Maždaug valandą po saulėtekio virš Mojavos dykumos pietų Kalifornijoje NASA naujausias eksperimentinis viršgarsinis lėktuvas antradienį pirmą kartą pakilo į orą. X-59 Quesst (Quiet SuperSonic Technology) sukurtas taip, kad sumažintų garsinio trenksmo triukšmą, kai orlaivis pralaužia garso barjerą – tai gali atverti kelią būsimiems komerciniams lėktuvams skristi viršgarsiniu greičiu virš žemynų.
Lėktuvas, pastatytas „Lockheed Martin“ padalinio „Skunk Works“, pakilo iš JAV karinių oro pajėgų gamyklos „Plant 42“ Palmdale, Kalifornijoje. Pirmąjį skrydį atliko NASA pagrindinis X-59 bandomasis pilotas Nilsas Larsonas. Skrydis patvirtino lėktuvo tinkamumą skrydžiui ir saugumą – po valandos lėktuvas nusileido netoli NASA Armstrongo skrydžių tyrimų centro Edvardse, Kalifornijoje.
„X-59 yra Amerikos išradingumo simbolis“, – sakoma laikinojo NASA administratoriaus Seano Duffy pranešime. – „Tai mūsų DNR dalis – noras eiti toliau, skristi greičiau ir dar tyliau nei bet kas iki šiol.“
Komerciniams lėktuvams draudžiama skristi viršgarsiniu greičiu virš JAV teritorijos dėl trikdžių, kuriuos sukelia garsinio barjero pralaužimas – garsus trenksmas gali drebinti langus ir sukelti aliarmus. Vienintelis sėkmingas komercinis viršgarsinis lėktuvas „Concorde“ galėjo viršgarsiniu greičiu skristi tik virš vandenynų.
Kai lėktuvas artėja prie garso greičio, ant jo paviršiaus susidaro slėgio bangos. Lėktuvui viršijus garso greitį, šios aukšto slėgio sritys susilieja į dideles smūgio bangas, kurios sukelia dvigubą trenksmą – garsinį bumą.
X-59 dėl savo unikalios konstrukcijos sukurs ne garsinį bumą, o švelnesnį „tylų dūžį“. Jo ilgas, siauras nosies korpusas sudaro apie trečdalį viso lėktuvo ilgio ir suskaido slėgio bangas, kurios kitu atveju susilietų kitose lėktuvo vietose. Variklis sumontuotas virš fiuzeliažo, o ne po juo, kaip naikintuvuose – tai padeda išlaikyti lygią apatinę dalį, mažinančią smūgio bangas, ir nukreipia garsą aukštyn, o ne žemyn. NASA siekia pateikti svarbius duomenis gamintojams, kad ateityje jie galėtų kurti tylesnius viršgarsinius lėktuvus.
Lėktuvas, neturintis analogų
X-59 yra vienvietis, vieno variklio reaktyvinis lėktuvas. Jo ilgis – 30,4 metro, o sparnų plotis – 9 metrai. Jis beveik dvigubai ilgesnis už F-16 naikintuvą, bet turi šiek tiek mažesnį sparnų tarpatramį. X-59 kabina ir išmetimo sėdynė paimtos iš T-38 mokomojo lėktuvo, važiuoklė – iš F-16, o valdymo svirtis – iš F-117 slaptumo naikintuvo. Jo variklis – modifikuotas „General Electric F414“ iš F/A-18 naikintuvo – leis skristi 1,4 Macho greičiu (apie 1 490 km/val.) 16,7 km aukštyje. Tai beveik dvigubai greičiau ir dvigubai aukščiau nei įprasti keleiviniai lėktuvai.
Labiausiai išsiskiriantis X-59 bruožas – kabinoje nėra stiklinio lango. Kad būtų užtikrintas maksimalus aerodinaminis efektyvumas, kabina visiškai uždara, o pilotas mato aplinką per 4K ekraną, kuris rodo išorinių kamerų vaizdą. Ši sistema vadinama eXternal Visibility System.
