NASA的X-59 "frankenjet" 测试无音爆超音速飞行

# NASA的X-59“拼装机”测试无音爆的超音速飞行 来源：https://arstechnica.com/gadgets/2026/06/nasas-x-59-frankenjet-tests-supersonic-flight-without-the-sonic-boom/ NASA的静音超音速飞行测试最终可能会进行全国巡展。 NASA的X-59静音超音速研究飞机于2026年6月5日星期五完成了首次超音速飞行。照片中，飞机正以针状锥形机头朝左的姿态，在加利福尼亚州莫哈韦沙漠上空的深蓝色天空中飞行。（https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2026/06/x59-first-supersonic-flight.webp） NASA的X-59静音超音速研究飞机于2026年6月5日星期五完成了首次超音速飞行。图片来源：NASA | Lori Losey（https://www.nasa.gov/blogs/quesst/2026/06/08/x-59-blog-060826/） NASA的X-59静音超音速研究飞机于2026年6月5日星期五完成了首次超音速飞行。图片来源：NASA | Lori Losey（https://www.nasa.gov/blogs/quesst/2026/06/08/x-59-blog-060826/） 自协和号超音速客机最后一次飞上天空已过去二十多年，NASA一直在试验一种实验性飞机，旨在用相当于20英尺外关车门声的轻柔重击声，取代响亮的音爆。如果NASA的飞行测试项目成功，可能会影响未来超音速客机的设计，使其能够在陆地上空航线飞行，而不会震碎建筑物——以及人们的神经。 洛克希德·马丁公司的X-59 Quesst（即“静音超音速技术”的缩写）去年年底首飞，并于近期开始超音速测试飞行。但与许多可能永远不会离开加州爱德华兹空军基地附近受限空域的实验性“X飞机”不同，NASA计划最终将X-59带到美国各地巡展，以便各城市和城镇的居民能够对其产生的更安静的“重击”声提供反馈。 “通常X飞机都是那种非常简约的——‘用一堆来自其他飞机的部件拼凑起来，只演示一个功能’，”NASA试飞员兼航空航天工程师Jim “Clue” Less（https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/10/james-less-bio.pdf?emrc=8ac95b）在接受Ars采访时表示。“我们需要演示那个功能，但还需要一架足够坚固的飞机，能够飞到各地收集数据。” 此举正值美国国会推进立法（https://aiaa.org/2026/03/26/u-s-house-advances-legislation-to-lift-ban-on-supersonic-travel-over-land/），可能解除对陆地上空超音速飞行的禁令。这将推翻美国联邦航空管理局于1973年实施的禁令，该禁令源于20世纪60年代美国军方在俄克拉荷马城、芝加哥和圣路易斯进行的超音速飞行测试引发的公众反弹和噪音投诉（https://paleofuture.com/blog/2015/4/28/the-faa-blasted-oklahoma-city-with-sonic-booms-for-6-months-in-1964）（https://en.wikipedia.org/wiki/Oklahoma_City_sonic_boom_tests）。 但即使X-59项目表明更安静的超音速旅行是可能的，任何潜在商业超音速飞行的复兴仍须证明其经济可行性，尽管面临巨大的燃料消耗成本等挑战。 Less和Peter Coen（https://www.nasa.gov/people/peter-coen/），NASA Quesst任务的任务集成经理，也是NASA商业超音速技术项目的前经理，与Ars进行了详细交谈，讨论了驾驶没有前窗的超音速飞机的奇特之处、X飞机的“拼装机”设计、一次惊险的早期飞行测试，以及一旦X-59开始全国巡展，美国各地的人们可以期待什么。 NASA的X-59静音超音速喷气机于2026年3月26日星期四，在从加利福尼亚州爱德华兹的NASA阿姆斯特朗飞行研究中心起飞后的第三次飞行中，飞越莫哈韦沙漠上空。（https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2026/06/X-59-Mojave-desert-third-flight.jpg） NASA的X-59静音超音速喷气机于2026年3月26日星期四，在从加利福尼亚州爱德华兹的NASA阿姆斯特朗飞行研究中心起飞后的第三次飞行中，飞越莫哈韦沙漠上空。 NASA的X-59静音超音速喷气机于2026年3月26日星期四，在从加利福尼亚州爱德华兹的NASA阿姆斯特朗飞行研究中心起飞后的第三次飞行中，飞越莫哈韦沙漠上空。