（原標(biāo)題：Supersonic without the boom）

8月31日消息，據(jù)國外媒體報道，距離世界第一家超音速客機協(xié)和式飛機退役已經(jīng)有15年的時間。而現(xiàn)在，包括初創(chuàng)企業(yè)的諸多航空公司已經(jīng)開始行動起來，期望超音速客機再次飛上藍天。

協(xié)和式飛機Concorde Alpha Foxtrot已經(jīng)有15年時間沒有飛上藍天了，但它看起來仍然像是從遙遠(yuǎn)未來而來的飛行器。

（圖示：停放在英國布里斯托爾航空博物館的Alpha Foxtrot協(xié)和式飛機）

當(dāng)你走進位于英國布里斯托爾的航空博物館時，你會立刻注意到Alpha Foxtrot協(xié)和式飛機那引人注目的性感線條。尖銳的機鼻向后延展開來，變成了細(xì)長的機身，寬大的三角狀機翼略微傾斜向地面。再往后，流線型的短艙內(nèi)隱藏著巨大的發(fā)動機和傾斜的尾翼塔，尾部逐漸變細(xì)匯聚成另一個點。雖然協(xié)和式飛機運營的時間不長，但卻代表了一個時代的驚人技術(shù)進步。

如果你后悔自己沒有乘坐過迄今為止唯一的超音速客機飛越大西洋,現(xiàn)在你所能做的只是坐進Alpha Foxtrot飛機的客艙，或者其他一些分布在世界各地博物館里的協(xié)和式飛機，感受其曾經(jīng)的輝煌。

是的，你只是在體驗。但事實上，目前幾家公司正在努力將超音速商業(yè)旅行的夢想帶回現(xiàn)實。這份名單中，既有像洛克希德?馬丁公司這樣的老牌航空航天公司，也有不少初創(chuàng)企業(yè)。但它們都有一個共同的目標(biāo):設(shè)計一種比協(xié)和飛機更廉價、更安靜、更環(huán)保的超音速客機，同時盡量減少音爆帶來的麻煩。最后一點是最復(fù)雜的，每個公司都在以不同的方式開展這項工作……但改變是在空氣中，或者至少是在跑道上。

解決低空音爆問題

距離洛克希德?馬丁公司制造第一架L-1011客機已經(jīng)過去了近半個世紀(jì)，但該公司現(xiàn)在正在考慮重返商業(yè)航空領(lǐng)域。通過與美國國家航空航天局(NASA)在4月份宣布開展合作，該公司目前正在建造一架試驗飛機，設(shè)計出一種能以超音速飛行的安靜飛機。該項目名為低音爆飛行驗證機（Low-Boom Flight Demonstrator，也被稱為LBFD或X-59 QueSST），計劃于2021年進行首次飛行，其可能是超音速客機回歸的第一步。

圖示：洛克希德?馬丁公司的低音爆飛行驗證機（Low-Boom Flight Demonstrator，也被稱為LBFD或X-59 QueSST）設(shè)計巡航高度55000英尺，巡航速度1.4馬赫。

洛克希德公司LBFD項目經(jīng)理彼得?約西菲迪斯(Peter Iosifidis)表示，要使超音速旅行在經(jīng)濟上可行，減輕陸地上空的飛機音爆影響至關(guān)重要。只有在超音速飛行時更為安靜，美國和其他國家的政府才會考慮修改限制或完全禁止商業(yè)航空在陸地上空超音速飛行的立法規(guī)定。這些規(guī)定限制了協(xié)和式飛機只能在紐約、巴黎和倫敦之間飛行，使其失去了全球客戶群體。

他說:“如果你沒有一架低噪音的飛機，而只是在海上才能實現(xiàn)超音速飛行，你就限制了超音速飛機在任意兩個城市之間的飛行。只服務(wù)全球三分之一人口的商業(yè)模式最終是行不通的……你必須讓全球所有客戶滿意?！?/p>

