更快捷、更安靜、更普及——航空業的「超靜音」時代即將到來

新聞 09-30

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撰文：Thomas Black

NASA將從2022年開始在最多六個社區上空測試「超靜音」超音速飛機

「只要獲得大眾的認可，它就可能是可以接受的產品」

近半個世紀以來，大多數民航航班都有明確的最高限速：每小時約966公里。標準尺寸的飛機在高度接近1萬米的空中飛行時一旦達到這個速度，就會突破音障，製造出寬約48公里的持續音爆。由此造成的地面干擾會導致房屋窗戶破碎、牆面裂縫、家畜發狂，因此自美國聯邦航空管理局(Federal Aviation Administration)在1973年頒布針對美國領空的禁令以來，超音速飛行基本上就成了禁忌。

然而，這種狀況或許將發生改變。美國國家航空航天局表示，2017年8月將開始就一款樣機的生產接受競標，這款樣機可以將音爆降到極低水平——跟在州際公路上坐在賓士車裡聽到的嗡嗡聲差不多。NASA研究人員表示：依照設計，從紐約到洛杉磯六個小時的飛行時間會縮短一半。NASA提出五年內斥資3.9億美元建造這款樣機，並在有人居住的區域進行測試。該計劃第一年的資金已經被納入了美國總統特朗普2018年的預算提案。

今昔對比

NASA民用超音速研究團隊的項目經理彼得·科恩(Peter Coen)說，未來10年，航空運輸的發展和飛行距離的增長將推動對於速度更快、更加普及的空中交通的需求，「這將使公司有可能在未來提供具有競爭力的產品。」NASA計劃將測試得出的技術與美國飛機製造商分享，這意味著洛克希德馬丁(Lockheed Martin)、通用動力(General Dynamics)、波音(Boeing)等公司以及Boom Technology和億萬富豪羅伯特·巴斯(Robert Bass)旗下的Aerion等初創公司將因此獲得優勢。

NASA民用超音速研究團隊項目經理彼得·科恩(Peter Coen)

利用過去10年左右因為越來越強大的計算機而得以實現的流體動態模型，洛克希德協助NASA進行設計。洛克希德和NASA共同研究飛機形狀的細微差別與它們所形成的超音速衝擊波之間的關係。洛克希德負責6月小型樣機項目的設計。項目經理彼得·伊奧斯費迪斯(Peter Iosifidis)說，他們最後選擇的設計可以阻止聲波形成音爆那種尖銳的「N」形。聲波會沿著飛機後面範圍很廣的點分散開來，由此造成的超音波進入人耳就只是「嗡嗡」的聲音了。

科恩說，NASA的目標將噪音水平控制在60至65加權分貝(dBa)——跟高速公路上的豪華汽車或熱鬧餐廳里的背景人聲差不多。伊奧斯費迪斯說，洛克希德的研究顯示，這樣的設計在商用尺寸的飛機上也能保持這種水平的噪音水平。他的團隊規劃的樣機長約29米，可容納一名駕駛員，飛行高度最高接近1.68萬米，使用一台通用電氣公司(General Electric)生產的發動機。「我們現在正在逐步接近這個水平，只要獲得大眾的認可，它就可能是可以接受的產品。」他說。

相比之下，協和超音速飛機的可感知噪音水平要高出數倍，為90dBa。協和飛機曾經輝煌一時，乘客可以一邊飛行一邊品嘗香檳和魚子醬。上世紀70年代，協和超音速飛機的問世讓美國國會率先通過了陸上超音速禁令。這種飛機的起飛和降落造成了成百上千的噪音投訴，而且和當今的監管要求相去甚遠。禁令的存在讓部分重金購買協和客機的法國航空公司(Air France)和英國航空公司(British Airways)倒了大霉。這款飛機已經於2003年退役。

協和超音速飛機，它和蘇聯圖波列夫設計局的圖-144同為世界上少數曾投入商業使用的超音速客機

未來可期

科恩說，超音速飛行存在三個重大障礙，其中最難克服的一個就是音爆，另外兩個是過高的碳排放量和機場的發動機噪音。通用電氣正致力於研究能夠消除發動機噪音的舉措，這其中包括將發動機置於飛機機翼的上面。此外，NASA也為麻省理工學院(MIT)的一項研究提供資金，探尋解決環境影響的辦法。「飛機製造商不會牽頭去開發不能投入實際商業應用的飛機，」伊奧斯費迪斯說，「因此NASA才表態說，必須改變規則——而這就是實現的途徑。」

不過，大可不必現在就準備行裝，急著去體驗超音速飛行，因為美國政府可能會成為超音速飛行的第四個重大障礙。根據1973年禁令的規定，即使科技的發展讓該禁令顯得過時，在聯邦航空管理局或美國國會明確撤銷該規定之前，一切仍將照舊。

雖然通用動力等老牌航空航天公司多年來一直在研究超音速飛機，而且Boom、Spike Aerospace等初創公司也再次點燃了人們對解決相關技術難題的興趣，但就現狀而言，所有的努力還停留在規劃階段。有很多工作尚待完成。