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-59的激波 $ ^/ |' d* @# L9 s9 N3 G: J2 ]; u( f2 i$ g0 C) s
X-59的激波就复杂得多了。机头激波并不特别强烈，这是因为激波强度与飞行体的截面积和长度之比有关，特别细长的物体产生相对较弱的激波。鸭翼产生较强激波，有效地“屏蔽”了机翼，对减阻和降低激波阻力都有利。这是“牺牲小我、保护大我”。 - z- S2 H4 p0 f" J' l . M6 {9 ^, L7 \4 ^机背的发动机也产生很强的激波，这没办法，进气口的突出无法避免。机背发动机有机体的屏蔽，降低地面感受到的噪声，所以在水平方向上，激波并不对称，上激波较强，下激波较弱。实际上，由于下机体很平顺，下激波在总体上较弱，因此对地面音爆的影响较低。机体凹凸集中在上机体，天堂里的噪声就没人在乎了。$ U, I3 T% R# S: t5 ?+ n7 a
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机尾再次产生较强激波。在超音速飞行体飞过后，周围空气涌入尾后的低压区填空，也产生激波，所以只要有可能，需要有细长尖锐的尾锥填补空间，苏-27的尾锥就是干这个用的。但再填补，也只能减弱而不可能彻底消除激波。F-22扁平的二维转向喷口用不同的方法实现了类似的作用。X-59是单发，又是成本需要严格控制的研究机，两个办法都不好用，就只能留憾了。4 ~ V; _* ?. N8 g8 R5 C
" I, i$ G* ^' g$ d但从X-59的目的而言，主要是降噪，不是减阻。如果尾激波产生的音爆不超过主要激波，进一步降低意义不大，所以也不是多大的遗憾。 % U2 l' ^8 j, _$ s' l: M5 n7 u9 ]8 F- `
X-59计划在2024年开始试飞，NASA的几个主要飞行基地都做好准备，便于X-59飞行各种路线，在各种条件下测试地面感受到的实际音爆。如果能验证激波对消降噪的理论，有可能说服FAA改写不准民航机在大陆和海岸上空超音速飞行的禁令，重启民航的超音速时代。 7 W: r# P2 u; e% `# x( _$ s6 ?& G5 v
但X-59代表的新技术没有解决超音速民航的经济性问题，实际上有可能还有恶化。 ) s# c0 `8 j4 t) e$ `7 v' d0 W& k* i6 A) z
“协和式“在60000英尺（约18300米）的巡航速度为M2.02（约2150公里/小时），这是精细计算后确定的。速度进一步提高的话，铝合金就需要换成钛合金，成本上不可接受。很多战斗机的最高速度更高，但只能维持短时间冲刺，蒙皮热量聚集问题还不大。长时间维持这个速度，就需要像SR-71那样用钛合金，或者像米格-25那样用不锈钢。) n- M8 I3 z( G% o1 \9 x( b$ |" E
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速度降低过多的话，与高亚音速客机拉不开差距，就失去意义了。比如说，波音747的速度约990公里/小时，现代高亚音速客机都相差不多。对于关键的大西洋航线来说，“协和式”单程3.5小时，可以朝去夕返，对于不差钱的商务旅客很有用。波音747需要7.5小时，再豪华的头等舱，当天往返也不可能。 ) q7 q2 B1 x8 l" p7 }6 L0 H+ S* u8 ~( j3 C z% Y
但X-59的速度“只有”M1.4，介于“协和式”和波音747之间，除非在目的地机场的星巴克买杯咖啡拿上、掉头就上回程飞机，大西洋航线当天往返不现实。太平洋航线更加没有优势。按照高亚音速的速度，太平洋航线由于时差和时长关系，起飞和落地在两端是差不多同样的当地时间，朝发朝至，夕发夕至，M1.4并不能缩短多少，做不到朝发夕至或者夕发朝至，更不可能当天往返。这使得M1.4客机的定位比较尴尬，既没有快到使得不差钱的旅客愿意掏钱，又不可能便宜到因为速度更快而把旅客吸引过来。 1 R* `1 N! X3 N9 Y5 W& O2 C 3 x1 a6 `4 i& b; k g' Q2 d: e但X-59选择M1.4是有道理的。速度进一步提高到M2而机头还要起半波对消作用的话，需要进一步加长，使得飞机的有用容积占比进一步受到限制。鸭翼、机翼、平尾、垂尾的后掠角需要进一步加大，在气动布局上带来进一步的压力。 ; E8 n# C0 N) t6 ?; O w7 m$ T* ~3 [& Q, V) F
作为民航客机，X-59的机身有用容积是绕不过去的问题。X-59是单座的，不能载客。作为研究机，这毫无问题。但特别细长的机身和超长、尖细的机头使得机舱内座位布置很受限制，发动机下的舱段还不能载人。 + i$ J0 {) K) y; n! v _0 c2 o; i O“协和式”是2+2的，但按照现在的标准，座椅的宽度和间距都太小。机舱也很矮，正常高度的人勉强站直。头顶行李箱则是没有的。这问题不大，因为“协和式”是全头等舱，连商务舱都没有，更没有经济舱，没有随身行李这一说。5 g2 }, V+ W% w! a* I# y- f
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在80年代“协和式”高峰的时候，纽约到伦敦的单程票是8000美元，而波音747头等舱来回票是1400美元。经济性一直是“协和式”的大问题，纽约-伦敦航线还是赚钱的，纽约-巴黎航线始终是赔钱的。其他航线因为经济性问题，想过很多，实现的一条也没有。' o/ [! a, i: Z7 U# s
. d8 l) d+ ^+ G: V2 i9 p1 AX-59要放大到客机尺寸，经济性比“协和式”还要捉急。X-59全长30.3米，最大起飞重量11.3吨。作为比照，同样为超音速减阻高度优化的F-104战斗机全长16.7米，最大起飞重量13.5吨。也就是说，X-59的“空心度”更高，更不利于载人载货。$ U. b, z0 O7 `+ }3 v6 P) H8 x A+ g
! w. D, V* R1 O3 h* T3 l“协和式“全长66.7米，其中客舱长度占全长过半。X-59放大到客机尺寸的话，客舱长度占全长不超过1/4。也就是说，要达到同样的载客量和客舱段，“X-59客机”全长需要达到130-140米。A380的长度才72.7米。近两倍的长度将给机场运作带来巨大的困扰，首先就是没有登机桥可能靠得上去。用大巴驳接和停机坪上下的话，仪式感满满，但便捷和舒适就不达标了。1 r9 e9 |) H9 c- G
3 s- W6 U4 M6 p j, | J6 w超音速客机动力作为传统瓶颈，反而可能是接近解决的问题。 " y# n0 M* `$ s' v' H; s+ M) C" o8 W2 H# r7 n5 v
“协和式”是唯一采用加力涡喷发动机的民航客机。在起飞和加速时，需要使用油耗和噪音都很大的加力推力。在M1.7以上，反而不再需要加力推力，而转入非加力巡航推力。这是因为在更高的速度下，进气的冲压压力对压气机压缩比是加成，提高了发动机出力。- C3 O) r9 _- q8 s
