即使协和式飞机停飞退役 , 但超音速飞机复兴却仍然是有可能的 。 超级计算机的出现 , 直接淘汰了曾用来设计超音速飞机的计算尺和对数表 , 工程师也能够以相对成本较低的方式快捷地测试和调整虚拟飞机设计图 。
这正是美国国防部下属行政机构美国国防高级研究计划局(DARPA)和NASA于2003年所做的“音爆优化设计实验” 。 该实验证实 , 通过计算机设计而针对诺斯罗普公司(Northrop)F-5E超音速轻型战斗机所做的修改 , 成功地按软件所预测的方式消除了音爆 。
“我们成功展开了试飞和测试 , 这一模型很好地预测了音爆 。 ”尼科尔说 , “这也可以证明 , 我们可以按照所预测的方式来优化设计音爆 。 这在历史上也属首次 。 ”这一证明也为后续研究奠定了基础 。
优化音爆实际上非常复杂 。 声音在空气中的传播 , 就像往水中投入石子产生的水波一样 , 通过波的形式向外传播 , 这就是声波 。
当飞机飞行速度接近音速时 , 在机头或突出部分 , 会出现一种像水中前进的快艇一样的激波 。 飞机所发出的疏密状的音波无法跑到飞机前方 , 所以全部叠加在机身尾部 , 形成圆锥形状的音锥 。
当激波向外传播时便会互相干扰和影响 , 然后就会在机头形成一道前激波 , 机尾形成一道后激波 。
当这两道激波触及任何空间和物体时 , 都会感到一种强烈的变化 , 反映到人的耳朵里 , 使耳鼓膜受到突然的空气压强变化 , 就感觉是两声雷鸣般的巨响 。 这种响声就是音爆 。
美国国家航空航天局(NASA)声学工程师亚历山德拉·卢博(Alexandra Loubeau)称 , “正是压力的变化才发出了巨响 。 ”
NASA的研究 , 促成了静音超音速飞机X-59 QueSST的成形 , 这是一种机头似针尖状的飞机 , 整个机身长约100英尺(合约29米) , 其中机头长度为33英尺(合约9.7米) 。

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静音超音速飞机X-59 QueSST 。 图片来源:lockheedmartin
音爆产生的激波是无法完全避免的 , 但是通过最小化气压积聚的表面 , 并将它们分散到整个机身 , 就可以减少或优化音爆 。
“你可以通过改装飞机的方式 , 来改变激波对地面影响的强弱 。 ”尼科尔说 , “我们正在做的是试图把激波散开 , 从而减弱冲击力 。 ”
在试图重启超音速航行的道路上 , NASA并没有孤军奋战 。 BoomSupersonic是一家总部位于科罗拉多州首府丹佛的超音速商用飞机研发公司 。 该公司首席执行官布莱克·肖尔(Blake Scholl)宣布了一个大胆的目标 , 即乘客只需要花100美元 , 就可以通过最多四小时的航程到达世界任何地方 。
肖尔表示 , 尽管首先开通国内航线可以带来更多的乘客 , 这也将为公司业务带来比国际航线多出一到两倍的发展机会 , 但公司还是计划首先开通国际跨洋超音速航线 , 这样也不必担心音爆问题 , 同时也不需要等待有关政策规定的改变 。
他补充道 , 仅仅制造更快的飞机并不能打造可持续发展的超音速业务;飞机还必须实现更快、更廉价、更环保的目标 。 他说 , 这项努力“必须实现100%碳中和 。 ”
肖尔认为 , 通过使用更清洁的燃料和专为超音速飞行设计的新型发动机 , 可以有效实现提高飞行速度、节约成本和减少碳排放的目的 。
这一做法与协和式飞机形成了鲜明对比 , 后者使用的是“超低效并且噪音极大的军用改装发动机 , ”肖尔说 。
肖尔表示 , 在采用从20世纪70年代开始流行的现代材料、制造方法和效率的基础上 , 这些发动机可以让其公司的运营成本在使用协和式飞机发动机的基础上降低75% 。
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