„Kai žiūrite per stiklą labai mažu kampu, vaizdas būna iškreiptas, todėl norint turėti tinkamą regėjimo lauką reikia didesnio nuolydžio, o tai sukeltų stiprią smūgio bangą, iškraipančią tylų lėktuvo profilį“, – aiškina Michaelis Buonanno, X-59 orlaivio kūrimo vadovas iš „Lockheed Martin“.
Pirmojo skrydžio metu X-59 skrido mažesniame aukštyje, maždaug 385 km/val. greičiu, pranešė NASA. Vėlesnių bandymų metu lėktuvas palaipsniui didins greitį ir aukštį, kol pasieks viršgarsinį lygį – tai nutinka esant maždaug 1 060 km/val. 16,7 km aukštyje arba 1 225 km/val. jūros lygyje. Garso greitis priklauso nuo temperatūros ir, mažesniu mastu, nuo slėgio – todėl didesniame aukštyje jis mažesnis.
„Pirmojo skrydžio pagrindinis tikslas – tiesiog nusileisti“, – sakė Jamesas Lessas, projekto pilotas, kuris ateityje taip pat vykdys bandymus. Skrydžio metu jis skrido F-15 naikintuvu kartu su X-59 kaip lydintis orlaivis, stebėdamas galimas problemas.
„Aš stebiu viską, ko pilotas negali matyti – ar važiuoklė sėkmingai įsitraukė, ar lėktuvas nepraleidžia degalų ar hidraulikos skysčio, taip pat stebiu kitą oro eismą“, – aiškino Lessas.
Po sėkmingo nusileidimo Armstronge NASA ir „Lockheed Martin“ inžinieriai analizuos surinktus duomenis, kad pasiruoštų greitesniems skrydžiams ateityje.
Viršgarsinių skrydžių ateitis
eXternal Visibility System – tik viena iš daugelio šiuolaikinių technologijų, reikalingų sukurti tylų viršgarsinį lėktuvą kaip X-59. Šiam dizainui prireikė dešimtmečius trukusių skaičiuojamosios aerodinamikos tyrimų ir vėjo tunelio bandymų.
„Turėjome galimybę skirti labai daug laiko skaičiuojamosios aerodinamikos taikymui šiems tyliojo bumo lėktuvams“, – sakė Lori Ozoroski, NASA komercinių viršgarsinių technologijų projekto vadovė. – „Iš pradžių modeliai turėjo kelis milijonus ląstelių, bet dabar dirbame su modeliais, kuriuose jų yra beveik milijardas.“
Kai X-59 pasieks reikiamą greitį, kitas žingsnis bus įsitikinti, kad tylesni garsiniai trenksmai iš tiesų nėra trikdantys žmonėms ant žemės.
„Planuojame skrydžių kampaniją, kurios metu skrisime virš kelių JAV bendruomenių ir apklausime gyventojus, kad suprastume, kiek juos erzina skirtingi garsai“, – sakė Ozoroski. Skrydžiai sukurs tiek garsesnius, tiek tylesnius trenksmus, kad būtų galima palyginti reakcijas.
„Mūsų tikslas – surinkti visus duomenis, atlikti maždaug mėnesio trukmės bandymus keliose vietose ir perduoti duomenis FAA bei tarptautiniams reguliuotojams, kad būtų galima nustatyti garsumo ribą, o ne greičio ribą.“
Jei programa pasiseks, ji galėtų atverti kelią naujiems komerciniams viršgarsiniams orlaiviams, kurie perpus sutrumpintų kelionių laiką – tai tikslas, kurį siekia įgyvendinti tokios bendrovės kaip „Boom Supersonic“.
Šis lėktuvas prisijungia prie NASA X-serijos orlaivių, kurių istorija siekia beveik 80 metų – nuo legendinio „Bell X-1“, kurį 1947 m. pilotavo Chuckas Yeageris pirmam skrydžiui viršgarsiniu greičiu.
„Užaugau skaitydamas žurnalus „Popular Science“ ir „Popular Mechanics“ apie X lėktuvus Edvardse ir niekada neįsivaizdavau, kad kada nors pats būsiu tokio projekto dalimi“, – sakė Lessas, nekantriai laukiantis savo eilės pilotuoti X-59. – „Tai bus mano karjeros viršūnė.“