美国宇航局的一位工程师设计了一款被戏称为“协和之子”的超音速喷气机，他向《每日邮报》透露了这款飞机如何有望彻底改革美国国内的航空业。

协和飞机距离最后一次飞行已经将近20年——然而，它仍然在美国年轻人和老年人的心中占据着重要的位置。

在2003年，即法国航空4590航班坠毁导致113人死亡约三年后，协和飞机被退出了服务。

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超音速 X-59 喷气机

上周，NASA 推出了价值2.5亿美元的超音速 X-59 喷气机，这是一款实验性的飞机，该机构将利用它打造一个新的超音速客机时代——即协和的继任者。

由洛克希德·马丁公司耗资2.475亿美元建造，是 Quesst 任务的旗舰飞机。

NASA 的新型实验性超音速喷气机被称为 X-59。它于本月首次亮相，将成为航天局开发新型超音速喷气技术的实用实验室。X-59 比协和式飞机慢，但有充分的理由：NASA 的目标是将超音速喷气机标志性的“音爆”减弱为“重击声”，从而使未来的超音速客机能够飞行人口稠密地区。

这架新的飞机长100英尺，翼展30英尺，据报道可以以每小时925英里的速度巡航，是音速的1.5倍。相比之下，普通的波音737 MAX 10长143英尺，翼展117英尺，巡航速度为每小时521英里。



为了最大限度地减少导致音爆的湍流，X-59 取消了面向前方的驾驶舱窗户。相反，它配备了为 4K 显示器供电的摄像头。

因为它可以突破音障，这架飞机赢得了“协和式飞机之子”的绰号。但是开发它的一位首席工程师嘲笑这个绰号，说它的意义远不止于此。

美国宇航局 Quesst 任务的任务整合经理彼得·科恩表示：“X-59 不是协和之子，我再次强调，除了一般的机翼形状以外。” 他表示，X-59 是一架实验喷气机，将成为NASA推动超音速飞行新时代的试验平台。

这架新的喷气机只有一个座位，供飞行员使用。实际上，它的速度要慢大约30%，相比之下，协和飞机的速度可以达到每小时1,350英里，是声音速度的两倍。

但这是有充分理由的。

虽然旧的协和式飞机可以在大约三个小时内搭载乘客飞越大西洋，但美国联邦航空管理局(FAA)规定，由于协和式飞机发出雷鸣般的“音爆”，禁止它在美国的陆路航线上飞行。

已在NASA从事超音速相关项目长达30年的科恩表示，这种新型、更安静的喷气机可能会为美国联邦航空管理局解除禁令，并彻底改变美国国内的旅行方式。

理论上，X-59 可以在不到三个小时内从纽约飞往洛杉矶，但它永远不会搭载乘客，因为它只是一架用于研究的原型飞机。

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超音速 X-59 喷气机的最终目标

科恩表示，NASA 对这架飞机的最终目标是开发更安静的超音速飞行，将这项技术应用到客机上，并推翻美国联邦航空管理局长达50年的陆地超音速飞行禁令。



NASA 的 X-59 的设计目的是比协和式飞机或其他喷气式飞机更温和地突破音障，产生“重击”而不是“轰隆”声。

他说：“X-59 中的特征是未来超音速客机可能会具备的特征。” 

这些特征包括雕塑造型的、向后倾斜的翼面远端设置在飞机后部；一个可以产生升力的尾翼；以及一个安装在飞机上部、在机翼之上的发动机。

这个目标还需要几年时间才能实现，但如果一切顺利，到2026年，NASA 将开始在美国特定社区的上空飞行 X-59，以确定它的噪音是否足够低，从而促使联邦监管机构重新考虑自1973年以来一直存在的航空规定。

即使按照乐观的时间表，FAA 的规则修改可能要等到2030年代初才会发生。但航空制造商对开发超音速客机非常感兴趣，科恩表示。因此，一旦规定允许使用，这些新飞机可能很快问世。



