NASA完成X-59验证机发动机性能测试 计划缓解音爆问题

近日，美国国家航空航天局（NASA）宣布其正在开发的X-59验证机成功完成了发动机性能测试。这项技术背后的目标是为了有效缓解超音速飞行带来的噪音问题，尤其是音爆对地面人群的影响。

测试时期从2022年10月到2023年2月，NASA与洛克希德·马丁公司紧密合作，共同面对超音速飞行中的技术挑战。NASA格伦研究中心的推进系统负责人雷蒙德·卡斯特纳（Raymond Castner）在发布会上表示，测试中获取了稳定且持续的气流，且测试结果与之前的风洞实验预测一致，未出现任何结构性或过度振动的问题。发动机和需要冷却的飞机部件也实现了有效的温控，确保了设备的稳定性。

超音速飞行，即飞机飞行速度超过每小时1234公里的状态，会产生强烈的音爆现象。音爆主要是由飞机在高速飞行中产生的气压波合并而成的激波，听起来如同巨大的爆裂声。这种声响不仅影响了飞行体验，也对地面居民构成了威胁，甚至在一些情况下会导致窗户破裂。正因如此，美国联邦航空管理局（FAA）早在1973年就禁止了非军事飞机在陆地上空进行超音速飞行。

即使曾经风光无限的协和式飞机也未能改变这一现状。尽管协和机作为当时最先进的超音速商用飞机，其存在的燃油效率和运营经济性问题得到了广泛的关注与批评，最终于2003年停飞。由于其噪声问题，协和飞机在城市上空的飞行多次遭到投诉。因此，NASA的X-59项目可谓是为超音速飞行的未来探索开辟了一条新路线。

为了展示其测试成果，NASA还发布了一系列精彩的视频。在这些视频中，X-59团队对飞机的液压系统、电气系统以及环境控制系统进行功能测试。随后，他们又进行了油门性能测试，并将加力燃烧室推至最大功率。测试期间，发动机尾焰形成的“冲击钻石”图案，显示出废气在喷嘴处因超音速喷出而形成的复杂波动形态。

X-59验证机的设计颇具创新，其机身长度达到99英尺（约30米），高度14英尺（约4.27米），宽度29.5英尺（约9米），外形纤细，类似于一根超长尖针，这一设计旨在通过减少空气阻力来减轻超音速飞行带来的压力变化，从而抑制音爆的形成。一位NASA工程师形象地将X-59的噪音比作关门声，由此其在噪声控制方面的潜力。

为进一步减少地面噪音，X-59验证机的发动机被独特地安装在机身顶部。这种配置设计旨在降低飞行中传递到地面的噪音，让超音速飞行的环境影响尽量减小。

不仅NASA，许多私营企业也在积极研发超音速飞行技术。今年1月下旬，航空航天公司Boom Supersonic的XB-1验证机成功进行了首次超音速飞行，显示出商业超音速旅行的市场潜力。

X-59验证机将制高点设在55000英尺（约16764米）的巡航高度，原定于2022年首飞，但由于种种原因，NASA在最近的新闻稿中未能给出明确的首飞时间表，表示还需进一步测试。未来，X-59还将开展电磁干扰测试以及数据处理在正常及故障情况下的测试，亦包括滑行测试。显然，这些测试将是实现首飞前不可或缺的重要环节。

一旦X-59验证机完成首飞，NASA计划开展一系列测试，重点评估“音震”对地面的感知强度。预计这些测试会一直持续到2027年，但具体安排仍要根据实际飞行进度而定。

X-59验证机的研发及测试代表了航空航天界对超音速飞行技术的全新探索，若成功，极有可能开启商业航空飞行的新篇章，让超音速飞行重新回归并改变人们的出行方式。通过这一开发，NASA希望不仅能推动航空技术的进步，同时也能解决长期以来困扰地面居民的音爆问题，为未来的飞行带来更加宁静的时代。