據(jù)中國國防科技信息網(wǎng)報(bào)道，美國NASA在高速項(xiàng)目合同下，正在開展初始的超聲速X系列飛機(jī)概念設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目開發(fā)了一系列新的基礎(chǔ)技術(shù)、測試設(shè)備和技術(shù)，這些都將為2020年前實(shí)現(xiàn)超聲速民用飛行鋪平道路。

　　NASA高速項(xiàng)目副經(jīng)理湯姆·瓊斯稱：“高速項(xiàng)目下一步的重大計(jì)劃是建造飛行驗(yàn)證機(jī)，并且我們將竭盡全力做好我們能做的一切來迎接超聲速民用時(shí)代的到來。”目前，該項(xiàng)目正在位于加州愛德華茲空軍基地的NASA阿姆斯特朗飛行研究中心進(jìn)行。

　　該項(xiàng)目最終的目標(biāo)是開發(fā)類似2011年首次披露的NASA和灣流公司合作開發(fā)的具有尖銳機(jī)頭的X-54A那樣的概念飛行器。瓊斯說：“我們將研制具有合適大小的驗(yàn)證機(jī)，保證經(jīng)驗(yàn)證的技術(shù)可以放大應(yīng)用到更大的飛機(jī)上。我們也非常傾向于采用有人駕駛的驗(yàn)證機(jī)。因?yàn)椋�采用有人駕駛的驗(yàn)證機(jī)我們可以獲得很多好處，尤其是對(duì)于外部型線和氣動(dòng)特性測試來說非常有必要。”

　　雖然該項(xiàng)目的更廣闊的目標(biāo)是為發(fā)展下一代商用超聲速飛機(jī)研發(fā)和測試技術(shù)，但是X-plane主要是用來驗(yàn)證減少超聲速音爆的外形塑造技術(shù)的可行性。盡管這些技術(shù)已經(jīng)在風(fēng)洞和專門修改的飛機(jī)(例如諾格公司的F-5E音爆驗(yàn)證機(jī)以及NASA和灣流的F-15“安靜長釘”驗(yàn)證機(jī))進(jìn)行過測試。但是，NASA此次的低音爆超聲速驗(yàn)證機(jī)將是第一次在真實(shí)的環(huán)境中試驗(yàn)完全集成的、從頭到尾的低音爆塑形技術(shù)，測試結(jié)果將用以度量公眾對(duì)可塑音爆的接受程度。

　　盡管存在超聲速商用和公務(wù)飛行的市場，但是超聲速民用飛機(jī)的發(fā)展仍然受到美國法律的制約。目前美國禁止超聲速跨大陸飛行。一些噴氣公務(wù)機(jī)制造商，包括雷諾、Aerion公司等，認(rèn)為在馬赫數(shù)1.2左右的跨聲速設(shè)計(jì)可以利用所謂的“馬赫阻止”現(xiàn)象，使得激波在有些時(shí)候無法到達(dá)地面，從而避免地面遭受音爆影響。但是，另一些制造商，例如灣流和達(dá)索，則相信使超聲速民用飛行成為現(xiàn)實(shí)的真正途徑是通過設(shè)計(jì)達(dá)到合理的低音爆水平，使適航當(dāng)局解除相關(guān)規(guī)定。

　　因此，NASA已經(jīng)進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證了采用仔細(xì)的塑形設(shè)計(jì)能夠?qū)⒁患苄⌒统�聲速飛機(jī)的音爆水平降至可接受的門檻。工業(yè)界也已經(jīng)開發(fā)了類似協(xié)和的超聲速民用客機(jī)概念方案，但是新方案的音爆水平相對(duì)這架停飛已久的英法客機(jī)來說大大地降低了。這項(xiàng)工作在NASA的N+2代飛機(jī)系統(tǒng)級(jí)綜合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)劃下開展，涉及波音和洛馬臭鼬工廠兩家公司，大部分工作已經(jīng)基本結(jié)束。兩家公司目前正在NASA蘭利研究中心被稱為“結(jié)構(gòu)、材料、氣動(dòng)、氣動(dòng)熱、聲學(xué)研究和技術(shù)”的計(jì)劃下進(jìn)行低音爆驗(yàn)證機(jī)的概念設(shè)計(jì)。

