NASA的實驗型超音速X-59飛機正處於首次飛行的最後測試階段，確保在超音速飛行的時候而不會產生破壞性音爆，很快地，安靜的超音速旅行將不再是奢望。
F-100超級軍刀是噴射戰鬥機，攝於1958年在法國圖勒空軍基地。來源: https://zh.wikipedia.org/zh-tw/F-100%E8%B6%85%E7%B4%9A%E8%BB%8D%E5%88%80%E6%88%B0%E9%AC%A5%E6%A9%9F
事實上，早在70年前，美國空軍便已開發出F-100超級軍刀是噴射戰鬥機，是為世紀系列之首型戰機，也是世界上第一種實用化的超音速戰機。1959年，北美X-15戰機問世，並在後十年中保持世界紀錄，速度達到每小時4,520英哩，6.06馬赫，高度67英哩。而超音速飛機真正意義上地走入民航，則得追溯到1968年，由蘇聯所開發的Tu民航機，速度每小時1,550英哩，飛行距離達4,000英哩，可以乘載120人，並在1976年正式投入民航運輸。
以中國北京到法國巴黎為例，一般民航機需要耗時約12小時，而超音速飛機能將時間縮短至少一倍。那麼，既然超音速飛機這麼快，為什麼我們現在普遍搭乘的民航機依舊是以普通飛機為主呢？這是因為，當飛機移動的速度超越聲波時，會形成衝擊波，像是撞到一座看不見的「音牆」一般，發生巨大的音爆。
以中國北京到法國巴黎為例，一般民航機需要耗時約12小時，而超音速飛機能將時間縮短至少一倍。那麼，既然超音速飛機這麼快，為什麼我們現在普遍搭乘的民航機依舊是以普通飛機為主呢？這是因為，當飛機移動的速度超越聲波時，會形成衝擊波，像是撞到一座看不見的「音牆」一般，發生巨大的音爆。
在空中飛行的英航協和號客機。圖／BAE Sysyem
音爆不只是聲音大的嚇人，還可能損害地面上的建築物，因此在飛行上有很大的限制。強如協和號客機，曾經也是奢華航空的代名詞，最終還是於2003年黯然推出民航舞台。
X-59超音速飛機的改良
以協和機客機為例，由於音爆的緣故，協和機客機只能在海上飛行，但必須在抵達終點時減速至次音速。因此，真正可用的飛行航線非常有限。對此，X-59採用了最新的空氣力學研究，對機身重新進行設計。X-29全長30公尺，寬9公尺，速度可達1.4馬赫，其機鼻更是達到10公尺，幾乎佔據了整個飛機的三分之一長度，能有效降低音爆的產生。除此之外，X-59的引擎也被安裝於機翼上方，能防止引擎的衝擊波傳播到地面。
X-59超音速飛機的改良
以協和機客機為例，由於音爆的緣故，協和機客機只能在海上飛行，但必須在抵達終點時減速至次音速。因此，真正可用的飛行航線非常有限。對此，X-59採用了最新的空氣力學研究，對機身重新進行設計。X-29全長30公尺，寬9公尺，速度可達1.4馬赫，其機鼻更是達到10公尺，幾乎佔據了整個飛機的三分之一長度，能有效降低音爆的產生。除此之外，X-59的引擎也被安裝於機翼上方，能防止引擎的衝擊波傳播到地面。
X-59 在陸地上空飛行的藝術家插圖。圖片來源：洛克希德馬丁公司
值得注意的是，X-59並未採用傳統的座艙設計，而是移除了位於駕駛艙的擋風玻璃。那麼駕駛員豈不是看不見了？X-59採用一種特殊的「外部視覺系統」（XVS）來獲取前方視野，長達10公尺的機鼻內配有超高解析度攝影機以及螢幕，在捨去傳統視覺的同時，能更有效地分散導致音爆的震波。而X-59的駕駛艙則被工程師安置於肥雞的中間，並移除其他飛機上常見的擋風玻璃。
