随着 2003 年协和式飞机的退役，重新引入商业超音速飞行的项目层出不穷，Boom Supersonic 公司日前在 X 平台宣布，其超音速喷气机原型 XB-1 已通过地面测试，并获得了美联邦航空局颁发的实验适航证书。

Boom Supersonic 公司目前正在加利福尼亚州莫哈韦的莫哈韦航空航天港测试三分之一比例的超音速 XB-1 原型机，该 XB-1 原型机用于验证 Overture 超音速客机项目，XB-1采用了60年来在飞机技术方面的进步，如碳纤维复合材料、先进的航空电子设备和数字优化的空气动力学，以实现可持续的超音速旅行。

今年早些时候，XB-1从该公司位于科罗拉多州Centennial的机库转移到加利福尼亚州莫哈韦航空航天港，继续为飞行做准备。这架飞机抵达后进行了广泛的地面测试，包括本周内的滑行测试。

除了正在进行的测试外，XB-1在对飞机进行详细检查后，最近还获得了美国联邦航空管理局（FAA）的实验适航证书。Boom还获得了授权书，允许试飞员驾驶XB-1。此外，还与空域管理部门签订了协议书，允许飞机在莫哈韦沙漠上空飞行。XB-1历史性的首次飞行将发生在1964年查尔斯·耶格尔上尉首次打破贝尔X-1和马赫数为3+的战略侦察SR-71“黑鸟”首次飞行的同一空域。

材料特点

XB-1的特点是采用了碳纤维复合材料和钛合金机身，长71英尺。它的弓形（改良的三角）机翼能够在起飞和着陆以及超音速时安全运行，而为XB-1提供动力的三台通用电气J85发动机可产生12300磅力（lbf）的最大总推力。

飞得更快，还要更环保!

不过，横在XB-1和“序曲”面前的拦路虎还有一只，就是国际航空业面临的环保压力。从2019年1月开始，全球航空运输业碳中和方案及减排计划（CORSIA）正式实施，目标是在2050年将全行业二氧化碳排放量较2005年减少50%。

2018年7月，国际清洁交通委员会（ICCT）在一份针对超音速客机的环评报告中指出，在现有技术标准下，超音速客机可能在碳排放上超出现有标准70%，每位乘客消耗的航空燃料大约是亚音速喷气客机乘客的5倍以上，更不用提超音速客机所造成的噪音污染了。为此，委员会对超音速客机的发展持谨慎态度，并敦促各航空公司与飞行器研发企业早日出台技术革新与管理措施。

对于这个问题，Boom Supersonic的解决方案可谓多头出击，开源节流并举。

首先，为了降低燃料成本和碳排放，绍尔宣布XB-1和“序曲”使用替代合成燃料：利用直接空气捕获技术（DAC），从空气中提取二氧化碳，再利用水电解和燃料合成过程来生产清洁的液态烃燃料。另外，公司宣布，“序曲”将不采用XB-1的J85-15引擎，而改与罗尔斯·罗伊斯合作，后者将为“序曲”开发效率更高，更节能的全新涡扇发动机。

第二，是从飞机结构下手。当飞机超音速飞行时，气流会对机身传来规律性震动，为了对抗这种震动，就需要更坚固的机身结构，而超音速客机独有的“细长型”身材，又对机身结构的设计施加了严格的限制，使得任何“减重”方案都困难重重，稍一不慎，就会导致机体强度的降低。

对此，Boom Supersonic的应对方案是，XB-1和序曲在设计中，都将大量使用碳纤维材料和钛合金，许多部件将采用3D打印技术，从而力争在保持机身结构坚固的同时，减轻整机重量，并抵御超音速飞行空气摩擦引发的高温。根据Boom Supersonic公布的数据，XB-1 的机身最高耐温上限能够达到148摄氏度。

碳纤维在XB-1中的应用情况

作为超音速飞行演示器XB-1的关键原材料，碳纤维复合材料是不可或缺的，该演示器的机身、机翼、垂直尾翼、水平尾翼、进气口、副翼和方向舵均采用了日本东丽公司下属Toray Advanced Composites公司的TC350-1增韧环氧预浸料制成，在外部还预涂了美国Hexcel公司的IM7碳纤维，只有发动机机舱和后机身是金属的。

TC350-1增韧环氧预浸料是日本东丽Toray Advanced Composites生产的最新一款高温固化体系树脂，它兼具热/湿性能、机械性能转换和韧性的优点，并充分利用了高压釜制造工艺的优势，展示了高压釜加工材料的强度。

TC350-1不仅保留了高压釜产品的性能，而且一次又一次超过了它们，从而提供了一种坚固的材料，并降低了高压釜的成本和复杂性。

TC350-1树脂体系的主要优点如下：

1、低孔隙率

2、21天定位寿命/ 45天工具寿命

3、预筛选为NCAMP数据库协议

4、冲击强度优异

5、3小时 135-149°C固化，然后需要177°C的2个小时固化。

TC350-1树脂体系对于确保XB-1在飞行过程中所经历的高温下保持强度至关重要。据Boom公司称，标准商用机身的工作温度范围为160°F至-65°F。而超音速飞行器在2.2马赫的速度下，XB-1结构可能一次连续几个小时超过300°F的高温。因此，350°F高温TC350-1增韧环氧预浸料可为超音速飞行提供安全防护。

XB-1所使用的制造工艺也会根据结构类型而有很大差异。根据最经济的方式，将零件层压在不同的工具上，因为该公司仅制造每个零件中的一个。这些包括碳面片模具（预浸料和输注）、铝坯模具和CFOAM ®基于碳纤维的泡沫复合材料模具。

XB-1前机身由碳纤维复合材料舱壁和蒙皮制成。该公司通过层压工艺制备了独立的蒙皮和舱壁，然后使用蒙皮层压工具作为装配夹具来固定蒙皮，同时将复合材料舱壁粘合到位。它们与EA 9394/C2环氧糊状粘合剂粘合在一起，并使用计量学将整个机身的每个舱壁和下部结构精确地定位在0.04英寸之内。其他许多结构如机翼、垂直尾翼和进气口，也使用相同的过程。

飞行控制表面包括水平尾翼、副翼和方向舵，是通过薄膜胶粘剂粘结在一起的实心结构。动臂制作了外皮和肋骨，然后加工了芯部以匹配外皮。完成后，将它们用定制设计的组装工具粘合在一起。动臂使用构造块方法来测试XB-1机身。早期，该公司为该程序购买了一个负载框架，因此团队可以表征层压板的特性。从那里开始，Boom建造了粘结和紧固接头组件以进行组件级测试，然后对各种测试和飞行物品进行全面的结构测试。

文章来源： 钱 鑫 博士，是小雅呢，IT之家