美实验飞机实现无音爆超音速飞行

美实验飞机实现无音爆超音速飞行
2025年02月17日 06:50 中国科学报

本报讯 美国超音速飞机公司Boom Supersonic宣布,其实验性XB-1飞机在1月28日的首次超音速飞行中3次突破音障,同时没有产生可在地面听到的音爆。

Boom Supersonic创始人兼首席执行官Blake Scholl表示:“这证实了我们长期以来的理念——超音速旅行是负担得起、可持续的,而且对飞机上和地面上的人员都很友好。”

飞机高速穿过大气层时会改变周围的气压,从而产生声波。当超音速飞机飞行超过音速(1马赫)时,这些声波会形成冲击波,从飞行路径上传播出去。它们可以传播到很远的地方,并产生巨大的噪声,甚至震动建筑物,打破玻璃。

陆地上的音爆极具破坏力。2003年,被誉为世界上飞得最快的民航客机——协和飞机退役,这促使许多国家禁止商用超音速飞机上天。从那以后,航空工程师一直在努力开发能够在没有音爆的情况下超音速飞行的飞机。

在这种情况下,XB-1飞机利用了一种名为“马赫截止”的物理现象。由于声音在较高的高度传播得更慢,所以在这种高度突破音障的飞机会产生无法到达地面的音爆——向下传播的音爆会随着声速的增加而发生偏转,从而推动声波向上移动,直至最终消散。

关键在于温度和风也会影响音速,因此超音速飞机的理想高度和速度将取决于大气条件。德国航空航天中心的Bernd Liebhardt说:“真正的挑战是获得非常准确的温度和风的大气预报,由此计算马赫截止下的实际飞行速度是非常直接的。”

Boom Supersonic表示,2月10日,XB-1在第13次也是最后一次试飞中实现了超音速且没有产生音爆。现在,该公司正在利用从试飞中学到的经验,帮助其未来的商用客机Overture实现同样的壮举。超音速飞机的飞行速度将比目前的商用客机快50%,这将使从美国纽约到洛杉矶的航空旅行时间缩短90分钟。

但Liebhardt表示:“进行马赫截止飞行,在相同的距离上比亚音速和超音速飞行消耗的燃料都多。”这使得它在经济上不如常规的超音速飞行,而且是“燃油经济性最差的飞行速度”。他认为,更青睐马赫截止飞行的是“超音速公务机用户”,而不是商业航空公司。(王方)

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