為了緩解超音速飛機的噪音問題，洛克希德?馬丁公司和美國國家航空航天局都承諾LBFD的音爆將比協(xié)和式協(xié)和式飛機所發(fā)出的雷鳴般噪音要安靜得多，他們堅持，這種驗證機的音爆聽起來更像是汽車門砰的一聲關(guān)上的聲音。對于地面上的LBFD觀測者來說，即便他們注意到什么東西，也只能觀察到非常緩慢的氣壓上升，而不是形成協(xié)和式飛機音爆的兩個劇烈壓力脈沖。

“還有其他因素可能會起作用，比如大氣條件和背景噪音，”約西菲迪斯說?！澳闵踔量赡軣o法區(qū)分(聲音)到底是音爆還是車門砰的一聲關(guān)上了?！?/p>

制造LBFD飛機的關(guān)鍵在于它的外形設(shè)計。長而尖的機頭，銳利的側(cè)翼和鴨翼形狀的布局(主機翼前擺的小機翼)能夠確保飛機以超過1馬赫速度飛行時產(chǎn)生的單個壓力波不會會聚在一起，從而也導(dǎo)致傳統(tǒng)的音爆。除此之外，LBFD和其他超音速飛機并沒有很大區(qū)別。它不是由特殊的材料制成，使用的也是通用電氣現(xiàn)有的F414發(fā)動機。

“音爆高低直接取決于飛機的形狀，”約西菲迪斯說。“如果飛機更短，我們就無法像我們設(shè)想的那樣將這些沖擊波分開?！?/p>

LBFD上的機鼻是如此尖銳，以至于駕駛艙并沒有慣常的開闊視界。所以這款驗證機并沒有采用擋風(fēng)玻璃，而是使用一個叫做外部視覺系統(tǒng)的監(jiān)視器，美國國家愛航空航天局會向該型驗證機提供此類系統(tǒng)。事實上，協(xié)和式飛機的長鼻子也出現(xiàn)了類似的問題。但設(shè)計人員在著陸過程中讓機鼻下降，讓飛行員能夠看到跑道，從而繞過了這個問題。

美國國家航空航天局商業(yè)超音速技術(shù)項目項目經(jīng)理皮特科恩（Peter Coen）說，在此次合作中，美國國家航空航天局的任務(wù)是設(shè)計使超音速客機再次成為現(xiàn)實的通用技術(shù)。至少目前看來，最終誰將使用這種技術(shù)制造出一架載客飛機并不重要。

科恩說:“我們的目標(biāo)是讓超音速客機能夠高效地在任何航線上飛行，同時也也更加環(huán)保。我們正在推廣這項技術(shù)，希望整個航空航天業(yè)可以利用這項技術(shù)制造出超越協(xié)和式飛機局限性的成功產(chǎn)品?！?/p>

圖示：飛機產(chǎn)生音爆原理圖

2006年，美國國家航空航天局利用現(xiàn)有研究重新啟動了超音速飛機的音波衰減研究。自上世紀(jì)60年代以來，相關(guān)的航空設(shè)計和數(shù)學(xué)研究一直在穩(wěn)步推進。早期的一個步驟是制造出20英寸長的LBFD設(shè)計模型，并預(yù)測音爆到達地面時的強度。

科恩說:“我們真正想要的是音爆傳導(dǎo)到地面時帶來的噪音盡可能低。我們發(fā)現(xiàn)了最好的方法……就是控制每個沖擊波的強度和位置，使它們在強度上相對平衡。”

洛克希德?馬丁公司和美國國家航空航天局將于明年在位于加州帕姆代爾的洛克希德公司臭鼬（Skunk Works ）工廠開始建造第一架驗證機。臭鼬工廠往往以生產(chǎn)美國空軍最隱秘的飛機而聞名，其中包括U-2偵察機、F-117夜鷹戰(zhàn)機和SR-71黑鳥戰(zhàn)機。

在首次試飛以驗證LBFD的適航性之后，洛克希德公司和美國國家航空航天局將開始在人口密集地區(qū)進行超音速飛行，以確保飛機的聲學(xué)性能達到設(shè)計水平，并收集公眾對超音速飛機低空飛行的反應(yīng)。目前，這些測試計劃將于2022年在愛德華茲空軍基地附近開始。