图片来源：NASA | Carla Thomas（https://www.nasa.gov/image-detail/nasas-x-59-is-back-in-the-air/） ## 专为重击感设计的机身 X-59独特的机身由洛克希德·马丁臭鼬工厂与NASA合作开发，第一眼就引人注目——尤其是那个长长的锥形机头（https://www.nasa.gov/news-release/nasa-lockheed-martin-reveal-x-59-quiet-supersonic-aircraft/），几乎占飞机近100英尺长度的三分之一。该机头的设计目的是帮助分散飞机超音速飞行时通常产生的冲击波。 “X-59的所有特征，从长长的锥形机头，到安装在顶部的发动机，再到机翼的形状——每一个特征都以这样或那样的方式用来控制冲击波的强度，”Coen告诉Ars。 超音速飞机通常会产生多个冲击波，从机头、座舱罩、发动机进气口、机翼和尾翼向外发散。Coen解释说，这些单独的冲击波“开始相互叠加”，最终形成两个到达地面的冲击波。地面上的人通常听到这两个冲击波发出的双重爆裂声，即一次音爆。 “解决音爆问题的诀窍”在于设计一种机身，使其能够产生强度相近的冲击波，同时沿着飞机尽可能均匀地排列它们，Coen说。这减缓了多个冲击波合并成更大冲击波的过程，并允许大气削弱较小的冲击波，将尖锐的压力变化抹平为更渐进的增加。 结果是，人耳将听到“重击声或嗖嗖声”，而不是典型的音爆，Coen说。协和号的音爆噪音（https://www.nasa.gov/aeronautics/sonic-boom-heads-for-a-thump/）约为105感知分贝（PldB）——如果超音速客机不被禁止在陆地上空飞行，这足以震碎窗框和家居物品——而NASA的Quesst任务目标是展示一种更柔和的音爆重击声，接近75 PldB。 ## 并非盲目飞行 X-59长锥形机头的一个妥协是飞行员没有前向窗户。正如一份NASA演示文稿（https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20220006188/downloads/XVS%20Technical%20Overview%20-%20Short.pdf）所指出的，美国最后一架没有前向窗户的载人飞机是查尔斯·林德伯格的“圣路易斯精神”号单翼机，它于1927年完成了首次不间断跨大西洋飞行。 取而代之的是，X-59飞行员依赖由NASA兰利研究中心开发的外部视觉系统（XVS），该系统使用飞机顶部和底部的两个高分辨率摄像头，通过4K显示器向飞行员显示前向视图。同一显示器通过增强现实功能提供额外的飞行数据，以协助起飞和降落。 X-59也有实际的侧窗，飞行员在滑行、起飞和着陆时可以通过侧窗检查跑道边缘。 外部视觉系统驾驶舱视图特写，安装到X-59之前的状态。飞行员无需前向窗户，而是使用显示器获得前向视野。一名戴着外科口罩的男子坐在驾驶舱模型内。（https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2026/06/X-59-XVS-monitor.jpg） 外部视觉系统驾驶舱视图特写，安装到X-59之前的状态。飞行员无需前向窗户，而是使用显示器获得前向视野。 外部视觉系统驾驶舱视图特写，安装到X-59之前的状态。飞行员无需前向窗户，而是使用显示器获得前向视野。图片来源：Lockheed Martin | Garry Tice（https://images.nasa.gov/details/P21-119-01） 尽管一些工程师和项目经理最初担心飞行员适应XVS系统的能力，但Less和David Nils Larson（https://www.nasa.gov/people/david-nils-larson/），X-59的首席试飞员，提前做好了准备，在X-59模拟器上花费了数百小时训练，Less超过300小时，Larson超过500小时。他们还各练习了大约1000次模拟着陆。 “这不像跳进F-18或F-15，你能拥有极佳的全方位视野，但当我们坐在X-59里时，这对我们来说就是常态，”Less告诉Ars。“这已经变得非常常规了。” 2021年，NASA还评估了XVS技术帮助飞行员轻松发现附近飞机的能力（https://www.nasa.gov/aeronautics/nasa-completes-tests-of-x-59-external-vision-system/），在安装有该硬件的NASA比奇空中国王飞机上进行了实飞测试场景。使用XVS系统的飞行员通常能比坐在前面透过窗户看的飞行员更快发现附近飞机，这可能是由于该技术的图像处理能力。 “我们已经证明，它不仅达到了与有座舱罩同等的安全水平，在某些情况下甚至更好，”Less说。“我不知道这种系统是否会进入未来的客机——非超音速飞机——只是因为它可能提供更好的视野。” ## 拼装机的起源 像许多实验性飞机一样，X-59是一架“拼装机”，因为它使用了来自多种不同飞机的“现成”组件，Less说。例如，飞机的起落架来自F-16战隼喷气机。控制发动机功率的油门来自F/A-18超级大黄蜂战斗机（航母上使用），而操纵杆来自F-117夜鹰隐形攻击机。 飞机的燃油系统和液压系统也采用了F-16和F-18战斗机的组件。X-59的F414-GE-100发动机（https://www.nasa.gov/centers-and-facilities/armstrong/jet-engine-installed-on-nasas-x-59-2/）——能够提供22,000磅的推进能量——是F/A-18超级大黄蜂所用涡扇发动机的定制改型。 