此概念艺术展示了未来超音速客机的外观，其灵感来自于 NASA X-59 开发的技术。

根据圣安东尼奥大学航空航天工程项目主任克里斯·康姆斯的说法，对于超音速喷气机来说，飞越大西洋是一件简单的任务。毕竟，协和飞机几十年来一直在执行这项任务。

“X-59 只是一个技术演示机，不会离开美国领空，” 康姆斯表示。

但是，一旦细节最终落实，客户对超音速飞行感到舒适，康姆斯确认，想象从纽约飞往洛杉矶的飞行时间少于3小时是切实可行的——比现在的时间少了一半还要多。

真正的挑战将是在不打扰飞行路径范围内所有居民的情况下飞越陆地--音爆。

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音爆

当飞机的速度超过音速，大约为每小时761英里时，其冲击波会在空气中回荡、汇聚，并以音爆的形式传达给观察者。

这种双重冲击对你的耳朵造成的声音强度与一场摇滚音乐会大致相当。

当飞机技术发展到可以实现超音速飞行的程度时，美国军方在全国范围内飞行超音速喷气机，并询问人们是否觉得太吵。

回答是一致的“是”，因此美国联邦航空管理局于1973年禁止了超音速飞行。

不过，科恩表示，X-59有可能改变这种情况。



NASA 声称，X-59 将比现有超音速喷气机安静得多。根据航天局的这张图表，X-59 的“声音重击”声音大约相当于 20 英尺外听到车门关上的声音。

科恩解释说，当飞机穿越空气时，它不断与空气发生碰撞，在每个接触点——机翼、发动机、机头处——都会产生湍流。

通常情况下，这些压力扰动会被推到飞机前面。

但是当超音速飞机与空气碰撞时，飞机移动得太快，使得压力变化无法赶在飞机前面，而压力变化会瞬间发生。

每当飞机推开空气时，这些碰撞会产生冲击波，呈锥形传播到飞机后面。

处于这个锥形区域内的任何人在飞机经过头顶时都会听到一声音爆——这对于任何经历过的人来说都是一种令人不安的经历，尤其是如果是意外的话。

实验喷气机的一个主要卖点是，它能够突破音障，飞越人口稠密地区，产生的效果更像是超音速的“轻微震动”而不是“爆炸声”。

“在研究了相当长的一段时间后，我们意识到减轻音爆的关键是控制冲击波的强度和位置，” 科恩说道。“你希望它们的强度相对一致，并且沿着飞机的长度相对均匀分布。”



X-59 目前只是一辆演示车。美国宇航局宣布计划开始让它飞越美国一些地区，以收集公众关于其声波重击的破坏性的意见。

这样可以将冲击波保持为从飞机传播到地面的单个波浪，从而防止产生噪音的碰撞引起音爆。

由于发动机位于飞机的上部，而且其长而尖锐的机头能够分解通常引起音爆的冲击波，这架实验飞行器意在产生相对柔和的“重击”，而不是协和飞机著名的“轰轰”音爆。

科恩表示，这些变化将使“感知级别分贝”从105降低到75，大约相当于大多数人熟悉的刻度上的65分贝，大致相当于坐在汽车内部时的噪音水平。

X-59 的长机头约占飞机长度的三分之一，是保持高速安静的关键部分。

早期，音爆是协和飞机的一个主要问题，因为美国和纽约州都曾禁止或试图禁止其飞行，后来才允许飞行——但这并不是没有公众对噪音的强烈抗议。

因此，如果X-59能够真正静悄悄地飞过，那将是一件大事。

科恩表示，找到合适的形状只是Quesst任务的一部分。

科恩预测，在NASA今年让新飞机进行首次飞行后，该机构将对其进行为期约一年的全面飞行测试。

一旦他们确信飞机是安全的，他们将进行声学验证，确保飞机发出的声音是正确的。然后，在2026年底，他们将开始在尚未公布的五到六个美国社区上空飞行X-59，并调查地面上的人们对噪音的感受，科恩说。

这些测试的结果，预计将持续约2.5年，将是NASA Quesst任务的核心内容。



这张洛克希德·马丁公司的概念图展示了未来陆上超音速飞机的另一种可能配置，其发动机位于其雕刻机翼的顶部。科恩表示，NASA尚未确定哪些城市将进行X-59的飞行，但这将取决于它们距离是否有一个合适的机场——一个拥有足够长的跑道、安全的机库，以及交通量足够轻的机场，这样飞机就不会在等待其他飞机降落时浪费燃料。

与此同时，NASA正在与国际民航组织合作制定未来超音速飞机噪音可接受水平的指导方针。社区测试将提供建立这些限制的数据，科恩说。

如果一切顺利，新标准将在2031年的会议上提出。



飞机工业一直渴望超音速飞机的普及，但在没有明确指导方针的情况下，他们一直对进入该领域犹豫不决。Quest 任务旨在建立这些指导方针。

“如果能够证明以超音速飞行在陆地上空不会引发噪音问题，那么对于潜在的运营商来说，它将开辟更多的航线，也许会使整个努力成为一个更容易被证明合理的商业冒险，” 康姆斯说道。

科恩说：“而且，如果超音速客机真的投放市场，它们可能不会完全像X-59那样，其小小的驾驶舱肯定无法容纳一个家庭及其行李，但X-59的整体设计和策略将影响它们的设计，换一种说法就是，未来的客机中将会有来自X-59的遗产或者说基因。”

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航空公司一直对超音速飞行感兴趣

协和飞机可以在大约3小时内横越大西洋，最快的横越时间是1996年仅为2小时52分钟59秒。

自2003年协和飞机退役以来，航空公司一直对超音速飞行感兴趣，但美国联邦航空局的禁令限制了这一进展。



美国宇航局航空航天工程师彼得·科恩表示，制造一架安静的超音速飞机只是该项目的一部分。NASA 还必须寻求社区的意见，以确保声音实际上不会太大。

康姆斯说，“这更像是一家公司证明自己能够做到经济实惠，并做出适当的投资。我认为，协和式飞机失事后，航空业显然对这一点非常谨慎。”

科恩指出，X-59对于使超音速飞行成为常规现象的长期目标至关重要，但这并不是最终目标。

除了属于洛克希德·马丁公司的设计过程之外，NASA还将使飞机的几何结构和技术，以及声学测试和社区反馈数据对飞机制造商开放，以鼓励该行业向这个领域扩展。