NASA开始制造超声速X-Plane飞机

mikate

陆地上空的超音速飞行以前曾因为噪音问题而受到限制，这也是导致协和式超音速客机无法吸引商业航空公司的多个因素之一。自1947年X-1飞机首次突破声障开始，NASA（那时还是美国国家航空咨询委员会（NACA））对音爆强度进行了多年的研究，为x-plane飞机安静的超音速低声爆飞行验证铺平道路。几十年来，美国宇航局首次推进了有人驾驶X-plane的研制，该飞机设计从零开始，采用最新的安静超音速技术。直到现在，NASA的航空创新者们终于为超音速飞行做好了准备，而且这次飞行还会更加安静。NASA将通过该项目研究公众对低声爆的接受程度，获取足够的飞行试验数据以说服适航当局解除在大陆上空进行超声速商用飞行的禁令，从而使人类重返超声速运输时代。

改进的诺斯洛普F-5E喷气机在2003年期间用于NASA的外形音爆验证项目，该项目成功表明飞机的形状可以用来降低超音速飞行时产生的音爆强度。

为此，NASA于2018年4月2日授予加利福尼亚州帕姆代尔的洛马公司一项价值2.475亿美元的合同，用于X-plane的研制，该飞机预计于2021年底交付加利福尼亚州阿姆斯特朗飞行研究中心。NASA主管航空的副局长Jaiwon Shin说，在这样大的规模下重新设计和飞行X-plane是非常令人兴奋的，我们解决超音速飞行技术壁垒的优良传统继续让人人受益。

低空飞行验证任务成功的关键是展示超音速飞行的能力，但产生的音爆是如此安静，以致地面上的人们即使听到音爆也几乎不会引起注意。目前禁止在陆地上空超音速飞行的规定以飞机速度为基准，NASA打算通过飞机在美国几个城市的飞行测试，来了解公众对安静超音速技术的接受度。目标是在2025年将全套社区响应数据交付给联邦航空管理局（FAA）和国际民用航空组织（ICAO），他们可以根据这些数据制定新的可接受的商业超音速噪音标准，允许在陆地上空进行商业超音速飞行。

在这种纹影图像中，可以看到T-38周围形成的激波，它们从飞机上传播出去，在地面上听到的声音被称为音爆。NASA通过这个图像来研究激波，并研究如何降低音爆强度，使之更安静。

X-plane设计使音爆安静的关键就在于其独特形状的机体产生的超音速激波。在传统的超声速布局设计中，分别来自机头和机尾的激波在大气中传播时会聚集，从而产生两种截然不同的雷鸣般的音爆声。X-plane布局设计使机体产生的这些激波远离飞机，阻止它们聚集，而且机体产生的强度更弱的激波到达地面时仍然保持分开，这样声音传到地面时，人们听到的只是轻微的砰砰声，此外，站在室外的人根本不会注意到音爆。

这个想法第一次被提出并理论化是在20世纪60年代，NASA和其他机构测试研究了多年，包括从2003年到2004年将一架F-5E虎式喷气式战斗机机头改装成独特形状，证明了减少音爆的理论是合理的。

最新的风洞试验、先进的计算机模拟工具和实际飞行测试得到的最新研究，增强了NASA对“低音爆”飞行验证飞机设计的信心。

最近的研究核查了提高超音速飞机机翼气动效率的方法，并试图深入了解空气中音爆的传播。过去多来年里，甚至150年前的摄影技术也用于帮助解开超音速激波的奥秘。

NASA商业超音速技术项目经理彼得·库恩（Peter Coen）表示，他们已经达到了这个重要的里程碑，这是因为NASA与其他政府机构，航天工业和各地具有前瞻性的学术机构的许多合作伙伴一起研究的结果。所以，现在可以切割金属下料，并开始制造。

X-plane飞机构型基于2016年授予洛克希德·马丁公司的合同研发的初步设计，飞机长28.65米（94英尺），翼展8.99米（29.5英尺），满油起飞重量为14.651吨（32,300磅）。

在巡航高度16764米（55,000英尺）的设计速度为1.42马赫或940英里/小时，最大速度将达到1.5马赫或990英里/小时，由一台通用电气F414发动机驱动（该发动机是F / A-18E / F战斗机的动力装置）。

驾驶舱设计基于T-38教练机飞机（NASA的宇航员多年来一直使用该飞机进行训练）的后座座椅，由一名飞行员驾驶。

吉姆·莱斯(Jim Less)是NASA在阿姆斯特朗的两个主要飞行员之一，在洛克希德马丁公司的飞行员完成首飞并确保设计是安全的之后，此架X-plane飞机将交给莱斯驾驶。

一架超音速有人驾驶X-plane飞机！莱斯表示，他已经迫不及待地想要得到这架飞机的操纵权。“这对我来说可能是一次难得的机会，我们都非常兴奋。

莱斯是低音爆飞行验证飞机的副驾驶员，当飞机还在研制中时，他和他的老板，首席飞行员尼尔斯·拉森(Nils Larson)已经为驾驶舱的设计和用于飞行训练的模拟器的研发提供了一些建议。

NASA试飞员吉姆·莱斯(Jim Less)表示，在试飞员的职业生涯中，他能参与从设计阶段到飞行阶段以及整个项目的整个生命周期的所有事情，这是非常罕见的。该项目分为三个阶段，暂定时间表如下：

第一阶段，2019年NASA对低音爆X-plane飞机布局进行关键设计评审，如果评审通过将进入最终的制造和组装阶段，2021年位于帕姆代尔的洛马公司臭鼬工厂完成飞机制造工作，并进行一系列试飞鉴定，验证飞机的飞行安全并满足NASA的所有性能要求，然后正式交付给NASA。

第二阶段， 2022年NASA在爱德华兹基地进行X-plane的超音速测试飞行，以证明安静的超音速技术符合设计预期，其性能完善，在国家空域系统中可安全运营。

第三阶段， 2023年至2025年，从阿姆斯特朗开始第一次社区响应测试飞行，后续将在美国4至6个城市举行社区测试活动。

NASA的所有航空研究中心都参与了低音爆飞行验证任务，其中包括制造验证飞机和社区飞越活动，各研究中心承担的低音爆飞行验证任务如下：  

加利福尼亚州埃姆斯研究中心——构型评估和系统工程。

加利福尼亚州阿姆斯特朗飞行研究中心——适航，系统工程，安全和任务保证，飞行/地面操作，飞行系统，项目管理和社区响应测试。

克利夫兰格林研究中心——构型评估和推进性能。

弗吉尼亚的兰利研究中心——系统工程，构型评估和研究数据，飞行系统，项目管理和社区响应测试。

Shin说，NASA很多人，为了达到这一目标而付出了极大的努力。由于他们一直以来的努力工作，我们将使用这架X-plane飞机在某些城市进行测试，收集有关社区对飞行的反馈数据，并将这些数据提供给美国和国际监管机构，这些数据对于改变目前的航空规则至关重要！NASA表示，安静超音速客机将逐步解除不允许在陆地上空进行超音速飞行的行业禁令，以便更便捷、舒适和经济的商业飞行。  (王妙香)

详情：请关注微信公众账号“国防网”。

ROCKSTARGMS

期待