X-59 QueSST飞机准备试验

X-59 QueSST飞机准备试验

远望智库开源情报中心 侯 兵  编译

NASA和洛马公司继续进行QueSST（静音超音速技术）研究计划。任务是探索解决方案与技术，研制未来的优化气动布局、低噪声超音速飞机。例如，计划显著减小超音速飞行时产生的冲击波。目前QueSST计划已进入试验样机建造阶段。近期将开始试验。

一 完成建造

       

上一个十年初NASA启动了QueSST计划。目标是探索、制定解决方案和技术，使超音速飞机噪声更小，减小对地面目标的消极影响。最初几年进行研究和实验室试验，此后开始建造技术验证机。

2016年洛马特种项目处Skunk Works以飞行实验室研制者的身份加入了QueSST计划。2015年前后基于这些研究制定了代号X-59的试验飞机方案。也制造和试验了未来飞机的初步部件。

2018年末在洛马位于帕尔姆德伊尔市的工厂装配车间制造了机身特有的外廓和优化形状的机翼，安装了必要的设备。此时制造公司并不急于公布完成工程的期限。此外，由于存在困难和延迟，飞机在2022年未能成功完全组装和年底前升空。

但大部分计划工作已经完成。去年机体主要部分进行了组装。飞机获得了大部分驾驶和其他设备，包括部分全新的系统。进行了某些设备的调试工作。2022年11月，飞机上安装了发动机。2023年4月中旬，完成了组装，安装了机身尾部。

六月上半月试验样机组装完成。滑出装配车间，放下自己的起落架。本月中旬X-59走出组装车间进入飞行试验阶段。现在准备进行未来的地面试验，此后开始飞行。据推测，今年年底前，应该成功进行首飞。

二 试验面貌

       

QueSST计划的目的是减小飞机超音速飞行时的突击波和噪声。通过新的奇特思想优化气动面貌完成这一任务。飞机按照一种已知的布局建造，但显然与同类其他装备有所不同。

X-59是单座单发飞机，长29米，翼展9米。最大起飞重量——14.7吨。主要组合件和部件是从零开始研制的，但某些单元借鉴了量产装备。例如，使用了改进型量产发动机，单座座舱盖和弹射座椅来自T-38教练机，而三点式起落架——F-16战斗机。

飞机获得了特有外廓的大展弦比机身。特点是有长长的尖锐头部整流罩—— 占飞机总长的约三分之一。尾部是涡喷发动机。为了优化气流的过程，发动机位于机身上方的椭圆形短舱内，喷口处于特殊的下垫面之上。

表面按照“纵向三翼机”布局建造。在整流罩后方、座舱之前有后掠鸭翼。再往后是可变后掠机翼，发动机下方是平尾。发动机舱上方是垂尾。机翼后缘有传统的机构。

“通用电子”专门为X-59研制了新型涡喷发动机F414。F-414-GE-100的特点是采用新软件，可变管道系统和其他加固设备。此时主要部件没有变化，性能依如从前。通过加力达到10000千克力的水平，飞机在16000米以上的高度最快速度可达1.5马赫，巡航速度1.42马赫。

X-59机身的主要特点是没有凸起的座舱盖。这改善了机头和机身中部的轮廓，然而飞行员前后的视界变差。鉴此，研制了特殊的XVS视频显示系统。在座舱前方的机头整流罩上安装了4K摄像头。机身下部还有昼夜通道的柯林斯EVS3600视频系统。

所有光电部件保证“透过”整流罩前区的最佳视界。多个摄像头的合成画面将呈现在飞行员前方的大尺寸显示器上。这一展示器实际上将取代座舱盖遮板，保证必要的视界水平。

三 新的解决方案

       

近期试验型X-59将通过必要的地面检验，年底前计划开始飞行试验。这些活动中飞机将展示新思想的工作能力和实际运用角度的潜力。如果这些解决方案和部件表现优异，将用于今后其他的超音速或航空装备的方案之中。

例如，XVS展示系统从进一步运用的角度引人注目。一系列摄像头和展示器的组合能够完全取代传统的座舱盖，保证监视和控制飞机。在试车台上XVS已经完成了试验，现在需要在实际飞行中进行验证。

然而X-59的主要任务是确定独特的头部整流罩特殊轮廓和表面的气动面貌。据称，通过整流罩加长机身可以分散超音速飞行中的密度骤变。这一距离足以使两个骤变面不联合成一个音爆，不会相互加强。同时，机身结构、表面和发动机舱优化了轮廓，防止形成补充噪声源。

根据计算，当X-59在高空飞行时，地面记录冲击波的音量处于60-75分贝内。做个对比，典型战斗机在同样条件下的噪声为90-100分贝。应该牢记，30分贝的音量差相当于音强差1000倍。

显著减小噪声的技术解决方案可以在研制未来各种用途的超音速飞机中得到运用。尤其民航飞机的研制者应对其感兴趣。冲击波影响民航超音速航空的发展：限制了可能的飞行空域，不允许建立发达的航线网。如果声波的音量成功减小，民航可能获得新的能力。

四 成果值得期待

       

NASA的任务之一是研制新技术和解决办法，然后用于现实的航空装备方案。QueSST计划正是追求这样的目的。借助它，进行研究和实际试验，可以展示新的非同寻常解决方案在气动和航电领域的工作能力与潜力。

根据试车台上个别部件预先试验的结果，QueSST计划参与者做出正面评价，乐观面对未来。然而试验检验和理论探索的结果需要在技术验证机真正地面和飞行试验中确认。试验型X-59的建造已经完成，飞行试验指日可待。