เครื่องบินเหนือเสียงของ NASA กำจัดเสียงดังสนั่นได้อย่างไร

การออกแบบจมูกที่ยาวเป็นพิเศษ ของสหรัฐฯ และการปรับตำแหน่งเครื่องยนต์ใหม่ช่วยให้เครื่องบินความเร็วเหนือเสียง X-59 ทำงานได้เงียบยิ่งขึ้น โดยสร้างเสียงบูมเหนือเสียงเพียง 75 เดซิเบล แทนที่จะเป็น 105 เดซิเบลเช่นเดียวกับคอนคอร์ด

การจำลองการบินของ X-59 เหนือพื้นดิน ภาพ: NASA — การจำลองการบินของ X-59 เหนือพื้นดิน ภาพ: *NASA*

โซนิคบูมเป็นส่วนหนึ่งของสาเหตุที่ทำให้ปัจจุบันไม่มีเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือเสียงให้บริการ และเป็นหนึ่งในปัจจัยที่จำกัดความสำเร็จของคอนคอร์ด ซึ่งบินครั้งสุดท้ายในปี พ.ศ. 2546 เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงถูกจำกัดความเร็วไว้ที่ระดับต่ำกว่าเสียงเมื่อบินเหนือพื้นดินหรือใกล้ชายฝั่ง กฎระเบียบระหว่างประเทศยังคงจำกัดความเร็วของเครื่องบินพาณิชย์ให้ต่ำกว่าเสียงเมื่อบินเหนือพื้นดิน เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบของโซนิคบูมต่อพื้นที่อยู่อาศัย ตามรายงานของ CNN

ขณะนี้ NASA กำลังพยายามเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้นโดยการเปลี่ยนเสียงบูมให้เป็นเสียงทุ้มเบาๆ เพื่อปูทางไปสู่อากาศยานความเร็วเหนือเสียงรุ่นต่อไปที่เงียบกว่า หน่วยงานกำลังดำเนินโครงการที่เรียกว่า Quest ผลจากการวิจัยที่สั่งสมมานานหลายทศวรรษคืออากาศยานความเร็วเหนือเสียงรุ่นใหม่ที่ชื่อว่า X-59 ซึ่งเปิดตัวเมื่อวันที่ 12 มกราคม

X-59 เป็นเครื่องบินทดลองรุ่นล่าสุด ซึ่งรวมถึง X-1 (ซึ่งกลายเป็นเครื่องบินที่มีคนขับลำแรกที่บินได้เร็วกว่าเสียงในปี 1947) และ X-15 (ซึ่งสร้างสถิติการบินที่มีคนขับเร็วที่สุดในปี 1967 ที่ความเร็ว 6.7 มัค หรือ 5,200 ไมล์ต่อชั่วโมง) เครื่องบินรุ่นใหม่นี้ได้รับการออกแบบและสร้างโดยโรงงาน Skunk Works ของ Lockheed Martin ในเมือง Palmdale รัฐแคลิฟอร์เนีย ภายใต้สัญญามูลค่า 247.5 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ กับ NASA หลังจากออกจากโรงเก็บเครื่องบินแล้ว X-59 จะได้รับการทดสอบระบบแบบบูรณาการ การทำงานของเครื่องยนต์ และการทดสอบรันเวย์เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการบินครั้งแรก คาดว่าจะทำการบินครั้งแรกในปลายปีนี้

“X-59 จะเงียบกว่าคอนคอร์ดหรือเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงรุ่นอื่นๆ ที่มีอยู่ในปัจจุบันมาก” เครก นิคโคล ที่ปรึกษาสำนักงานใหญ่ของนาซากล่าว “เครื่องบินลำนี้ยาวและบางมาก มีความยาวเกือบ 100 ฟุต แต่ปีกกว้างเพียงประมาณ 28 ฟุต จมูกเครื่องบินเป็นจุดเด่นของเครื่องบินลำนี้ ซึ่งมีความยาวประมาณหนึ่งในสามของตัวยาน”

