综合多个美利坚爬墙党的消息,几小时前,洛克希德马丁臭鼬工厂X-59技术验证机从洛杉矶隔壁的帕姆代尔(棕榈谷)著名的爬墙圣地空军42号工厂起飞,目的地是西边不远的爱德华兹空军基地。这是这种造型奇怪的小飞机的首飞,虽然比一开始的时间表已经拖延了四年多。
虽然在视频里听它动静挺大,但这型飞机的代号却是“安静超音速验证机-QUESST”。
经常居住在某些城市周边的朋友可能已经习惯了时不时出现的晴天闷雷,轰隆一声玻璃哗啦啦摇,电动车报警器响成一片。那是日益壮大的人民空军偶尔进行的超音速飞行训练。音速,其实是空气分子躲避的极限速度(扰动在分子间传播的速度)。你可以想象一下,在人潮涌动的车站里行走,其他旅客会自觉躲开,走得慢一些并不会有太多身体接触。你想快一点那就是另一回事了,你的速度受限于其他人躲避的速度,终究你会撞上一堵人墙。达到音速的飞行器也是如此,它们撞上的音障,实际上是躲无可躲的空气分子挤压的怨气(压缩波叠加产生的激波)。
如果你一怒之下变身浩克,咚一声撞开人墙,恭喜你,超音速就是这么回事。空气墙(锥形激波)被撞开又在身后闭合,传到地面就会产生音爆。跟很多都市传说描述的不同,飞机产生的音爆要造成什么具体的物理破坏并不容易,但是扰民那是妥妥的。比如美国西部某些不可描述区域边缘的养鸡专业户就曾经投诉过美国空军,说他家几万只鸡都被吓死了。
当然跟每天万架次不止的民航相比,军用飞机的活动范围和密度是不值一提的。所以当协和在半个世纪前开启了民航的超音速时代之后,它的麻烦就来了。
各国纷纷出台政策禁止协和以超音速飞跃自己的领土,于是乎它的航线只能被困在大西洋上,飞离了陆地才能畅快一门杆,进入“舒适区”。即便如此,我一个爱尔兰的朋友还是会记得,他小时候每天那比教堂钟声还准时的空中闷雷。那是伦敦-纽约航线上协和启动加力突破音障的音爆声。于是乎轰轰烈烈的超音速民航时代在2003年重归沉寂,一大部分原因就是音爆限制了飞机的运营。
为什么我从十米台跳到水池里,是“啊。。。。扑通!”而全红婵就是“刷”呢。我们入水都速度一样,水也还是那个水,区别就在于“形状”。
随着人类超音速飞行的经验越来越丰富,从本世纪初开始,一些奇形怪状的飞机便出现了。首先是诺斯罗普-格鲁曼和NASA联合研发的音爆塑形验证机Shaped Sonic Boom Demonstration,把一架挺流畅的F-5E战斗机的机头捏肿了。
然后是湾流和NASA合作的“消音锥Quiet Spike”,仿佛让F-15撒了个弥天大谎。
对了,湾流不是个做公务机的公司吗?怎么对超音速这种事上心了呢?这就是高烧退去,新一代超音速客机做个市场调研之后的结论:即便没有了音爆的限制,超音速飞行依然是个比现有的高亚音速民航成本高得多的买卖,只有那些时间比较值钱的人才会为此埋单。换句话说,新一代超音速民航机,不会是大客机,而是公务机。
“消音锥”的飞行试验证明,经过精确空气动力学设计的超音速飞机,其音爆完全可以小到不扰民的程度。于是有了X-59这个项目。
它依然是个技术验证机,所以跟历史上其他的X系列验证机一样,主打一个东拼西凑急就章。飞机的起落架来自F-16,座舱系统来自T-38,发动机来自F/A-18。最核心的创新点就是那个几乎占了全机长度1/3的带鸭翼的超长机头。洛克希德马丁的工程师表示这个设计可以防止极大抑制音爆的发生。
这个巨长的机头带来的最大的麻烦是飞行员完全看不到飞机的前方和下方,不得已采用了摄像头加座舱显示器的方法,也就是倒车影像那种。在协和那会儿,为了解决类似的问题,还得费劲给协和设计一个复杂的可以变形的机头。
2016年立项以后,X-59的进展并不顺利,原计划2021年实现的首飞一直拖到今天。臭鼬工厂也不是当年那个制造传奇如同砍瓜切菜的工程师伊甸园了。
最后感叹一句,虽然只是个技术验证机,但是X-59真难看啊,跟协和放在一起甚至有点侮辱老前辈的意思。也许,只是也许,到了超音速民航回归之后,丑就是一种新美?流体力学你说了算。
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