英國(guó)超音速發(fā)動(dòng)機(jī)公司Reaction Engines正在研發(fā)協(xié)同吸氣式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，旨在將飛機(jī)的飛行速度提升至5倍音速。 飛機(jī)要超音速飛行，遇到的主要問題有兩個(gè)：一個(gè)是音障，另一個(gè)是音爆。 首先說說音障。音障是怎樣產(chǎn)生的呢？原來當(dāng)飛行器的速度接近音速時(shí)，將會(huì)逐漸追上自己發(fā)出的聲波，而聲波實(shí)際上是一波一波被壓縮的空氣。此時(shí)，由于飛行器的速度接近音速，前面一波一波疊加的被壓縮空氣還沒有來得及前行，于是形成壓強(qiáng)、密度比較大的區(qū)域，這將增加對(duì)飛行器的阻力，俗稱為音障。 音障除了會(huì)使飛行速度不能提高之外，也會(huì)使飛行器的操縱性能變壞，甚至出現(xiàn)解體的現(xiàn)象。但這個(gè)問題隨著科技的發(fā)展，都逐步得到了解決。飛行速度不能提高，進(jìn)一步加大飛行器的功率，就可突破音障；操縱性能也可以不斷提高；飛機(jī)不結(jié)實(shí)，就想法對(duì)飛機(jī)容易出問題的部位進(jìn)行改造，并用更好的材料來建造。所以超音速飛機(jī)并非造不出來，現(xiàn)在各國(guó)的戰(zhàn)斗機(jī)都可以超音速飛行。 再來說說音爆。這可是個(gè)大麻煩，音爆與音障產(chǎn)生的原因一樣，都是飛行速度太快了，不斷超過自己飛行時(shí)所產(chǎn)生的聲波。比如，飛行器在遠(yuǎn)處先發(fā)出的噪音剛傳到我們這里，飛行器就到了，又發(fā)出了噪音，兩股噪音合在一起，再加上飛行器飛過后發(fā)出的噪音與陸續(xù)到達(dá)的之前發(fā)出的噪音，合成持續(xù)不斷的巨大噪音。這誰能受得了？并且這是一種自然現(xiàn)象，人力是很難解決的。 音爆的殺傷力極強(qiáng)。 其實(shí)，早在2018年，美國(guó)航空航天局（NASA）與洛克希德·馬丁公司共同研制的X-59超音速技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，已經(jīng)在以制造各種傳奇飛行器而聞名的臭鼬工廠開工。
報(bào)道稱，被稱為“協(xié)和之子”的X-59計(jì)劃于2021年底交付，它可以在1.6萬米高空以接近兩倍音速巡航。臭鼬工廠飛行演示項(xiàng)目經(jīng)理彼得·約瑟菲迪斯表示，“該項(xiàng)目的開始，標(biāo)志著安靜的超音速商業(yè)旅行將迎來巨大飛躍”。 據(jù)介紹，NASA為X-59項(xiàng)目提供了高達(dá)2.47億美元的資金，這架技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的體積并不大，僅與現(xiàn)有F-16戰(zhàn)斗機(jī)相當(dāng)，但它最大的特點(diǎn)是超音速飛行突破音障時(shí)不會(huì)產(chǎn)生巨大的噪音。
彼得·約瑟菲迪斯透露，“X-59長(zhǎng)而細(xì)的機(jī)體設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)低音爆的關(guān)鍵”。NASA提供的設(shè)計(jì)圖顯示，X-59采用與“協(xié)和號(hào)”相似的長(zhǎng)尖機(jī)頭和后掠機(jī)翼。NASA阿姆斯特朗飛行研究中心航空航天工程師艾德·海林表示：“X-59在超音速飛行時(shí)，機(jī)體多個(gè)部位仍會(huì)產(chǎn)生多個(gè)沖擊波，但精心設(shè)計(jì)的機(jī)體將保證這些沖擊波不會(huì)疊加在一起，防止出現(xiàn)強(qiáng)大的音爆。”
X-59長(zhǎng)28.65米，翼展9米，最大起飛重量14.7噸，裝備一臺(tái)F414-GE-400渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，該型發(fā)動(dòng)機(jī)還用在美國(guó)海軍F/A-18E/F“超級(jí)大黃蜂”之上。 報(bào)道稱，X-59超音速飛行時(shí)的噪音將降低到60-65分貝，地面上的人們聽到的只是一聲像汽車關(guān)門那種“砰”的聲音。為了確保能夠達(dá)到大多數(shù)人都認(rèn)為合適的噪音水平，NASA在德克薩斯州使用F / A-18大黃蜂飛機(jī)進(jìn)行測(cè)試，約500名當(dāng)?shù)鼐用褙?fù)責(zé)記錄X59飛過時(shí)的噪音水平。這些測(cè)試數(shù)據(jù)將用于制訂商業(yè)超音速噪聲標(biāo)準(zhǔn)，從而改變美國(guó)禁止在陸地上空超音速飛行的現(xiàn)行法規(guī)。 英國(guó)《飛行國(guó)際》網(wǎng)站稱，一旦該技術(shù)得以成功驗(yàn)證，未來的新型超音速客機(jī)從倫敦飛往紐約只需要3小時(shí)，而現(xiàn)在這條航線需要花費(fèi)8小時(shí)。 編輯：金婉霞責(zé)任編輯：張鵬 來源：環(huán)球科學(xué)、制造云模型 |