　　雖然上述工作圍繞解決低音爆的塑形設(shè)計(jì)問題，但是NASA高速項(xiàng)目下也在開展超聲速其它方面的研究，包括低噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)噴管和如何公平評(píng)價(jià)改進(jìn)的音爆對(duì)典型社區(qū)的影響。在NASA格林研究中心的領(lǐng)導(dǎo)下，低噪聲噴管的研究正在進(jìn)行中。格林中心的氣動(dòng)聲學(xué)推進(jìn)試驗(yàn)室中的噴管聲學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上正在進(jìn)行不同噴管外形的聲學(xué)影響測試。

　　如果得到資助，NASA阿姆斯特朗飛行研究中心將是X-plane超聲速驗(yàn)證機(jī)最終進(jìn)行飛行測試的地方。目前工作的焦點(diǎn)是準(zhǔn)備好測試的基礎(chǔ)設(shè)施以及做好未來進(jìn)行音爆傳播和城市噪聲測量方面深入研究的準(zhǔn)備。瓊斯說：“改進(jìn)的測量當(dāng)?shù)亓鲃?dòng)壓力的氣動(dòng)探針將會(huì)在4月早些時(shí)候進(jìn)行超聲速飛行測試。此外，我們也將會(huì)升級(jí)一些超聲速支援飛機(jī)。”目前，正在F-15D和F/A-18B上安裝試驗(yàn)設(shè)備，這些飛機(jī)用來替換老舊的試驗(yàn)機(jī)。NASA新的F-15D是機(jī)隊(duì)中正當(dāng)最佳飛行狀態(tài)的機(jī)型，用來替代世界上最老的F-15B“鷹”。最近退役的F-18(編號(hào)852)同樣也是目前最老的“大黃蜂”。

　　研究中也使用了使激波可視化的空對(duì)空紋影照相技術(shù)來顯示全尺寸飛機(jī)上的激波。這個(gè)技術(shù)利用空氣密度變化引起光強(qiáng)變化的特性捕捉圖像，它建立在地對(duì)空紋影成像系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，由美國麥卓激光公司開發(fā)，并于2013年在NASA的德萊登飛行研究中心(2014年3月1日更名為阿姆斯特朗飛行研究中心)進(jìn)行了測試。盡管太陽可以再次提供光源供測試飛機(jī)拍照，但是新階段將會(huì)采用在伴隨飛機(jī)上安裝的數(shù)字相機(jī)吊艙進(jìn)行拍照。

　　機(jī)載紋影成像系統(tǒng)將精確地顯現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)入口和尾部區(qū)域的流動(dòng)現(xiàn)象，使得較風(fēng)洞模型試驗(yàn)可以獲得更準(zhǔn)確的模型。瓊斯表示：“我們希望利用這項(xiàng)技術(shù)改善我們的可視化能力，該技術(shù)將提供較其他紋影成像更高的分辨率，并超過以往做過的任何飛行試驗(yàn)。”

　　美國德萊登飛行測試中心的研究人員已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)升級(jí)的概念驗(yàn)證飛行程序，用于飛行測試控制室進(jìn)行音爆撞擊地面的位置預(yù)測。瓊斯表示：“那些升級(jí)程序已經(jīng)完成修訂，我們將會(huì)進(jìn)行幾個(gè)月的測試，之后將會(huì)移植進(jìn)座艙。未來，利用該程序飛行員可以像使用導(dǎo)航系統(tǒng)一樣繪制航路點(diǎn)來確保音爆不會(huì)達(dá)到地面對(duì)噪聲敏感的區(qū)域。”瓊斯補(bǔ)充道，這個(gè)軟件也將在846號(hào)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試。

　　這個(gè)改進(jìn)程序的基礎(chǔ)之前在德萊登中心過去4年進(jìn)行的超聲速音爆研究中使用過。這包括“超聲速音爆焦散線分析和測量(Scamp)”項(xiàng)目，該項(xiàng)目關(guān)注音爆聚集方面的研究;測量公眾反應(yīng)的“波形和音爆感知和反應(yīng)(WSPR)”項(xiàng)目;無音爆閾值遠(yuǎn)場研究(FaINT)，該項(xiàng)目旨在更好的理解倏逝波傳播的現(xiàn)象。這些倏逝波已經(jīng)在愛德華茲空軍基地一個(gè)干涸的湖床上通過一個(gè)麥克風(fēng)陣列進(jìn)行了測量，當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的倏逝波來自馬赫數(shù)1.2左右的跨聲速飛行的飛機(jī)。

