超声速民机近年来重新进入公众视野，多个项目已经展现了发展成果，如何降低声爆是所有项目共同面临的挑战。
在20世纪70年代，苏联的图-144和欧洲的“协和”相继研制成功并投入商业营运，世界第一代超声速民机就此问世。然而这两型飞机均存在高油耗、强噪声、强声爆、排放污染大等致命弱点，以致先后退出了民航市场。
新一代的绿色超声速民机试图将若干“绿色”指标控制在可接受范围之内，例如超声速巡航的地面声爆强度不超过75dB（甚至70 dB），飞机起降符合第四阶段（或第五阶段）噪声标准，通过高巡航升阻比和轻量化设计实现低油耗，排放水平相当于亚声速飞机等。其中，声爆问题最令人关注。
近年来，中国航空研究院的科研团队围绕超声速民机低声爆设计与评估开展了深入细致的研究，取得了丰硕的研究成果。
低阻力低声爆超声速民机气动布局方案
中国航空研究院科研团队根据Whitham修正线化声爆预测理论，初步设计了一种大型超声速民机低阻低声爆布局方案。该布局方案采用鸭翼+箭式翼+T尾的三翼面基本布局思路，细长机头的长机身以及大后掠三段翼使全机等效截面积分布比较平缓。细长机头形成较弱的压缩波，大后掠角的箭式翼采用尖前缘翼型，鸭翼、机翼均包裹于机头马赫锥内，避免在升力面前缘形成强激波，降低了激波阻力和声爆强度；箭式翼的三段翼布局保持内翼大后掠，减小外翼的后掠角并适当加大展长，兼顾了低速起降性能和超声速巡航性能。在衍生构型中，引入先进的边界层吸入式（BLI）推进概念，进一步降低了推进装置阻力、全机配平阻力以及波阻。该布局方案使飞机在巡航航迹正下方的地面声爆强度比基础布局大幅下降的同时，还具有较高的巡航升阻比。
低阻力低声爆超声速民机气动布局方案。
声爆测试飞行试验
声爆测试飞行试验是研究声爆效应的最直接手段，可以真实了解超声速飞机声爆的产生和传播过程、飞机的机动飞行动作和大气湍流等对声爆的影响等。
2020年12月，科研团队联合中国飞行试验研究院成功开展了国内首次飞机声爆专项测试飞行试验，试验目的包括验证声爆试飞相关的一系列关键技术，以及测试高可信度声爆预测软件在实际飞行案例中的精准度。团队根据声爆试飞的试验要求和验证飞机性能，详细设计了飞机飞越声爆测试阵列上空的飞行状态，包括飞行姿态、飞行高度、飞行马赫数和飞行轨迹。
声爆模拟评估系统示意图。
根据设计的飞机试飞航迹，事先预估了地面声爆的强度和持续时间等特征信息，结合试验场当地的温度、湿度和气压等气象条件，选取满足试验声爆特性的声爆测试实验设备，并形成完整的声爆测试方案。声爆试飞试验测试系统沿飞行轨迹方向长度为1200米，垂直航迹方向长度为400米，共计13个测试位置，其中航迹正下方和在航迹两侧位置均布置有声爆采集点，航迹偏下游位置布置气象收集站，实时采集当地温湿度、气压和风速等气象数据。飞机按设计飞行状态飞过地面声爆测试阵列上空，进行飞行轨迹、声爆信号和实时气象等试验数据采集。
声爆测试飞行试验的测试系统布置示意图。
本次试验成功采集了多组声爆信号以及对应的大气条件和飞行状态数据，实测数据满足试验方案规划的设计预期，突破并验证了声爆测试飞行轨迹规划、地空一体化大型阵列声爆测量等关键技术，地面声爆信号实测数据与数值模拟预测结果吻合良好，声爆预测与外场数据采集得到了相互印证。
未来展望
毫无疑问，绿色超声速民机必将成为世界民航发展史上的下一个制高点。由美国主导的西方航空强国正以积极的姿态加速进行绿色超声速民机的研制，NASA计划在2021年内开展超声速低声爆验证机X-59的试飞演示验证，美国联邦航空管理局（FAA）和国际民航组织（ICAO）等机构将联合开展超声速民机声爆适航条例的研究编制。
NASA采用一架F-15和F/A-18编队飞行，以验证 NASA X-59 QueSST静音超声速技术验证机的相关技术。要验证静音超音速性能，就需要精确测量飞机产生的激波以及它们如何通过大气传播到地面。NASA采用安装在F-15机头上的激波压力传感器来精确测量激波的强度，为此F-15必须以精确的位置和距离飞入和飞出目标飞机的激波。在最初的试飞中，NASA使用一架F/A-18 作为目标飞机，采用一台装有机载定位集成地理空间导航系统 (ALIGNS)的平板电脑用于向F-15的飞行员显示应该转向的位置，告知飞行员F/A-18的激波相对于本机在什么位置。
中国若要在绿色超声速民机领域有所作为，必将面临严峻的挑战。鉴于此，在未来3～5年内，中国航空研究院科研团队将在低声爆设计与评估的深度与广度方面做出更多努力，以点带面推动更多关键技术的突破。例如在低阻力低声爆超声速民机气动布局基础上，研发拥有自主知识产权的空气动力学标准模型，形成配套数据库，支撑风洞试验能力提升和专业软件工具验证；以声爆模拟评估系统为核心模块，开发一套低声爆超声速民机虚拟飞行演示评估平台，被测试人员可获得视觉、听觉、触觉等综合多感官沉浸式体验，使声爆评估结论更为真实可信。
同时，联合国内各科研院所、高校、工业界甚至地方政府等多方力量，开展低声爆超声速民机低成本无动力飞行演示验证的论证与实施，积累飞行试验数据，为超声速民机设计研发、声爆主观响度评价实验、适航标准建立、航线规划等提供数据支持。
