Как сверхзвуковой самолет НАСА устраняет оглушительные звуки

Сверхдлинная носовая часть американского самолета и измененное расположение двигателей позволяют сверхзвуковому самолету X-59 летать тише, создавая всего 75 децибел звукового удара вместо 105 децибел, как у «Конкорда».

Моделирование полёта X-59 над сушей. Фото: NASA — Моделирование полёта X-59 над сушей. Фото: *NASA*

Звуковой удар – одна из причин, по которой сегодня не эксплуатируются сверхзвуковые пассажирские самолёты, и один из факторов, ограничивавших успех «Конкорда», последний полёт которого состоялся в 2003 году. Сверхзвуковой самолёт был ограничен дозвуковой скоростью при полёте над сушей или вблизи прибрежных районов. Согласно CNN , международные правила до сих пор ограничивают коммерческие самолёты дозвуковой скоростью над сушей, чтобы избежать воздействия звукового удара на жилые районы.

Теперь НАСА пытается изменить это, превращая грохот в мягкий глухой стук, открывая путь к созданию более тихого сверхзвукового самолёта следующего поколения. Агентство реализует программу Quest. Результатом десятилетий исследований стал новый гиперзвуковой самолёт X-59, дебют которого состоялся 12 января.

X-59 — новейший представитель линейки экспериментальных самолётов, в которую входят X-1 (который стал первым пилотируемым самолётом, превысившим скорость звука в 1947 году) и X-15 (установивший рекорд скорости пилотируемого полёта в 1967 году, достигнув скорости 6,7 Маха, или 5200 миль в час). Новый самолёт был разработан и построен на заводе компании Lockheed Martin Skunk Works в Палмдейле, штат Калифорния, в рамках контракта с NASA на сумму 247,5 миллиона долларов. После выхода из ангара X-59 пройдёт комплексные системные испытания, проверку работы двигателей и взлётно-посадочные испытания в рамках подготовки к своему первому полёту. Ожидается, что первый полёт состоится в конце этого года.

«X-59 будет гораздо тише, чем «Конкорд» или любой другой существующий сверхзвуковой самолёт», — заявил Крейг Никол, советник в штаб-квартире НАСА. «Самолет очень длинный и тонкий. Его длина составляет почти 30 метров, но размах крыльев составляет всего около 8,5 метров. Носовая часть — важная деталь этого самолёта, занимающая примерно треть длины».

Специальная форма играет ключевую роль в снижении шума самолёта на сверхзвуковых скоростях. Когда самолёт летит на дозвуковой скорости, звуковые волны, которые он производит, могут распространяться во всех направлениях. Однако на сверхзвуковых скоростях звук излучает сам самолёт, а звуковые волны сжимаются и объединяются в ударные волны, которые возникают в носовой части и заканчиваются в хвостовой части. Когда эти сильно сжатые ударные волны достигают человеческого уха, они создают звуковой удар. Этого не происходит, когда самолёт преодолевает звуковой барьер. Вместо этого это непрерывный эффект, который может слышать любой, кто находится в конусе под самолётом, пока транспортное средство превышает скорость звука.

Форма X-59 спроектирована таким образом, чтобы звуковые волны не сливались. Они рассеиваются благодаря аэродинамическим поверхностям в ключевых местах. Кроме того, единственный двигатель расположен сверху, а не снизу, что обеспечивает гладкость поперечного сечения и предотвращает достижение земли ударными волнами. В результате, по данным NASA, уровень звука X-59 на сверхзвуковой скорости составляет всего 75 децибел, в то время как у «Конкорда» этот показатель составляет 105 децибел.

«Это значит, что звук может быть похож на далёкий гром на горизонте или на грохот хлопающей автомобильной двери за углом», — сказал Никол. «Люди могут даже не услышать взрыв. А если бы и услышали, то, вероятно, не испугались бы, потому что звук настолько тихий и рассеянный, что кажется совсем негромким».

Ожидается, что X-59 будет летать со скоростью 1,4 Маха, или 900 миль в час. Перед этим команда Quesst проведёт серию испытательных полётов на объекте Skunk Works, а затем переместит аппарат в Центр лётных исследований имени Армстронга НАСА в Эдвардсе, штат Калифорния, где он и будет эксплуатироваться. Основная часть программы начнётся в конце 2024 года, когда серия испытательных полётов пройдёт над более чем десятком жилых районов по всей территории США, выбранных с учётом их разнообразных географических и атмосферных условий.

После того, как X-59 пролетит над выбранными районами, NASA проведет опрос местных жителей, чтобы выяснить, как они реагируют на шум. Цель — подтвердить, что звуковой удар в 75 децибел является приемлемым. Собранные данные будут переданы Федеральному управлению гражданской авиации США (FAA) и международным регулирующим органам. NASA считает, что изменение правил откроет путь для нового поколения сверхзвуковых самолетов, которые смогут летать по ранее неутвержденным маршрутам, например, из Нью-Йорка в Лос-Анджелес, сократив время полета вдвое.

Ан Хан (по данным CNN )

Ссылка на источник