X-59: Разкрит е „тихият“ свръхзвуков самолет на НАСА
Ако наскоро сте чували звуков бум, вероятно го помните. Силният, подобен на експлозия взрив – причинен от самолет, летящ по-бързо от скоростта на звука – може да бъде стряскащ и дори да спука прозорци.
Звуковите гърмежи са част от причината днес да няма свръхзвукови пътнически самолети и един от ограничаващите фактори за успеха на Concorde, който за последен път летя през 2003 г. Свръхзвуковите самолети бяха ограничени до дозвукови скорости, когато лети над сушата или близо до бреговете , а настоящите международни разпоредби все още ограничават скоростта на търговския транспорт по суша до под Mach 1 или скоростта на звука, за да се избегнат смущенията от звукови гърмежи над населените райони.
Сега НАСА работи за промяна на тези разпоредби, като трансформира стрелата в „тупване“, 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, който дебютира в петък.
Далечен гръм
X-59 е най-новият в поредица от експериментални самолети, които включват X-1, който през 1947 г. става първият пилотиран самолет, надвишил скоростта на звука, и X-15, който все още държи рекорда за най-бърз в историята пилотиран полет, поставен през 1967 г. със скорост 6,7 Маха.
Новият кораб е проектиран и построен от главния изпълнител Lockheed Martin Skunk Works в Палмдейл, Калифорния, по договор на НАСА за 247,5 милиона долара. Тъй като фабричното внедряване вече е завършено, X-59 ще бъде подложен на тестване на интегрирани системи, работа на двигателя и тестване на рулиране в подготовка за първия полет. Той трябва да излети за първи път по-късно тази година, преди първия си тих свръхзвуков полет.
„Само за няколко кратки години преминахме от амбициозна концепция към реалност. X-59 на НАСА ще помогне да променим начина, по който пътуваме, сближавайки ни за много по-малко време“, каза заместник-администраторът на НАСА Пам Мелрой в изявление.
„Той ще бъде значително по-тих от Concorde или всеки друг свръхзвуков самолет, който съществува днес“, каза Крейг Никъл, старши съветник в централата на НАСА, пред CNN през 2022 г. „Той е изключително дълъг и тънък: дълъг е почти 100 фута (30,5 метра), но има размах на крилете само около 29 фута. 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 свръхзвуково.
Но как се получава звуков бум? Когато самолетът се движи с дозвукова скорост, звуковите вълни, които той обикновено създава, могат да се разпространяват във всички посоки; при свръхзвукови скорости обаче самолетът ще остави собствения си звук и звуковите вълни ще се компресират и обединят в една ударна вълна, която започва от носа и завършва в опашката.
Когато тази силно компресирана ударна вълна срещне човешкото ухо, тя произвежда силен бум, който не се появява, когато самолетът пробие звуковата бариера, а е по-скоро непрекъснат ефект, който може да бъде чут от всеки в конусовидна област под самолета, докато надвишава скоростта на звука.
Формата на X-59 е проектирана да предотвратява сливането на ударните вълни. Вместо това те се разпространяват с помощта на стратегически разположени аеродинамични повърхности. Единственият двигател също е в горната, а не в долната част на самолета, за да се запази плавен долен профил, който предотвратява ударните вълни да достигнат 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 Concorde.
„Това означава, че този самолет може да звучи като далечен гръм на хоризонта или като някой, който затваря вратата на кола зад ъгъла“, казва Никъл. „Възможно е дори хората изобщо да не чуят бумтенето, а ако го чуят, със сигурност няма да се стреснат, защото ще бъде ниско и разпространено и изобщо не толкова силно.“
Промяна на разпоредбите
Очакванията са, че X-59 ще лети с 1,4 пъти скоростта на звука или 925 mph. Преди това екипът на Quesst ще извърши няколко летателни теста в Lockheed Martin Skunk Works, преди да прехвърли самолета в Центъра за летателни изследвания Armstrong на НАСА в Едуардс, Калифорния, който ще служи като негова база за операции.
Решаващата част от програмата ще започне по-късно през 2024 г., когато серия от тестови полети ще бъдат извършени над половин дузина жилищни общности в САЩ, избрани да предлагат разнообразна комбинация от географски и атмосферни условия: „Това ще бъде забавно част от проекта, защото ще се ангажираме с обществеността и ще генерираме малко гражданска наука“, каза Никъл.
Планът напомня на експеримент, проведен от Федералната авиационна администрация (FAA) през 1964 г., когато свръхзвукови изтребители многократно летяха над Оклахома Сити, за да тестват въздействието на звуковите гърмежи върху обществеността.
Не вървеше добре, като до 20% от хората възразиха срещу бумовете и 4% подадоха жалби и искове за щети. „Не искаме да повтаряме това, разбира се, затова първо ще изпробваме този самолет на ограничен диапазон, измервайки всички стрели“, казва Никъл. „Само когато сме доволни от представянето, ще излезем пред общностите и все още внимателно ще контролираме нивото на звуковите гърмежи.“
След като X-59 прелети над избраните зони, 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.
След това събраните по този начин данни ще бъдат представени на Федералната авиационна администрация на САЩ и международните регулаторни органи.
Ново поколение
НАСА вярва, че промяна в разпоредбите ще отвори небето за ново поколение свръхзвукови самолети, които ще имат право да летят по маршрути, които сега не са разрешени, като Ню Йорк до Лос Анджелис, и ще съкратят полетното време приблизително наполовина.
Не знаем обаче как ще изглеждат тези самолети и кой ще ги строи, тъй като X-59 не е прототип, а просто технологичен демонстратор.
„Всеки бъдещ дизайн на търговски самолет с ниска стрела за свръхзвуков полет със сигурност ще бъде различен от този, въпреки че някои от елементите на дизайна могат да се пренесат директно“, каза Никъл, сочейки удължения нос, някои от системите за управление на полета и Уникалната система за външно виждане на X-59, която предоставя на пилота дисплеи с висока разделителна способност, показващи какво има отпред, при липса на действителен прозорец, обърнат напред, поради опростения нос на самолета.
