美国宇航局的新飞机将以超音速飞行——没有挡风玻璃

2021 年，如果一切按计划进行，NASA 的试飞员将驾驶一架机头很长的实验飞机，以超音速飞行。但飞行员不会透过窗户凝视前方的云层，而是盯着 4K 显示器。两台摄像机将把飞机前部的实时视频直接传送到飞行员的视野中。对于飞行员（飞机上唯一的乘客）来说，飞行中的影片就是飞行本身。

美国宇航局有充分的理由采用这种独特的设置。这架飞机被称为 X-59，它的创造者希望它能够突破音速而不会发出“轰隆”声。如果它能比传统超音速飞机更安静地突破音障，那么它也许可以在不打扰地面平民的情况下在陆地上巡航。

那么为什么没有挡风玻璃？

为了保持飞机的空气动力学性能，NASA 给飞机设计了一个非常长的机头，大约有 38 英尺长。如果座舱盖凸起以迎风，让飞行员能够向前看，那么这个凸起就会阻碍飞机周围的气流。同时，试图在机头安装一个长而倾斜的挡风玻璃，让飞行员能够从中看到外面，这太荒谬了。NASA 飞机外部视觉系统负责人兰迪·贝利 (Randy Bailey) 表示：“这几乎就像神奇女侠的隐形飞机一样——你必须建造它才能透过机头看到外面。”整个机头基本上必须是透明的。

“我们还没有透明铝，所以我们无法做到这一点，”他补充道。

因此，飞机不再试图安装传统的挡风玻璃，而是在机头顶部安装一个高清摄像头，提供部分图像。机头下方的另一个摄像头将向下看，提供起飞和降落时的跑道视图。该摄像头只是标准分辨率，就像起落架一样，当不需要时可以将其收起，以保持飞机在空中平稳飞行。当飞机以超音速巡航时，只有一个 4K 摄像头会向飞行员面前的显示器提供实时视觉信息。

所有可能出错的事情

为了确保系统正常运行，NASA 需要克服的一个关键问题是延迟——摄像头看到的内容和显示器显示的内容之间的延迟。延迟过大可能会引发晕动症，当你的内耳感觉到一件事（喷气式飞机的实际运动）但你的眼睛看到其他东西时，就会发生晕动症。贝利说，他们需要将延迟保持在十分之一秒以下，以避免出现此类问题。目前，系统的延迟为 67 毫秒，即 0.067 秒——因此他们没有达到十分之一秒的目标。

“我们的目标是，如果我们以正确的方式去做，它就会像有一个真正的窗户一样，”他说。

更可怕的是：如果系统完全或部分崩溃怎么办？飞行员将如何看？

事实证明，它不会像弹射时降落伞失灵那样造成灾难性后果。由于有两个摄像头，如果其中一个失灵，另一个有望继续运行——尽管它们朝不同的方向看，因此彼此之间并不完全冗余。如果主显示器坏了，它下面的两个显示器中的任何一个都可以显示摄像头看到的外部世界。两台计算机协同工作以处理整个系统。简而言之，系统确实包含冗余。“我不是说它永远不会失败，”贝利承认。

不过，这种失败也无妨。这是因为驾驶舱仍然包括飞行员头顶上的正常透明座舱，以及显示器两侧的两个常规窗口，可提供一些视野。更重要的是：飞行员不必能够直视前方即可降落飞机。这架新型实验喷气式飞机的驾驶舱实际上与 T-38 教练机后部的驾驶舱相同，后者有两个座位，一个在另一个前面。与一些 F-16 战斗机一样，T-38 的后座配备了飞行员驾驶飞机所需的所有控制装置和仪器。

“他们实际上可以在不看前方的情况下让飞机降落在那里——他们可以进行某些机动飞行，头戴式显示器上有引导信息，可以让他们到达跑道，”贝利说。这不是最理想的情况，但话又说回来，只有三名试飞员会驾驶这架实验飞机，不会搭载乘客。（在棘手的着陆世界中，想想 U-2 侦察机，它需要一辆追赶车来帮助它降落在地面上。）

这架飞机的全部目的是看看 NASA 能否收集数据，证明超音速飞行的噪音足以在陆地上飞行——私营公司也在研究这一点，其中一家公司甚至考虑用显示器代替乘客窗户。如果其中一个出现故障，也没什么大不了的。

更正2022 年 1 月 6 日：本文已更新，正确描述飞机机头的长度为 38 英尺。