洛马启动安静超声速低声爆X验证机的初步设计

【前言】洛马启动安静超声速低声爆X验证机的初步设计由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。洛马负责QueSST项目的首席工程师迈克・博南诺表示，“我们所有的外形设计都是为了达到75PLdB的目标，但是为了平衡升力需求，有些部位做了折中。在平尾的位置，我们设计了用于控制激波的垂尾顶部小平尾。在机身最后端布置了升力平尾，这与常规平尾为配平力矩产生向下的...

除了热情高涨的创业公司，美国航空航天局（NASA）近年来在超声速客机研制方面也持续发力。前不久，NASA提出了未来10年投资106亿美元的X系列验证机开发计划，其中超声速低声爆X验证机成为最先启动的项目。NASA将通过该项目研究公众对低声爆的接受程度，获取足够的飞行试验数据以说服适航当局解除在大陆上空进行超声速商用飞行的禁令，从而使人类重返超声速运输时代。

NASA计划研制的超声速验证机被称为“安静超声速技术低声爆飞行验证机”（QueSST）。NASA已经授予洛马公司臭鼬工厂一份价值2000万美元的合同，要求后者开展QueSST的初步设计，并在2017年4月进行初步设计评审。然后，NASA将采取公开竞标的方式选择制造商开展QueSST制造工作，2019年9月完成QueSST首飞。NASA商用超声速技术研发计划经理彼得・科恩透露，QueSST项目成本预计为3亿美元。

QueSST长27.4米，重9.072吨，巡航速度为Ma1.4～1.45，巡航高度为14935～15545米（49000～51000英尺），安装一台带加力燃烧室的GE F404战斗机发动机。QueSST虽然尺寸上与大型运输飞机相差不少，但是它可以模拟100～120座级的超声速大型客机的声压特征。

QueSST的设计目标之一是产生响度仅为75PLdB（感觉噪声级）的正弦型激波，使得激波“柔软地撞击”地面而不产生声爆。相比之下，协和号超声速客机产生的N型激波则会伴随着“砰、砰”两声猛烈撞击地面，响度高达105PLdB。75PLdB也是NASA认为的小型超声速客机可被公众所接受的声爆门槛值。

在传统的超声速布局设计中，分别来自机头、座舱盖、进气口、机翼和尾翼的激波在大气中传播时会聚集，进而产生更强的N型激波。低声爆设计技术通过对飞机外形进行优化，使得机身不同部位产生强度更小的激波，同时这些激波也不会产生汇聚，也就是说将N型激波的压力峰值变小，成为S型激波，从而声音达到地面时会听起来比较“柔软”。QueSST的外形具有一些明显的特征，包括破除弓形激波的细长尖头机身、可屏蔽噪声的小展销比三角翼和翼上安装单发动机、鸭翼、用于控制激波的垂尾顶部小平尾以及位于细长机身最后端的升力平尾。

洛马负责QueSST项目的首席工程师迈克・博南诺表示，“我们所有的外形设计都是为了达到75PLdB的目标，但是为了平衡升力需求，有些部位做了折中。在平尾的位置，我们设计了用于控制激波的垂尾顶部小平尾。在机身最后端布置了升力平尾，这与常规平尾为配平力矩产生向下的力是不同的。”此外，洛马的设计方案需要满足可缩放的要求（试验结果与大型飞机的可比性），需要将QueSST噪声峰值频率控制在8赫兹，并且保持两者音爆波形的相似。

由于QueSST机头非常细长，加之座舱出于保形设计的需要视野不太好，驾驶员需要合成视景系统来辅助进行操作。并且由于该机采用静不稳定性设计，需要应用主动电传飞控系统。细长结构的气动弹性问题也是要考虑的问题。QueSST的关键设计要求是要经济可承受和低风险，因此尽量采用现货发动机和系统。投资3亿美元的QueSST项目飞行验证的内容预计包括包线扩展飞行，但是不包括或将在2020年开始的公众反应测试。公众反应测试主要是利用有人驾驶的X验证机飞跃人口稠密区，以收集人们尤其是屋里的人们对声爆的反应数据。这些数据将会被提供给FAA和国际民用航空组织（ICAO），以帮助他们做出解除超声速跨大陆飞行的禁令。

超声速X验证机将会具有2小时的飞行时间，在进行公众反应飞行测试中将进行2次独立的巡航状态声爆试验。但是对于可能产生更强声爆的的加、减速飞行，NASA也在考虑如何利用X验证机进行低声爆验证。