眾多飛機(jī)制造商和 NASA 都一直在研究如何處理超音速飛機(jī)飛行中產(chǎn)生的音爆問(wèn)題,而他們最后的設(shè)計(jì)都很類(lèi)似:修長(zhǎng),瘦小的機(jī)身和長(zhǎng)而尖的前嘴,這樣的設(shè)計(jì)在一定程度上可以減緩音爆造成的噪音等。日本東北大學(xué)的研究者正在嘗試一種全新的方法:一種復(fù)古的充滿(mǎn)未來(lái)主義色彩的超音速雙翼機(jī)(wiki),它可以完全消除飛行過(guò)程中的音爆。
當(dāng)一架飛機(jī)在飛行狀態(tài)中,它會(huì)不斷地像飛機(jī)前方推送一波一波的空氣,就像船在航行中推動(dòng)的水波一樣。這些被飛機(jī)推動(dòng)的空氣叫做“激波”,飛機(jī)所發(fā)出的疏密狀的音波無(wú)法跑到飛機(jī)前方,形成了圓錐形狀的音錐。當(dāng)它們向外傳播時(shí)便互相干擾和影響,然后匯集成一道保羅機(jī)頭的音爆前激波和一道尾隨機(jī)尾的后激波。激波的厚度很小,經(jīng)過(guò)波后空氣的壓強(qiáng),密度,溫度都突然升高,速度立即下降。當(dāng)這兩道激波波及到無(wú)論哪個(gè)空間和物體時(shí),均會(huì)感到這種強(qiáng)烈的變化,反映到人的耳朵里,使耳鼓膜受到突然的空氣壓強(qiáng)變化,就感覺(jué)是兩聲雷鳴般的巨響。這種響聲就叫做“音爆”。
Misora(意為“美空”,日語(yǔ)中為“天空”一詞的敬語(yǔ))是超音速飛機(jī)中最新的概念性飛機(jī),是日本東北大學(xué)流體科學(xué)研究學(xué)院的研究成果。正如你所看見(jiàn)的,這是一艘雙翼機(jī)。從上世紀(jì)30年代開(kāi)始,單翼機(jī)逐步取代了雙翼機(jī),因?yàn)殡p翼機(jī)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人們對(duì)載重量和速度的要求。但是如果科學(xué)家們足夠聰明,就可以使用雙翼讓它們互相抵消之間的激波,意即讓正壓沖擊波和負(fù)壓沖擊波互相抵消。在這種情況下,飛機(jī)可以以音速飛行并且不產(chǎn)生音爆。
說(shuō)到雙翼超音速飛機(jī),麻省理工和斯坦福大學(xué)的研究人員們也有一些想法,他們?cè)O(shè)計(jì)使用光滑的“內(nèi)部翼”表面并將兩翼合并在一起,加之一些更復(fù)雜的設(shè)計(jì),這種飛機(jī)飛的飛行速度可以達(dá)到5馬赫,并且只需要一般超音速飛機(jī)一半的燃料。理論上來(lái)說(shuō),如果這架飛機(jī)投入使用,乘客基本可以完成類(lèi)似從洛杉磯到紐約的“躍遷”,或者可以在半小時(shí)內(nèi)完成紐約到倫敦的旅行。