航空器声爆飞行试验测量技术研究进展

doi:10.7527/S1000-6893.2022.26186

新一代超声速民机气动关键技术专栏

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航空器声爆飞行试验测量技术研究进展

宋亚辉¹(), 樊高宇¹, 瞿丽霞², 张跃林¹, 徐悦², 韩硕²

^1.中国飞行试验研究院飞机飞行试验技术研究所，西安 710089
^2.中国航空研究院，北京 100012

收稿日期:2021-08-02 修回日期:2021-10-14 接受日期:2022-04-11 出版日期:2023-01-25 发布日期:2022-04-24
通讯作者: 宋亚辉 E-mail:songyahuilym@163.com
基金资助:
国家级项目

Progress of aircraft sonic boom flight test measurement technology: Review

Yahui SONG¹(), Gaoyu FAN¹, Lixia QU², Yuelin ZHANG¹, Yue XU², Shuo HAN²

^1.Aircraft Flight Test Technology Institute，Chinese Flight Test Establishment，Xi’an 710089，China
^2.Chinese Aeronautical Establishment，Beijing 100012，China

Received:2021-08-02 Revised:2021-10-14 Accepted:2022-04-11 Online:2023-01-25 Published:2022-04-24
Contact: Yahui SONG E-mail:songyahuilym@163.com
Supported by:
National Level Project

摘要/Abstract

摘要：

声爆影响航空器飞行的安全性、经济性、环保性等，通过飞行试验进行真实条件下的声爆测量是进行声爆问题研究的重要技术手段。声爆飞行试验是一项复杂的系统工程，面临全传播路径声爆测量技术难点。首先，对近70年的航空器声爆飞行试验研究进行概览，总结了技术发展阶段；其次，对声爆传播特征及对测量的要求进行简要分析，总结了声爆飞行试验测量技术方案；再次，对近场至地面的全传播路径声爆测量关键技术以及辅助参数测量技术进行综述，解析技术要点和发展趋势；最后，对声爆飞行试验测量技术及其发展方向进行了总结，且对中国声爆飞行试验技术研究现状进行简略分析，并提出了建议。

关键词: 声爆, 声爆测量, 飞行试验, 激波, 超声速航空器

Abstract:

Sonic boom is a key factor affecting safety， economy， and environmental-friendliness of supersonic aircraft flight. Measuring and assessing sonic boom under real atmospheric conditions through flight tests is an important technical approach in induced problem research. The sonic boom measurement flight test is a complicated systematic engineering work， requiring breakthroughs of a series of sonic boom field measurement techniques from near-field to far-field. This paper presents an overview of sonic boom measurement flight test activities over the nearly past seventy years， and summarizes the development history and characteristics of the sonic boom flight test technology in three stages. Based on the analysis of propagation characteristics of sonic boom， the technical measurement scheme of the entire propagation path is proposed. Then， the sonic boom measurement technology by probe aircraft， aerostat and ground facilities is reviewed with emphasis on technical points， and the development trends are prospected. Finally other necessary parameter measurement methods and some key issues and future research directions of sonic boom measurement techniques of flight tests are briefly presented. Based on this， the technical development deficiencies of sonic boom flight tests in China are analyzed and some research directions are suggested.

Key words: sonic boom, sonic boom measurement, flight test, shock wave, supersonic aircraft

中图分类号:

V217⁺.1

宋亚辉, 樊高宇, 瞿丽霞, 张跃林, 徐悦, 韩硕. 航空器声爆飞行试验测量技术研究进展[J]. 航空学报, 2023, 44(2): 626186.

Yahui SONG, Gaoyu FAN, Lixia QU, Yuelin ZHANG, Yue XU, Shuo HAN. Progress of aircraft sonic boom flight test measurement technology: Review[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2023, 44(2): 626186.

图/表 19

表 1

具有代表性的声爆飞行试验项目

项目名称	时间/年	项目来源	试验对象
F100 Sonic Boom Flight Tests （SBFT）^［32］	1956	美国NASA、EAFB等	F100
National Sonic Boom Evaluation Program （NSBEP）^{［33-34，36-37］}	1966—1967	美国NASA、EAFB等	XB-70、B58、F-104
Public Response to SR-71’s Sonic Boom Tests （PRSSBT）^［38-39］	1967	美国NASA、EAFB等	SR-71
French Operation Jericho Carton （FOJC）^［40-41］	1969	法国Service Technique Aeronautique （STA）	Mirage Ⅲ、MirageⅣ
1970 BREN （Bare Reactor Experiments Nevada） tower tests^［42-43］	1970	美国NASA、Air Force等	F104
Concorde flight tests^［44］	1976—1978	瑞典Kiruna Geophysical Institute	“协和号Concorde”
U.S. Air Force’s Noise and Sonic Boom Impact Technology program （NSBIT）^［45］	1987	美国Air Force、EAFB等	F-4、T-38、AT-38、SR-71、F-111、F-14、F-15、F-16、F-18
High-Speed Research program （HSR）^［46］	1993	美国NASA	Tu-144
Have BEARs^［47］	1994	美国Air Force	F-16B
SR-71 Sonic Boom Propagation Experiment of high-speed research program （SR-71 SBPE）^［48］	1995	美国NASA	SR-71
Quiet Supersonic Platform： Shaped Sonic Boom Demonstration （QSP-SSBD）^［49-51］	2000—2004	美国DARPA	F-5E、F-5 SSBD
Quiet Spike^{TM ［5，52］}	2006	美国Gulfstream、NASA等	F-15B
Waveforms and Sonic boom Perception and Response （WSPR）^［53］	2010—	美国NASA、Wyle等	F/A-18
Drop test for Simplified Evaluation of Non-symmetrically Distributed sonic boom （D-SEND）^{［16，21］}	2011，2015	日本JAXA	第1阶段NWM和LBM，第2阶段为S3CM
Superboom Caustic Analysis and Measurement Project （SCAMP）^［54-55］	2011	美国NASA、Wyle等	F-18B
Farfield Investigation of No-boom Thresholds project （FaINT）^［56］	2012	美国NASA、Wyle、Boeing和法国Dassault等	F-18B
Quiet Supersonic Flights 2018 （QSF18）^［57］	2018	美国NASA	F/A-18
OS-X0试验飞行器声爆特性测量试验^［58］	2018	航空工业空气动力研究院、北京零壹空间科技有限公司	OS-X0试验飞行器
Carpet Determination In Entirety Measurements （CarpetDIEM）^［59］	2019—	美国NASA Armstrong	F/A-18
RegUlation and norM for low sonic Boom Levels （RUMBLE）^［22-24］	2020	欧盟、俄罗斯等国家和地区的研究机构	Su-30
某型歼击机超低空/高空飞行地面声爆测量试验^［29］	2020	中国飞行试验研究院、中国航空研究院等	某型歼击机J-XX
Low-Boom Flight Demonstration （LBFD）^［13-15］	2022—2025 （计划）	美国NASA、Lockheed Martin、FAA、ICAO	正在研制的X-59 QueSST
Boom Supersonic Overture （SST）/ XB-1声爆飞行试验^［60-61］	2021—2025 （计划）	美国Boom Supersonic	正在研制的Overture SST和其验证机XB-1

表 1

图 1

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航空器声爆飞行试验测量技术研究进展

Progress of aircraft sonic boom flight test measurement technology: Review

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