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NASA计划重启“X飞机”项目:消除超音速飞行音爆

搭乘客机时,你可能会认为飞机看起来一直是现在这个样子的。但如果你见过了NASA的X飞机,很可能会大跌眼镜。X飞机是NASA在上世纪40年代研制的一系列实验飞机。很多X飞机的科技含量非常高,也许会让你感到纳闷:为什么现代的飞机就这么普通呢。例如没有机翼的飞机,没有尾翼的飞机,没有飞行员的飞机,能够在空中来个180度大转弯的飞机,有喷气推进技术的飞机,等等。作为史上最具野心的航空项目,它从来就没有从人们的视线中消失过。

如今X飞机又卷土重来:NASA近日公布了一项最新的10年实验项目,计划研发更安静、更环保、速度更快的飞机。其中有一款超音速飞机,它的噪声极小,音爆的声音就像邻居用力关上汽车门的声音那么大。而这还仅仅是开始而已。

你可能会纳闷,这些项目和NASA的太空探索任务到底有什么关系。事实上,NASA的前身是NACA,即成立于20世纪早期的美国国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics)。

X项目启动于二战结束之后,那时NACA与美国空军联手,希望能打破音障。他们一起研发了贝尔X-1飞机,并于1947年在无人居住的南加州沙漠上空进行了试飞,飞行员查克.耶格尔(Chuck Yeager)成为了第一位速度达到1马赫的人类。

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查克?耶格尔驾驶贝尔X-1飞机,成为了首位速度达到1马赫的飞行员。

在那之后的60年中,X项目继续向前发展,创造了许多令人激动的飞机,打造了无数速度、高度和设计上的记录,为下一代空中旅行铺平了道路。

其中最令人震惊的飞机当属X-13,即所谓的“Vertijet”,它能够垂直起飞,像普通飞机一样盘旋,然后再垂直降落在停机坪上。为了避免失速或失控,飞机上安装了矢量推进系统,经过调整后可以在任意方向上为飞机提供动力。它的翼尖上还安装了“火车头”喷嘴,让飞机可以翻滚。

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Vertijet飞机可以垂直起飞,然后像普通飞机那样飞行。

还有X-31A,这是一款极为敏捷的军用机,可以在空中实现180度大转弯。其它飞机如果转弯过急,往往会由于旋转而失去控制,但X-31A却可以上演这种令鸟儿都惊诧不已的空中杂技。

更不用提能够吸收空气的X-43A飞机了,它可以达到火箭般的飞行速度,而且不需要自己携带氧气来点燃燃料。它可以在飞行时从大气中吸收氧气,从而减轻自身重量。它是世界上最快的飞机,借助自己产生的冲击波,它的飞行速度能够达到音速的9倍(每小时7310英里(约合11764公里)。无人驾驶的X-51A飞机目前则持有超音速飞行的最长时间记录。

在开展新项目时,NASA希望能把这些超高速飞行技术应用到商用喷气机大小的超音速飞机上。只有一个问题:就像那些住在协和式飞机航线上的人曾抗议过的一样,超音速飞机的噪音太大了。如果航线主要位于大西洋上方,那还好一点,但如果航线从陆地上穿过的话,就会受到人们的抱怨了。上世纪50和60年代,美国空军在展开了一系列超音速飞机试飞活动之后,收到了大约4万份索赔声明。仅仅在1967年的三个月内,纠纷总额就达到了380万美元。

在最新的“静音超音速技术”(QueSST)项目中,NASA计划消除超音速飞行产生的音爆现象。但他们要怎么做到这一点呢?

要理解这一技术的原理,我们首先先要弄清超音速飞机噪声的来源。在传统飞机从空气中穿过时,会产生气压波,就像船尾在水中产生的同心圆状的波纹一样。这些波会以声速向前传播,如果飞机的速度进一步增加,这些波纹来不及散开,就会堆积在一块儿,最终合为一道贯穿飞机头尾的冲击波。

当耳部鼓膜受到的压力发生变化时,就会听到“音爆”,因此,一架飞机实际上会引发两次爆炸声,一次是由飞机前端的前激波产生的声音,还有一次是尾部经过之后、压力忽然回归正常时产生的声音。

近期在风洞中开展的研究显示,通过改进飞机的形状,我们或许能减小冲击波对人耳的冲击。NASA目前还没有公布任何细节,但初步设计包括改掉目前飞机的鸟型设计(有机身和机翼),让机翼融入到机身当中去(想一下黄貂鱼,你就明白了)。

不仅如此,NASA还希望新型X喷气机能够走环保路线,把燃料消耗量减少到原来的一半,并让排放量减少75%。本月公布的X-57飞机将是世界上首架仅靠电力驱动的飞机,其上装有14台由电池供能的发动机,利用可再生能源充电。这架飞机名叫“麦克斯韦”,取自于“现代物理之父”詹姆斯?克拉克?麦克斯韦(James Clerk Maxwell)的名字。

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电动的X-57飞机以詹姆斯.克拉克.麦克斯韦的名字命名,取名为“麦克斯韦”。

对于NASA而言,此次新研究项目是一个推进航空业发展的大好机遇。对于航空爱好者而言,这是一次传统研究项目的复兴,它已经让人们浮想联翩了几十年之久。而对于我们其余人而言——好吧,这只是让我们的旅行变得更加便捷了一点而已。(来源:新浪科技)

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