超音速飛機可以有多安靜?GE航空集團(tuán)為NASA X-59交付第一臺發(fā)動機
1969年是一個值得載入史冊的年份。這一年,英法聯(lián)合研發(fā)的第一架超音速客機協(xié)和號成功飛上天空,阿波羅11號也第一次成功將人類送上了月球。50多年過去,如今這架豪華客機和阿波羅計劃的火箭已經(jīng)變成了博物館里的展覽品,但NASA正在嘗試復(fù)興這兩種過往輝煌所代表的精神。
安靜超音速飛機正是結(jié)合了這兩者創(chuàng)新精神的產(chǎn)物。最近,GE航空集團(tuán)為NASA 安靜超音速飛機X-59 QueSST交付了第一臺發(fā)動機,這是一架安靜超音速技術(shù)實驗性飛機,巡航高度達(dá)到55000英尺(16764米)。
(圖片來源:NASA)
這架由NASA和洛克希德·馬丁公司(Lockheed Martin)共同設(shè)計的安靜超音速技術(shù)QueSST驗證實驗機X-59項目被《大眾科學(xué)》雜志評選為2019年年度100項最偉大的技術(shù)創(chuàng)新之一。工程師們設(shè)計了尖型機頭和細(xì)長機身,配合大后掠機翼以減少飛機突破音障時所產(chǎn)生的音爆,這也是超音速飛行回歸的最大障礙。
X-59 QueSST的外形為何看起來不同尋常?
《Popular Mechanics》雜志解釋道,這會讓飛行產(chǎn)生的聲音更像是“遙遠(yuǎn)的雷聲或者沉悶的撞擊聲”,而不是難以忍受的巨響。幾十年以來,由于在陸地上空超音速飛行時激波產(chǎn)生“音爆”對居民的困擾,美國聯(lián)邦航空管理局禁止了飛機在陸地上空的超音速飛行。超音速客機協(xié)和號作為迄今為止唯一一架提供客運服務(wù)的超音速客機,在飛越陸地時曾被要求降低速度,音爆在一定程度上也導(dǎo)致了這架飛機在2003年退役。
而在航空工程師看來,這些對于超音速飛行限制無疑意味另一種挑戰(zhàn):能否制造出一架超音速但是又不會引起刺耳音爆的飛機呢?
GE航空集團(tuán)在X-59 QueSST中創(chuàng)新性提供了以F414發(fā)動機為基礎(chǔ)的改進(jìn)型F414-GE-100發(fā)動機,該發(fā)動機可以提供傳統(tǒng)的22000磅的推力,并且集成了單發(fā)的安全性能。
實際上,GE對于超音速技術(shù)的探索早已開始并一直持續(xù)。2018年,GE航空與Aerion公司宣布已完成首個為超音速噴氣公務(wù)機設(shè)計的發(fā)動機的初始設(shè)計,并將其命名為Affinity™。這個新級別發(fā)動機充分利用了GE經(jīng)驗證的超音速飛行技術(shù),并且將在時間上滿足Aerion AS2 飛機項目啟動的計劃安排。
Affinity™發(fā)動機的初始設(shè)計
Aerion AS2由Aerion公司、洛克希德馬丁、GE、霍尼韋爾合作開發(fā),它可以乘載最多12名旅客,在海面上以1.4馬赫的速度飛行(大約每小時1600公里,超過音速40%),并在陸上有監(jiān)管許可的區(qū)域內(nèi),以1.2馬赫的速度飛行,而不會產(chǎn)生音爆。開始運營后,AS2有望將跨太平洋航線耗時減少5個小時,將跨大西洋飛行的時間縮短三個小時。
Aerion AS2
X-59項目的目標(biāo)也與之類似:收集足夠的超音速飛行的數(shù)據(jù),開啟商業(yè)航空的新時代——讓跨越海岸的飛行時間減少一半。NASA和洛克希德·馬丁公司(機身設(shè)計公司)計劃在2021年將X-59試飛收集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交給美國聯(lián)邦航空局和國際監(jiān)管機構(gòu),以推動超音速飛行規(guī)則的重新制定。
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