NASA“飞行实验室”重塑现代航空业 - 参考消息

<figure style="text-align:center;"><img src="https://jskxy-zg.cnfin.com//proxy/upload/manuscript_resources/image/2026/10/21/d1b97d5cf13b481aa3c74b6d9c69a047.jpg"><figcaption>　　图片说明左图为DHC-6型“双水獭”飞机(法新社资料图片);右图为X-59飞机(路透社资料图片) </figcaption></figure> <figure style="text-align:center;"><img src="https://jskxy-zg.cnfin.com//proxy/upload/manuscript_resources/image/2026/10/21/7c605647bca54a5a9ec63d9f8098510e.jpg"><figcaption></figcaption></figure> 　　　　【西班牙《趣味》月刊9月16日文章】题：挑战航空极限的80年：NASA那些重塑现代航空业的测试(作者埃丽卡·科托) 　　　　一架飞行中的飞机进入了一片没有任何商业飞行员敢于穿越的云层。机翼上开始结冰，而机上的工程师们则一丝不苟地观察并记录着结冰的过程。这是一项旨在测量某种极端天气状况下的实验，而这种状况在地面上几乎无法复刻。 　　　　这种基于“有意引发问题以求彻底理解”的研究方法，正是位于俄亥俄州克利夫兰的美国国家航空航天局(NASA)格伦研究中心80年来的核心工作内容。该中心的前身是“飞机发动机研究实验室”。该实验室成立于二战期间，1943年3月17日利用一架马丁B-26飞机进行了首次飞行研究。自那时起，经过改装的各类飞机便化身“飞行实验室”，彻底改变了我们对航空领域的认知。 　　　　　　航空安全 　　　　飞行中的结冰现象是一系列物理过程的结果。这一切始于飞机穿过冷云层的那一刻，这类云层包含即使在气温降至零摄氏度以下仍保持液态的水滴。当这些水滴撞击机翼、尾翼或进气口时，会瞬间结冰，从而改变飞机气动外形。这种改变可能导致升力丧失、操控特性改变或控制面失效。 　　　　该如何研究这种多变的现象呢？答案是利用“飞行实验室”。1983年至2006年间，NASA利用其运营的一架经过改装的德哈维兰加拿大公司DHC-6型“双水獭”飞机，专门开展了针对结冰现象的研究。仅在1998年的观测季中，这架“双水獭”飞机在46次飞行任务中有28次(占比约61%)遭遇了大规模过冷水滴，而此类环境条件在其总飞行时间中占比约为22%。 　　　　该实验的目的并非为了展示飞机能够穿过结冰区域且保持正常飞行，而是为了探究液滴尺寸、积冰形态与由此产生的飞行性能损失之间的关系。研究所得的数据为气象模型、操作规程及适航认证标准的制定提供了依据，而这些标准正是保障每天数百万搭乘商业航班旅客安全的重要防线。 　　　　　　效率能耗 　　　　降低油耗在很大程度上取决于减少气动阻力。因此，桁架支撑翼这种看似“复古”的设计理念展现出了它的价值。 　　　　桁架支撑结构是指利用斜向支撑构件连接机翼与机身，这种设计让人联想到20世纪早期的轻型飞机。在现代设计中，这种外部支撑结构允许采用更长、更薄的机翼，同时不牺牲结构的完整性。这种几何构型能有效降低诱导阻力，也就是产生升力时伴随产生的阻力。而阻力的降低有望同时降低油耗与排放。 　　　　作为可持续航空计划的一部分，NASA正利用风洞试验、计算机模拟及循序渐进的验证手段，对这一结构方案进行深入研究。目前，它仍处于研究阶段，尚未成为获得认证的商业应用方案。这是因为要将其投入实际应用，还需解决使这种超长机翼适配现有机场登机口这一难题。 　　　　　　噪声控制 　　　　陆上超音速飞行面临着一个众所周知的阻碍：音爆。这是一种震耳欲聋的噪声，声级可达约110分贝，也是导致大多数商业超音速飞行被禁的原因。NASA的X-59飞机从设计层面着手解决了这一问题。其设计理念在于对冲击波进行塑形，使其不会汇聚成巨大的爆炸声，而是以一种声级小得多的形式传至地面。 　　　　这项研究中使用的X-59飞机是一个数据采集平台，旨在收集有关声学特性和社区反应的数据，从而为未来制定有关噪声的监管框架提供依据。NASA商业超音速技术项目副经理克莱顿·迈耶斯称，该项目的关键在于能否测量这种低沉的类似于关车门的“砰”声。其目标旨在证明，减轻音爆带来的干扰并将其转化为分贝低得多的声级是完全可行的。 　　　　　　脱碳进程 　　　　航空业脱碳是当前的热门话题。然而，早在1957年2至4月期间，作为具有历史意义的“蜂计划”(Project Bee)的一部分，一架美国马丁公司制造的B-57B“堪培拉”轰炸机成功测试了用于涡轮喷气发动机的氢燃料系统。 　　　　该实验证明，发动机既可以使用常规燃料，也可以使用气态氢运行，而液态氢则储存在安装于翼尖的油箱中。飞行测试验证了载人飞机使用氢能运行的可行性，而在当时来说，“脱碳”尚未成为公众讨论的话题。尽管如此，氢能在航空领域的应用仍面临诸多挑战，包括低温储存、低体积能量密度、热管理、运行安全，以及机场基础设施的匮乏等。 　　　　　　通信传输 　　　　格伦研究中心成立至今已逾80年，始终致力于开展旨在提升航空导航水平的实验。2024年7月，NASA的一架皮拉图斯PC-12飞机成为一项独特光通信演示的核心元素：该飞机在飞越伊利湖上空时，向国际空间站传输了4K视频，并接收了回传信号。信号的传输路径为：从飞机发出，抵达位于克利夫兰的NASA格伦光学地面站，随后经由地面网络传至白沙试验场，接着传输至位于地球上方约3.54万公里处的激光通信中继卫星，最后抵达安装在国际空间站上的激光通信终端。 　　　　为何选择激光而非无线电？光通信为航空领域带来了光纤技术特有的优势，即通过高度聚焦的光束实现高数据容量传输。 　　　　归根结底，这体现了驱动格伦研究中心80年来不断前行的理念：将那些难以测量的现象，无论是结冰、音爆还是洲际链路，都转化为数据，从而重塑指导航空业发展的标准、设计与预期。