迟到4年终亮相，被NASA寄予厚望的X-59如何克服超声速飞行的现有问题？

1月12日，美国国家航空航天局（NASA）和洛马公司在其位于美国加利福尼亚州帕姆代尔的“臭鼬”工厂首次正式向外界展示了X-59超声速验证机。

X-59。

根据NASA和洛马的计划，X-59将于2024年实现首飞。一些分析人士认为，未来超声速客机能否重现市场，在极大程度上取决于X-59的首飞和测试工作。

X-59正面照。

在亮相仪式上，X-59银白色的涂装闪闪发亮，NASA与洛马对其大加褒扬，仪式在多个网络平台进行了现场直播。

直播截图。

NASA副局长帕姆·梅尔罗伊 (Pam Melroy)表示：“X-59有望帮助人们改变出行方式，使得我们能在更短的时间内紧密联系在一起。”

01因技术复杂，首飞一拖再拖

X-59首飞概念图。

根据美国军事媒体“战区”的介绍，X-59项目于2016年由NASA立项，旨在研发一款低噪声的超声速验证机。NASA原计划在2020年完成X-59的首飞，但是研发进度一再拖延，首飞时间从原先计划的2020年延后至2023年。而最近NASA表示，将在2024晚些时候实现X-59的首飞，更为具体的时间仍未确定。

除了新冠肺炎疫情等不可控因素外，NASA表示，研制节点的变更是因为在首飞之前，其研发团队必须解决在2023年发现的X-59上的一系列复杂技术难题。

美国航空国际新闻在线（AIN Online）曾在2023年10月报道称，控制X-59飞机系统安全冗余的计算机会出现“间歇性”故障。文章还提到，“工程师需更多时间，来将众多子系统完全集成到飞机中，并确保这些子系统按预期工作”。

X-59尾部结构。

根据NASA的公开信息，2023年上半年，X-59研发团队完成了飞机尾部结构的优化，将飞机从装配线转移至飞行线（flight line，是指机库和跑道之间的空间）进行地面测试，并为首飞进行准备。

随后，这架X-59测试机于2023年11月中旬被转移至臭鼬工厂的喷漆室内“穿上”了新涂装，也就是此次亮相时的银白色涂装。

NASA表示，X-59将在首飞前进行“集成系统测试、发动机运行和滑行测试”，首飞和其他测试工作仍将在臭鼬工厂的厂区内完成。

之后，X-59将被转移至NASA阿姆斯特朗飞行研究中心，该中心位于美国加利福尼亚州爱德华兹空军基地内。NASA认为，对X-59来说，首飞只是其三阶段测试中的第一阶段，等X-59转移到阿姆斯特朗飞行研究中心后，真正的测试工作才会开启。

02为克服声爆，测试分三个阶段

“协和”号飞机。

NASA认为X-59独特的设计有望降低超声速飞行时产生的巨大噪声——这是此前“协和”号飞机的固有问题之一。“协和”号曾因在试飞时产生巨大声爆，甚至将地面民居的玻璃窗震碎，遭到美国联邦航空管理局（FAA）颁布针对性的法规，禁止航空器在美国陆地上空开展商业超声速飞行。

1973年以来，即便是军机，想要在美国陆地上空进行超声速飞机，都受到严格限制。而全球很多国家也同样对超声速飞行有着严格的限制。

显然，如果X-59能够成功克服超声速飞行的这一弊病，将带领超声速飞机进入一个全新的发展阶段。

机库中的X-59。

根据NASA的计划，X-59进入阿姆斯特朗飞行研究中心后将开展第二阶段的测试工作，包括在爱德华兹空军基地上空的超声速测试场进行飞行测试。在这一阶段，NASA希望X-59能实现以马赫数1.4的速度美国在陆地上空飞行。

第三阶段则被称为“社区反馈”研究阶段：X-59将在美国多个地点进行试飞，然后向空域下方的居民社区征求反馈意见。

据“战区”报道，第三阶段的反馈可能将通过向居民手机发送短信来完成。在X-59试飞空域附近的居民可能会受到NASA发送的声爆噪声预警，NASA甚至可能会向居民发送“虚假警报”，以帮助居民分辨“误报”以及其他异常声响。

第三阶段的测试预计将在2025-2026年开展，但目标社区尚未确定。根据NASA此前透露的信息，可能会挑选4-6个城市参与测试。

飞行中的X-59概念图。

X-59呈锥体状的超长机头，长度达到30.38米，占整个验证机长度的三分之一。据NASA的信息，这种特殊设计的机头可以消散超声速飞行产生的激波，这些激波是产生声爆的主要原因。但超长机头也导致X-59飞行员无法在驾驶舱内直接获得前方视野，因此机上装备了特殊研发的外部视觉系统来辅助飞行员驾驶。

X-59采用了与F/A-18E/F相同的F141-GE-100发动机，安装在飞机尾部上方。这样设计的目的是确保飞机底部光滑，同样是为了减少飞行中产生的激波，并避免激波在机身尾部产生多余的声爆。

当然，X-59也采用了许多成熟技术，例如，与T-38教练机相同的飞行员座椅、与F-16相同的起落架等，生命支持系统则由F-15使用的系统改装而来，等等。

03技术与市场依然有障碍

洛马公布的X-59概念图。

如果X-59能够实现理想状态的低噪声超声速飞行，那么这样的技术显然可能应用在商用超声速飞机上。正如NASA曾多次表示的，X-59项目的目的正是为超声速商业飞机积累技术经验。

在跑道上滑行的X-59。

但也有一些不同的声音。前《航空周刊》记者和航空产业观察家比尔·斯威特曼（Bill Sweetman）曾表示，对X-59可能出现的APSE（航空/推进/伺服/弹性）效应表示担忧。

APSE效应是指飞机机身结构、推进系统和飞行控制系统之间存在潜在冲突的先行。如美国上一代超声速运输机项目（SST）就遭遇APSE效应，以至于最后失败。因为X-59目前还不是一架全尺寸的验证机，要想彻底解决APSE效应，必须以全尺寸飞机进行相关试飞和试验工作。

跑道上滑行测试的XB-1。

当然，除了技术难题之外，X-59能否引领超声速客机回归也取决于经济和成本方面的问题。如其他所有的新研民航型号一样，超声速飞机也会遭遇环保压力，当现有的民用飞机纷纷向可持续航空模式转型时，如果最新的超声速飞机不能与时俱进，那么未来是否能在市场上站稳脚步肯定是未知数。

此外，目前除了X-59之外，超声速飞机研发这条赛道也有很多其他“参与者”，例如，Boom Supersonic的XB-1已获FAA颁发的试验性适航证书，不过XB-1也不是全尺寸飞机，其试飞试验工作依然漫长。此外专注超声速公务机的Spike Aerospace也在研发中，其超声速公务机的速度计划将达到马赫数1.6，等等。

这些商业公司的技术积累也许不如NASA深厚，但是他们在把握市场和捕捉用户痛点方面更胜一筹，是NASA值得关注的竞争对手。