科恩說:“我們真的希望得到盡可能廣泛的回應(yīng)。我們想知道反復(fù)進行超音速的飛行的影響是什么?！?/p>

音爆問題

音爆是當(dāng)飛機超音速飛行時產(chǎn)生的沖擊波。如果你想要飛機的飛行速度超過音速，那么根本就沒有辦法繞過音爆。

在飛行過程中，飛機將空氣分子推開，產(chǎn)生一系列的壓力波,以聲速（1馬赫）朝各個方向移動。當(dāng)飛機的速度接近音速時,這些波的速度開始無法超越你的飛機，它們開始壓縮在一起，形成一個錐形的沖擊波。這就像船在水中移動時的狀況：在船速足夠慢的情況下，船頭產(chǎn)生的波浪比船速度快，會保持在船頭前面。但是一旦船開始快速移動，波浪就無法前進并開始形成尾流。

當(dāng)一架飛機突破音障時，沖擊波錐會輻射開來，然后從飛機向下和向后輻射到地面。沖擊波本身呈“N”形狀，氣壓突然上升，接著氣壓突然下降，然后又恢復(fù)正常。氣壓變化導(dǎo)致地面上的人聽到兩聲巨響，這就形成了音爆。飛機離地面越近，產(chǎn)生的音爆就越大。

一個常見的誤解是，飛機只有在突破音障時才會產(chǎn)生音爆。相反，音爆是飛機在超音速飛行的整個過程中產(chǎn)生的連續(xù)效應(yīng)。所以，如果你從紐約乘超音速飛機去洛杉磯，當(dāng)你從頭頂飛過時，在飛行航線下的所有人都會聽到巨大的轟鳴聲。

由于音爆會影響到公眾，干擾野生動物，打碎玻璃和破壞舊建筑物，商業(yè)超音速飛行幾乎從一開始就注定了最終的失敗。1964年，美國聯(lián)邦航空管理局(Federal Aviation Administration)在俄克拉荷馬城上空進行了一系列測試，以觀察音爆對人口密集地區(qū)的影響。在6個月的時間里，空軍飛機在白天產(chǎn)生了1253個音爆。

盡管居民們一開始是愿意接受檢測的，但在最初兩個月后，投訴和有關(guān)音爆造成破壞的報告就急劇增加，最終導(dǎo)致該項目提前結(jié)束。對音爆的反對，尤其是來自環(huán)保人士的反對，從那以后就越來越多。同樣，協(xié)和式飛機在1969年開始試飛，7年后開始客運飛行，這期間一直面臨著來自全世界的抗議。

關(guān)于商業(yè)超音速飛機的熱潮

而其他致力于恢復(fù)超音速商業(yè)飛行的公司則采取了不同的方法。總部位于波士頓的Spike Aerospace公司也在開發(fā)一種低音爆的飛機，其S-512超音速飛機是一種可容納18人的商務(wù)噴氣式飛機。

Spike Aerospace總裁兼首席執(zhí)行官維克?卡喬里亞(Vik Kachoria)表示，他的公司之所以選擇研發(fā)小型飛機有兩個原因:商務(wù)客戶比普通客戶更愿意花錢乘坐超音速飛機，而且它對設(shè)計的挑戰(zhàn)也更小。和LBFD一樣，S-512部件的形狀對于減輕音爆影響也起了很大作用。

（圖示：Spike Aerospace公司開發(fā)的S-512超音速公務(wù)機可容納18名乘客，計劃于2019年首飛。）

卡喬里亞說:“(減輕音爆影響)真的非常非常困難，尤其是在大型航空飛機上。那么，對我們來說，解決方案就是制造一架更小的公務(wù)機。更小的外形，更短的長度和更輕的重量都是減少音爆的重要因素。

S-512預(yù)計將在2019年進行首飛，其音爆給地面帶來的噪音應(yīng)該不會超過75分貝，或者說比正常的通話聲稍微大一點。相比之下，協(xié)和式飛機的音爆給地面帶來的噪音大約是105分貝。