　　對(duì)倏逝波知識(shí)的掌握對(duì)理解“馬赫阻止效應(yīng)”非常有用。發(fā)生該效應(yīng)時(shí)，飛行馬赫數(shù)在1.2左右，高度在35000英尺(10668米)以上的飛機(jī)產(chǎn)生的激波未必能夠達(dá)到地面。相反，由于下傳的激波遇到了更暖的空氣，音速增加，它們向上折射而遠(yuǎn)離地面。但是，當(dāng)激波向上彎曲時(shí)，它們產(chǎn)生了一系列的音爆波，這些音爆波聚集在一條被稱為“焦散線”的直線上。在這條線下，也就是所謂的激波“聲影側(cè)”，在該側(cè)倏逝波向下傳播。FaINT試驗(yàn)是NASA試圖理解這種馬赫阻止效應(yīng)的一部分。

　　瓊斯表示，在這些試驗(yàn)中使用的軟件程序取得了“很大的成功”，“但是，你需要知道激波傳播路徑上的風(fēng)和大氣環(huán)境條件。因此，未來開發(fā)這個(gè)概念并且進(jìn)行飛行前計(jì)劃意味著需要了解大氣環(huán)境。所以，這個(gè)概念目前仍在進(jìn)行開發(fā)以引入實(shí)時(shí)的天氣信息。所以，NASA德萊登飛行研究中心的研究人員同NASA戈達(dá)德太空飛行中心的人員交流有關(guān)衛(wèi)星信息和NextGen天氣系統(tǒng)的有關(guān)事宜。”

　　目前設(shè)計(jì)的額外的試驗(yàn)包括大氣湍流對(duì)音爆傳播的影響，以及怎樣測量人們對(duì)音爆的反應(yīng)。雖然先前的測試已經(jīng)搜集了大量的但是對(duì)音爆已經(jīng)習(xí)以為常的在愛德華茲空軍基地的軍人或民眾的反應(yīng)數(shù)據(jù)，但是新研究的目的是評(píng)估在一個(gè)“普通的”社區(qū)生活的遠(yuǎn)離軍事空域的普通民眾的反應(yīng)。

　　瓊斯表示：“我們剛剛開始提前考慮我們?nèi)绾蜗衲菢幼鲈囼?yàn)。現(xiàn)在，我們的概念是利用我們的F-18做一個(gè)低音爆的俯沖機(jī)動(dòng)。”在這個(gè)機(jī)動(dòng)中，飛機(jī)將會(huì)以馬赫數(shù)大于1的速度進(jìn)行滾轉(zhuǎn)，這將產(chǎn)生小振幅的“N”型波打到地面大部分區(qū)域。“但是，你也會(huì)獲得一些小的但是音爆非常大的區(qū)域，”瓊斯指出，“我們有興趣想做這樣一個(gè)測試,你如何做立法機(jī)構(gòu)的外聯(lián)工作和找到同他的共同點(diǎn)。如果那樣的話，當(dāng)我們獲得X-plane的時(shí)候，我們已經(jīng)做好了準(zhǔn)備。”

　　采用F-18進(jìn)行試驗(yàn)將僅僅是一個(gè)臨時(shí)措施，瓊斯稱：“我們相信唯一的方式是長期的跨大陸超聲速飛行應(yīng)該使用一個(gè)專為低音爆剪裁的飛機(jī)。我們證明了我們能夠利用SSBD修改音爆，但是通過所有的N+2研究，我們現(xiàn)在認(rèn)為我們已經(jīng)有技術(shù)通過從頭到尾的塑形設(shè)計(jì)來降低音爆的振幅和環(huán)境感知噪音分貝。但是，你需要得到證明，要實(shí)施它，你需要一個(gè)可縮放的、合適尺寸的X-plane驗(yàn)證機(jī)。”

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