【航天科技】美國太空總署踏出靜音超音速噴射機第一步，開始測試引擎噴嘴

By cherry.liu on 14 Aug 2016

美國太空總署NASA與知名廠商Lockheed Martin正合作設計實驗性靜音噴射機Quiet Supersonic Technology (QueSST)。這架實驗性的噴射機預計在2019年升空。QueSST目的是要解決商用噴射機最大的問題之一：噪音，尤其是突破聲音屏障時所發出的噪音。目前美國法例只容許商用噴射機在海面上展開突破聲音屏障。不過，聲音屏障不是唯一一個噴射機帶來的噪音問題的主因 — 飛機引擎本身都帶來了不少的噪音。

Photo from NASA

QueSST理想中的靜音引擎是個變循環發動機（variable-cycle engine），亦被稱爲3流渦輪扇發動機（three-stream turbofan）。這個變循環發動機跟一般引擎不同的是，它會把進入引擎的氣流分化為3條路向（傳統引擎只會分爲2條）— 1條核心管道和另外2條旁管道（一般只有1條核心管道和1條旁管道）。這個新引擎的好處就是，駕駛員可以在排放廢氣時更有效地控制氣流。比如説，一條高涵道比的發動機（high bypass ratio）可在起飛時降低噪音，但機師亦可以在飛行時改變涵道比，以達成最有效的飛行效率。

目前在Glenn研究中心進行測試的引擎噴嘴採用倒曲綫設計（inverted velocity profile）。這個設計能先把核心和主要風扇的兩大氣流混合，然後才以廢氣形式排放。第三條氣流則會在引擎頂部的風扇以較低的速度在主要噴射發動機内排放，而不是像傳統噴嘴般直接向外排放。總的來説，這個新引擎設計就是把重新設計了排放氣流的方式，從而減低噪音。

Photo from Glenn Research Center

噴射機的引擎比一般民航機力量更強大，所以比起一般飛機製造了更大的噪音。若要造出靜音飛機，首先要從引擎著手。NASA和Lockheed Martin都意識到這個要點，於是開始著手建造靜音引擎，更已於其研究中心Glenn Research Centre進行地面測試。現時，NASA正測試一個可以減少排放廢氣造成的噪音的一個引擎噴嘴，目標是要把噪音水平降至比工業標準更低。雖然每架飛機起飛時發出的噪音是因應最大起飛重量而定，但一般而言，合法範圍介乎於250至300分貝。

NASA的技術人員James Bridges接受訪問時稱，現時最大的技術困難就是要展示可以設計一架可超音速飛行的商用飛機的能力之餘也能達到現時的噪音標準。

Our technical challenge is to demonstrate the ability to design a commercial aircraft for supersonic cruise flight and make it meet the same noise standards as everything that is currently flying and will fly for some time. That is a big challenge because traditionally airport noise has been one of the main stumbling blocks for supersonic commercial aircraft.

我們的技術挑戰是要展示能設計可超音速飛行及與其他現用飛機一樣達到噪音標準的飛機。這是一個巨大的挑戰，因爲傳統的機場噪音早已成爲超音速商用機的主要障礙之一。