB-1喷射机达成1马赫以上的超音速飞行,成为21世纪以来“首架民用飞机超音速”的纪录。现在更多的资料已发表,XB-1在超音速的那一刻,地面上并没有感觉到巨大的轰鸣声,这是民用航空技术的里程碑,揭示著民用客机能够符合如今航空法规,在陆地上超音速飞行,而不会造成对地面有害的音浪与冲击波。

新阿特拉斯(New Atlas)报导,现代的战斗机都可以超过音速,比较快的包括F-22、F-15具备2马赫以上的极速;比较慢的F-18、F-35也有1.6马赫左右的性能;然而这种性能却极少应用在客机上。虽然1970年代中期,由英国与法国合制的协和式飞机(Concorde Jet)具备超过2马赫(也就是2,180公里/小时)的惊人速度,成为民用航空技术的丰碑。

问题是,当飞机跨入超音速飞行时,也意味着音爆,它听起来就像爆炸声,如果在航空展上,这种特殊的感受可能让观众感觉非常酷;但是音爆如果天天发生,那就是另一回事了。事实上音爆产生的冲击波,会让窗户破碎、建筑受损,也会使宠物和牲畜感到不安。所以美国联邦航空管理局(FAA)于1973年定下严格法规,不准民用超音速飞机在陆地上飞行,这个法规严格的限制了协和号客机的航线,迫使协和客机只能经营大西洋两岸的航线。

大噪科技的航空理论声称,在较高的飞行高度突破音障,形成的冲击波并不会穿越到地面,而是在对流层顶被反弹。(图/Boom)

不过,随着我们对于航空流体力学更多的了解,无音爆的超音速飞行被认为是可行的,大噪超音速决定将理论化为实验,决定制作一款名为“序曲”( Overture Jet)的商用超音速喷射机,虽然它的极速没有协和号达到2马赫,但是1.7马赫的巡航速度,也是如今多数喷射客机的2倍航速,横跨美国的飞行时间缩短至90分钟,横跨大西洋的飞行时间也就缩短一半。

为了验证理论的可能,大噪先打造XB-1技术示范机,它充分采用现今的成熟科技,使用3台奇异电气的 J85涡轮喷射发动机,总共提供近5.85吨的推力。它于2024年3月首次飞行,并一点一点的提高飞行速度与高度。

根据新的理论,飞机在平流层突破音障,它的冲击波与音浪会被对流层顶(9144米右)反弹,因为平流层与对流层的空气密度和温度差异很大,形成一种称为“马赫截止”(Mach cutoff)的物理的现象。

在XB-1的无音爆超音速实验获得成功后,大噪可以专心研发序曲客机。(图/Boom)

大约两周前,XB-1在加州莫哈韦沙漠(Mojave Desert)首次突破音障,速度达到1.122马赫。实验团队在飞行路径沿线的地面放置了一排麦克风,以确认音爆没有传到地面;同时参与实验的科学家也在户外亲身感受。结果一直到与XB-1伴飞的飞机正式传回超音速的纪录时,地面上真的没有听到任何音爆。

公司创办人兼执行长史克尔(Blake Scholl)表示:“XB-1在首次超音速飞行中,连续三次突破音障,而且没有发出任何可听见的爆鸣声。这证实了我们长期以来的推断:超音速飞行是经济实惠、可持续的,并不会造成地面人员的困扰。”

在确定无音爆超音速可行之后,该公司下一个挑战就是制作经济实惠的发动机。根据公司介绍,“序曲”喷射机将使用一种名为“交响曲”( Symphony)的双轴中旁通比涡流扇发动机,特别的是,它不安装后燃器(afterburner),就可在起飞时可产生15,876公斤的推力,推动“序曲”客机维持1.7马赫的速度,而不致于消耗太多油料。

根据公司网站介绍,“与寻常的大旁通比涡扇发动机不同,这种新型的推进系统,具备轴对称超音速进气口、可变几何低噪音排气喷嘴,和被动冷却的高压涡轮机。”

该公司在成立初期,曾寻找劳斯莱斯集团(Rolls-Royce)研发这种发动机,不过劳斯莱斯认为研发难度大而决定退出。所幸之后获得奇异航太的子公司 Colibrium Additive的合作,并于2024年开始进行零件制作,2025年可望进行核心组件的高温测试。

目前,日本航空、联合航空和美国航空总共订购130架“序曲”客机,公司也在北卡罗来纳州格林斯博罗规划超级工厂,预计每年可生产66架飞机。

责任编辑: 王和  来源:中时新闻网 转载请注明作者、出处並保持完整。

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