NASA的X-59安靜超音速技術（Quiet SuperSonic Technology，簡稱QueSST）飛機的一個關鍵部件正在弗吉尼亞州漢普頓的蘭利研究中心進行振動測試。外部視覺系統(XVS)是一種特殊的攝像頭系統，X-plane的飛行員在實驗超音速飛機飛行時將使用它來觀察前方。

當X-59在2021年投入使用時，飛行員將面臨自協和超音速客機退役以來不常遇到的一個問題。X-59旨在測試新技術並由此製造出新一代超音速商用飛機，儘管它承諾會克服掉協和式飛機的一些缺點，但它仍會面臨一些困難。

一個是，如果是一個理想設計那麼一架遠端超音速客機基本上是一個尖頭飛鏢狀。然而令人惱火的是，儘管從空氣動力學的角度來看這種形狀可能還不錯，但如果沒有很多複雜的機械裝置比如協和式飛機下垂的機頭和特殊的滑動擋風玻璃，那麼飛行員就很難看到前方。

XVS為X-59飛行員提供了飛行中的前視功能

由洛克希德·馬丁公司製造的X-59採用了跟XVS不同的方法。該視覺系統利用的前置攝像頭和影象處理軟體顯示系統不僅能為飛行員提供前方空域的虛擬視窗還能提供圖形化的飛行資料。

NASA表示，XVS已經在飛行中接受了測試，它的托盤--包括處理器、網路裝置、影片分配和電源分配元件--攝像頭和監視器正在進行地面振動測試以此來確保滿足結構安全要求。

XVS首席硬體工程師Kemper Kibler說道：“我們進行原型資質認證，這裡指的是測試裝置的振動水平低於資格測試，但預期的振動水平的飛行環境需要確保裝置將能在安裝X-59後運轉。”

“沒有這種測試，部件可能會失效進而導致飛機受損或機組人員受傷。我們希望在受控的實驗室環境中識別並糾正這些問題。”

監測振動試驗

預計XVS將在類似於X-59在飛行中遇到的模擬條件下繼續到紐約進行溫度和高度測試。

當X-59完成後，它將能以1.27馬赫的速度在55000英尺（17000米）的高度巡航，但它只會產生75分貝的音爆(PLdB)--相當於汽車關門的聲音。這架飛機的研發目的是展示新技術、將聲爆最小化、收集技術資料及衡量公眾對該飛機的反應。

洛克希德·馬丁臭鼬工程團隊與美國宇航局合作，正在解決超音速飛行中最持久的挑戰之一——音爆。美國國家航空航天局於2016年2月授予洛克希德·馬丁臭鼬工廠一份關於X-59初步設計的合同，該設計旨在將音爆減小到輕微的重擊。

2018年，洛克希德·馬丁臭鼬工廠被選為低吊杆飛行演示器(LBFD)的設計、建造和飛行試驗物件。X-59飛機將收集關於我們設計產生的安靜音爆的可接受性的社群響應資料，幫助美國國家航空航天局建立一個可接受的商業超音速噪音標準，以推翻目前禁止超音速陸地飛行的法規。這將為飛機制造商開啟一扇全新的全球市場之門，使乘客能夠在今天花費的一半時間內旅行到世界任何地方。

X-59被設計成以大約940英里/小時的速度在55000英尺的高空巡航，產生的聲音相當於車門關閉時的聲音，75分貝(PLdB)，而不是音爆。

美國國家航空航天局的X-59獲准進行最後組裝凱斯特研究飛機正在棕櫚谷成型。

在跑道上完成的X-59 QueSST著陸的圖解。

美國宇航局的2019年12月12日，美國國家航空航天局華盛頓總部高階管理人員進行了一項重大專案審查，隨後，三十多年來第一架大型、有人駕駛的X型飛機獲准進行最終組裝和系統整合。

“隨著KDP-D專案的完成，我們已經表明該專案是按計劃進行的，計劃周密，並且正在進行中。我們已經準備好了一切來繼續這項歷史性的研究任務，為全國的航空旅行公眾服務，”美國宇航局航空學助理局長鮑勃·皮爾斯說。

根據一項2.475億美元的成本加獎勵費合同，X-59的建造工作正在繼續進行洛克希德·馬丁航空公司的臭鼬工廠加州棕櫚谷。“當你在生產車間看到它時，很明顯。你可以看到一架飛機正在開始建造，”美國國家航空航天局的X-59專案經理克雷格·尼克爾說，該專案也被稱為低吊杆飛行演示器。隨著2020年9月一個重要專案里程碑——關鍵設計評審(CDR)的完成，X-59將迅速加速從紙上飛機向準備出廠並開始飛行的飛機的演變。

美國宇航局的X-59魁斯特飛機的總體形狀，包括機翼的一部分，可以在加利福尼亞州棕櫚谷的臭鼬工廠的地板上看到。

根據美國國家航空航天局的說法，X-59的形狀可以將到達地面的音爆的響度降低到輕微重擊的響度，如果有人聽到的話。它將在美國特定社群上空飛行，從感測器和地面人員那裡生成資料，以測量公眾的感知。這些資料將有助於監管機構建立新的規則，使商業超音速飛機能夠在陸地上飛行。自從20世紀60年代美國和歐洲的工程師開發超音速民用運輸機，如超音速運輸機和協和式運輸機以來，沒有音爆的超音速陸地飛行一直是航空工程師們努力實現的目標。1973年，美國聯邦航空局禁止飛機以1馬赫(音速)的速度飛越陸地。儘管SST計劃在1971年被取消，協和式飛機從1976年到2003年繼續為英國航空公司和法國航空公司飛行，其在美國附近的超音速巡航僅限於大西洋上空。X-59是一架專門設計用來研究超音速飛機能否在不產生巨大音爆的情況下執行的研究飛機。

