超音速客機，歸來可期

喻文州

你坐過這樣的飛機嗎？

巴黎的傍晚，太陽已經(jīng)落山了，這時，一架飛往美國方向的班機起飛了。起飛不久，飛機追上了太陽，乘客們看到太陽冉冉升起。三個多小時后，飛機抵達紐約，這時紐約還沐浴在下午的陽光中。

這架飛機就是著名的協(xié)和式飛機，它是一架超音速客機。法國航空公司之所以宣稱：飛機出發(fā)之前就已經(jīng)到達紐約，是因為紐約時間比巴黎時間要晚六個小時。協(xié)和式飛機是由英國、法國聯(lián)合研制的，其速度最快可以以2.02馬赫的速度進行超音速飛行。協(xié)和飛機從巴黎飛到紐約只需要約3小時20分，而其它客機需要大約8小時45分。

后來，協(xié)和飛機退役了，退役的原因有許多，最重要的有二：一為價格昂貴，盈利能力低，二是超音速飛機的噪音污染。美國以不環(huán)保為由禁止協(xié)和飛機飛入美國領土，隨后歐洲、亞洲的一些國家也紛紛從環(huán)保角度考慮，禁止協(xié)和飛機飛入各個國家領空。

我們乘坐的飛機起飛、降落時也會發(fā)出巨大的噪聲，為什么偏偏是超音速飛機被禁止了呢？答案很簡單，因為超音速飛機所產(chǎn)生的噪音已經(jīng)到了無法忍受的地步。那么，超音速飛機的噪聲是如何產(chǎn)生的？

飛不過的屏障

其實飛機要超音速飛行，遇到的主要問題有兩個：一個是音障，另一個是音爆。

首先說說音障。音障是怎樣產(chǎn)生的呢？原來當飛行器的速度接近音速時，將會逐漸追上自己發(fā)出的聲波，而聲波實際上是一波一波被壓縮的空氣。此時，由于飛行器的速度接近音速，前面一波一波疊加的被壓縮空氣還沒有來得及前行，于是形成壓強、密度比較大的區(qū)域，這將增加對飛行器的阻力，俗稱為音障。

音障除了會使飛行速度不能提高之外，也會使飛行器的操縱性能變壞，甚至出現(xiàn)解體的現(xiàn)象。但這個問題隨著科技的發(fā)展，都逐步得到了解決。飛行速度不能提高，進一步加大飛行器的功率，就可突破音障；操縱性能也可以不斷提高；飛機不結實，就想法對飛機容易出問題的部位進行改造，并用更好的材料來建造。所以超音速飛機并非造不出來，現(xiàn)在各國的戰(zhàn)斗機都可以超音速飛行。

再來說說音爆。這可是個大麻煩，音爆與音障產(chǎn)生的原因一樣，都是飛行速度太快了，不斷超過自己飛行時所產(chǎn)生的聲波。比如，飛行器在遠處先發(fā)出的噪音剛傳到我們這里，飛行器就到了，又發(fā)出了噪音，兩股噪音合在一起，再加上飛行器飛過后發(fā)出的噪音與陸續(xù)到達的之前發(fā)出的噪音，合成持續(xù)不斷的巨大噪音。這誰能受得了？并且這是一種自然現(xiàn)象，人力是很難解決的。

音爆的殺傷力極強。2005年9月底，以色列空軍對巴勒斯坦人實行了“音爆轟炸”，以軍用噴氣式飛機進行頻繁的超低空高速飛行，音爆產(chǎn)生的巨大震動，使房屋倒塌、玻璃破碎，還使有些人流鼻血、心臟病突發(fā)，甚至導致孕婦流產(chǎn)，在當?shù)鼐用裥睦砩狭粝铝瞬豢赡绲年幱啊?/p>

為此，超音速飛機要么在海洋上空飛行，要么在25千米以上的高空（此處近乎真空）飛行才不會招來居民的抗議。但超音速飛機的起飛和降落，還是給附近的居民帶來很大影響。

因此，超音速客機若要回歸，就要解決音爆的問題。

悄悄地飛過屏障

不久的將來，美國的飛機也許能夠解決這個問題。

美國宇航局在位于加利福尼亞州的阿姆斯特朗飛行研究中心運用了紋影攝像技術，利用氣流對光的擾動，將肉眼看不見的氣流變化轉化成可以看見的圖像。飛機在飛行時，會引起周圍氣流的劇烈攪動，這種攪動就會被紋影攝像技術給捕捉到，就算是隱身飛機也會無所遁形，因為隱身飛機所帶來的空氣擾動是無法抹去的。

在測試中，飛機在約1220米的空中以超過1馬赫的速度飛行，科學家利用紋影攝像技術成功捕捉到了飛機帶來的空氣波動。然后他們反復改變飛機的外形，如使機身更光滑、采用針狀機鼻、三角翼或者大后掠機翼等，以使飛機帶來的空氣波動更小，這樣飛機發(fā)出的噪音就小多了。

由于運用了紋影攝像技術之后，能直觀地看到超音速飛機飛行時周圍的空氣波動，所以經(jīng)過他們反復對飛機進行改進，結果顯示，超音速飛機是能夠在不產(chǎn)生劇烈音爆的情況下進行超音速飛行的。

美國宇航局希望在2022年可以推出一架低音爆飛行演示機，它能夠以超過1馬赫的速度飛行而不產(chǎn)生劇烈的音爆。

音爆問題解決后，超音速客機也許很快就會回歸我們的視野。不久之后，也許用3.5個小時就能飛越大西洋，從紐約到倫敦；用4.5個小時就能跨過太平洋，從舊金山到東京。一天之內(nèi)往返亞洲美洲似乎不成問題，我們的地球又縮小了，

我們期待那一天的到來。