超音速飞机可以有多安静?GE航空集团为NASA X-59交付第一台发动机

科技 2020-06-09 19:44:01 来源:中创网

  1969年是一个值得载入史册的年份。这一年,英法联合研发的第一架超音速客机协和号成功飞上天空,阿波罗11号也第一次成功将人类送上了月球。50多年过去,如今这架豪华客机和阿波罗计划的火箭已经变成了博物馆里的展览品,但NASA正在尝试复兴这两种过往辉煌所代表的精神。

  安静超音速飞机正是结合了这两者创新精神的产物。最近,GE航空集团为NASA 安静超音速飞机X-59 QueSST交付了第一台发动机,这是一架安静超音速技术实验性飞机,巡航高度达到55000英尺(16764米)。

安静超音速飞机X-59 QueSST
(图片来源:NASA)

  这架由NASA和洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)共同设计的安静超音速技术QueSST验证实验机X-59项目被《大众科学》杂志评选为2019年年度100项最伟大的技术创新之一。工程师们设计了尖型机头和细长机身,配合大后掠机翼以减少飞机突破音障时所产生的音爆,这也是超音速飞行回归的最大障碍。

  X-59 QueSST的外形为何看起来不同寻常?

  《Popular Mechanics》杂志解释道,这会让飞行产生的声音更像是“遥远的雷声或者沉闷的撞击声”,而不是难以忍受的巨响。几十年以来,由于在陆地上空超音速飞行时激波产生“音爆”对居民的困扰,美国联邦航空管理局禁止了飞机在陆地上空的超音速飞行。超音速客机协和号作为迄今为止唯一一架提供客运服务的超音速客机,在飞越陆地时曾被要求降低速度,音爆在一定程度上也导致了这架飞机在2003年退役。

  而在航空工程师看来,这些对于超音速飞行限制无疑意味另一种挑战:能否制造出一架超音速但是又不会引起刺耳音爆的飞机呢?

  GE航空集团在X-59 QueSST中创新性提供了以F414发动机为基础的改进型F414-GE-100发动机,该发动机可以提供传统的22000磅的推力,并且集成了单发的安全性能。

安静超音速飞机X-59 QueSST

  实际上,GE对于超音速技术的探索早已开始并一直持续。2018年,GE航空与Aerion公司宣布已完成首个为超音速喷气公务机设计的发动机的初始设计,并将其命名为Affinity™。这个新级别发动机充分利用了GE经验证的超音速飞行技术,并且将在时间上满足Aerion AS2 飞机项目启动的计划安排。

Affinity™发动机的初始设计
Affinity™发动机的初始设计

  Aerion AS2由Aerion公司、洛克希德马丁、GE、霍尼韦尔合作开发,它可以乘载最多12名旅客,在海面上以1.4马赫的速度飞行(大约每小时1600公里,超过音速40%),并在陆上有监管许可的区域内,以1.2马赫的速度飞行,而不会产生音爆。开始运营后,AS2有望将跨太平洋航线耗时减少5个小时,将跨大西洋飞行的时间缩短三个小时。

Aerion AS2

Aerion AS2

Aerion AS2
Aerion AS2

  X-59项目的目标也与之类似:收集足够的超音速飞行的数据,开启商业航空的新时代——让跨越海岸的飞行时间减少一半。NASA和洛克希德·马丁公司(机身设计公司)计划在2021年将X-59试飞收集的数据转交给美国联邦航空局和国际监管机构,以推动超音速飞行规则的重新制定。

 

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