消滅「音爆」 超音速客機再啟航
2018年8月19日

所謂「音爆」(SonicBoom),是當飛機速度突破音速時(大約每小時1200公里),會追上自己發出的聲音,於是本身向前的聲波被壓縮,並會在飛機後方的迎風面及附近區域中逐漸累積,形成一個空氣中的密度、溫度、氣壓等截然不同的震波面。這個震波面,亦是聲學能量的集中地,形成一個「音錐」,假如音錐擴散至民居,人們就會感覺到一陣壓力,並聽到「音爆」,聽起來像爆炸一樣。

撰文:王扇芹

協和號客機當年只能往返倫敦和紐約,因為在大西洋高空才可以超音速航行,而且大氣密度低,以降低音爆造成的影響。自從協和號客機退役後,全球未有另一款通用的超音速客機投入服務,如何降低音爆的影響,成為各大有意研製新型超音速客機的廠商重點處理的問題。

美國洛歇馬丁(LockheedMartin)計劃在2022年左右推出新型飛機X-59QueSST試飛。公司指出,該飛機能夠在1.7萬米高空下,以1.85馬赫的速度航行,而由人感受到該款超音速所發出的聲響,相信只有約75分貝,與一般馬路嘈雜的聲音相若。科研人員相信,屆時有望令更多人接受超音速飛機。

被壓縮的空氣快速擴散

如何令超音速飛機「滅聲」?最主要的方法是令被壓縮的空氣快速向四周擴散,減少累積,其中包括提高機身與機翼的比例,引入前翼結構,並確保由飛機產生的壓力波不會聚合累積,從而只會產生一連串的輕微的「聲學漣漪」,而不會出現「音爆」效果。

所以,在X-59QueSST的概念圖中,我們可以看見飛機有極長的機鼻,並引入前翼設計。機翼參考協和號的三角機翼布局,但亦有作特殊的坑紋設計,似乎與疏導空氣有關。

而為進行新型「音爆」對居民影響的測試,洛歇馬丁計劃在今年11月利用現有的FA-18大黃蜂戰鬥機,在得州及墨西哥灣一帶進行測試。戰鬥機在5萬呎向下俯衝,並在3萬呎進行短暫超音速航行,模擬X-59QueSST產生的音爆,並在地面測量噪音水平及收集居民回應。

假如測試成功,相信超音速客機再次啟航的機會將會大幅增加。