X-59的驾驶舱基于T-38教练机的后座舱，使洛克希德能够为这架实验性飞机重复使用T-38的座舱盖和弹射座椅。但结果是，对于身高均超过6英尺的试飞员Less和Larson来说，驾驶舱空间相对狭小。 “这确实让驾驶舱变得非常小和局促——我们总是在抱怨这个，”Less告诉Ars。“不过，所有东西都触手可及，这倒是很不错。” 最重要的组件之一是航电系统，它允许飞行员访问飞机的各种导航和通信系统。X-59采用了罗克韦尔柯林斯的Pro Line Fusion（https://beechcraft.txtav.com/en/pro-line-fusion）航电系统，该系统常用于比奇空中国王涡轮螺旋桨飞机。这将使这架实验性超音速喷气机最终更容易在民用机场以及在美国国家空域系统中与其他飞机安全地协同飞行。 NASA试飞员Jim “Clue” Less在完成他的X-59首飞（也是该飞机的总第二次飞行）后，于2026年3月26日星期四在加利福尼亚州爱德华兹空军基地竖起大拇指。（https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2026/06/Jim-Clue-Less-first-X-59-flight-test.jpg） NASA试飞员Jim “Clue” Less在完成他的X-59首飞（也是该飞机的总第二次飞行）后，于2026年3月26日星期四在加利福尼亚州爱德华兹空军基地亮相。 NASA试飞员Jim “Clue” Less在完成他的X-59首飞（也是该飞机的总第二次飞行）后，于2026年3月26日星期四在加利福尼亚州爱德华兹空军基地亮相。图片来源：NASA | Ryan Kline（https://www.nasa.gov/image-detail/nasa-x-59-test-pilot-completes-successful-flight-3/） ## 首次飞行测试 但在X-59开始全国巡展之前，试飞员必须让飞机经受考验。X-59项目的第一阶段始于2025年10月28日的首次飞行（https://www.nasa.gov/centers-and-facilities/armstrong/nasas-x-59-completes-first-flight-prepares-for-more-flight-testing/），内容包括测试飞机在各种飞行条件下的操纵特性和极限，同时证明其安全操作极限。从2025年底到2026年6月，Less驾驶X-59飞行了10次，而Larson驾驶了9次。 X-59的长机头和整体形状使得飞机在机头上下运动时“在俯仰方面有点敏感”，Less说。在早期的模拟器运行中，这显示为一个潜在问题，因此NASA和洛克希德·马丁公司试图确保自动驾驶系统能在飞机飞行中操纵不佳时提供备份。 最初的测试飞行表明，尽管存在俯仰灵敏度，但飞机的操纵性能比预期的要好。“如果你开始激进地试图控制一个非常精确的俯仰姿态，你会陷入一点震荡，但你很容易摆脱它，”Less解释说。 迄今为止最明显的飞行中异常出现在X-59的第二次飞行（https://www.nasa.gov/missions/quesst/nasas-x-59-experimental-supersonic-aircraft-makes-second-flight/）中，该飞行发生在3月20日，正好也是Less的第一次飞行。起飞后大约四到五分钟，驾驶舱显示屏上出现了一个警告灯，表明飞机正在经历不可控的空气流失，可能引发火灾。 由于潜在的引气泄漏，飞机的增压系统自动关闭，这也切断了驾驶舱内的气流。幸运的是，Less当时飞得还不高，能够迅速返回基地安全着陆。飞行后调查显示，警告灯是虚惊一场——指示器仪表安装不当所致。 “我们似乎花了大量时间和精力进行训练，但这在遇到问题时是值得的，我们知道如何应对，”Less说。“我们认为我们已经为每一种意外情况做好了准备。” ## 测量音爆重击声 尽管有一些小异常，X-59在大多数情况下运行平稳。2026年6月5日，它首次实现了超音速飞行（https://www.nasa.gov/aeronautics/x-59-first-supersonic-flight/），由Less驾驶。这次81分钟的飞行中，飞机在43,400英尺的高度达到了1.1马赫的最高速度——约713英里/小时。 然而，对飞行员来说，超音速飞行的体验远没有好莱坞电影中展示的那么激动人心，反而有些虎头蛇尾，Less说。 “最让人惊讶的是，当你达到超音速时，你实际上并不知道，除非仪表告诉你已经超音速了，”Less告诉Ars。“我给我妻子和女儿看我们达到超音速时刻的视频时，我说：‘抱歉，这有点无聊。’” NASA随后于6月12日进行了第二次超音速飞行测试（https://www.nasa.gov/blogs/quesst/2026/06/12/x-59-blog-061226/），达到了1.4马赫的最高速度——约924英里/小时——并达到了55,000英尺的高度。这些代表了X-59在未来旨在评估音爆重击声的飞行测试中将要达到的速度和工作高度。 X-59 sup