當然，飛機其他部分也有我們熟悉的影子。包括取自T-38教練機的飛行員座椅、座艙和凌駕；來自F-16戰機的起落架；F/A-18E/F「超級大黃蜂」上發動機的訂製版──單渦輪風扇發動機F414-GE-100；以及從F-15戰鬥機改造的生命維持系統等等。
當然，飛機其他部分也有我們熟悉的影子。包括取自T-38教練機的飛行員座椅、座艙和凌駕；來自F-16戰機的起落架；F/A-18E/F「超級大黃蜂」上發動機的訂製版──單渦輪風扇發動機F414-GE-100；以及從F-15戰鬥機改造的生命維持系統等等。
X-59的座艙示意圖，X-59以「外部視覺系統」代替擋風玻璃窗戶，使飛機更能順利進入音速。（圖片擷取自洛克希德馬丁）
X-59採用的單發動機F414-GE-100為F/A-18發動機的訂製版。（圖片擷取自洛克希德馬丁）
工程挑戰和地面測試
X-59獨特的設計，也意謂著工程團隊必須在起飛前預測從機身、機翼和控制系統等共同協動的安全性。從 2022 年到 2024 年，工程師收集了有關飛機在飛行中受到的力以及振動對飛機的潛在影響的數據。
X-59早在2022年便通過了測試，確保飛機能吸收在飛行過程中受到的力。目前正處於全機靜力測試的最後階段。X-59 的另一個任務是測試飛機的航空電子設備和廣泛的佈線是否存在潛在的電磁幹擾，在地面測試環境中模擬飛行條件，最後完成滑行測試，以在首次飛行前驗證地面機動性。
測試音爆程度
相信對於X-59超音速飛機最重要的，相信便是音爆程度的測試了。為了測量這些非常安靜的聲音重擊聲，CarpetDIEM飛行中使用的地面記錄系統經過校準，可測量低至約50分貝的感知響度，相當於在冰箱在廚房裡運作的聲音。記錄系統的設計能夠承受各種環境因素，包括沙漠的巨大溫差變化、冬天裡的酷寒、炙熱的炎夏以及各種野生動物的撕咬或咀嚼，預計將能進行長達九個月的重擊錄音。
X-59將在有人居住地區上空約1.6萬公尺處，展開多次高速飛行測試，藉由收集相關數據，了解如何將音爆對地面的嚴重影響降到最低。Quest聲學驗證階段的子專案經理 Larry Cliatt 表示，X-59的聲音重擊聲預計將低至約75分貝，相當於你走在城市中所聽到周遭聲音的音量大小；相比於協和機客機的100分貝要低上了不少。
美國太空總署位於加州愛德華茲的阿姆斯壯飛行研究中心的一架F-15 和一架F-18 產生了響亮和柔和的音爆，以驗證分佈在30 英里開闊沙漠中的地面記錄系統的運作情況。圖片來源：NASA/史蒂夫·弗里曼
解鎖長達50年的「禁音」
由於音爆噪音，商業超音速陸地飛行已被禁止50多年。1973年制訂的速度限制，並沒有考慮到飛機超音速飛行的可能性，但在當時，實現這一目標的技術還不存在。
NASA Quest任務整合經理Peter Coen表示，超音速民航機的標準需要隨著科技與時代變遷進行修改，而這種修改應當基於「聲音」而非「速度」。如果超音速飛行的聲音不會打擾下面的任何人，那麼飛機就沒有理由不能超音速飛行。
考量到現今大眾對於噪音十分敏感，包括機場噪音、排放與氣候影響等環境問題都是需要解決的因素。NASA 也正在與政府、產業和學術合作夥伴一起努力解決這些挑戰。但X-59的問世，將是解除長達半個世紀之久的陸地超音速飛行禁令第一步的象徵，也是邁向無聲超音速飛行未來的一大里程碑。