“(傳統(tǒng)的)音爆可能有點令人不安，特別是如果你沒有預(yù)料到它的情況下，”卡喬里亞說?！霸诤娇照股夏阃呀?jīng)做好了準(zhǔn)備，所以這一點很有趣。”

回到內(nèi)華達州里諾市，Aerion Supersonic公司也選擇了開發(fā)公務(wù)機，但這種飛機并沒有標(biāo)志性的低音爆外觀設(shè)計。相反，Aerion Supersonic公司研發(fā)的AS2公務(wù)機將利用一種被稱為“馬赫截止速度”的現(xiàn)象，這將使它能夠以1.2馬赫的速度飛行，而不會產(chǎn)生音爆。

在以“馬赫截止速度”(Aerion將其稱為“消振巡航”)飛行期間，當(dāng)沖擊波進入巡航高度以下較溫暖的大氣層時，將會向上折射。該公司表示，這種方式意味著AS2的成功并不依賴于尚未得到驗證的低音爆設(shè)計技術(shù)。

Aerion Supersonic公司執(zhí)行董事長兼首席執(zhí)行官布賴恩?巴倫支(Brian Barents)表示:“Aerion Supersonic公司飛機高效的關(guān)鍵在于其領(lǐng)先的機翼技術(shù)，可以有效減少阻力和燃料消耗?！?/p>

（圖示：Aerion Supersonic公司的AS2公務(wù)機將利用一種被稱為“馬赫截止速度”的現(xiàn)象，這將使它能夠以1.2馬赫的速度飛行，而不會產(chǎn)生音爆。）

目前，Aerion Supersonic公司正與洛克希德公司合作設(shè)計AS2，計劃將在2023年進行首飛。而科羅拉多州的一家初創(chuàng)公司Boom Technology表示，它將研發(fā)一架可搭載55人的超音速飛機，其在超音速飛行時要比協(xié)和式飛機安靜30倍。

Boom多次拒絕接受采訪或透露更多計劃細(xì)節(jié)的請求。

繁榮之前

但即使是低音爆飛機在美國也面臨著一個巨大的障礙：自1973年以來，美國聯(lián)邦航空管理局(Federal Aviation Administration)已經(jīng)禁止在美國上空進行民用超音速飛行。讓美國聯(lián)邦航空局解除禁令需要兩個步驟。首先該機構(gòu)需要為音爆確定一個可接受的噪音水平，而每家公司都必須證明其飛機的噪音不會超過這個水平。

美國國家航空航天局的科恩說，他希望美國聯(lián)邦航空局的規(guī)定能夠更符合國際民用航空組織(ICAO)關(guān)于音爆的相關(guān)要求，而美國以外的大多數(shù)國家都遵循這一規(guī)定。事實上，國際民用航空組織并沒有完全禁止在陸地上空進行超音速飛行，而是禁止傳導(dǎo)到地面的噪聲過大。

（圖示：雖然協(xié)和式飛機最終因成本過高且噪音太大而退役，但其仍是一家優(yōu)雅漂亮的超音速飛機。）

他表示:“我們希望用更高的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)取代禁令，就像是現(xiàn)在用于起飛和降落噪音的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)一樣。從本質(zhì)上講，如果飛機比這安靜，你可以證明它，就能獲得認(rèn)證通過?！?/p>

盡管美國聯(lián)邦航空管理局尚未討論其政策的任何變化，但在2018年的聯(lián)邦航空管理局重新授權(quán)法案中，國會要求該機構(gòu)著手恢復(fù)民用超音速飛機業(yè)務(wù)。

但即使這一過程需要10年時間，約西菲迪斯表示，如果美國航空業(yè)想保持競爭力，政府必須堅持到底。

他表示:“政府有責(zé)任主動推翻這一禁令，并向一個新的超音速飛行商業(yè)市場開放國內(nèi)航空業(yè)。如果我們不這么做，那么其他國家這么做只是時間問題。”