1973 年起，美國(guó)就禁了陸上民用超音速飛行 —— 原因很簡(jiǎn)單，超過(guò) 1 馬赫（音速）的飛機(jī)產(chǎn)生的音爆能超 110 分貝，跟雷聲一樣吵，根本沒(méi)法在城市上空飛。但現(xiàn)在，一架叫 X-59 QueSST 的實(shí)驗(yàn)飛機(jī)要改寫(xiě)這個(gè)局面了。

這架由 NASA 和洛克希德?馬丁臭鼬工廠聯(lián)手搞了 9 年的 “未來(lái)紙飛機(jī)”，2022 年底已經(jīng)完成首飛。它最牛的本事，是把音爆降到 75 分貝 —— 差不多就是關(guān)車(chē)門(mén)的 “砰砰” 聲。而背后撐起這份 “安靜” 的，正是復(fù)合材料的巧妙應(yīng)用和自動(dòng)化制造的精準(zhǔn)配合。

一、為什么要造 X-59？—— 從 “禁令” 到 “靜音飛行” 的突破

NASA 搞 X-59，核心目標(biāo)就一個(gè)：幫陸上商業(yè)超音速飛行 “松綁”。

過(guò)去幾十年，超音速飛行只敢在海上玩，因?yàn)橐舯瑫?huì)擾民。X-59 的任務(wù)就是飛遍美國(guó)選定城市，收集居民對(duì)噪音的反應(yīng)數(shù)據(jù) —— 這些數(shù)據(jù)會(huì)交給 FAA（美國(guó)聯(lián)邦航空管理局），用來(lái)制定新的噪音標(biāo)準(zhǔn)。要是成了，未來(lái)我們坐超音速客機(jī)，速度能比現(xiàn)在快一倍，還不用怕吵到地面。

為了實(shí)現(xiàn) “靜音”，X-59 的設(shè)計(jì)從根上就跟傳統(tǒng)超音速飛機(jī)不一樣：長(zhǎng) 99.7 英尺的機(jī)身，光機(jī)頭就占了 34 英尺（跟個(gè)小貨車(chē)差不多長(zhǎng)），三角形機(jī)翼，發(fā)動(dòng)機(jī)還特意放在機(jī)翼上方 —— 全是為了把超音速時(shí)產(chǎn)生的沖擊波 “打散”，不讓它們?cè)诘孛婢鄢纱潭囊舯?/span>

二、材料選得巧：為什么一半 “塑料” 一半金屬？

X-59 不是全復(fù)合材料飛機(jī)，但每一處材料選擇都藏著 “減音爆 + 輕量化” 的小心思。洛克希德的工程師邁克爾?布奧納諾說(shuō)得實(shí)在：“我們沒(méi)搞新材料，全用的成熟技術(shù) —— 重點(diǎn)是讓飛機(jī)‘出聲’符合要求，不是炫材料科技。”

最終的方案是 “前半段復(fù)材，后半段金屬”：

• 復(fù)材用在哪？

   機(jī)頭、機(jī)翼蒙皮（頂部 + 底部）、襟翼、方向舵、副翼，還有進(jìn)氣導(dǎo)管 —— 按重量算，這些復(fù)材部件占了空機(jī)身（9500 磅）的 22%，差不多 2050 磅。核心材料是索爾維的 MTM-45 碳纖維 / 環(huán)氧預(yù)浸料，這種材料能不用熱壓罐（OOA 工藝）固化，省了不少麻煩。

• 為什么前半段用復(fù)材？

   機(jī)頭太長(zhǎng)太沉，必須減重 —— 復(fù)材比金屬輕得多，還能做復(fù)雜形狀。比如機(jī)翼蒙皮，每平方英寸的弧度都不一樣，用金屬拉伸成型又貴又難，復(fù)材剛好能搞定；而且復(fù)材的剛度能調(diào)，通過(guò)改變鋪層方向，想要硬的地方硬、想軟的地方軟，這是金屬做不到的。

• 后半段為什么用金屬？

   發(fā)動(dòng)機(jī)艙附近溫度高，金屬扛熱更靠譜；而且后半段不用像機(jī)頭那樣極致減重，金屬的線性受力特性（壞了先彎不先斷）更安全，也方便裝燃料泵這些子系統(tǒng)。

三、復(fù)材怎么造？—— 自動(dòng)化設(shè)備是 “關(guān)鍵幫手”

X-59 的復(fù)材部件制造，幾乎把自動(dòng)化工藝用到了極致，尤其是機(jī)翼和機(jī)頭這兩個(gè) “大塊頭”。

1. 機(jī)翼蒙皮：靠 AFP 機(jī)鋪出 “無(wú)縫曲線”

