1947年10月，美国的贝尔X-1火箭飞机实现了历史首次超音速飞行。近八十年过去，眼下美国宇航局（NASA）计划再次超越音速，但必须以安静模式飞行。

当飞机飞行速度大于音速（在典型的飞行高度和大气条件下约为1100公里/小时），其产生的冲击波会带来如打雷、似爆炸的标志性声响，这种噪音会令牲畜受惊，震得窗户嘎嘎响，严重干扰人们生活……1973年，在强烈舆论压力下，美国联邦航空管理局禁止商用超音速飞机在陆地上空飞行；其他国家也颁布了类似限制。

未来几个月里，洛克希德 · 马丁航空公司将依照一份价值2.47 亿美元合同的约定，试飞其为NASA设计和制造的飞机，即X-59，旨在完成安静无害的超音速冲击。另外从2026年开始，NASA将要求公众参与对飞机噪音的评价，以获得陆上超音速飞行许可。

NASA和洛克希德 · 马丁的X-59会是未来陆上超音速商业飞行的第一步

格雷格 · 乌尔默（Greg Ulmer）是洛克希德 · 马丁公司的执行副总裁。他在2024年 1 月的X-59揭幕仪式上，称它为“一款具有颠覆航空业潜力的实验性技术演示机”。如果X-59被认为足够安静，同时禁止陆上超音速商业飞行的法律被推翻，那么公司将继续推进超音速飞行商业化的工作。

模拟计算的伟大成果

超音速飞机产生的冲击波是非线性的，倾向于在飞机的前部和后部结合。项目总工程师杰伊 · 布兰登（Jay Brandon）解释称，每次音爆都产生压力的突然变化，从而发出双响。

“通过塑造平面来最小化冲击波的振幅并防止它们聚集结合——这个概念已存在几十年，旨在分散冲击。我们希望缓和压力变化。这样就可以防止出现听起来像爆炸的巨大音爆。”

布兰登还指出：“超级计算机的进步使我们能对飞机形状和它周围的流体动力学进行建模。使用前几代计算机是做不了此类工作的。”

建模工作帮助研发团队设计飞机在真实飞行条件下静音运行所需的形状特点。传统方法是构建实体飞机模型并在风洞中测试，这忽略了冲击波传播的某些方面，而且速度慢得多，成本也高：单次迭代可能需要数年时间。相比之下，先进的模拟方法只需数周或数月时间。最后X-59利用风洞来验证计算机的预测。

相比其他短时程声音，NASA新型超音速飞机X-59发出的声响对聆听者而言就和6米外的关车门声一样大

X-59拥有线条流畅的30米长机身，高度约4.2米，翼展约9米，发动机位于机身顶部，这种布局能转移发动机入口产生的向下传播的冲击波。它细长的机头可以分散冲击波，从而减少地面听到的噪音。

布兰登指出，X-59无前窗，因为最大程度减少冲击波所需的流线型轮廓与良好视野所需的窗户形状及角度不可兼得。飞行员将通过高清摄像机图像结合侧窗视野来观察环境。（亚音速飞机测试已检验了无前窗飞行的可行性。）

X-59的发动机、液压系统以及其他方面基于现有飞机做了改造以及某些翻新。引用布兰登所举例子——X-59的起落架来自F-16战斗机，座舱盖来自T-38飞机后座，发动机来自F/A-18E战斗机（略作改进）。

75分贝以下的天空

洛克希德 · 马丁公司设计的静音超音速飞机的音爆噪声上限为75分贝。项目技术负责人之一、声学专家乔纳森 · 拉萨姆（Jonathan Rathsam）这样说道：“模拟器内的志愿者表示，这个水平的音爆刺激程度较低，也是目前这种尺寸的飞机所能实现的目标。音爆的能量峰值约为 10 赫兹。志愿者感觉这种声音就好像6 米外的关车门声。”

作为参照，产于1970年代协和式飞机（Concorde，中程超音速客机）曾以2马赫（即2倍音速）速度跨越大西洋，产生的音爆约为108分贝，后于2003年停产。

拉萨姆还表示，为调查公众意见，X-59航班将定期开展每次持续一个月的飞行任务，飞越大片土地，并通过在线调查询问飞行路线下方的民众的意见。“我们有模型、预测和风洞数据，但无法确定社区的反应如何。这项工作需要真实的响应数据，没法模拟。”

感知测试为期大约三年。NASA还将对X-59的绝对噪声进行声学测量。

此后，工业界将承担起要求取消或修改陆路限速以及发展商业客运的工作。洛克希德 · 马丁公司和NASA官员表示，预计不会有军事应用。

飞行员是现阶段X-59上唯一的人类。不过根据洛克希德 · 马丁公司的计算，未来可量产的客运飞机长度将两倍于X-59，最多容纳44名乘客。

商用超音速旅行的障碍不只有噪声问题和陆上飞行限速规定。排放、燃油消耗以及起飞和着陆时的噪音也必须符合要求。设计X-59的最初目的是使用可持续燃料，但NASA放弃了这一要求，因为他们以静音为第一要务。

资料来源：

NASA unveils a supersonic plane with a quiet boom

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