前陣子,新創公司「大噪超音速」(Boom Supersonic)的XB-1噴射機達成1馬赫以上的超音速飛行,成為21世紀以來「首架民用飛機超音速」的紀錄。現在更多的資料已發表,XB-1在超音速的那一刻,地面上並沒有感覺到巨大的轟鳴聲,這是民用航空技術的里程碑,揭示著民用客機能夠符合如今航空法規,在陸地上超音速飛行,而不會造成對地面有害的音浪與衝擊波。
新阿特拉斯(New Atlas)報導,現代的戰鬥機都可以超過音速,比較快的包括F-22、F-15具備2馬赫以上的極速;比較慢的F-18、F-35也有1.6馬赫左右的性能;然而這種性能卻極少應用在客機上。雖然1970 年代中期,由英國與法國合製的協和式飛機(Concorde Jet)具備超過 2馬赫(也就是 2,180 公里/小時)的驚人速度,成為民用航空技術的丰碑。
問題是,當飛機跨入超音速飛行時,也意味著音爆,它聽起來就像爆炸聲,如果在航空展上,這種特殊的感受可能讓觀眾感覺非常酷;但是音爆如果天天發生,那就是另一回事了。事實上音爆產生的衝擊波,會讓窗戶破碎、建築受損,也會使寵物和牲畜感到不安。所以美國聯邦航空管理局(FAA)於1973年定下嚴格法規,不准民用超音速飛機在陸地上飛行,這個法規嚴格的限制了協和號客機的航線,迫使協和客機只能經營大西洋兩岸的航線。

不過,隨著我們對於航空流體力學更多的瞭解,無音爆的超音速飛行被認為是可行的,大噪超音速決定將理論化為實驗,決定製作一款名為「序曲」( Overture Jet)的商用超音速噴射機,雖然它的極速沒有協和號達到2馬赫,但是1.7馬赫的巡航速度,也是如今多數噴射客機的2倍航速,橫跨美國的飛行時間縮短至90分鐘,橫跨大西洋的飛行時間也就縮短一半。
為了驗證理論的可能,大噪先打造XB-1技術示範機,它充分採用現今的成熟科技,使用3台奇異電氣的 J85渦輪噴射發動機,總共提供近5.85噸的推力。它於2024 年 3 月首次飛行,並一點一點的提高飛行速度與高度。
根據新的理論,飛機在平流層突破音障,它的衝擊波與音浪會被對流層頂(9144公尺右)反彈,因為平流層與對流層的空氣密度和溫度差異很大,形成一種稱為「馬赫截止」(Mach cutoff)的物理的現象。

大約兩週前,XB-1在加州莫哈韋沙漠(Mojave Desert)首次突破音障,速度達到 1.122 馬赫。實驗團隊在飛行路徑沿線的地面放置了一排麥克風,以確認音爆沒有傳到地面;同時參與實驗的科學家也在戶外親身感受。結果一直到與XB-1伴飛的飛機正式傳回超音速的紀錄時,地面上真的沒有聽到任何音爆。
公司創辦人兼執行長史克爾(Blake Scholl)表示:「XB-1 在首次超音速飛行中,連續三次突破音障,而且沒有發出任何可聽見的爆鳴聲。這證實了我們長期以來的推斷:超音速飛行是經濟實惠、可持續的,並不會造成地面人員的困擾。」
在確定無音爆超音速可行之後,該公司下一個挑戰就是製作經濟實惠的發動機。根據公司介紹,「序曲」噴射機將使用一種名為「交響曲」( Symphony)的雙軸中旁通比渦流扇發動機,特別的是,它不安裝後燃器(afterburner),就可在起飛時可產生15,876 公斤的推力,推動「序曲」客機維持 1.7 馬赫的速度,而不致於消耗太多油料。
根據公司網站介紹,「與尋常的大旁通比渦扇發動機不同,這種新型的推進系統,具備軸對稱超音速進氣口、可變幾何低噪音排氣噴嘴,和被動冷卻的高壓渦輪機。」
該公司在成立初期,曾尋找勞斯萊斯集團(Rolls-Royce)研發這種發動機,不過勞斯萊斯認為研發難度大而決定退出。所幸之後獲得奇異航太的子公司 Colibrium Additive的合作,並於2024年開始進行零件製作,2025年可望進行核心組件的高溫測試。
目前,日本航空、聯合航空和美國航空總共訂購 130 架「序曲」客機,公司也在北卡羅來納州格林斯博羅規畫超級工廠,預計每年可生產66架飛機。文章來源:XB-1 supersonic aircraft smashes sound barrier without explosive boom