Тихий сверхзвуковой самолет НАСА отправляется в полет

X-59 успешно совершил свой первый полет, что стало шагом на пути к разработке более тихих сверхзвуковых самолетов, которые однажды смогут перевозить клиентов более чем в два раза быстрее коммерческих авиалайнеров.

ПРЕДОСТАВЛЕНО: Lockheed Martin/Майкл Джексон

Сохранить историю Сохранить эту историю Сохранить историю Сохранить эту историю

Примерно через час после восхода солнца над пустыней Мохаве в Южной Калифорнии во вторник впервые поднялся в небо новейший экспериментальный сверхзвуковой реактивный самолет НАСА. X-59 Quesst (Quiet SuperSonic Technology) разработан для снижения шума звукового удара при преодолении самолетом звукового барьера, открывая путь будущим коммерческим самолетам к сверхзвуковым полетам над сушей.

Самолет, построенный на заводе Skunk Works компании Lockheed Martin, вылетел с завода № 42 ВВС США в Палмдейле, штат Калифорния. Первый полет, пилотируемый Нильсом Ларсоном, ведущим летчиком-испытателем X-59 в НАСА, подтвердил лётную годность и безопасность самолета. Самолет приземлился примерно через час после взлета недалеко от Центра лётных исследований имени Армстронга в Эдвардсе, штат Калифорния.

«X-59 — символ американской изобретательности», — заявил исполняющий обязанности администратора НАСА Шон Даффи. «Это часть нашей ДНК — стремление летать дальше, быстрее и тише, чем кто-либо когда-либо».

В настоящее время коммерческим самолётам запрещено летать на сверхзвуковых скоростях над сушей в США из-за помех, которые возникают при преодолении звукового барьера на земле, вызывая громкий звуковой удар, способный дребезжать стёкла и вызывать срабатывание сигнализации. «Конкорд», единственный успешный коммерческий сверхзвуковой самолёт, мог летать на сверхзвуковой скорости только над океанами.

Когда самолёт приближается к скорости звука, на его поверхности возникают волны давления. Эти области высокого давления сливаются в мощные ударные волны, когда самолёт достигает сверхзвуковой скорости, создавая двойной раскат грома – звуковой удар.

X-59 способен развивать сверхзвуковую скорость без сверхзвукового удара.

ПРЕДОСТАВЛЕНО: Lockheed Martin/Гэри Тайс

X-59 будет генерировать меньший уровень звукового удара благодаря своей уникальной конструкции. Он получил длинный и тонкий нос, составляющий примерно треть общей длины и рассеивающий ударные волны, которые в противном случае слились бы с другими частями самолёта. Двигатель был установлен на верхней части фюзеляжа X-59, а не под ним, как у истребителя, чтобы сохранить гладкую нижнюю часть, ограничивающую ударные волны, а также направлять звуковые волны вверх, в небо, а не вниз, к земле. НАСА стремится предоставлять ключевые данные авиапроизводителям, чтобы они могли создавать менее шумные сверхзвуковые самолёты.

Самолет, непохожий ни на один другой

X-59 — одноместный одномоторный реактивный самолёт. Его длина составляет 99,7 футов (32,7 м), а ширина — 29,5 футов (8,7 м), что делает его почти вдвое длиннее истребителя F-16, но с немного меньшим размахом крыльев. Кабина и катапультное кресло X-59 взяты у учебно-тренировочного самолёта T-38, шасси — у F-16, а ручка управления — у малозаметного ударного самолёта F-117. Его двигатель, модифицированный General Electric F414 от истребителя F/A-18, позволит самолёту развивать крейсерскую скорость 1,4 Маха (около 925 миль/ч) на высоте 55 000 футов (16 800 м). Это почти вдвое выше и вдвое быстрее, чем обычно летают коммерческие авиалайнеры.

Возможно, самым заметным изменением в X-59 является отсутствие стеклянного окна в кабине. Вместо этого кабина полностью закрыта, что обеспечивает максимальную аэродинамику, а пилот наблюдает за внешним миром с камер на 4K-мониторе, известном как система внешнего обзора (XVS).

