Как сверхзвуковой самолет НАСА устраняет оглушительные звуки

Сверхдлинная конструкция носовой части американского самолета и изменение расположения двигателей позволяют сверхзвуковому самолету X-59 летать тише, создавая всего 75 децибел звукового удара вместо 105 децибел, как у «Конкорда».

Моделирование полета X-59 над сушей. Фото: НАСА — Моделирование полета X-59 над сушей. Фото: *НАСА*

Звуковой удар является одной из причин, по которой сегодня не эксплуатируются сверхзвуковые пассажирские самолеты, и одним из факторов, ограничивших успех «Конкорда», последний полет которого состоялся в 2003 году. Сверхзвуковой самолет был ограничен дозвуковой скоростью при полете над сушей или вблизи прибрежных районов. По данным CNN , действующие международные правила по-прежнему ограничивают скорость коммерческих самолетов на суше до скорости ниже скорости звука, чтобы избежать воздействия звуковых ударов на жилые районы.

Теперь НАСА пытается изменить эту динамику, преобразовав гулкий звук в мягкий глухой стук, прокладывая путь новому поколению более тихих сверхзвуковых самолетов. Агентство реализует программу под названием Quest. Результатом десятилетий исследований стала новая модель гиперзвукового самолета под названием X-59, запуск которой состоялся 12 января.

X-59 — новейший представитель линейки экспериментальных самолетов, в которую входят X-1 (который стал первым пилотируемым самолетом, превысившим скорость звука в 1947 году) и X-15 (установивший рекорд самой высокой скорости пилотируемого полета в 1967 году — 6,7 Маха, или 5200 миль в час). Новый самолет был спроектирован и построен на заводе Skunk Works компании Lockheed Martin в Палмдейле, штат Калифорния, в рамках контракта с NASA на сумму 247,5 млн долларов. После того, как X-59 покинет ангар, он пройдет комплексные испытания систем, работу двигателей и взлетно-посадочные испытания в рамках подготовки к своему первому полету. Ожидается, что первый полет транспортного средства состоится в конце этого года.

«X-59 будет намного тише, чем Concorde или любой другой сверхзвуковой самолет, существующий сегодня», — сказал Крейг Никол, советник в штаб-квартире NASA. «Самолет чрезвычайно длинный и тонкий. Его длина составляет почти 30,5 метров, но размах крыльев составляет всего около 8,8 метров. Носовая часть — яркая деталь этого самолета, равная одной трети длины транспортного средства».

Специальная форма играет ключевую роль в обеспечении большей плавности полета самолета на сверхзвуковых скоростях. Когда самолет летит со скоростью, меньшей скорости звука, создаваемые им звуковые волны могут распространяться во всех направлениях. Однако на сверхзвуковых скоростях звук будет издавать сам самолет, звуковые волны будут сжиматься и объединяться в ударные волны, исходящие из носа и заканчивающиеся в хвосте. Когда эта сильно сжатая ударная волна достигает человеческого уха, она создает звуковой удар. Этого не происходит, когда самолеты преодолевают звуковой барьер. Вместо этого это непрерывный эффект, который может услышать любой человек, находящийся в конусе под самолетом, пока транспортное средство превышает скорость звука.

Форма X-59 разработана таким образом, чтобы звуковые волны не смешивались друг с другом. Они будут распространяться с помощью аэродинамических поверхностей в ключевых местах. Кроме того, единственный двигатель расположен над самолетом, а не под ним, что позволяет сохранить гладкое поперечное сечение и не допустить достижения земли ударными волнами. Благодаря этому, по данным НАСА, X-59 производит всего 75 децибел звука при полете на сверхзвуковой скорости по сравнению со 105 децибелами у «Конкорда».

«Это значит, что звук самолета может напоминать далекий гром на горизонте или звук, похожий на то, как будто кто-то хлопает дверцей автомобиля за углом», — рассказал Никол. «Люди могут даже не услышать никаких взрывов. А если и услышат, то, конечно, не испугаются, потому что звук настолько тихий и рассеянный, что он совсем не громкий».

Ожидается, что X-59 будет летать со скоростью, в 1,4 раза превышающей скорость звука, или на расстояние 1489 км. Перед этим команда Quesst проведет несколько испытательных полетов на объекте Skunk Works, а затем перевезет самолет в Центр летных исследований имени Армстронга НАСА в Эдвардсе, штат Калифорния, где находится оперативная база летательного аппарата. Основная часть программы начнется в конце 2024 года, когда будет проведена серия испытательных полетов в более чем дюжине районов по всей территории Соединенных Штатов, выбранных с учетом различных географических и атмосферных условий.

После того, как X-59 пролетит над выбранными районами, НАСА проведет обследование местных сообществ, чтобы узнать, как они реагируют на шум. Цель — подтвердить гипотезу о том, что звуковой удар силой 75 децибел является приемлемым. Собранные данные будут предоставлены Федеральному управлению гражданской авиации США и международным законодателям. В НАСА полагают, что изменение правил откроет путь новому поколению сверхзвуковых самолетов для полетов по ранее запрещенным маршрутам, например, из Нью-Йорка в Лос-Анджелес, что позволит сократить время полета вдвое.

Ан Кханг (по данным CNN )

Ссылка на источник