“碳”索静音飞行：X-59的复材技术突破与全球竞逐

2025年10月28日，美国NASA与洛克希德・马丁公司联合研发的X-59超音速飞机完成首飞，这款被寄予“重塑商业航空”厚望的试验性机型，其核心突破不仅在于“静音音爆”的空气动力学设计，更离不开复合材料技术的深度赋能。

从机身结构到动力系统，复合材料的精准应用成为其实现性能跨越的关键支撑，而它的升空也让全球超音速航空研发竞赛再度升温。

Part 1

X-59 的复合材料阵容：从结构到动力的全维度应用

X-59对碳纤维复合材料的应用实现了“关键部位全覆盖、性能需求精准匹配”，包括机头、机翼蒙皮、襟翼、方向舵、进气道等，按重量计算，复合材料部件占其9500磅空机身的22%，部分数据源显示核心结构复合材料占比甚至高达60%，形成了以碳纤维增强复合材料为主、特种复合材料为辅的技术体系。

机身关键承力结构与降噪部件均依赖碳纤维增强复合材料的“高强度+轻量化”特性，据早期报道，X-59项目的主要复合材料供应商是索尔维（2023年拆分后应属 Syensqo 公司），其MTM-45预浸料被广泛用于机翼等重要结构。

超音速飞行的音爆问题曾导致“协和”客机退出市场，X-59降噪核心部件，长达9米的细长机头与机头锥，采用美国东丽的2510预浸料制造，该材料采用T700S标准模量碳纤维与增韧、250°F（114°C）固化的环氧树脂复合而成，专为航空航天主结构的非热压罐（OOA）加工设计，具有优异的力学性能和加工适应性。

细长机头与CFRP结构的组合，使冲击波在传播过程中被分散为多个弱波，地面感知噪音从传统超音速飞机的105分贝降至75分贝，仅相当于汽车关门声。这一突破性设计，为解除全球超音速飞行噪音禁令提供了关键数据支持。

机头锥内部采用多隔框蜂窝夹层结构，经Collier Aerospace HyperX软件优化后，成功减重100磅，为降噪设计与设备搭载预留空间。

X-59搭载的通用电气F414涡扇发动机，其燃烧室采用陶瓷基复合材料，配合富燃-淬熄-贫燃（RQL）技术，不仅耐受发动机工作时的高温环境，更使巡航阶段碳排放降低20%。这种材料的耐高温特性解决了超音速飞行中动力系统的热管理难题，为1.4马赫巡航速度提供稳定动力支撑。 

Part 2

全球竞逐：多国布局超音速航空研发

X-59的首飞并非孤例，全球多个国家与企业正加速推进超音速飞机研发，复合材料同样成为各项目的核心技术方向。

（一）美国：商业与技术双轨并行

除NASA的X-59试验机型外，美国Boom Supersonic公司的Overture商业超音速客机项目进展迅速。其1/3比例演示机XB-1已在2023 获得FAA适航证书，完成地面与滑行测试，2024年完成系统优化后进入试飞阶段。XB-1机身、机翼等核心结构采用日本东丽TC350-1 增韧环氧预浸料，外部预涂Hexcel IM7碳纤维，仅发动机机舱采用金属材料，通过复合材料实现2.2马赫飞行的轻量化与高强度需求。该项目计划2030年前实现商业运营，可搭载55-75名乘客，纽约至伦敦航程仅需3.5小时。

美国Hermeus公司则专注于开发基于涡轮基冲压组合发动机（TBCC）的高超音速飞机，其原型机“夸特马”（Quarterhorse）已开始测试，目标是最终开发出军用和民用的高超音速平台。

（二）中国：双线并行的超音速研发布局

中国超音速飞机发展走的是 “军用先行，民用蓄力” 的务实路线。凭借歼-20、无侦-8等尖端装备，中国在军用超音速技术上已比肩世界顶尖水平。但在民用以“静音”为目标的超音速客机赛道，中国尚未启动正式项目，当下的主要工作是对低声爆设计、先进复合材料等前沿技术进行预研和储备，为未来的可能性夯实基础。

（三）其他国家的技术探索

目前公开信息显示，欧盟、日本等在超音速航空领域处于技术储备阶段，重点布局复合材料、低噪音气动设计等基础技术。欧盟StratoFly项目设计4-8马赫氢燃料高超音速飞行器，但仍处于概念阶段。不过，欧盟通过 “未来超音速运输”（SST）研究项目，联合空客等企业开发碳纤维复合材料机身与降噪技术；空客等公司持有大量超音速相关专利，并一直持续进行基础研究。

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）则与三菱重工合作，开展超音速飞机材料耐疲劳性与热稳定性测试，为后续机型研发积累数据。

Part 3

结语

X-59的首飞与复合材料的深度应用，打破了超音速飞行与噪音限制的长期僵局。从碳纤维到陶瓷基复合材料，材料技术的突破不仅支撑起一款试验飞机的成功，更为全球商业超音速航空铺平了道路。随着X-59测试推进与各国项目落地，复合材料将持续迭代升级，未来“3小时跨洋飞行”或将从愿景变为现实，重塑全球航空运输格局。