รูปทรงพิเศษนี้มีบทบาทสำคัญในการทำให้เครื่องบินเงียบลงมากที่ความเร็วเหนือเสียง เมื่อเครื่องบินบินด้วยความเร็วต่ำกว่าเสียง คลื่นเสียงที่มันสร้างขึ้นสามารถเดินทางไปได้รอบทิศทาง อย่างไรก็ตาม ที่ความเร็วเหนือเสียง ตัวเครื่องบินเองจะปล่อยเสียงออกมา และคลื่นเสียงจะถูกบีบอัดและรวมเข้าด้วยกันเป็นคลื่นกระแทกที่เริ่มต้นที่หัวเครื่องบินและไปสิ้นสุดที่หาง เมื่อคลื่นกระแทกที่ถูกบีบอัดสูงเหล่านี้ไปถึงหูของมนุษย์ จะก่อให้เกิดเสียงบูมโซนิค ซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นเมื่อเครื่องบินทำลายกำแพงเสียง แต่เป็นเสียงต่อเนื่องที่ทุกคนในกรวยด้านล่างเครื่องบินสามารถได้ยินได้ ตราบใดที่ยานพาหนะมีความเร็วเหนือเสียง

รูปทรงของ X-59 ออกแบบมาเพื่อป้องกันไม่ให้คลื่นเสียงมารวมกัน โดยกระจายตัวออกไปด้วยแรงสนับสนุนจากพื้นผิวอากาศพลศาสตร์ในจุดสำคัญต่างๆ เครื่องยนต์เดี่ยวยังถูกวางไว้ด้านบนเครื่องบินแทนที่จะอยู่ด้านล่าง เพื่อรักษาความเรียบของหน้าตัดและป้องกันคลื่นกระแทกไม่ให้กระทบพื้น ด้วยเหตุนี้ NASA ระบุว่า X-59 จึงผลิตเสียงเพียง 75 เดซิเบลเมื่อเดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียง เมื่อเทียบกับ Concorde ที่ 105 เดซิเบล

“นั่นหมายความว่ามันอาจจะฟังดูเหมือนเสียงฟ้าร้องที่อยู่ไกลๆ บนขอบฟ้า หรือเหมือนมีคนกระแทกประตูรถตรงมุมถนน” นิโคลกล่าว “คนอาจจะไม่ได้ยินเสียงระเบิดด้วยซ้ำ ถ้าได้ยิน พวกเขาคงไม่ตกใจ เพราะเสียงมันเบาและแผ่วเบามากจนไม่ดังเลย”

คาดว่า X-59 จะบินด้วยความเร็ว 1.4 มัค หรือ 900 ไมล์ต่อชั่วโมง ก่อนหน้านั้น ทีม Questst จะทำการบินทดสอบหลายเที่ยวที่ศูนย์ Skunk Works ก่อนที่จะเคลื่อนย้ายเครื่องบินไปยังศูนย์วิจัยการบินอาร์มสตรองของนาซาในเมืองเอ็ดเวิร์ดส์ รัฐแคลิฟอร์เนีย ซึ่งเป็นที่ที่ยานจะปฏิบัติการ แก่นแท้ของโครงการนี้จะเริ่มต้นในช่วงปลายปี 2024 โดยจะมีการบินทดสอบหลายเที่ยวในพื้นที่ที่อยู่อาศัยมากกว่า 12 แห่งทั่วสหรัฐอเมริกา ซึ่งคัดเลือกจากสภาพภูมิประเทศและบรรยากาศที่หลากหลาย

หลังจากที่ X-59 บินผ่านพื้นที่ที่เลือกแล้ว นาซาจะสำรวจชุมชนต่างๆ บนพื้นดินเพื่อดูว่าพวกเขามีปฏิกิริยาอย่างไรต่อเสียงดังกล่าว เป้าหมายคือการยืนยันว่าเสียงบูมโซนิค 75 เดซิเบลนั้นเป็นที่ยอมรับได้ ข้อมูลที่รวบรวมได้จะถูกแบ่งปันกับสำนักงานบริหารการบินแห่งชาติ (Federal Aviation Administration) และหน่วยงานกำกับดูแลระหว่างประเทศ นาซาเชื่อว่าการเปลี่ยนแปลงกฎนี้จะปูทางไปสู่เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงรุ่นใหม่ที่สามารถบินในเส้นทางที่ไม่เคยได้รับอนุมัติมาก่อน เช่น นิวยอร์กไปลอสแอนเจลิส ซึ่งจะช่วยลดเวลาบินลงครึ่งหนึ่ง

อัน คัง (ตามรายงานของ CNN )

ลิงค์ที่มา