«Вы не можете четко видеть через стекло, если смотрите на него под очень малым углом, поэтому для хороших оптических качеств вам нужно, чтобы обзорный экран имел определенную крутизну. Это приведет к образованию сильной ударной волны, которая серьезно испортит низкобаллистические характеристики самолета», — говорит Майкл Буонанно, руководитель разработки летательного аппарата для X-59 в Lockheed Martin.

В X-59 использованы компоненты других самолётов НАСА.

ПРЕДОСТАВЛЕНО: Lockheed Martin

По данным NASA, в этом первом полёте X-59 летел на меньшей высоте, со скоростью около 240 миль в час (390 км/ч). В ходе будущих испытаний самолёт будет постепенно увеличивать скорость и высоту, пока не достигнет сверхзвуковой скорости, которая достигается примерно на 659 милях в час (1099 км/ч) на высоте 55 000 футов (14500 м) или 761 мили в час (1225 км/ч) на уровне моря. Скорость звука зависит от температуры и, в меньшей степени, от давления, что приводит к её снижению с увеличением высоты.

«Главная цель первого полёта — просто приземлиться», — рассказал WIRED Джеймс Лесс, пилот проекта X-59, который будет проводить будущие полёты. Лесс управлял истребителем F-15 в строю, а X-59 выполнял функции самолёта поддержки во время полёта, наблюдая за новым экспериментальным самолётом на предмет возможных проблем.

«Я ищу всё, что находится вне самолёта и чего пилот не видит», — говорит Лесс. Обычно первым делом он проверяет, что шасси убрано, но в этом первом полёте X-59 намеренно оставил шасси выпущенными. «Если из самолёта течёт какая-либо жидкость, будь то топливо или гидравлика, как пилот сопровождения, это обычно видно… Также я ищу другие объекты воздушного движения, просто чтобы указать ему на это».

После успешной посадки X-59 в Армстронге инженеры NASA и Lockheed Martin изучат полетные данные, чтобы подготовиться к будущим, более быстрым полетам самолета.

Конструкция X-59 включает носовую часть, занимающую большую часть длины аппарата, что способствует снижению шума.

ПРЕДОСТАВЛЕНО: NASA/Steve Freeman

Будущее сверхзвуковых полетов

XVS — лишь одна из современных технологий, необходимых для создания низкоплана, такого как X-59. Для создания окончательной конструкции также потребовались десятилетия исследований в области вычислительной гидродинамики и испытаний в аэродинамической трубе.

«У нас действительно была возможность уделить много времени применению вычислительной гидродинамики к этим низкопланам», — рассказала WIRED Лори Озороски, руководитель проекта по коммерческим сверхзвуковым технологиям в NASA. «Мы перешли от вычислительной области, связанной с самолётом, состоящим из пары миллионов ячеек, при разделении пространства вокруг него, к… объектам с парой миллионов ячеек, а теперь мы работаем с миллиардом ячеек».

Как только X-59 наберет скорость, следующим шагом станет проверка того, действительно ли тихие звуковые удары терпимы для людей на земле.

«Мы планируем тестовую кампанию, в ходе которой будем летать над различными населёнными пунктами в США, опрашивая их и оценивая степень раздражения людей», — говорит Озороски. Полёты будут сопровождаться как громкими, так и тихими звуковыми ударами, чтобы посмотреть на реакцию людей, объясняет она.

«Наш план состоит в том, чтобы собрать все эти данные, проведя примерно месячные испытания в нескольких местах по всей стране, а затем предоставить все эти данные FAA и международному регулирующему сообществу, чтобы попытаться установить предел звукового давления, а не предел скорости».

Если программа окажется успешной, она может проложить путь для новых коммерческих сверхзвуковых самолетов, которые сократят время полета вдвое, чего пытаются добиться такие компании, как Boom Supersonic.

Этот самолет вошел в ряд инновационных самолетов NASA X-planes, история которых насчитывает почти 80 лет с момента создания Bell X-1, на котором Чак Йегер совершил первый сверхзвуковой полет в 1947 году.

«Я вырос на книгах «Популярная наука» и «Популярная механика», а также на рассказах о самолётах X-planes в Эдвардсе, и никогда не думал, что смогу сделать что-то подобное», — говорит Лесс, с нетерпением ожидающий своей очереди сесть за штурвал X-59. «Это станет кульминацией моей карьеры».

Источник: www.wired.com