正在積極建立主要工作區域，用於建造飛機的主機身、機翼和尾翼。飛機系統的最終裝配和整合，包括創新的駕駛艙外部可見系統，目標是在2020年底。

去年12月12日，美國宇航局（NASA）的高層管理人員在位於華盛頓的總部舉行的一項重大專案審查中，同意開始美國宇航局在過去的三十多年裡第一架有人駕駛大型X試驗飛機的最終組裝和系統整合。

圖一 X-59Q安靜超音速技術試驗機

這個被稱為關鍵決策點D（Key Decision Point - D，KDP-D）的專案審查是X-59飛機需要清除的最後一個專案障礙，此後在2020年底美國宇航局的官員將再次開會已決定該飛機是否能在2021年首飛。

X-59是超音速飛機設計。它的全名是X-59安靜超音速技術（QUiEt SuperSonic Technology，QueSST）飛機。X-59並沒有像以前的X-Plane那樣推動更高的速度或更高的海拔，它的設計目的是在沒有音爆的情況下打破音障。當X-59突破音障時，X-59的獨特外形設計可將到達地面的音爆聲的響度降低到輕柔的重擊聲，如果可以聽到的話。

X-59的初步設計始於2016年2月。當時，NASA希望開發一種能消除音爆的超音速飛機。超音速飛機已經存在了一段時間，並且已經用作商業飛機。英法聯合研製的協和式飛機一直服役到2003年，但是協和式飛機超音速飛行的噪音對居民影響很大。因此，協和式飛機只允許在大西洋上空超過音速，在人口稠密地區必須把速度降下來。

圖二 機頭經過特殊改造的F-5E試驗機是NASA早期研究靜音超音速技術的飛機

但是超音速飛機的速度優勢令人難以抗拒。設計者認為，可以對飛機的形狀進行修改，以消除音爆，並使超音速飛機重新投入使用。下圖是一架早期的試驗飛機——改裝的具有特殊機頭形狀的諾斯羅普F-5E，設計者希望它能減少或消除音爆。這種修改使F-5E的前部有點像鵜鶘的喙，經過精心設計，可以改變它在超音速飛行時所產生的衝擊波的形式。

超音速飛機發出的音爆與發動機無關。音爆來自衝擊波。當飛機突破音障時，衝擊波會在飛機尾後航跡上不斷產生。儘管對於某個人來說，他可能僅聽到一聲音爆。但事實並非如此，只要飛機的飛行速度快於聲速，就會連續不斷地產生音爆。

圖三 地上的觀察者聽不到任何聲音，直到圓錐邊緣上的衝擊波穿過其位置為止。

X-59的設計是利用所謂的“鴨翼”來達到噪音水平的降低。總所周知，鴨翼是位於主翼之前的小型前翼，它們可以對沖擊波進行整形，並防止它們在飛機身後聚結。和X-59的細長機身共同作用，鴨翼將把飛機發出的噪音降低到相當於關車門的程度。

要實現這一目標，X-59的設計妥協之一是駕駛艙的前向視野範圍有限。為了解決這個問題，飛機將配備外部視場可見系統（eXternal Visibility System，XVS）。XVS是一種由感測器，計算和顯示模組組成的系統，可將重要的飛行資訊疊加在駕駛艙顯示屏上，包括用於機場進近、起飛和著陸的視覺輔助資訊。總結起來，它就是飛機前方視界的一種“虛擬現實”或增強現實。

圖四 X-59的前翼叫做鴨翼，可以幫助塑造飛機後面的衝擊波，防止它們聚結併產生音爆。

該機一旦試飛，它將飛越美國本土的部分社群，從地面感測器和人員那裡收集資料。它將在地面平民觀察員的幫助下進行嚴格測試，那些社群將報告他們對飛機聲音的觀察，以評估公眾的感受。這些資料將幫助監管機構為未來的超音速飛機制定新的法規和標準指南，以實現商業超聲速空中運輸。

NASA還採用了一種獨特的方法來視覺化超音速飛機產生的聲波。這種被稱為“施利倫攝影（Schlieren Photograph）”，最早在1864年被髮明用於拍攝流體的流動情況。NASA在使用這種技術產生飛機衝擊波的視覺影像方面取得了長足的進步，這為X-59的研發奠定了基礎。

圖五 T-38C在超音速飛行中產生的衝擊波影象是使用太陽邊緣作為光源捕獲的，然後使用NASA開發的程式碼進行處理。

X-59試驗機目前由洛克希德·馬丁公司的臭鼬工廠在加利福尼亞州帕姆代爾進行建造，這項成本加獎勵的合同總金額為2.475億美元。該飛機的開發和製造管理由“低音爆飛行演示器（Low Boom Flight Demonstrator）”專案負責，後者是NASA“整合航空系統計劃（Integrated Aviation System Program）”的一部分。

圖六 洛克希德·馬丁公司的臭鼬工廠已經建立三個主要工作區域，以製造飛機的機身，機翼和尾翼