“无音爆”的超音速客机问世
网友【了不起】 2025-02-13 22:57:40 分享在【时代发展的印记】版块    1    18

如果您最近一直在关注航空新闻,您一定会注意到 Boom Supersonic 公司最近刚刚通过其 XB-1 演示飞机突破了音障,最大的亮点是在其"无轰鸣声"巡航过程中,地面上没有人听到响亮的音爆。

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自 20 世纪 70 年代中期协和号飞机以超过 2 马赫(约合 1354 英里/小时或 2180 公里/小时)的惊人速度运送商业乘客横渡大洋以来,超音速飞行就风靡一时。问题是,超音速飞行意味着一定会产生音爆。 虽然当你在航展上听到你最喜欢的美国空军或海军战斗机飞过时,它们听起来可能很酷,但事实上,破碎的窗户、受惊的宠物和牲畜,以及其他令人讨厌或破坏财产的东西就没那么酷了。 美国联邦航空局在1973年民用超音速飞行尚未出现时,就已经将喷气式飞机的飞行速度限制在亚音速。

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初创公司Boom Supersonic的使命是生产一种名为"序曲"(Overture)的商用超音速喷气机,这种喷气机可以将横跨美国的飞行时间缩短 90 分钟,或将横跨大西洋的飞行时间缩短一半。

Boom公司的XB-1验证机于2024年3月首飞。 2024 年 10 月,XB-1 以超音速飞行。 而就在两周前,XB-1 才首次突破音障,在加利福尼亚莫哈韦沙漠上空试飞时达到 1.122 马赫。 在 XB-1 之前,还没有其他自主研发的喷气式飞机突破过音障......而且该公司在试飞时地面上没有听到任何音爆。

Boom Supersonic 公司创始人兼首席执行官布莱克-烁尔(Blake Scholl)说:"XB-1 在首次超音速飞行中三次突破音障--没有发出爆鸣声。这证实了我们长久以来的信念:超音速旅行可以是经济实惠、可持续的,而且对机上和地面的乘客都很友好。"

XB-1 使用一种专门为Overture设计的涡扇推进系统,名为"交响"。 它是一种不使用后燃烧器的双蜗壳中旁路涡轮风扇,起飞时可产生 35000 磅(15876 千克)的推力和维持 1.7 马赫的速度。

根据 Boom 网站的介绍,"与亚音速涡轮风扇不同,这种新型推进系统将包括一个由 Boom 设计的轴对称超音速进气口、一个可变几何形状的低噪音排气喷嘴和一个被动冷却的高压涡轮"。

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这种设计使 XB-1 能够在 3 万英尺(9144 米)以上的高空突破音障,这就是所有这些重要部件发挥作用的地方。 就在 3 万英尺左右,空气密度和温度的变化产生了一种被称为马赫截止物理学的现象。

当飞机(或任何物体)的速度超过被称为 1 马赫的声速时,这个速度会因高度、温度和气压的不同而发生巨大的变化:在海平面的额定大气条件下为 767 英里/小时(1235 公里/小时),而在 35000 英尺(10668 米)的高度则低至 660 英里/小时(1062 公里/小时)--它会产生一个向外和向下传播的冲击波......除非超过约 30000 英尺的"马赫分界线",否则冲击波会向上反弹,消散在大气中。

早在 20 世纪 30 年代,西奥多-冯-卡尔曼(Theodore von Kármán)等空气动力学家就已经开始建立冲击波传播的理论模型,以及大气条件如何影响音爆。 1947 年,当老查克-耶格尔驾驶 X-1 号飞机突破音障时,他的速度超过了人类的飞行速度,科学家们也因此对音爆的传播方式有了更深入的了解。 到 20 世纪 60 年代,人们已经对高度、温度和风层如何影响冲击波折射有了相当深入的了解。

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Boom Supersonic 公司打算制造的 Overture 客机效果图

如果我们很早就知道这一点,为什么不早点行动呢? 这是因为效率和技术组合还不太合适。 例如,协和式飞机依靠其涡轮喷气发动机的强大动力,通过后燃烧达到 2 马赫的速度,因此无法保持在马赫数范围内。

如今,随着自动飞行控制、大气建模等技术的发展,以及效率更高的发动机设计的出现,让美国国家航空航天局(NASA)、洛克希德(Lockheed)和现在的 Boom 等公司正在将这些先进技术投入实际应用,以使更安静、更快速和更可持续的超音速飞行成为可能。

日本航空、美联航和美国航空已经向Overture下了总共130架飞机的订单。 同样,Boom 公司已经在北卡罗来纳州格林斯博罗建造了 Overture 超级工厂,预计每年将生产多达 66 架飞机。

出处:cnBeta.com

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