超音速客机，归来可期

喻文州

你坐过这样的飞机吗？

巴黎的傍晚，太阳已经落山了，这时，一架飞往美国方向的班机起飞了。起飞不久，飞机追上了太阳，乘客们看到太阳冉冉升起。三个多小时后，飞机抵达纽约，这时纽约还沐浴在下午的阳光中。

这架飞机就是著名的协和式飞机，它是一架超音速客机。法国航空公司之所以宣称：飞机出发之前就已经到达纽约，是因为纽约时间比巴黎时间要晚六个小时。协和式飞机是由英国、法国联合研制的，其速度最快可以以2.02马赫的速度进行超音速飞行。协和飞机从巴黎飞到纽约只需要约3小时20分，而其它客机需要大约8小时45分。

后来，协和飞机退役了，退役的原因有许多，最重要的有二：一为价格昂贵，盈利能力低，二是超音速飞机的噪音污染。美国以不环保为由禁止协和飞机飞入美国领土，随后欧洲、亚洲的一些国家也纷纷从环保角度考虑，禁止协和飞机飞入各个国家领空。

我们乘坐的飞机起飞、降落时也会发出巨大的噪声，为什么偏偏是超音速飞机被禁止了呢？答案很简单，因为超音速飞机所产生的噪音已经到了无法忍受的地步。那么，超音速飞机的噪声是如何产生的？

飞不过的屏障

其实飞机要超音速飞行，遇到的主要问题有两个：一个是音障，另一个是音爆。

首先说说音障。音障是怎样产生的呢？原来当飞行器的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波，而声波实际上是一波一波被压缩的空气。此时，由于飞行器的速度接近音速，前面一波一波叠加的被压缩空气还没有来得及前行，于是形成压强、密度比较大的区域，这将增加对飞行器的阻力，俗称为音障。

音障除了会使飞行速度不能提高之外，也会使飞行器的操纵性能变坏，甚至出现解体的现象。但这个问题随着科技的发展，都逐步得到了解决。飞行速度不能提高，进一步加大飞行器的功率，就可突破音障；操纵性能也可以不断提高；飞机不结实，就想法对飞机容易出问题的部位进行改造，并用更好的材料来建造。所以超音速飞机并非造不出来，现在各国的战斗机都可以超音速飞行。

再来说说音爆。这可是个大麻烦，音爆与音障产生的原因一样，都是飞行速度太快了，不断超过自己飞行时所产生的声波。比如，飞行器在远处先发出的噪音刚传到我们这里，飞行器就到了，又发出了噪音，两股噪音合在一起，再加上飞行器飞过后发出的噪音与陆续到达的之前发出的噪音，合成持续不断的巨大噪音。这谁能受得了？并且这是一种自然现象，人力是很难解决的。

音爆的杀伤力极强。2005年9月底，以色列空军对巴勒斯坦人实行了“音爆轰炸”，以军用喷气式飞机进行频繁的超低空高速飞行，音爆产生的巨大震动，使房屋倒塌、玻璃破碎，还使有些人流鼻血、心脏病突发，甚至导致孕妇流产，在当地居民心理上留下了不可磨灭的阴影。

为此，超音速飞机要么在海洋上空飞行，要么在25千米以上的高空（此处近乎真空）飞行才不会招来居民的抗议。但超音速飞机的起飞和降落，还是给附近的居民带来很大影响。

因此，超音速客机若要回归，就要解决音爆的问题。

悄悄地飞过屏障

不久的将来，美国的飞机也许能够解决这个问题。

美国宇航局在位于加利福尼亚州的阿姆斯特朗飞行研究中心运用了纹影摄像技术，利用气流对光的扰动，将肉眼看不见的气流变化转化成可以看见的图像。飞机在飞行时，会引起周围气流的剧烈搅动，这种搅动就会被纹影摄像技术给捕捉到，就算是隐身飞机也会无所遁形，因为隐身飞机所带来的空气扰动是无法抹去的。

在测试中，飞机在约1220米的空中以超过1马赫的速度飞行，科学家利用纹影摄像技术成功捕捉到了飞机带来的空气波动。然后他们反复改变飞机的外形，如使机身更光滑、采用针状机鼻、三角翼或者大后掠机翼等，以使飞机带来的空气波动更小，这样飞机发出的噪音就小多了。

由于运用了纹影摄像技术之后，能直观地看到超音速飞机飞行时周围的空气波动，所以经过他们反复对飞机进行改进，结果显示，超音速飞机是能够在不产生剧烈音爆的情况下进行超音速飞行的。

美国宇航局希望在2022年可以推出一架低音爆飞行演示机，它能够以超过1马赫的速度飞行而不产生剧烈的音爆。

音爆问题解决后，超音速客机也许很快就会回归我们的视野。不久之后，也许用3.5个小时就能飞越大西洋，从纽约到伦敦；用4.5个小时就能跨过太平洋，从旧金山到東京。一天之内往返亚洲美洲似乎不成问题，我们的地球又缩小了，

我们期待那一天的到来。