1973 年起，美國就禁了陸上民用超音速飛行 —— 原因很簡單，超過 1 馬赫（音速）的飛機產(chǎn)生的音爆能超 110 分貝，跟雷聲一樣吵，根本沒法在城市上空飛。但現(xiàn)在，一架叫 X-59 QueSST 的實驗飛機要改寫這個局面了。

這架由 NASA 和洛克希德?馬丁臭鼬工廠聯(lián)手搞了 9 年的 “未來紙飛機”，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)車門的 “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：幫陸上商業(yè)超音速飛行 “松綁”。

過去幾十年，超音速飛行只敢在海上玩，因為音爆會擾民。X-59 的任務(wù)就是飛遍美國選定城市，收集居民對噪音的反應(yīng)數(shù)據(jù) —— 這些數(shù)據(jù)會交給 FAA（美國聯(lián)邦航空管理局），用來制定新的噪音標(biāo)準(zhǔn)。要是成了，未來我們坐超音速客機，速度能比現(xiàn)在快一倍，還不用怕吵到地面。

為了實現(xiàn) “靜音”，X-59 的設(shè)計從根上就跟傳統(tǒng)超音速飛機不一樣：長 99.7 英尺的機身，光機頭就占了 34 英尺（跟個小貨車差不多長），三角形機翼，發(fā)動機還特意放在機翼上方 —— 全是為了把超音速時產(chǎn)生的沖擊波 “打散”，不讓它們在地面聚成刺耳的音爆。

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，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?布奧納諾說得實在：“我們沒搞新材料，全用的成熟技術(shù) —— 重點是讓飛機‘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？

   機頭、機翼蒙皮（頂部 + 底部）、襟翼、方向舵、副翼，還有進氣導(dǎo)管 —— 按重量算，這些復(fù)材部件占了空機身（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？

   機頭太長太沉，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)動機艙附近溫度高，金屬扛熱更靠譜；而且后半段不用像機頭那樣極致減重，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，幾乎把自動化工藝用到了極致，尤其是機翼和機頭這兩個 “大塊頭”。

1. 機翼蒙皮：靠 AFP 機鋪出 “無縫曲線”

機翼蒙皮是 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 自動纖維鋪絲機（AFP）—— 這機器是五軸龍門式的，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，機器會用局部紅外加熱器把膠帶加熱，讓它更粘，鋪的時候不會移位；

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

2. 機頭：熱壓罐里烤出來的 “三明治”

34 英尺長的機頭是減音爆的關(guān)鍵，它不是實心的，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。

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

• 制造時先把材料鋪在陰模里，套上真空袋，再放進熱壓罐固化，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，卻是整個設(shè)計里最麻煩的。洛克希德項目總監(jiān)大衛(wèi)?理查森說：“這些部件后緣太薄，還得承受大負(fù)載，組裝時得靠手工一點點調(diào)，跟做‘手工活’似的。” 不過好在主體材料還是復(fù)材，能保證強度又不增重。

四、組裝：機器人鉆孔，省了 “幾個月手工活”

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

洛克希德專門為 X-59 買了臺 “大殺器”：Electroimpact 的 COBRA 機器人鉆孔機（七軸）。以前工人得趴在機翼里手工鉆孔，又慢又容易錯；現(xiàn)在這臺機器人能一次性鉆穿復(fù)材蒙皮、粘合劑和鋁骨架，還能自動檢查孔的精度、做埋頭窩（方便裝螺栓）。“五天就鉆了成千上萬個孔，省了好幾個月的手工時間。” 工程師吉恩?福爾索姆說。

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，整個翻過來裝子系統(tǒng)，再蓋上上蒙皮 —— 上蒙皮先用臨時膠固定，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試 —— 扛載荷、測燃料系統(tǒng)，確保超音速飛行時不會散架；3 月運回棕櫚谷裝發(fā)動機、接線，年底順利首飛，速度達到 1.4 馬赫（約 1074 英里 / 小時）。

接下來，NASA 會從 2024 年到 2026 年做 “社區(qū)測試”：讓 X-59 飛越美國城市，問居民 “這聲音能接受嗎？”。要是數(shù)據(jù)好看，F(xiàn)AA 可能會放寬超音速飛行禁令 —— 到時候，我們坐客機跨洋，可能 4 小時就能從紐約到倫敦，而這一切的起點，就是 X-59 身上那些不起眼的復(fù)材蒙皮和自動化焊點。