X-59: НАСА показа “тихия” си свръхзвуков самолет

Ако неотдавна сте чували звуков бум, вероятно си го спомняте. Силният, подобен на експлозия взрив – причинен от самолет, летящ по-бързо от скоростта на звука – може да бъде стряскащ и дори да счупи прозорци.

Звуковите гърмежи са част от причината, поради която днес не летят свръхзвукови пътнически самолети, и един от ограничаващите фактори за успеха на “Конкорд”, който за последно летя през 2003 година. Свръхзвуковият самолет е ограничен до дозвукови скорости при полет над сушата или в близост до брегови линии, а настоящите международни разпоредби все още ограничават скоростта на търговския транспорт по суша до под 1 Мах (1225 км/ч) или скоростта на звука, за да се избегне нарушаването на звуковите гърмежи над населените места.

Сега НАСА работи за промяна на тези разпоредби, като трансформира бума в “туп”, проправяйки пътя за ново поколение по-тихи свръхзвукови самолети. Агенцията прави това чрез програма, наречена Quesst, която е резултат от десетилетия изследвания и е съсредоточена около нов самолет, наречен X-59.

Далечен гръм

X-59 е най-новият от серия експериментални самолети, които включват X-1, който през 1947 г. стана първият пилотиран самолет, който надвишава скоростта на звука, и X-15, който все още държи рекорда за най-бърз пилотиран полет, поставен през 1967 г. 6.7 Мах-а (7274 км/ч).

Новият самолет е проектиран и построен от главния изпълнител Lockheed Martin Skunk Works в Палмдейл, Калифорния, по договор на НАСА на стойност 247,5 милиона долара. С приключването на фабричното внедряване, X-59 вече ще бъде подложен на тестване на интегрирани системи и работа на двигателя в подготовка за първия полет. Той ще излети за първи път по-късно тази година, преди първия си тих свръхзвуков полет.

“Само за няколко кратки години преминахме от амбициозна концепция в реалност. X-59 на НАСА ще помогне да променим начина, по който пътуваме, сближавайки ни за много по-малко време”, заяви заместник-администраторът на НАСА Пам Мелрой.

“Той ще бъде значително по-тих от “Конкорд” или който и да е друг свръхзвуков самолет, който съществува днес”, казва Крейг Никол, старши съветник в централата на НАСА, пред CNN през 2022 г. “Той е изключително дълъг и тънък: дълъг е почти 30,5 метра, но има размах на крилата само около 9 метра. Носът е отличителна черта на този самолет: той е около една трета от дължината.”

Елегантната форма играе ключова роля, за да направи самолета много по-тих, когато пътува суперзвуково.

Но как се случва звуков бум? Когато въздухоплавателното средство се движи с дозвукова скорост, звуковите вълни, които обикновено създава, могат да пътуват във всички посоки. При свръхзвукови скорости обаче самолетът ще остави собствения си звук зад себе си и звуковите вълни ще се компресират и слеят в една ударна вълна, която произхожда от носа и завършва от опашката.

Когато тази силно компресирана ударна вълна срещне човешко ухо, тя произвежда силен бум, който не се случва, когато самолетът счупи звуковата бариера, а е по-скоро непрекъснат ефект, който може да бъде чут от всеки.

Формата на X-59 е предназначена да предотврати сливането на ударните вълни. Вместо това те се разпространяват с помощта на стратегически разположени аеродинамични повърхности. Самотният двигател също е в горната част, а не в долната част на самолета, за да поддържа гладък долен профил, който предотвратява достигането на ударни вълни до земята.

В резултат на това НАСА вярва, че X-59 ще произведе само 75 децибела звук, когато пътува със свръхзвукова скорост, в сравнение със 105 децибела на Конкорд.

“Това означава, че този самолет може да звучи като далечен гръм на хоризонта или като някой, който затваря вратата на колата зад ъгъла”, казва Никол. “Може дори да се окаже, че хората изобщо не чуват бума, а ако го направят, със сигурност няма да се стреснат, защото ще бъде ниско и разпростряно, а изобщо не толкова силно”.

Промяна на нормативната уредба

Очакванията са, че X-59 ще лети с 1,4 пъти по-голяма скорост от скоростта на звука, или 1500 км/ч. Преди това екипът на Quesst ще извърши няколко полетни теста в Lockheed Martin Skunk Works, преди да прехвърли самолета в Центъра за изследване на полетите на НАСА “Армстронг” в Едуардс, Калифорния, който ще служи като база за операции.

Решаващата част от програмата ще започне по-късно през 2024 г., когато ще бъдат извършени серия от тестови полети над половин дузина жилищни общности в САЩ, избрани да предложат разнообразна комбинация от географски и атмосферни условия: “Това ще бъде забавна част от проекта, защото ще се ангажираме с обществеността и ще генерираме малко гражданска наука, “, каза Никол.

Планът напомня на експеримент, проведен от Федералната авиационна администрация (FAA) през 1964 г., когато свръхзвукови изтребители многократно са прелитали над Оклахома Сити, за да тестват въздействието на звуковите гърмежи върху обществеността.

Не мина добре, като до 20% от хората се противопоставиха на бумовете, а 4% подадоха жалби и искове за щети. “Не искаме да повтаряме това, разбира се, затова първо ще тестваме този самолет на ограничен обхват, измервайки всички бумове”, казва Никол. “Само когато сме доволни от представянето, ще излезем в общностите и все още внимателно ще контролираме нивото на звуковите гърмежи.”

След като X-59 прелети над избраните райони, НАСА ще се ангажира с общностите на земята, за да прецени реакцията им на шума. Целта е да се потвърди теорията, че бум от 75 децибела ще бъде приемлив.

Събраните по този начин данни след това ще бъдат представени на Федералната авиационна администрация на САЩ и международните регулатори.

Ново поколение

НАСА вярва, че промяна в правилата ще отвори небето за ново поколение свръхзвукови самолети, на които е разрешено да летят над маршрути, които не са разрешени сега, като Ню Йорк до Лос Анджелис, и ще намали времето за полет приблизително наполовина.

Не знаем обаче как ще изглеждат тези самолети и кой ще ги построи, защото X-59 не е прототип, а просто технологичен демонстратор.

“Всеки бъдещ дизайн на търговски самолет с нисък “бум” за свръхзвуков полет със сигурност ще бъде различен от този, въпреки че някои от дизайнерските елементи могат да се преведат директно”, каза Никол, сочейки удължения нос, някои от системите за управление на полета и уникалната система за виждане на X-59, която предоставя на пилота дисплеи с висока разделителна способност, показващи какво предстои. при липса на действителен прозорец, обърнат напред, поради рационализирания нос на самолета.

Няколко компании в момента разработват свръхзвукови пътнически самолети и планират да ги управляват в рамките на десетилетие или по-малко, включително Hermeus, Boom и Spike. Съмнително е обаче, че някой от тях ще може да се възползва от констатациите на програмата Quesst, която вероятно ще информира следващото поколение свръхзвукови самолети.

Никол вярва, че такива самолети, с възможност да летят навсякъде, биха демократизирали свръхзвуковото пътуване, отбелязвайки рязка разлика с луксозния статут на Concorde: “Ако погледнете 100 години назад, много от напредналите технологии за мобилност, включително железопътни линии и самолети, започнаха като първокласни преживявания, но с напредването на технологиите и намаляването на разходите те станаха достъпни за широката общественост, “, казва той.

“Една от дългосрочните цели е тази форма на високоскоростно пътуване да стане достъпна като широко приложение и наистина няма причина това да не може да се случи.”

Източник: CNN

Снимки: NASA