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超音速客机噪声标准仍然处于不可控之中

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(原标题:超音速噪声标准仍然处于不可控之中)

中国航空新闻网讯:据《航空周刊》7月25日报道,超音速客机初创公司Boom Technology认为,已经有足够的研究可以促使联邦航空局(FAA)确定合理的超音速标准,从而使民用飞机在几年内可以超音速飞行。

根据参议院2018年度FAA重新授权法案的修正案,一旦该修正案通过,FAA将在2020年中期制定“经济上可行和技术上实用”的超音速标准。

国际民航组织(ICAO)旨在就降低声爆的全球标准达成一致,从而解除禁止民用飞机超音速飞行的努力预计将在2025年之后产生结果,而Boom希望其45座、2.2马赫的客机可以在2023年投入服役。

美国宇航局(NASA)计划在2021年飞行一架超声速低声爆飞机,为此,NASA将收集公众对75-PLdB声爆(这已经从协和式飞机的105 PLdB有所下降)接受度的社区响应数据。这与ICAO的时间安排一致,但与参议院修正案为FAA确定的进度不一致。

日本宇宙航空研究开发机构也在寻找可以在21世纪20年代前五年内飞行的低声爆飞机,作为国内或国际上开发的小型超音速客机的前身,在2040年左右投入使用。俄罗斯航空动力学研究所TsAGI也提出要建造一架低声爆飞机。

总部位于丹佛的Boom认为,已经有足够的数据来制定标准。Boom全球政策负责人埃里•杜拉多(Eli Dourado)表示:“50多年前就已经有数十项关于声爆的研究了。制定标准需要以现有的研究为基础,不要再等十年获取数据、分析数据,然后才开始建造飞机。”

因为超音速飞机被禁止陆上飞行,Boom正在设计仅在水上飞行的超音速客机。该飞机并非采用低声爆设计,但机型比协和飞机小,而且如果在2020年制定了可实现的标准,该飞机将能适应将噪音降低到最低水平。

自来呕吐:超音速客机模型Boom已经对其XB-1超音速客机三分之一比例的飞机在低速风洞中进行了测试。(图片来源:Boom Technology)

杜拉多表示:“我们不会在不知道标准的情况下将任何资源投入到低声爆飞机研制当中。现在我们想知道的是,是否正在制定任何标准,之后我们才会投资,看看我们能达到什么声爆水平,但无论如何,肯定会远低于协和式飞机。”

Boom认为,这种标准将包含两个要素:单个声爆水平和累积噪声指标。单个声爆水平应足够低,以避免惊吓、慌乱和恐惧问题。而对于累积噪声指标,可以用公式来计算社区长期所承受的累积噪声,类似于现在用来评估机场附近噪声水平的昼夜等效声级。

“我们有许多有关适当声爆水平的研究数据,这些数据表明,并非是75dB或更低水平,反而比这个水平高一点,”杜拉多说道,“Boom没有给出一个数值,但NASA的调查表明,‘较高的’80-93 PLdB是可以接受的。”

杜拉多所指 NASA的研究是在模拟低声爆的特殊轨道上飞行 F/A-18战斗机。NASA表示,这些研究涉及居住在加州爱德华兹空军基地(Edwards AFB)的人,这些人已经习惯了美国空军飞行测试的声爆。

NASA 计划在2021 年飞行低声爆X 飞机,支持 ICAO 在 2025 年制定声爆标准。图片来源:NASANASA 计划在 2021 年飞行低声爆X 飞机,支持 ICAO 在 2025 年制定声爆标准。(图片来源:NASA)

杜拉多根据20世纪70年代瑞典的一项研究提出,108 PLdB的声爆水平会引起惊吓,声爆超过11 lb./ft.2或者119 PLdB会造成损伤。“并不是没有研究存在,”杜拉多表示,“2011年NASA的WSPR(波形和声爆感知和响应)项目中,在爱德华兹进行的F/A-18模拟低声爆飞行并没有引起‘诸多不满’。如果还需要其他的研究佐证,比比皆是。”

与此同时,Boom已经开始对其XB-1 Baby Boom超音速飞机的改版配置机型进行第二轮的低速风洞测试。这架拟于2018年进行飞行的飞机正在威奇托州立大学航空研究所的3×4英尺亚音速隧道中接受测试。

改版配置机型的主要变化是为中心的通用电气(General Electric)J85-21发动机增加了一个背侧进气口。它取代了XB-1其他两台发动机侧进气口内的辅助进气口。该背侧进气口是矩形的,并且成锐角,如此可以使进气压力超过1马赫。

垂直尾翼也进行了改造,减少了斜度。前缘之前是与机身平整贴合,并设计了弯曲的长条,如今改成了直的。机翼的轮廓、翼尖和前缘也做出了细微的调整。机身也似乎有所伸长,因为机翼的前缘中线现在在驾驶舱后面,而不是与驾驶舱并排。

Boom表示,计划制造76架飞机,这比几个月前增加了三倍。除维珍大西洋航空公司(Virgin Atlantic)签约订购了10架飞机意外,另外还有四个未知名称的公司也进行了订购。“他们投入了大量的现金,而不仅仅只是‘意向书’”,Boom 创始人兼首席执行官Blake Scholl表示。

之前的市场研究表明,超音速飞机能在陆上飞行是高速航空运输的关键。湾流(Gulfstream)等知名飞机制造商也表示,建立低声爆标准以解除陆上飞行禁令是推动超音速飞机发展的先决条件。

部分飞机制造商还考虑马赫截断飞行(Mach cutoff flight),即在大气条件下,在陆上以声速飞行,防止声爆到达地面。但是这样会使Boom飞机的巡航速度减半,而且“没有那么有吸引力”,杜拉多表示,因为这样无法实现2.5小时内从大西洋的一端到另一端,而Boom认为这个飞行时间可以帮助Boom吸引乘客。

“现在需要启动标准制定过程并进行立法,如此公众将有机会发表评论并利用现有的研究,”杜拉多说,“立法是针对美国的,这样美国将发挥领导作用,但即使通过了,还必须与ICAO接洽。如此,并不是每个人都愿意参与进来。”(普林斯/编译)

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