NASA将利用先进地面记录仪测量X-59静音超音速飞机飞行的声学效果

据外媒报道，对于南加州的沙漠来说，长期以来，航空业的重大里程碑都是以飞行的独特景象和声音为标志的。从1947年已故查克·叶格的打破音障；到航天飞机在爱德华兹的美国宇航局（NASA）阿姆斯特朗飞行研究中心（当时的德莱顿飞行研究中心）的接近和降落；一直到今天有时听到的一种可识别的声音-音爆。数十年来，美国宇航局一直领导着研究音爆的工作，音爆的响度被认为是实现未来商用超音速飞机的关键障碍。

当该机构的X-59静音超音速技术(QueSST)飞机在2022年飞上天空时，这个未来将更接近现实，迈出了证明超音速飞行能力的第一步，同时将音爆声降低到明显更安静。

虽然美国宇航局最早将于2024年在美国各地社区上空飞行X-59，以分析公众对安静的超音速飞行的看法和接受程度，但该机构首先需要证明X-59飞机的安静程度是否与设计的一样。为此，NASA将利用尖端技术--全新的、最先进的X-plane地面记录系统，测量莫哈韦沙漠中的声音。

美国宇航局已经与加州圣克拉拉的Crystal Instruments公司签订了合同，由其提供高保真音爆--不久后也将是安静的音爆--记录系统，能够为该机构验证X-59的声学特征提供必要的数据。

“这将是我们第一次在整个NASA有一个单一的系统来进行这项研究，它将结合很多更新的技术来让我们完成这项工作，”NASA低轰击飞行演示任务声学验证阶段的技术负责人Larry Cliatt说。“我认为它是下一代音爆，以及很快就会更安静的音爆，记录系统。”

NASA将利用Crystal Instruments地面记录系统，简称CI-GRS，收集与音爆和音爆相关的时间、波形和光谱数据。CI-GRS还将为NASA提供安装定制软件和算法的能力，以执行各种专门的操作，进行实时的音爆分析。

有了这项技术，美国宇航局将有能力从录音中提取、审查和分析具体数据。例如，CI-GRS将有能力安装能够区分X-59的低振幅声响和其他环境声音的软件。该软件还将能够计算一些不同类型的声学指标，包括感知声级，这是目前公认的衡量音爆响度的标准。

“我们正在打造的是一个数据采集系统，它将采用最新的技术进步，具有尖端的硬件和软件功能，这样NASA就可以采集到他们所需要的高质量音爆数据，”Crystal Instruments销售副总裁Darren Fraser说。

第一批交付的CI-GRS预计将部署在美国宇航局阿姆斯特朗飞行研究中心进行初步的现场测试，随后，一些单位将部署在爱德华兹空军基地外，作为30海里长的地面传声器阵列分布。这将是下一轮“地毯整体测量测定 ”飞行的一部分，简称为 "CarpetDIEM "。

这些飞行将模拟X-59的声学验证阶段，部署一架来自美国宇航局阿姆斯特朗飞行研究中心的飞机，以超音速飞过阵列，在捕获X-59安静的声响之前，测试这些装置记录音爆数据的能力。从 "CarpetDIEM  "测试中获得的经验教训将促进最终CI-GRS设计的任何必要的更新和修改，然后将以同样的方法用于X-59，并有多达70个地面记录站。

美国宇航局需要CI-GRS满足的另一个要求将是其远程操作的能力。在以前类似的超音速声学研究工作中，美国宇航局在现场部署了声学吊杆记录仪，并在每个测试日结束时收集传感器。然而，在莫哈韦沙漠中长达30英里的麦克风阵列却带来了后勤方面的挑战。

“这种地面记录系统在操作使用时将更加坚固耐用，这也是我们的预期，能够一次部署几天，”Cliatt说。“这些还将结合双向通信，因此当X-59从2024年开始在社区上空飞行时，它们可以在大面积上进行部署，因此最终总共有175个可以从一个远程主机控制。”下一次CarpetDIEM飞行预计将于2021年底进行。

“CI-GRS将是一个首创，就像X-59一样，我认为在一个潜在的商业超音速旅行的新时代，将会有很多首创，”Fraser说。“我们认为这将为未来奠定基础，我想这也是每个人都想向往的。”