NASA X-59超声速噪声认证飞行计划积极推进

超声速低声爆技术是美国高超声速飞行器研制中面临的关键技术之一。NASA的X系列飞机X-59是美国正在研制的超声速飞行验证机之一，正积极验证低声爆技术，开展噪声验证计划。其验证计划值得关注。

NASA的X系列飞机X-59 Quesst超声速低声爆飞行验证机面临很大的进度压力。如果想要走入正轨，建立期待已久的允许超声速飞越陆地的噪声标准，工业界必须在2024年前拿到该飞机的首次社区接受飞行的数据。

如果拿不到关于公众能接受何种程度声爆水平的数据，民用超声速飞机将继续被禁止在地面上以高于Ma1的速度飞行，这将限制下一代超声速运输行业在未来5～10年内的经济可行性。

目前进度非常紧张。NASA希望洛·马臭鼬工厂2021年底从加州棕榈谷起飞X-59，但有可能会推迟到2022年初。按计划之后将在加州爱德华兹空军基地进行包线扩展、声学验证和公众反应初步数据收集的飞行。

如果NASA履行2024年底前向国际民用航空组织（ICAO）交付初始数据集的承诺，NASA需要2023年时在爱德华兹空军试验之外的场所开展第一次社区接受度飞行，可能在南加州某处。

制定这一时限是为了在2025年初国际民航组织（ICAO）的航空环境保护委员会（CAEP）第13次会议之前收集到数据并分析。CAEP正在制定使飞机通过陆地超声速飞行认证的途中噪声标准。

这条路径已经走了很多年。民航组织已经致力于声爆研究15年了，虽然飞机设计的技术进步使声爆（现在称之为途中噪声）减轻为重击声，但最终认证标准还需要十年才能制定出来。

耗时如此长的原因在于该问题的复杂性。现有的飞机起降噪声认证规定包括测量地面的声级，再通过分析，恢复源噪声，通过基准大气进行传播，从而生成认证机构所要求的数据。

但湾流公司超声速技术开发主管罗比·考阿特（Robbie Cowart）表示这一方法对声爆不起作用，在6月达拉斯举行的美国航空航天学会的航空会议上他说：“随着爆炸在大气中传播，它就失去了特征，不能回溯到噪声源，也不能在基准条件下传播这些噪声。然而，认证程序要求在基准条件下测量。”

在超声速巡航的飞机附近，声波信号特征混合了冲击波和膨胀波。在离飞机越远的中场和远场，声波信号特征开始融合，越来越少，随后声爆进入地球边界层，在边界层低空湍流将高频内容重新引入声波特征中，甚至导致声爆局部集中强化。

罗比·考阿特说：“在湍流的作用下，在20ft外就能得到一个完全不同的声波信号。”这就提出了一个问题：应该在哪一位置测量声爆？地面还是湍流层之上，还是在中场高度处？还有一个问题是，应该鉴定哪种噪声？应鉴定NASA计划减少的巡航声爆还是鉴定当飞机加速、减速或机动时产生的集中声爆？仅测量飞机航之下的噪声还是测量整个20nm宽的声爆范围的噪声？

当一架飞机被设计成使航迹下的声爆最小，可能会增加偏离轨道的噪声和偏离设计的噪声。“我们如何以统一、稳健和一致的方式做到这一点？我们应如何测量声爆并使其成本合理？我们必须考虑经济合理性。把飞行测试预算的20%花在测量途中噪声上是不合理的。”

上述只是在制定首个声爆认证标准时CAEP专家需要解决的部分问题。但为了使超声速航空旅行得以继续，最关键的一步仍然是确定公众能接受何种程度的途中噪声水平。

为此，NASA正全力以赴争取在2023年之前收集到足够的社区反馈数据，到2025年底前完成全美范围内的4～6次飞行任务。技术项目副经理戴夫·里奇温（Dave Richwine）承认进度表非常紧张。X-59是一个有截止日期的X系列飞机计划。