機(jī)翼蒙皮是 X-59 最大的復(fù)材部件，用的是洛克希德自己的英格索爾 Mongoose 自動(dòng)纖維鋪絲機(jī)（AFP）—— 這機(jī)器是五軸龍門(mén)式的，能鋪出 “房間大小” 的層壓板，效率極高。

• 鋪絲用的是 4 英寸寬的 MTM-45 單向膠帶，機(jī)器會(huì)用局部紅外加熱器把膠帶加熱，讓它更粘，鋪的時(shí)候不會(huì)移位；

• 下機(jī)翼蒙皮是一整塊（只留了起落架的孔），上機(jī)翼蒙皮分成兩塊，中間夾了 34 英寸的金屬蒙皮 —— 這樣維修人員能進(jìn)去檢修燃油泵，還能站在上面走，安全又方便。

2. 機(jī)頭：熱壓罐里烤出來(lái)的 “三明治”

34 英尺長(zhǎng)的機(jī)頭是減音爆的關(guān)鍵，它不是實(shí)心的，而是 “三明治結(jié)構(gòu)”：外層 7 層 MTM-45 織物，內(nèi)層 3 層，中間夾著蜂窩芯，左右兩半粘在一起再用螺栓固定。

• 為了防止飛行時(shí)機(jī)頭彎曲，接縫處的復(fù)材層特意重疊了 —— 相當(dāng)于給機(jī)頭加了 “工字梁的蓋子”，剛度翻倍；

• 制造時(shí)先把材料鋪在陰模里，套上真空袋，再放進(jìn)熱壓罐固化，最后由供應(yīng)商組裝好交給洛克希德。

3. 小部件更考驗(yàn)手藝：3 英寸厚的襟翼有多難？

別看襟翼、副翼只有 3 英寸厚，卻是整個(gè)設(shè)計(jì)里最麻煩的。洛克希德項(xiàng)目總監(jiān)大衛(wèi)?理查森說(shuō)：“這些部件后緣太薄，還得承受大負(fù)載，組裝時(shí)得靠手工一點(diǎn)點(diǎn)調(diào)，跟做‘手工活’似的。” 不過(guò)好在主體材料還是復(fù)材，能保證強(qiáng)度又不增重。

四、組裝：機(jī)器人鉆孔，省了 “幾個(gè)月手工活”

造好部件只是第一步，組裝更要精準(zhǔn) —— 尤其是機(jī)翼，里面全是金屬肋和加強(qiáng)筋，得跟復(fù)材蒙皮嚴(yán)絲合縫地連起來(lái)。

洛克希德專(zhuān)門(mén)為 X-59 買(mǎi)了臺(tái) “大殺器”：Electroimpact 的 COBRA 機(jī)器人鉆孔機(jī)（七軸）。以前工人得趴在機(jī)翼里手工鉆孔，又慢又容易錯(cuò)；現(xiàn)在這臺(tái)機(jī)器人能一次性鉆穿復(fù)材蒙皮、粘合劑和鋁骨架，還能自動(dòng)檢查孔的精度、做埋頭窩（方便裝螺栓）。“五天就鉆了成千上萬(wàn)個(gè)孔，省了好幾個(gè)月的手工時(shí)間。” 工程師吉恩?福爾索姆說(shuō)。

組裝順序也很講究：先把下復(fù)材蒙皮跟金屬骨架用膠和螺釘粘牢，整個(gè)翻過(guò)來(lái)裝子系統(tǒng)，再蓋上上蒙皮 —— 上蒙皮先用臨時(shí)膠固定，等所有設(shè)備裝完，再換用 AMS 3277 密封膠粘死，防止漏油。

五、從首飛到 “解禁”：X-59 的下一步

2022 年初，X-59 先被拉到德克薩斯州做地面測(cè)試 —— 扛載荷、測(cè)燃料系統(tǒng)，確保超音速飛行時(shí)不會(huì)散架；3 月運(yùn)回棕櫚谷裝發(fā)動(dòng)機(jī)、接線，年底順利首飛，速度達(dá)到 1.4 馬赫（約 1074 英里 / 小時(shí)）。

接下來(lái)，NASA 會(huì)從 2024 年到 2026 年做 “社區(qū)測(cè)試”：讓 X-59 飛越美國(guó)城市，問(wèn)居民 “這聲音能接受嗎？”。要是數(shù)據(jù)好看，F(xiàn)AA 可能會(huì)放寬超音速飛行禁令 —— 到時(shí)候，我們坐客機(jī)跨洋，可能 4 小時(shí)就能從紐約到倫敦，而這一切的起點(diǎn)，就是 X-59 身上那些不起眼的復(fù)材蒙皮和自動(dòng)化焊點(diǎn)。