圖片:NASA

超音速戰鬥機突破音障時的音爆

令人印象深刻,激情澎湃,然而在飛機設計中,這卻是應當竭力避免的,因為這種巨大的聲音和能量會產生很多不利的影響,例如有可能損傷飛機的結構和元器件,或對地面動物人類造成騷擾,引發投訴。

為了設計製造一款靜音超音速實驗飛機X-59 QueSST,近日美國宇航局(NASA)一個團隊,開展了一個名為AirBOS的項目,利用空對空紋影法(Schlieren photography)成像技術,拍攝兩架超音速飛機突破音障後衝擊波的相互作用,捕獲了一系列高質量的美麗圖像,極為壯觀。

圖片:NASA

當快艇在水中高速前進時,速度比它形成的水波快,水波就會在後面以三角形扇面擴散;當戰鬥機速度超過音速時,由於聲波在空中是向各個方向擴散的,就會在後面以圓錐形擴散,彷彿這個聲波錐體是被飛機拖著,直到飛機過去很長一段距離,才會到達我們的耳朵。所以當你聽到一架戰鬥機掠過你的頭頂時,你往往找不到飛機在哪裡,非得向聲音傳來方向前面很遠的地方尋找,你才能看到飛機掠過空中不可一世的雄姿。

圖片:NASA

為了獲得超音速飛機突破音障後看不見的衝擊波數據,NASA的工程師在一架B-200空中國王上安裝了特殊的拍攝儀器,可以檢測氣壓的快速變化,並獲得數字化的圖像。B-200被安排在大約9100米的空中飛行,兩架T-38超音速飛機在它的下方,以間隔10米超音速通過,B-200上的機載特殊相機只能錄製3秒鐘的視頻,因此時機必須掌握得非常準確,難度極大。

超音速靜音飛機X-59 QueSST。圖片:NASA

參與拍攝的飛行員藝高人膽大,技術精湛,NASA團隊最終順利拍攝到了這些美麗的圖像,這是NASA首次空對空拍攝的超音速飛機衝擊波相互作用的圖像,將有助於未來設計製造靜音的超音速飛機,以獲准在陸地上空飛行。

X-59 QueSST由NASA委託洛克希德馬丁公司設計製造,為一款低音爆靜音超音速實驗機,可在16800米高空以1.42馬赫的速度巡航,發出的雜訊低於75分貝的可感知水平,以評估超音速飛行的可接受性,預計在2021年交付實驗。

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